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  • 便携式心电监护仪前置放大电路和抗干扰软件设计(二)

    便携式心电监护仪前置放大电路和抗干扰软件设计(二)

    2.4 数字电路与模拟电路的隔离处理 对于便携式监护仪来说,它是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑模拟部分与数字部分互相干扰的问题。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强。对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件;对地线来说,整个PC B对外界只有一个结点;在PC B板内部数字地和模拟地实际上是分开的,只是在PC B与外界连接的接口处,数字地与模拟地有一点短接。屏蔽珠又称抗干扰珠、电磁/射频干扰抑制器,它具有很好的抗高频干扰作用,在电子线路中可用来屏蔽连线 和电缆中的传导性干扰。在这里,我们选取6.8LH的屏蔽珠来隔离模拟和数字的电源。 2.5 元件的布局和PCB板的设计 在PCB板中,包含多种类型的电路,有小信号的模拟电路、高速数字电路、高频的GPRS信号等。为了避免各部分电路中信号相互耦合而产生干扰, 对不同类型的电路部分进行分离布局是PCB板设计的一个基本原则。各部分之间不仅应保持相当距离,还要分开走线。 电源系统的布线包括电源线VDD和地线VSS的布线,是系统抗干扰的一个重要部分。VDD和VSS应尽可能扩大面积,以防止因电磁能量较强而产生电磁干扰能量的发射,这也是保证高频信号到地之间具有低阻抗的措施。 2.6 对模拟电路加屏蔽的技术 微弱的心电信号埋没在周围各种频率的电磁场在人体内感应出的干扰信号中,而这些干扰信号的感应电压都是通过人体和导联线与干扰源的耦合电容或电感在起作用。加上GP RS的高频信号对送入A/ D的模拟小信号会产生相当大的影响。 所以,除了将模拟电路部分和数字电路部分分离布局以外,还要对模拟电路部分加上屏蔽罩。 3 抗干扰软件设计方案 当随机干扰信号混入输入信号时,可以采用模拟滤波器来滤除信号中无用的成分,以提高信号的质量。但是模拟滤波器在低频和甚低频时实现起 来是比较困难的,而数字滤波器则不存在这些问题。它具有高精度、高可靠性和高稳定性的特点,因而被广泛地应用于克服随机干扰引起的误差。数字滤波器的数学 运算通常有两种实现方法。一种是频域法,即利用FFT快速运算办法对输入信号进行离散傅立叶变换,根据所希望的频率特性进行滤波。另一种方法是时域法,这 种方法是通过对离散抽样数据作差分数学运算来达到滤波目的的。由于该方法简单易用,适用于实际应用。数字滤波器依据冲激响应的宽度划分为有限冲激响应滤波器( FIR)和无限冲激响应滤波器(IIR)。由于无限冲激响应滤波器具有无限记忆和运算项数较少的特点,并且对于相同阶次的数字滤波器而言, IIR具有更高的精度。故为了在保证滤波质量的前提下提高速度,我们采用IIR滤波器。 3.1低通滤波器的设计 通过使用低通滤波器,我们希望能够滤除高于EC G频率范围的高频部分。我们选取的采样频率为fs=200Hz,所以T = 5ms.根据ECG的频率范围,我们选取截止频率fc=99Hz,根据低通滤波器设计数据表,我们选取通带最大衰减宽度rp =0.1dB,选取阻带最小衰减rs =60dB,阶数n=4.根据Matlab的设计结果,得出算法程序的公式: 3.2带阻滤波器的设计 通过实验发现,单独依靠模拟带阻滤波器来消除50Hz工频干扰,效果是不理想的。为此,我们再采用数字滤波器来消除工频干扰。我们选取 的采样频率为fs=200Hz,所以T=5ms.在这里,我们同样采用椭圆函数滤波器。首先,设计椭圆函数滤波器的阶数。选取通带截止频率wp1=45, wp2=55,阻带截止频率为ws1= 49.8, ws2= 50.2.选取通带最大衰减宽度rp = 0.1dB,选取阻带最小衰减rs =60dB.根据Matlab的设计结果,得出算法程序的公式: 量相同的腔体组成,两腔体间有一个复合材料做的高弹性隔膜,隔膜在水压作用下可左右伸展,腔体各有一进出水口连接 三通电磁阀,三通电磁阀控制切换容量室内透析液的进出。如图2a所示工作时,电磁阀V 1中下端相通,水在脱水泵驱动下进入A室,隔膜向左伸展A室容量增大,同时电磁阀V2上下端相通, B室中的水在A隔膜的挤压下排出B室,经过送液传感器。送液传感器用以监测容量室透析液的流动,当检测到容量室排尽时,发出控制信号切换电磁阀V1、V 2的工作状态(如图2b) ,电磁阀V 2中下端相通,水进入B室,隔膜向右伸展,同时电磁阀V 1上下端相通, A室中的水排出。送液传感器重新检测到流量,直至容量室排尽再次切换V1、V 2工作状态。在容量室的容量固定的情况,送液传感器对电磁阀切换进行计数即可精确的计算出透析液的送液量。透析液经送液传感器进入由流量控制阀与流量反馈 阀组成的平均流量控制单元,流量控制阀是一个三通可控阀,排出流量等于进液量减去反馈量,只要控制反馈量大小即可控制透析液的平均流量,流量反馈阀由直流 电机控制,精度为? 5ml/ min,透析液的平均流量在( 400~ 600) ml/min连续可调。当A液监测传感器监测的透析液电导度及温度监测值在设定范围内时,旁路三通电磁阀V14左右端相通,电磁阀V15打开,透析液进入透析器,与血液进行离子交换后的废液从透析器另一端流出,经过滤器、V15、透析压力传感器进入漏血检测器。漏血检测器是红细胞探测 器,防止当透析器中的透析膜破裂后透析液进入血液,保证治疗安全。 检测灵敏度可调范围为( 200~ 1000) ppm,即1L透析液中只要混有( 0.2~ 1) ml的血液,检测器就可以检出并发出报警。透析液压力传感器用以监测透析液压力,防止透析压力过高造成透析膜破裂,危及透析安全及影响治疗效果。 流出漏血检测器的透析废液经负压泵进入脱气室,废液中混入的空气集于密闭的脱气室上方,脱气室内浮动开关打开电磁阀V8排出空气,保证了排液容量室流量精 度。透析废液经排液容量室、排液传感器、POD( Pressure Offset Device)、热交换器排出机器。负压泵是个直流可调速泵,根据设定的病人脱水速度( 0~ 5.99L/ h)控制泵转速,控制电压在8V~ 21V ,泵前压力即透析液压力从70mmHg到- 400mmHg.排液容量室和排液传感器的结构原理与送液容量室和送液传感器相同,可精确计算出透析废液的排液量。病人的实际脱水量等于排液量减去送液 量,只要精确控制负压泵的转速,即可控制病人的脱水速度及总的脱水量,脱水精度达到? 30ml/h.压力补偿装置PO D的一端通过电磁阀V 7与病人的静脉压力检测口相通,是为防止由于病人静脉压波动引起跨膜压TMP( Transmembr ane Pressure)波动过大,影响脱水精度。热交换器是利用排出的废液温度对进入透析机的反渗水进行预热。 在"消毒"、"酸洗"状态时,主水路工作状态 不变,只是旁路三通电磁阀V14右上端相通,电磁阀V15关闭,水流不进入透析器起到一个安全防护作用。将A液和B液的吸管分别插入各自的冲洗腔,电磁阀V9、V10、V11打开,消毒液、酸洗液在A液泵、 B液泵的作用下经V9、V 10、V11、AB液冲洗腔进入主水路,对整个水路系统进行消毒及酸洗。 在/清洗0状态时,主水路工作状态同 /消毒0状态,只是将A液、B液、消毒液、酸洗液的吸管分别插入各自的冲洗腔,电磁阀V9、V10、V11打开, A液泵和B液泵反转,水由主管路经A B液冲洗腔、V9、V10、V11、消毒液冲洗腔、酸洗液冲洗腔、单向阀、由出水口排出机器,在对整个水路清洗的同时,也清洗了吸管和冲洗腔。 JM S S DS- 20血液透析机的水路系统与其它品牌的血透机(如Fr esen ius费森尤斯、Nikk iso日机装等)相比,最大的特点是取消了超滤泵,由负压泵同时完成负压脱气与超滤功能,配合进出液容量室及POD精确控制超滤,简化了水路系统,降低了 机器成本,但实现了同样的功能。 4结束语 作为便携式监护仪器,硬件结构简单、体积便于携带是其自身固有的特点。本文针对这些特点,提出了采用单极性供电方 式实现前置放大电路的设计思想,同时也论述了心电信号抗干扰的设计方案。本文着重介绍了抗干扰的硬件解决方案,而要满足便携式仪器的这些基本特点,软件抗 干扰解决方案的重要地位则是不可忽视的。为此,我们把这一部分放在以后的心电信号预处理中加以详细介绍。

    时间:2020-07-29 关键词: 放大电路 抗干扰

  • 没使用的运算放大器如何处理,你知道吗?

    没使用的运算放大器如何处理,你知道吗?

    你知道怎么处理没使用的运算放大器如何处理吗?我们在这里所谈论的 “未使用的运放” 不是指在芯片储藏箱或防静电袋中的运放;而是指在同一个封装里面的多个运放中未被使用的部分。 最近论坛中的一个提问促使我来研究这个问题,在处理这个问题时,我无意中看到一篇由我同事 Todd Toporski 发表的好文章。他非常出色地概括了关于这个问题的几个重要方面及其原因。这里,我总结一下并加入了一些自己的想法。 最好将未使用的运放连接为一个带反馈回路的放大电路。显而易见,单位增益缓冲电路是个很好的选择,因为它不需要额外的器件。然后,将输入引脚连接到线性输入输出范围以内的电压上。任何引起潜在的输入、输出过载的连接或开路,以及将运放放置在一个噪声不确定的环境都是不合适的。 一个电路板设计方面的建议是:将未使用的运放放在适合修改的地方。在重新设计或者产品升级的时候你也许会用到它。提前做一些考虑,并将这些空余的运放在顶层和底层连接,这样,轻微的改动就可以测试新的设计。你甚至可以为反馈元件布局,将走线连接到特定节点,这样可以很容易地切断。 另一种可以完全避免以上问题的方法是选择一颗版本合适的运放(单运放,双运放和四运放),OPA322 就是一个例子。这样可以设计出充分使用运放的理想布局,同时也确保了被使用的运放有相同的规格和特性。 对于没有采用合适的方法来处理未使用运放的设计者来说,值得安慰的是:这些未使用的运放不太会干扰同一个封装中正在工作的运放。虽然你也许会关心未使用运放消耗的额外电流,但你的系统不太可能因此而烧毁。大多数现代运放有独立的偏置电流,在同一个封装中一个沟道过载也不会影响到其它沟道。如果你的电路工作正常的话,那你大可以放轻松并在下次设计时遵循这些建议。以上就是没使用的运算放大器如何处理方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-11 关键词: 芯片 放大电路 opa322

  • 负反馈的类型判定方法

    负反馈的类型判定方法

    现在的电子设备都离不开电路的支撑,很多都要用到负反馈电路,本文的主题是在放大电路中,如何判断负反馈的类型,这是工程师们比较棘手的问题。在放大电路中加入负反馈可以提高放大器的很多性能指标,譬如提高放大器的输入阻抗,降低输出电阻,扩展放大器的频响,提高闭环增益的稳定性,故现在的放大电路一般都根据实际需要加入各种负反馈。由于不少初学者不会判断电路究竟属于哪一种负反馈,这里我们就来详细介绍一下? 1、电压负反馈与电流负反馈的判断 判断一个放大电路是电压负反馈和电流负反馈时,可以看一下,若反馈信号是直接从放大电路输出端引出的,则为电压反馈;若是从负载电阻靠近地端的一侧引出的为电流反馈。 2、串联负反馈和并联负反馈的判断。 判断一个放大电路为串联负反馈还是并联负反馈,可以看输入信号和反馈信号若是分别加在放大器的同相输入端和反相输入端,则为串联负反馈;若两个信号都是加在放大器的反相输入端,则为并联负反馈。知道了基本的判断方法后,我们可以来看看下面两个电路是哪种负反馈。 电压并联负反馈电路。 上图中,电阻Rf为反馈电阻,输出电压Vout信号可以通过此电阻反馈到输入端一部分,由于反馈信号直接从放大器的输出端引出,故本电路为电压负反馈;由于输入信号Vin和反馈信号同时加在放大器的反相输入端a点,故电路为并联负反馈。从以上判断可知,本电路为电压并联负反馈电路。 电流串联负反馈电路。 上图电路中,Rf为反馈电阻,反馈信号从负载RL的下端引出,通过Rf加至放大器的反相输入端,故电路为电流负反馈;由于反馈信号是加在放大器的反相输入端,而输入信号Vin是加在放大器的同相输入端,故为串联负反馈。综上,这个放大电路为电流串联负反馈电路。以上就是负反馈的电路判定方法。

    时间:2020-03-24 关键词: 放大电路 电路 负反馈

  • 资深工程师带你了解放大电路的基本原理和特征

    放大器是增加信号幅度或功率的装置,它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的,放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器,输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器,输出则与输入信号成一定函数关系。 放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源、变压器和其他电器元件组成。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的,放大所需功耗由能源提供。放大器广泛应用于通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。   放大电路的基本原理 所谓“放大”,是指将一个微弱的电信号,通过某种装置,得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。   放大电路的放大作用,实质是把直流电源UCC的能量转移给输出信号。   放大电路的核心元件是晶体管,因此,放大电路若要实现对输入小信号的放大作用,必须首先保证晶体管工作在放大区。 晶体管放大电路一般有三种组态:   无论放大电路的组态如何,其目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后,输出时其信号幅度显著增强。 其中,共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电路形式,其电路组成的一般形式为:   放大器的基本特性 1、增益 增益是指放大器能在多大程度上增大信号的幅值。该参数常用分贝(dB)来度量。 用数学语言来说,增益等于输出幅值除以输入幅值。 2、输出动态范围 输出动态范围,常用dB为单位给出,是指最大与最小有用输出幅值之间的范围。因为最低的有用幅值受限于输出噪声,所以称之为放大器的动态范围。 3、带宽与上升时间 (1)放大器的带宽(BW)常定义为低频与高频半功率点之间的差值。因而也就是常说的-3dB BW。有时也定义在其它的响应容差下的带宽 (-1dB,-6dB等等。)。举例来说,一个好的音频放大器的-3dB带宽将在二十赫兹到两万赫兹左右(正常人的听觉频率范围)。 (2)放大器的上升时间是指当阶跃信号输入时,输出端由其最终输出幅度值10%变化到90%时所化的时间。 4、理想频率特性 增益为常数,相移与频率成正比。即放大器对不同频率的信号具有相同的放大量,并且对任何频率的信号的相移均为零。 5、建立时间与失调 是指输出幅值建立于最终幅值的某个比值(比如0.1%)以内时所花的时间。 6、效率 效率用来量度多少输入能量是应用于放大器输出的。甲类(A类)放大器效率十分低下,约在10-20%之间,最大不超过25%。现代甲乙类(AB类)放大器一般效率都在35-55%之间,理论值可达78.5%。有报道说商用的丁类(D类)放大器的效率可高达97%。放大器的效率限制了总功耗中有用部分所占的比例。注意,效率越高的放大器散热量越小,通常在几个瓦特的设计中也无需风扇。 7、回转率 回转率(slew rate)是指输出电压变量的变化率,常定义为伏特/每秒(或微秒)。 8、噪声系数 是对在放大过程中引入噪声多少的一个量度。噪声是电学器件和元件中不受欢迎却无法避免的。噪声由放大器零输入时输出的分贝或输出电压峰值来度量。也可由输入信号和输出信号的信噪比差值确定,输出信号信噪比恶化了多少dB,则该放大器的噪声系数就是多少dB。 9、线性度 理想放大器应当是完全线性器件,但是实际的放大器仅在某些实际限制下是线性的,其他情况下均会出现失真。当驱动放大器的信号增大后,输出也随之增大,直到达到某个电压值,使得放大器的某部分达到饱和从而不能再增大输出了,称之为“截止失真”(削顶失真、削峰失真)。同样的,存在着“饱和失真”(削底失真)。失真的原因与晶体管的特性以及静态工作点的选择密切相关。 光纤放大器 光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它大大地促进了光复用技术、光弧子通信以及全光网络的发展。顾名思义,光放大器就是放大光信号。 光纤放大器一般都由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成。目前光纤放大器主要有掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器三种,根据其在光纤网络中的应用,光纤放大器主要有三种不同的用途:在发射机侧用作功率放大器以提高发射机的功率;在接收机之前作光预放大器以极大地提高光接收机的灵敏度;在光纤传输线路中作中继放大器以补偿光纤传输损耗,延长传输距离。 光放大器不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。 光纤放大器原理及分类 EDFA的原理 EDFA的泵浦过程需要使用三能级系统,在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光,就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态,处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时,与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应,产生大量与自身完全相同的光子,这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多,产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要产生自发辐射(ASE),它造成EDFA的噪声。 掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、连接损耗低和偏振不敏感等优点,直接对光信号进行放大,无需转换成电信号,能够保证光信号在最小失真情况下得到稳定的功率放大。 EDFA的结构 典型的EDFA结构主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。 掺铒光纤是EDFA的核心部件。它以石英光纤作为基质,在纤芯中掺人固体激光工作物质铒离子,在几米至几十米的掺铒光纤内,光与物质相互作用而被放大、增强。光隔离器的作用是抑制光反射,以确保放大器工作稳定,它必须是插入损耗低,与偏振无关,隔离度优于40 dB。 EDFA的特性及性能指标 增益特性表示了放大器的放大能力,其定义为输出功率与输入功率之比,Pout,Pin分别表示放大器输出端与输入端的连续信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1 mW泵浦光功率通过光纤放大器所获得的增益。g0是由泵浦强度定的小信号增益系数,由于增益饱和现象,随着信号功率的增加,增益系数下降;Is,Ps分别为饱和光强和饱和光功率,是表明增益物质特性的量,与掺杂系数、荧光时间和跃迁截面有关。 增益和增益系数的区别在于:增益主要是针对输入信号而言的,而增益系数主要是针对输入泵浦光而言的。另外,增益还与泵浦条件(包括泵浦功率和泵浦波长)有关,目前采用的主要泵浦波长是980 nm和1 480 nm。由于各处的增益系数是不同的,而增益须在整个光纤上积分得到,故此特性可用以通过选择光纤长度得到较为平坦的增益谱。 EDFA的带宽 增益频谱带宽指信号光能获得一定增益放大的波长区域。实际上的EDFA的增益频率变化关系比理论的复杂得多,它还与基质光纤及其掺杂有关。在EDFA的增益谱宽已达到上百纳米.而且增益谱较平坦。ED-FA的增益频谱范围在1 525~1 565 nm之间。 EDFA的级联结构 EDFA对光信号功率的放大,特别在无线光通信大功率(瓦级)应用中,常常采用级联的方式,比如两级或者三级放大。之所以采用级联的方式,是因为在EDFA的掺铒光纤(EDF)中插入一个光隔离器,构成带光隔离器的两段级联EDFA,由于光隔离器有效地抑制了第二段:EDF的反向自发辐射(ASE),使其不能进入第一段EDF,减少了泵浦功率在反向ASE上的消耗,使泵浦光子更有效地转换成信号光能量,从而可以明显改善EDFA的增益、噪声系数和输出功率等特性。本文采用丽级级联放大,将1~2 mW的1 550 nm光信号,经EDFA放大到1 W左右。 光信号由LD激光器产生,是已调制的信号,第一级放大采用单包层掺铒光纤放大器,980 nm单模半导体激光器作为泵浦源,将光功率放大到50 mW附近。第一级采用单模半导体激光器泵浦,先将光信号稳定可靠的放大到一定功率,保证了整个光信号的完整,又为下一级光放大提供了较高的光功率基础。第二级采用双包层光纤放大器,多模半导体激光器泵浦源将光功率放大到1 W左右。双包层光纤放大器纤芯比单包层纤芯大,泵浦功率可以有效地耦台到纤芯中,使第二级光信号的输出功率可达到瓦级。 掺铒光纤放大器 掺铒光纤放大器是利用掺铒光纤这一活性介质,当泵浦光输入到EDF中时,就可以将大部分处于基态的Er3+抽运到激发态上,处于激发态的Er3+又迅速无辐射地转移到亚稳态上,由于Er3+在亚稳态上的平均停留时间为10ms,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转,此时,信号光子通过掺铒光纤,在受激辐射效应作用下产生大量与自身完全相同的光子,使信号光子迅速增多,这样在输出端就可以得到被不断放大的光信号。 自80年代末至90年代初研制成掺铒光纤放大器(EDFA),并开始应用于1.55mm频段的光纤通信系统以来,推动了光纤通信向全光传输方向发展,且目前EDFA的技术开发和商品化最成熟;应用广泛的C波段EDFA通常工作在1530~1565nm光纤损耗最低的窗口,具有输出功率大、增益高、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关,且同时放大多路波长信号等一系列的特性,在长途光通信系统中得到了广泛的应用。其不足是C-Band EDFA的增益带宽只有35nm,仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口的一部分,制约了光纤固有能够容纳的波长信道数。 然而随着因特网技术的迅速发展,要求光纤传输系统的传输容量要不断地扩大,面对传输容量的扩大,目前主要有三种解决途径: 增加每个波长的传输速率; 减少波长间距; 增加总的传输带宽。 半导体光放大器 半导体光放大器(SOA)是采用通信用激光器相类似的工艺制作而成的一种行波放大器,当偏置电流低于振荡阈值时,激光二极管就能对输入相干光实现光放大作用。由于半导体放大器具有体积小、结构较为简单、功耗低、寿命长、易于同其它光器件和电路集成、适合批量生产、成本低,可实现增益兼开关功能等特性,在全光波长变换、光交换、谱反转、时钟提取、解复用中的应用受到了广泛的重视,特别是目前应变量子阱材料的半导体光放大器的研制成功,已引起人们对SOA的广泛研究兴趣。 国内武邮院与华中科技大学合作成功地研制开发了在光网络中的关键器件--半导体光放大器,并很快实现了产品化,成为继Alcatel公司之后能够批量供应国际市场应用于光开关的半导体光放大器的供货商,这标志着我国自行研制的应变量子阱器件迈出了商品化生产的关键一步。但半导体光放大器与掺铒光纤放大器相比存在着噪声大、功率较小、对串扰和偏振敏感、与光纤耦合时损耗大,工作稳定性较差等缺陷,迄今为止,其性能与掺铒光纤放大器仍有较大的差距。又由于半导体光放大器覆盖了1300~1600nm波段,既可用于1300nm窗口的光放大器,也可以用于1550nm窗口的光放大器,且在DWDM多波长光纤通信系统中,无需增益锁定,那么它不仅可作为光放大器一种有益的选择方案,而且还可以促成1310nm窗口DWDM系统的实现。 光纤拉曼放大器 受激拉曼散射(SRS)是光纤中的一种非线性现象,它将一小部分入射光功率转移到频率比其低的斯托克斯波上;如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输,并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内,弱信号光即可以得到放大,这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为光纤拉曼放大器(FRA)。 近年来光纤拉曼放大器倍受关注,已成为研制开发的热点,它具有许多优点: (1)增益介质为普通传输光纤,与光纤系统具有良好的兼容性; (2)增益波长由泵浦光波长决定,不受其它因素的限制,理论上只要泵浦源的波长适当,就可以放大任意波长的信号光; (3)增益高、串扰小、噪声指数低、频谱范围宽、温度稳定 性好。 正因为光纤拉曼放大器有这么多的优点,它可以放大掺铒光纤放大器所不能放大的波段,并可在1292~1660nm光谱范围内进行光放大,获得比EDFA宽得多的增益带宽;再次增益介质为普通光纤,可制作分立式或分布式FRA,分布式光纤拉曼放大器可以对信号光进行在线放大,增加光放大的传输距离,应用于40Gbit/s的高速光网络中,也特别适用于海底光缆通信系统,而且因为放大是沿着光纤分布而不是集中作用,所以输入光纤的光功率大为减少,从而非线性效应尤其是四波混频效应大大减少,这对于大容量DWDM系统是十分适用的。FRA是EDFA的补充,而不是代替,两者结合起来可获得大于100nm增益平坦宽带,这就是采用分布式光纤拉曼放大器的好处。 但光纤拉曼放大器有一个主要的缺点就是需要特大功率的泵浦激光器,解决这个问题的主要途径有:一是研究降低阈值功率的泵浦激光器,使得普通的大功率半导体激光器能作为拉曼泵浦使用;其二是提高获得更大输出功率泵浦激光器的研制水平;其三是将多个泵浦源激光器的波长采用列阵、单片组合的方法复用在一起,获得一个大功率输出的泵浦激光器,此种方法不但可提供一个宽带的增益谱,而且还可以通过调节单个激光器的功率来调整增益斜率。 运算放大器 运算放大器是一种很常见的集成电路,其将若干个三极管、电阻、电容等元件集成到一个很小的芯片中,以特定的电路形式来完成放大任务。运算放大器是集成电路,因此其同样具有集成电路的优点,其放大精度高、增益大、噪声低、设计简单。在一些对放大元件要求较高的场合,设计人员大量使用运算放大器来代替传统的三极管。 运算放大器的应用范围很广,它不仅可以用于普通的放大,还可以完成信号的加减乘除等“运算”任务,其在滤波器的设计中也担任着重要的角色,一些速度较快、性能较高的运算放大器还可以完成比较简单的信号比较的任务。 运算放大器的工作原理   运算放大器具有两个输入端和一个输出端,如图所示,其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端),另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端,如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号,则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号:输出端输出的信号与同相输人端的信号同相,而与反相输入端的信号反相。 运算放大器所接的电源可以是单电源的,也可以是双电源的,如图1-2所示。运算放大器有一些非常有意思的特性,灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途,总的来说,这些特性可以综合为两条: 1、运算放大器的放大倍数为无穷大。 2、运算放大器的输入电阻为无穷大,输出电阻为零。   首先,运算放大器的放大倍数为无穷大,所以只要它的输入端的输入电压不为零,输出端就会有与正的或负的电源一样高的输出电压本来应该是无穷高的输出电压,但受到电源电压的限制。准确地说,如果同相输入端输入的电压比反相输入端输入的电压高,哪怕只高极小的一点,运算放大器的输出端就会输出一个与正电源电压相同的电压;反之,如果反相输入端输入的电压比同相输人端输入的电压高,运算放大器的输出端就会输出一个与负电源电压相同的电压(如果运算放大器用的是单电源,则输出电压为零)。 其次,由于放大倍数为无穷大,所以不能将运算放大器直接用来做放大器用,必须要将输出的信号反馈到反相输入端(称为负反馈)来降低它的放大倍数。如图1-3中左图所示,R1的作用就是将输出的信号返回到运算放大器的反相输入端,由于反相输入端与输出的电压是相反的,所以会减小电路的放大倍数,是一个负反馈电路,电阻Rf也叫做负反馈电阻。   还有,由于运算放大器的输入为无穷大,所以运算放大器的输入端是没有电流输入的——它只接受电压。同样,如果我们想象在运算放大器的同相输入端与反相输入端之间是一只无穷大的电阻,那么加在这个电阻两端的电压是不能形成电流的,没有电流,根据欧姆定律,电阻两端就不会有电压,所以我们又可以认为在运算放大器的两个输人端电压是相同的(电压在这种情况就有点像用导线将两个输入端短路,所以我们又将这种现象叫做“虚短”)。 运算放大器的分类 运算放大器按参数可分为如下几类: 通用型运算放大器:主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。 低温漂型运算放大器:在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。 高阻型运算放大器:特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安。 高速型运算放大器:主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。 低功耗型运算放大器:由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。 高压大功率型运算放大器:运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。 可编程控制运算放大器:在仪器仪表得使用过程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算放大器得放大倍数。 功率放大器 功率放大器,简称“功放”,很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 功率放大器基本原理 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大,就完成了功率放大。 功率放大器的分类 功率放大器电路的划分主要是由功放级输出电路形式来决定,常见的音频功率放大器主要有下列几种: 1、变压器耦合甲类放大器电路主要用于电子管放大器中; 2、变压器耦合推挽功率放大器电路主要用于一些输出功率较大的电子管放大器中; 3、OTL功率放大器电路主要用于一些输出功率较小的放大器中; 4、OCL功率放大器是一种常用的放大器电路,常用于一些输出功率要求较大的功率放大器中; 5、BTL功率放大器电路主要用于一些要求输出功率更大的场合。 其中,OTL、OCL和BTL功率放大器电路主要用于晶体管放大器中。 功率放大器的类型 根据三极管在放大信号时的信号工作状态和三极管静态电流大小划分,放大器电路主要有3种放大器类型:一是甲类放大器电路,二是乙类放大器电路,三是甲乙类放大器电路。 除上述三种放大器电路之外,还有超甲类等许多种放大器电路。音响系统中由于不允许存在信号的非线性失真,所以只用甲类放大器电路和甲乙类放大器电路。 甲类放大器 甲类放大器就是给放大管加入合适的静态偏置电流,这样用一只三极管同时放大信号的正、负半周。在功率放大器电路中,功放输出级中的信号幅度已经很大,如果仍然让信号的正、负半周同时用一只三极管来放大,这种电路称之为甲类放大器。 在功放输出级放大器电路中,甲类放大器的功放管静态工作电流设得比较大,要设在放大区的中间,以便给信号正、负半周有相同的线性范围,这样当信号幅度太大时(超出放大管的线性区域),信号的正半周进入三极管饱和区而被削顶,信号的负半周进入截止区而被削顶,此时对信号正半周与负半周的削顶量是相同的。 甲类放大器电路的主要特点如下所述: 1、在音响系统中,甲类功率放大器的音质最好。由于信号的正、负半周用一只三极管来放大,信号的非线性失真很小,这是甲类功率放大器的主要优点。 2、信号的正、负半周用同一只三极管放大,使放大器的输出功率受到了限制,即一般情况下甲类放大器的输出功率不可能做得很大。 功率三极管的静态工作电流比较大,在没有输入信号时对直流电源的消耗比较大。 推挽放大器 在功率放大器电路中大量采用推挽放大器电路,这种电路中用两只三极管构成一级放大器电路,两只三极管分别放大输入信号的正半周和负半周,即用一只三极管放大信号的正半周,用另一只三极管放大信号的负半周,两只三极管输出的半周信号在放大器负载上合并后得到一个完整周期的输出信号。 推挽放大器电路中,一只三极管工作在导通、放大状态时,另一只三极管处于截止状态,当输入信号变化到另一个半周后,原先导通、放大的三极管进入截止,而原先截止的三极管进入导通、放大状态,两只三极管在不断地交替导通放大和截止变化,所以称为推挽放大器。 互补推挽放大器 互补是通过采用两种不同极性的三极管,利用不同极性三极管的输入极性不同,用一个信号来激励两只不同极性的三极管,这样可以不需要有两个大小相等、相位相反的激励信号。 这种利用NPN型和PNP型三极管的互补特性,用一个信号来同时激励两只三极管的电路,称之为“互补”电路,由互补电路构成的放大器称为互补放大器电路。由于VT1和VT2管工作时,一只三极管导通、放大,另一只三极管截止,工作在推挽状态,所以称为互补推挽放大器。 乙类放大器 所谓乙类放大器就是不给三极管加静态偏置电流,且用两只性能对称的三极管来分别放大信号的正半周和负半周,正、负半周再在放大器的负载上将正、负半周信号合成一个完整的周期信号。 由于这种放大器没有给功放输出管加入静态电流,它会产生交越失真,这种失真是非线性失真的一种,对声音的音质破坏严重。所以,乙类放大器电路是不能用于音频放大器电路中的。 甲乙类放大器 为了克服交越失真,必须使输入信号避开三极管的截止区,可以给三极管加入很小的静态偏置电流,以使输入信号“骑”在很小的静态偏置电流上,这样可以避开了三极管的截止区,使输出信号不失真。 甲乙类放大器电路的主要特点如下所述: (a).这种放大器同乙类放大器电路一样,也是用两只三极管分别放大输入信号的正、负半周,但给两只三极管加入了很小的静态偏置电流,以使三极管刚刚进入放大区。 (b).由于给三极管所加的静态直流偏置电流很小,所以在没有输入信号时放大器对直流电源的消耗比较小(比起甲类放大器要小得多),这样具有乙类放大器的省电优点,同时因加入的偏置电流克服了三极管的截止区,对信号不存在失真,又具有甲类放大器无非线性失真的优点。所以,甲乙放大器具有甲类和乙类放大器的优点,同时克服了这两种放大器的缺点。正是由于甲乙类放大器无交越失真,又具有输出功率大和省电的优点,所以被广泛地应用于音频功率放大器电路中。 当这种放大电路中的三极管静态直流偏置电流太小或没有时,就成了乙类放大器,将产生交越失真。

    时间:2019-07-21 关键词: 放大电路 电源 放大器

  • 你能搞明白什么是功率放大器吗?

    功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载,带载能力要强。功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。 在很多电子设备中,要求放大电路的输出级能够带动某种负载,例如驱动仪表,使指针偏转;驱动扬声器,使之发声;或驱动自动控制系统中的执行机构等。总之,要求放大电路有足够大的输出功率。这样的放大电路统称为功率放大电路。 曾经有一个珍贵的学习机会摆在我面前我没有珍惜,知道失去以后才追悔莫及,上天不可能再给我一次机会,所以我只能一遍吐槽自己脑残一遍含泪复习了,天下没有后悔药可吃,只有亡羊补牢为时不晚吧 第一,首先搞明白什么是功率放大器? 说明放大的是功率而不是电流也不是电压对不对 ? 它是怎么工作的: 通过三极管的电流控制作用把电源的功率转换成按照输入信号变化的电流,利用三极管的放大作用, 集电极的电流永远是基极电流的放大,所以就可以得到放大的电流,然后经过不断地电流和电压放大,就完成了功率放大。 能把滞留的输入功率转换成交流的输出功率 晶体管工作在大信号工作条件下, 工作点会大幅度上下摆动。一旦工作点跳出输入或输出线性区, 就会发生非线性失真。 电压放大电路是要负载得到不失真的电压信号,主要泰伦的指标数是电压增益,输入和输出阻抗等等,但是输出的功率不一定大。功放则不一样,功放要求获得一定的不失真的输出功率,通常是在大信号状态下工作,所以要输出功率大,效率要高,非线性失真要小。还有一个严肃的问题是散热问题。 第二,工作原理是什么样的呢? 首先我们要明确一个基本工作原理:以NPN 三极管为例:我们在工作的时候要保证发射结正偏,也就是说这时候基级电压(P)为正,此时PN结势垒降低,这时候扩散电流主导,所以电子能从N区进入到P区,然后还要保证集电结反偏,此时势垒高度升高, 在电场的作用下,少数载流子电子从P区也就是基级进入到N区集电极内。 什么是静态工作点:就是线性部分和非线性部分的交点 线性部分为直流特性曲线UCE和IC的IV曲线,非线性部分就是三极管的输出特性曲线 静态工作点一定是直流负载线和交流负载线的交点。 静态工作点选的太低,将导致截止失真,反之,则会产生饱和失真。 第三,什么样的是失真?     各种失真都是什么样的呢? 第四,什么是直流负载线和交流负载线? 第五,什么是甲类放大电路: 甲类放大:就是工作点选取在输出特性曲线的中间位置,信号可以在整个周期内:输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件,这种失真小但是功效低。 第六,什么是乙类推挽电路: 第七,什么是OTL电路: OTL电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电,从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。省去输出变压器的功率放大电路通常称为OTL(Output TransformerLess)电路。 OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。 第八,什么是OCL电路? OCL(Output CapacitorLess )是OTL电路的升级,指省去输出端大电容的功率放大电路,省去了输出电容,使系统的低频响应更加平滑。缺点是必须用双电源供电,增加了电源的复杂性。 第九,什么是BTL电路; 我知道了 这个图画的有点问题,其实看电源就行,左边电压为正的时候,右边为负,左边为负的时候,右边为正,同时管子12是同一种管子NPN 34是另一种管子PNP 所以说是处于交替导通的状态。 这时候应该认识到推挽的意思了 交替导通 第十,什么是交越失真? 甲类功放又称为A类 乙类又称为B类 甲乙类又称为AB类别 丁类功放(D类):利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号。 特点:具有效率高,体积小的优点。许多功率高达1000W的丁类放大器,体积只不过像VHS录像带那么大。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器,但在有源超低音音箱中有较多的应用。 甲类工作状态:整个工作周期内晶体管的集电极电流始终是流通的,放大器的效率最低,带来的是非线性失真度比较小。一般用于对失真比较敏感的场合,比如HI-FI音响。 乙类工作状态:半个周期工作另半个周期截止,乙类工作状态也称为B类工作状态。两只互补的晶体管推挽工作,效率比甲类功放高,但存在交越失真的问题,一般功率放大器采用这种形式。 甲乙类工作状态:它是介于甲类和乙类之间的工作状态,即晶体管工作周期大于一半,这种功放的特性介于甲类和乙类。 丙类工作状态:这种状态下,晶体管工作的时间小于半个周期,丙类工作状态又称为C类工作状态,丙类功放一般用于高频的谐振功放。 丁类工作状态:把声音信号调制为PWM形式,晶体管工作在开关状态,输出端通过LC滤波器恢复信号波形。效率高,高频特性差,用于小型化电池供电以及要求高效率的场合。

    时间:2019-06-23 关键词: 功率放大器 放大电路 负载

  • 放大电路/调谐电路和变频电路的设计

    放大电路/调谐电路和变频电路的设计

    放大电路/调谐电路设计利用图21决定偏压用的电阻值。首先,决定R1与R2值,使VG1S=0.5V。假设R2=47KΩ时,I1=VG1S/R2=(0.5/47)×10-3,则R1=5.5/I1=517KΩ在此,取R1=510KΩ。用同样的方法,可以求出R3=47KΩ,R4=100KΩ图21放大电路的直流工作原理点的求法(利用电阻的分压,可以决定VG1S,VG2s的通流电压。) 图22所示的为包含直流电路数值的电路。调谐电路的L为使用FCZ研究所的144-10S,此虽然为144MHz用的线圈,在此做为谐振频率为122MHz使用。在144MHz时使用C=7pF,因此,在122MHz的谐振频率时,C=7×(144/122)2,约=10(pF)图22 高频率放大电路的设计(为了扩宽频带宽,使用交错双调谐电路。由许多谐振频率不同的电路所组合而成,各谐振电路的特性尖锐。)由于输入侧的谐振电路的信号源阻抗为50Ω,因此,Q值很小,频带宽较为宽广。输出端的谐振电路的Q值较大,此为利用二个谐振频率不同的谐振电路电路以交错(stagger)方式组合而成,称之为交错谐振电路。频率变换电路的设计Dual-Gate FET为利用G2电压而改变顺方向传达电导|yfs|。利用此一特性,可以做乘算工作原理。(利用局部振荡器的信号,改变FET的放大率,此为最基本的乘算电路。)在图23中,例如VGS2的工作原理点的1V,于G2加入1Vp-p的信号fosc,则随着fosc振幅,|yfs|会在2mS~16mS间变化。因此,放大率(×A倍)会随fosc振幅值而变化,fs的振幅会做A倍的变化。 如此,Dual-Gate FET可以当做乘算电路工作原理,而产生(fs-fosc)与(fs+fosc)信号。 图24所示的为频率变换电路的原理图。在如图(a)所示之由晶体管或FET所构成的乘算电路中,输入fs与fosc二种频率信号时,由于此为不平衡型的频率变换电路,因此,输出会有(fs-fosc),(fs+fosc),fs,fosc四种频率成分。此与DBM电路的最大不同点为,在输出也会出现载波成分fs与fosc。 DBM的Double Balanced的意思,便是fs,fosc不会出现在输出端。 图(b)所示的为利用Dual?GateFET构成频率变换电路的情形。(此一方式的频率变换后的输出信号有4种,可以利用谐振电路只取出所希望的信号。但是,如果此4种信号的频率太接近时,则很困难取出。)由高频率放大电路所输出的信号加在闸极1(G1),而由局部振荡电路所输出的信号加在闸极2(G2),再由LC谐振电路取出所需要的fIF …… (fs-fosc)信号。图25 频率变换电路的工作原理(要使频率变换效率提高,VG2S的大小很重要。在FET的场合,G2的注入电压必须为数Vp-p。)在实际的变换电路中,如图25所示,为了使VGS2=1V,其电阻值如下。R5=220KΩ,R6=47KΩ,另外,加在G2上的高频率电压称之为注入电压,此可以利用修整电容器CT调整为0.5~1V。

    时间:2019-03-28 关键词: 放大电路 电源技术解析 变频电路 调谐电路

  • 剖析基于TDA2030A音频功率放大电路

    剖析基于TDA2030A音频功率放大电路

      电路原理:TDA2030A功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和TDA2030A放大电路以及电源供电电路三大部分组成,音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路,其中的R02,R03,C02,C01,W02组成低音控制电路;C03,C04,W03组成高音控制电路;R04为隔离电阻,W01为音量控制器,调节放大器的音量大小,C05为隔直电容,防止后级的TDA2030A直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用TDA2030A,由TDA2030A,R08,R09,C066等组成,电路的放大倍数由R08与R09的比值决定,C06用于稳定TDA2030A的第4脚直流零电位的漂移,但是对音质有一定的影响,C07,R10的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为4→16Ω。  TDA2030A功放板的电源电路如下图所示,为了保证功放板的音质,电源变压器的输出功率不得低于60W,输出电压为2*15V,滤波电容采用2个3300UF/25V电解电容并联,正负电源共用4个3300UF/25V的电容,两个104的独石电容是高频滤波电容,有利于放大器的音质。

    时间:2019-01-04 关键词: 放大电路 电源技术解析 音频功率 tda2030a

  • 电磁超声换能器的前置放大电路设计

    电磁超声换能器的前置放大电路设计

    0 引言在无损检测中,EMAT因其独有的优点被广泛应用,但经EMAT接受线圈接受到的信号通常很微弱,信号幅值小,一般只有几十μV到几百μV,并且对周围环境噪声敏感度高,接收信号常被淹没在噪声中,辐射模式较宽,能量不集中。为了得到适合显示观察的水平,需要对信号进行放大和滤波处理,以减少噪声和干扰。为了避免EMAT的接收系统放大倍数过大引起信号失真和自激的现象,通常采用多级放大。主要包括前置放大器、滤波器、主放大器,以及用于在数字设备中的A/D转换电路等。为了得到更好的结果,前置放大器自然起着至关重要的作用。应用专业的EDA软件对其进行仿真分析,能够更迅速准确地分析电路性能,从而选出性能较好更适合需要的电路,本文设计了2种前置放大器,并且利用Multisim10仿真软件对这2种电路进行了仿真比较。1 前置放大器1.1 用NJM4580设计的放大器在第一种电路设计中,选用NJM4580运算放大器,该放大器是日本新无线公司生产的双路运算放大器,具有无噪声、更高的增益带宽、高输入电流和低失真度,不仅适用于音响前置放大器的音响电子部分和有源滤波器,还适用于手工测量工具等。NJM4580的主要特点是:工作电压为±5~±18 V;低输入噪声电压为0.8μV;增益带宽为15 MHz;低失真为0.005%;转换速率为5V/μV;采用双极技术。应用NJM4580设计的放大器电路如图1所示。本设计采用NJM4580,主要是在差分放大电路设计部分保持信号的带宽,使其不失真。采用3个运算放大器排成2级,由运放U1A,U2A按通向输入接法组成第1级差分放大电路,运放U3A组成第2级差分放大电路。在第1级电路中,信号源加到U1A的同相端,R6和R3,R4组成的反馈网络,引入了负反馈。为了使电路对称,提高仪用放大器性能,选取的电阻应满足R3=R4关系,参数严格匹配,误差控制在很小范围内。经过计算,最终得到输出电压的关系如式(1):从式(2)中可直观看到,根据选取R5/R1和R3/R6电阻的比例关系,达到不同信号放大比例的要求。所以电阻的选取也是仪用放大器设计中最重要的环节之一。考虑到电路的稳定和安全,固定R1~R5,R7,R8的阻值,都选精确的10kΩ电阻,只将R6设置成可调,随着R6的减小,放大倍数越大,带宽越窄。所以设计时确定R6为2 kΩ。该放大电路是级联放大电路,为前级放大,而后级级联放大电路则由2个741级联构成,共同组成一个完整的信号接收端的前置放大电路。1.2 应用AD620设计的放大器在进行微弱信号检测中,为了减少集成运算放大器对电路的干扰,应选择接近理想运算放大器的芯片。要求具有较小的输入偏执电流、输入偏执电压和零漂,具有较大的共模抑制比和输入电阻。因此,在另一种电路设计中,应用AD620对第一种电路进行改进。AD620是AD公司生产的高精度单片仪表运放,它拥有差分式结构,对共模噪声有很强的抑制作用,同时拥有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗,非常适合对微弱信号的放大,而且AD620具有很好的直流和交流特性,更有低功耗、高输入阻抗、低输入失调电压、高共模抑制比等优点,其外部电路连接方便简单,只需要一个连接于1,8脚的外接电阻就可调节放大倍数。增益G=49.4 kΩ/RG+1。其中:RG为1和8脚连接的外电阻。AD620主要特点有以下几点:带宽800 MHz,输出功率24 mW;功率增益120 dB;工作电压±15 V;静态功耗0.48 mW;输入失调电压≤60μV;转换速率1.2 V/μs;最大工作电流1.3 mA;输入失调电压5μV;输入失调漂移最大为1μV/℃;共模抑制比93 dB。应用AD620设计的电路如图2所示。 2 采用Multisim 10软件仿真2.1 软件介绍Multisim 10是由美国国家仪器公司(National Instrument,NI公司)推出的,相对于Multisim 10的仿真软件,它具备更加形象直观人性化的特点,提供了16 000多个高品质的模拟、数字元器件;各种分析方法(直流扫描分析,参数扫描分析等);电压表、电流表和多台仪器(数字万用表、函数信号发生器等)。该软件大多数采用的是实际模型,保证了仿真和实验结果的真实性和实用性。应用Multisim 10可以进行模拟电路、数字电路、模数混合以及射频电路的仿真。其中,它的高频仿真和涉及环境是众多通用仿真电路软件中所不具备的。本文设计的是μV级的电压信号放大。采用了2种方案,通过Multisim 10的仿真来对这两种电路性能进行比较。2.2 仿真比较(1)函数信号发生器的设置。在软件中打开信号发生器,因本文使用的信号频率范围一般为25 kHz~1 MHz,为了模拟传感器接收到的信号,在此范围中,选取输入信号频率为100 kHz,幅度为100μF的正弦波信号来做分析比较,函数发生器设置如图3所示。(2)电路的幅频特性仿真与比较。应用此软件中的波特图仪(Bode Plotter)对两电路的幅频特性进行仿真比较,设置的观察频率范围是25 kHz~1 MHz,结果如图4所示。通过波特图可以直接观察出当输入信号频率为25 kHz时,两电路的增益分别为85 dB和98 dB。比较可以得出,应用AD620改进电路的放大效果较好。通过移动波特图仪的光标柱可以观察2个电路在其他频率时的放大增益。将光标注移动到100kHz,可以直接观察到此频率下两电路的增益分别为60dB和72dB。以此类推,通过移动光标柱可以获得输入信号为其他频率时的两电路增益,不同输入信号频率下的增益如表1所示。通过比较可知,应用AD620电路的增益高于应用NJM4580电路的增益。(3)输出信号波形的比较。在软件打开示波器,在示波器中进行设置,红色表示输入信号,绿色表示放大后的输出信号。选取频率100 kHz,幅度100μV的信号,经电路放大,分别得出输出波形如图6所示。通过Multisim 10仿真可以很清晰地看出两电路的输出波形。为了便于对波形进行观察,将Channel A(输入信号通道)设置为100μV/Div,图6(a)的Channel B(输出信号通道)设置为100 mV/Div,图6(b)的Chann el B(输出信号通道)设置为500 mV。从波形图可以看出,当输入信号均为100μF时,两电路输出的信号大小分别为100 mV和380 mV,很显然,应用AD620的改进电路二,放大倍数更大。通过此方法,可以对输入信号为其他频率时的输出波形进行比较。3 结语本文针对输入信号为微幅级的信号,用NJM4580运算放大器设计了与741共同构成的级联放大电路,并在此基础上应用AD620对电路进行改进以达到更加优良的性能;利用Multisim 10对设计的2个放大电路进行仿真、比较,从而验证了应用AD620的放大电路不仅电路构成简单,而且在放大性能上更加优于应用NJM4580运算放大器构成的差分级联放大电路。

    时间:2018-10-22 关键词: 放大电路 电源技术解析 运算放大器 无损检测

  • 基础知识汇总!硬件工程师常见笔试题

    模拟电路 1、基尔霍夫定理的内容是什么?(仕兰微电子)基尔霍夫定理包括电流定律和电压定律。电流定律(KCL):在集总电路中,任何时刻,对任一结点,所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。电压定律(KVL):在集总电路中,任何时刻,沿任一回路,所有支路电压的代数和恒等于零。2、平板电容公式(C=εS/4πkd)。(未知) 3、最基本的如三极管曲线特性。(未知) 4、描述反馈电路的概念,列举他们的应用。(仕兰微电子) 5、负反馈种类(电压并联反馈,电流串联反馈,电压串联反馈和电流并联反馈);负反馈的优点:(未知)稳定放大倍数;改变输入电阻——串联负反馈,增大输入电阻;并联负反馈,减少输入电阻;改变输出电阻——电压负反馈,减少输出电阻;电流负反馈,增大输出电阻;有效地扩展放大器的通频带;改善放大器的线性和非线性失真。6、放大电路的频率补偿的目的是什么,有哪些方法?(仕兰微电子)频率补偿目的就是减小时钟和相位差,使输入输出频率同步很多放大电路里都会用到锁相环频率补偿电路 7、频率响应,如:怎么才算是稳定的,如何改变频响曲线的几个方法。(未知) 8、给出一个查分运放,如何相位补偿,并画补偿后的波特图。(凹凸) 9、基本放大电路种类(电压放大器,电流放大器,互导放大器和互阻放大器),优缺 点,特别是广泛采用差分结构的原因。(未知) 10、给出一差分电路,告诉其输出电压Y+和Y-,求共模分量和差模分量。(未知) 11、画差放的两个输入管。(凹凸) 12、画出由运放构成加法、减法、微分、积分运算的电路原理图。并画出一个晶体管级的 运放电路。(仕兰微电子) 13、用运算放大器组成一个10倍的放大器。(未知) 14、给出一个简单电路,让你分析输出电压的特性(就是个积分电路),并求输出端某点 的  rise/fall时间。(Infineon笔试试题) 15、电阻R和电容C串联,输入电压为R和C之间的电压,输出电压分别为C上电压和R上电 压,要求制这两种电路输入电压的频谱,判断这两种电路何为高通滤波器,何为低通滤 波器。当RC<<T时,给出输入电压波形图,绘制两种电路的输出波形图。(未知) 16、有源滤波器和无源滤波器的原理及区别?(新太硬件)若滤波电路仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成,则成为无源滤波电路。若滤波电路由无源元件和有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)共同构成,则成为有源滤波电路。无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化,这缺点常常不符合信号处理的要求。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放构成,因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能起滤波作用。有源滤波不适于高电压大电流的负载,只适用于信号处理。通常,直流电源中整流后的滤波电路均采用无源电路;且在大电流负载时,采用LC电路。17、有一时域信号S=V0sin(2pif0t)+V1cos(2pif1t)+V2sin(2pif3t+90),当其通过低通、 带通、高通滤波器后的信号表示方式。(未知) 18、选择电阻时要考虑什么?(东信笔试题) 19、在CMOS电路中,要有一个单管作为开关管精确传递模拟低电平,这个单管你会用P管 还是N管,为什么?(仕兰微电子) 20、给出多个mos管组成的电路求5个点的电压。(Infineon笔试试题) 21、电压源、电流源是集成电路中经常用到的模块,请画出你知道的线路结构,简单描述 其优缺点。(仕兰微电子) 22、画电流偏置的产生电路,并解释。(凹凸) 23、史密斯特电路,求回差电压。(华为面试题) 24、晶体振荡器,好像是给出振荡频率让你求周期(应该是单片机的,12分之一周期....)  (华为面试题) 25、LC正弦波振荡器有哪几种三点式振荡电路,分别画出其原理图。(仕兰微电子)变压器反馈式振荡电路、电感反馈式振荡电路、电容反馈式振荡电路26、VCO是什么,什么参数(压控振荡器?) (华为面试题) 27、锁相环有哪几部分组成?(仕兰微电子) 28、锁相环电路组成,振荡器(比如用D触发器如何搭)。(未知) 29、求锁相环的输出频率,给了一个锁相环的结构图。(未知) 30、如果公司做高频电子的,可能还要RF知识,调频,鉴频鉴相之类,不一一列举。(未知) 31、一电源和一段传输线相连(长度为L,传输时间为T),画出终端处波形,考虑传输线 无损耗。给出电源电压波形图,要求绘制终端波形图。(未知) 32、微波电路的匹配电阻。(未知) 33、DAC和ADC的实现各有哪些方法?(仕兰微电子) 34、A/D电路组成、工作原理。(未知)数字电路问:四种触发器?区别?SR触发器:00保持,01置一,10置零,11不定JK触发器:00保持,01置一,10置零,11翻转T触发器:0保持,1翻转D触发器:0置零,1置一问:设想你将设计完成一个电子电路方案。请简述用EDA软件(如PROTEL)进行设计(包 括原理图和PCB图)到调试出样机的整个过程。在各环节应注意哪些问题?(1) 利用protel 99 SE电路设计与仿真软件(一)      画出原理图。(二)      电气规则检查,生成ERC测试报告(三)      生成报表,包括:网络表,元件列表,层次项目组织列表,元件交叉参考表,引脚列表。(四)      对每个元器件进行封装(五)      导入PCB板,设计布线规则,然后布线(六)      生成PCB报表和PCB板的设计规则校验。(七)      最后将线路打印到铜板上。(2) 将打印好的印制板放入三氯化铁的溶液中腐蚀,腐蚀完后,就进行钻孔,涂上助焊剂后就可以安装了。1、同步电路和异步电路的区别是什么?(仕兰微电子)同步电路是说电路里的时钟相互之间是同步 的,同步的含义不只局限于同一个CLOCK,而是容许有多个CLOCK,这些CLOCK的周期有倍数关系并且相互之间的相位关系是固定的就可以,比如, 10ns, 5ns, 2.5ns 三个CLOCK的电路是同步电路。异步电路是指CLOCK之间没有倍数关系或者相互之间的相位关系不是固定的,比如5ns, 3ns 两个CLOCK是异步的。所以异步电路只有靠仿真来检查电路正确与否。异步电路主要是组合逻辑电路,用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲,但它同时也用在时序电路中,此时它没有统一的时钟,状态变化的时刻是不稳定的,通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。也就是说一个时刻允许一个输入发生变化,以避免输入信号之间造成的竞争冒险。电路的稳定需要 有可靠的建立时间和持时间。同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路,其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK,而 所 有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。比如D触发器,当上升延到来时,寄存器把D端的电平传到Q输出端。2、什么是同步逻辑和异步逻辑?(汉王笔试) 同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。 3、什么是"线与"逻辑,要实现它,在硬件特性上有什么具体要求?(汉王笔试) 线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上,要用oc门来实现,由于不用 oc门可能使灌电流过大,而烧坏逻辑门。 同时在输出端口应加一个上拉电阻。 4、什么是Setup 和Holdup时间?(汉王笔试) 5、setup和holdup时间,区别.(南山之桥) 6、解释setup time和hold time的定义和在时钟信号延迟时的变化。(未知) 7、解释setup和hold time violation,画图说明,并说明解决办法。(威盛VIA  2003.11.06 上海笔试试题) Setup/hold  time 是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。建立时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间。输入信号应提前时钟上升沿(如上升沿有效)T时间到达芯片,这个T就是建立时间- Setup time.如不满足setup time,这个数据就不能被这一时钟打入触发器,只有在下一个时钟上升沿,数据才能被打入触发器。 保持时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间。如果hold time 不够,数据同样不能被打入触发器。 建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold time)。建立时间是指在时钟边沿前,数据信号需要保持不变的时间。保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间。如果不满足建立和保持时间的话,那么DFF将不能正确地采样到数据,将会出现 metastability的情况。如果数据信号在时钟沿触发前后持续的时间均超过建立和保持时间,那么超过量就分别被称为建立时间裕量和保持时间裕量。 8、说说对数字逻辑中的竞争和冒险的理解,并举例说明竞争和冒险怎样消除。(仕兰微 电子) 9、什么是竞争与冒险现象?怎样判断?如何消除?(汉王笔试) 在组合电路中,信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后,这种现象称为竞争。由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲,常称其为毛刺。只要输出端的逻辑函数在一定条件下能简化成 Y=A+A' 或 Y=A.A' ,则可判断存在竞争-冒险现象。消除方法:接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计(增加冗余项)10、你知道那些常用逻辑电平?TTL与COMS电平可以直接互连吗?(汉王笔试) 常用逻辑电平:12V,5V,3.3V;TTL和CMOS不可以直接互连,由于TTL是在0.3-3.6V之间,而CMOS则是有在12V的有在5V的。CMOS输出接到TTL是可以直接互连。TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。 11、如何解决亚稳态。(飞利浦-大唐笔试) 亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。当一个触发器进入亚 稳态时,既无法预测该单元的输出电平,也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平 上。在这个稳定期间,触发器输出一些中间级电平,或者可能处于振荡状态,并且这种无 用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。 12、IC设计中同步复位与 异步复位的区别。(南山之桥) 13、MOORE 与 MEELEY状态机的特征。(南山之桥) 14、多时域设计中,如何处理信号跨时域。(南山之桥) 15、给了reg的setup,hold时间,求中间组合逻辑的delay范围。(飞利浦-大唐笔试) Delay < period - setup – hold 16、时钟周期为T,触发器D1的建立时间最大为T1max,最小为T1min。组合逻辑电路最大延 迟为T2max,最小为T2min。问,触发器D2的建立时间T3和保持时间应满足什么条件。(华 为) 17、给出某个一般时序电路的图,有Tsetup,Tdelay,Tck->q,还有 clock的delay,写出决 定最大时钟的因素,同时给出表达式。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 18、说说静态、动态时序模拟的优缺点。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 19、一个四级的Mux,其中第二级信号为关键信号 如何改善timing。(威盛VIA  2003.11.06 上海笔试试题) 20、给出一个门级的图,又给了各个门的传输延时,问关键路径是什么,还问给出输入, 使得输出依赖于关键路径。(未知) 21、逻辑方面数字电路的卡诺图化简,时序(同步异步差异),触发器有几种(区别,优 点),全加器等等。(未知) 22、卡诺图写出逻辑表达使。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 23、化简F(A,B,C,D)= m(1,3,4,5,10,11,12,13,14,15)的和。(威盛) 24、please show the CMOS inverter schmatic,layout and its cross sectionwith P- well process.Plot its transfer curve (Vout-Vin) And also explain the  operation  region of PMOS and NMOS for each segment  of the transfer curve? (威 盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09) 25、 To design a CMOS invertor with balance rise and fall time,please define  the ration of channel width of PMOS and NMOS and explain? 26、为什么一个标准的倒相器中P管的宽长比要比N管的宽长比大?(仕兰微电子) 27、用mos管搭出一个二输入与非门。(扬智电子笔试) 28、 please draw the transistor level schematic of a cmos 2 input AND gate and  explain which input has faster response for output rising edge.(less delay  time)。(威盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09) 29、画出NOT,NAND,NOR的符号,真值表,还有transistor level的电路。(Infineon笔 试)  30、画出CMOS的图,画出tow-to-one mux gate。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 31、用一个二选一mux和一个inv实现异或。(飞利浦-大唐笔试) 32、画出Y=A*B+C的cmos电路图。(科广试题) 33、用逻辑们和cmos电路实现ab+cd。(飞利浦-大唐笔试) 34、画出CMOS电路的晶体管级电路图,实现Y=A*B+C(D+E)。(仕兰微电子) 35、利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz’。(未知) 36、给一个表达式f=xxxx+xxxx+xxxxx+xxxx用最少数量的与非门实现(实际上就是化 简)。 37、给出一个简单的由多个NOT,NAND,NOR组成的原理图,根据输入波形画出各点波形。 (Infineon笔试) 38、为了实现逻辑(A XOR B)OR (C AND D),请选用以下逻辑中的一种,并说明为什 么? 1)INV   2)AND   3)OR   4) NAND   5)NOR   6)XOR  答案:NAND39、用与非门等设计全加法器。(华为) 40、给出两个门电路让你分析异同。(华为) 41、用简单电路实现,当A为输入时,输出B波形为…(仕兰微电子) 42、A,B,C,D,E进行投票,多数服从少数,输出是F(也就是如果A,B,C,D,E中1的个数比0 多,那么F输出为1,否则F为0),用与非门实现,输入数目没有限制。(未知) 43、用波形表示D触发器的功能。(扬智电子笔试) 44、用传输门和倒向器搭一个边沿触发器。(扬智电子笔试) 45、用逻辑们画出D触发器。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 46、画出DFF的结构图,用verilog实现之。(威盛) 47、画出一种CMOS的D锁存器的电路图和版图。48、D触发器和D锁存器的区别。(新太硬件面试) 49、简述latch和filp-flop的异同。(未知) 50、LATCH和DFF的概念和区别。(未知) 51、latch与register的区别,为什么现在多用register.行为级描述中latch如何产生的。 (南山之桥) 52、用D触发器做个二分颦的电路.又问什么是状态图。(华为) 53、请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路?(汉王笔试) 54、怎样用D触发器、与或非门组成二分频电路?(东信笔试) 55、 How many flip-flop circuits are needed to  divide by 16?  (Intel) 16分频? 56、用filp-flop和logic-gate设计一个1位加法器,输入carryin和current-stage,输出 carryout和next-stage. (未知) 57、用D触发器做个4进制的计数。(华为) 58、实现N位Johnson Counter,N=5。(南山之桥) 59、用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的7进制循环计数器,15进制的呢?(仕兰 微电子) 60、数字电路设计当然必问Verilog/VHDL,如设计计数器。 61、BLOCKING NONBLOCKING 赋值的区别。(南山之桥) 62、写异步D触发器的verilog module。(扬智电子笔试) module dff8(clk , reset, d, q); input        clk; input        reset; input  [7:0] d; output [7:0] q; reg   [7:0] q; always @ (posedge clk or posedge reset)    if(reset)      q <= 0;    else      q <= d; endmodule 63、用D触发器实现2倍分频的Verilog描述? (汉王笔试) module divide2( clk , clk_o, reset);    input     clk , reset;    output   clk_o;    wire in;  reg out ;    always @ ( posedge clk or posedge reset)      if ( reset)        out <= 0;          else            out <= in;        assign in = ~out;        assign clk_o = out;      endmodule 64、可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要,请问:a) 你所知道的可编程逻辑器 件有哪些? b) 试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑。(汉王笔试) PAL,PLD,CPLD,FPGA。 module dff8(clk , reset, d, q); input        clk; input        reset; input   d; output  q; reg q; always @ (posedge clk or posedge reset)    if(reset)      q <= 0;    else      q <= d; endmodule 65、请用HDL描述四位的全加法器、5分频电路。(仕兰微电子) 66、用VERILOG或VHDL写一段代码,实现10进制计数器。(未知) 67、用VERILOG或VHDL写一段代码,实现消除一个glitch。(未知) 68、一个状态机的题目用verilog实现(不过这个状态机画的实在比较差,很容易误解 的)。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题) 69、描述一个交通信号灯的设计。(仕兰微电子) 70、画状态机,接受1,2,5分钱的卖报机,每份报纸5分钱。(扬智电子笔试) 71、设计一个自动售货机系统,卖soda水的,只能投进三种硬币,要正确的找回钱 数。       (1)画出fsm(有限状态机);(2)用verilog编程,语法要符合fpga设计 的要求。(未知) 72、设计一个自动饮料售卖机,饮料10分钱,硬币有5分和10分两种,并考虑找零:(1) 画出fsm(有限状态机);(2)用verilog编程,语法要符合fpga设计的要求;(3)设计 工程中可使用的工具及设计大致过程。(未知) 73、画出可以检测10010串的状态图,并verilog实现之。(威盛) 74、用FSM实现101101的序列检测模块。(南山之桥) a为输入端,b为输出端,如果a连续输入为1101则b输出为1,否则为0。 例如a: 0001100110110100100110        b: 0000000000100100000000     请画出state machine;请用RTL描述其state machine。(未知) 75、用verilog/vddl检测stream中的特定字符串(分状态用状态机写)。(飞利浦-大唐 笔试) 76、用verilog/vhdl写一个fifo控制器(包括空,满,半满信号)。(飞利浦-大唐笔试) 77、现有一用户需要一种集成电路产品,要求该产品能够实现如下功能:y=lnx,其中,x 为4位二进制整数输入信号。y为二进制小数输出,要求保留两位小数。电源电压为3~5v假 设公司接到该项目后,交由你来负责该产品的设计,试讨论该产品的设计全程。(仕兰微 电子) 78、sram,falsh memory,及dram的区别?(新太硬件面试) 79、给出单管DRAM的原理图(西电版《数字电子技术基础》作者杨颂华、冯毛官205页图9 -14b),问你有什么办法提高refresh time,总共有5个问题,记不起来了。(降低温 度,增大电容存储容量)(Infineon笔试) 80、 Please draw schematic of a common SRAM cell with 6 transistors,point out  which nodes can store data and which  node is word line control? (威盛笔试题 circuit design-beijing-03.11.09) 81、名词:sram,ssram,sdram 82、What is PC Chipset? 芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,按照在主板上的排列位置的不同,通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用,也称为主桥(Host Bridge)。  除了最通用的南北桥结构外,目前芯片组正向更高级的加速集线架构发展,Intel的8xx系列芯片组就是这类芯片组的代表,它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片,能够提供比PCI总线宽一倍的带宽,达到了266MB/s。

    时间:2018-10-15 关键词: 放大电路 模拟电路 负反馈 基尔霍夫定理

  • 三种耦合方式下放大电路交流负载线的特性

    三种耦合方式下放大电路交流负载线的特性

    0 引 言图解法在用于放大电路分析时,由于其形象直观而常用于放大电路静态工作点及波形失真问题的分析。其中,交流负载线则用于估算最大不失真输出电压。但是,目前高等院校电子线路教材并没有给出交流负载线方程的形式及其推导过程,只给出交流负载线的斜率和画法。因此,在一些文献中采用戴维南定理或叠加定理等方法推导和讨论了共射极阻容耦合放大电路或直接耦合放大电路的交流负载线方程,但是对变压器耦合放大电路并未作推导和讨论。本文对反映放大电路输出特性的阻容耦合、变压器耦合以及直接耦合方式下共发射极接法放大电路的交流负载线进行了分析和研究,给出了这三种耦合方式下共发射极放大电路交流负载线的特性,并对变压器耦合放大电路的交流负载线方程进行了推导。1 交流负载线及其方程形式放大电路在交流信号源和直流信号电源共同作用时,晶体管管压降△uce 和集电极电流△i c 通过交流等效负载R’L 所表现出的关系△ic= f ( △uce ) 描述了交流信号输入后动态工作点移动的轨迹,这一直线我们将其称之为交流负载线。由文献[ 8] 知,阻容耦合、变压器耦合及直接耦合方式共射极放大电路的交流通路输出端均为如图1 所示的形式。其输出端交流电压、电流关系为:对阻容耦合及直接耦合而言,集电极负载是Rc 和RL 的并联值,即R’L = Rc//RL 。对变压器耦合而言,集电极负载是R’L = n2RL ,n 为变压器变比。将交流量、直流量和总的瞬时量之间的关系△i c="I" c+ i c,△uce= Uce+ uce 代入式( 1) 得:式( 2) 代表了通过Q 点,斜率为- 1/ R’L 的直线,即为放大电路交流负载线方程。该方程在纵轴上的截距为I c + Uce/ R’L ,在横轴上的截距为Uce + I cR’L 。若设V’= Uce + I cR’ L ,则其在纵轴和横轴上的截距也可分别表示为V’/ R’L 及V’,这与直流负载线在纵轴和横轴上的截距表现形式完全相同。图1 三种耦合方式下放大电路交流通路输出部分2 三种耦合方式下交流负载线的特点2. 1 阻容耦合放大电路阻容耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图2( a) ,图2( b) 所示,其直流负载线方程为:其输出端交流电压、电流关系如式( 1) 所示。整理式( 3) 和式( 1) 得交流负载线方程,如式( 2) 所示。由式( 3) 和式( 2) 可画出直流负载线和交流负载线,如图2( b) 所示。从图中可看出,直接耦合放大电路的直流负载线和交流负载线的斜率不同,交流负载线更陡。图2 阻容耦合放大电路及交流负载线2. 2 直接耦合放大电路直接耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图3( a) 及图1 所示,其直流负载线方程为:式中:其输出端交流电压、电流关系如式( 1) 所示。整理式( 4) 和式( 1) 得交流负载线方程,如式( 2) 所示。由式( 4) 和式( 2) 可画出其直流负载线和交流负载线,如图3( b) 所示。从图中可看出,直接耦合放大电路的直流负载线和交流负载线重和,斜率相同。图3 直接耦合放大电路及交流负载线2. 3 变压器耦合放大电路变压器耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图4( a) 及图1 所示。忽略变压器初级线圈内阻,其直流负载线方程为:其输出端交流电压、电流关系如式( 1) 所示。整理式( 5) 和式( 1) 得交流负载线方程,如式( 2) 所示。由式( 5) 和式( 2) 可画出其直流负载线和交流负载线,如图4( b) 所示。从图中可看出,变压器耦合放大电路的直流负载线和交流负载线的斜率不同,直流负载线更陡,是一条几乎垂直于横轴的直线。图4 变压器耦合放大电路及交流负载线3 结 语从真正意义上讲,所谓交流负载线方程应为式( 1) ,但该式在 ic uce 平面内是一条过原点的直线,不能反映放大电路动态量与静态量相叠加及输入交流信号后动态工作点移动的真正轨迹,所以称式( 2) 为放大电路的交流负载线方程。不过可将式( 2) 理解为式( 1) 原点对应Q 点后得到的方程,即式( 2) 为式( 1) 与放大电路直流负载线方程相叠加的结果。总之:( 1) 三种耦合方式的放大电路交流负载线方程形式是相同的,斜率均为- 1/ R’L ,方程在纵轴上的截距为I c+ Uce/ R’L ,在横轴上的截距为Uce+ I cR’L,且通过静态工作点。另外,在纵轴和横轴上的截距表现形式与直流负载线相同。( 2) 由于耦合方式及电路形式的不同,三种耦合方式放大电路的交流负载线与其直流负载线斜率相比,表现出了不同的特性,反映出不同的耦合方式对放大电路动态性能的影响。( 3) 三种耦合方式的放大电路交流负载线方程均可由式( 1) 及其直流负载线方程相叠加而得出,反映了放大电路中瞬时量为交流量与直流量相叠加的特点及交流量是! 驮载?在直流量上的特性。( 4) 由静态工作点的高低很容易得知,放大电路是截止失真还是饱和失真,以此可调整静态工作点来消除失真。另外,根据交流负载线方程,比较Uces -Uce和I cR’L ,取较小者即为放大电路的最大不失真输出电压幅值。

    时间:2018-10-10 关键词: 放大电路 电源技术解析 耦合 交流负载线

  • 如何抑制直接耦合放大电路中零点漂移

    如何抑制直接耦合放大电路中零点漂移

    0 引言直接耦合是级与级连接方式中最简单的,就是将后级的输入与前级输出直接连接在一起,一个放大电路的输出端与另一个放大电路的输入端直接连接的耦合方式称为直接耦合。另外直接耦合放大电路既能对交流信号进行放大,也可以放大变化缓慢的信号;并且由于电路中没有大容量电容,所以易于将全部电路集成在一片硅片上,构成集成放大电路。由于电子工业的飞速发展,使集成放大电路的性能越来越好,种类越来越多,价格也越来越便宜,所以直接耦合放大电路的使用越来越广泛。除此之外很多物理量如压力、液面、流量、温度、长度等经过传感器处理后转变为微弱的、变化缓慢的非周期电信号,这类信号还不足以驱动负载,必须经过放大。因这类信号不能通过耦合电容逐级传递,所以,要放大这类信号,采用阻容耦合放大电路显然是不行的,必须采用直接耦合放大电路。但是各级之间采用了直接耦合的联接方式后却出现前后级之间静态工作点相互影响及零点漂移的问题,在此主要分析零点漂移的产生原因,并寻找解决的办法。1 直接耦合放大电路的特点当多级放大电路需要放大频率极低的信号,甚至直流信号时,级间采用阻容耦合和变压器耦合都不适用,必须采用如图1所示的直接耦合方式。图1中的阻容耦合方式只用一只电容器就将两级放大电路连接起来,方式简单。耦合电容器具有隔直通交作用。根据信号频率的高低选取电容器的电容量,使容抗很小,就能顺利传送交流信号;电容器的隔直作用,使各级放大电路的静态工作点各自独立,互不影响,只要各级静态工作点比较稳定,整个放大电路工作就比较稳定。所以阻容耦合放大电路应用十分广泛。但是,在各种自动控制系统和一些测量仪表中,传递信号多数是变化极为缓慢的、非周期的信号,甚至为直流信号。例如,水轮发电机组的转速,发电机的端电压,变压器的油温,水电站前池的水位等变化是缓慢的,要实现对这些缓慢变化的物理量的测量和自动控制,必须将这些物理量转变为电信号(即模拟信号),由于这些电信号不仅是缓变的,而且是微弱的,因此必须进行放大。缓变信号包含的频率极低,用电容耦合,电容量必须很大,这样的电容器难以制作,不仅成本高、体积大,而且性能也差,是不现实的。人们自然会想到直接用导线将两级放大电路连接起来,这样再低频率的信号,乃至直流信号就能顺利通过,这就是的直接耦合方式。直接耦合放大电路既能放大交流信号,又能放大缓变信号和直流信号(所以在一些书中称其为直流放大电路),它的频率特性的下限频率为零,在自动控制系统和电子仪表中获得广泛应用。2 直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移零点漂移是直接耦合放大电路存在的一个特殊问题。所谓零点漂移的是指放大电路在输入端短路(即没有输入信号输入时)用灵敏的直流表测量输出端,也会有变化缓慢的输出电压产生,称为零点漂移现象,如图2所示。零点漂移的信号会在各级放大的电路间传递,经过多级放大后,在输出端成为较大的信号,如果有用信号较弱,存在零点漂移现象的直接耦合放大电路中,漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大,当漂移电压大小可以和有效信号电压相比时,是很难在输出端分辨出有效信号的电压;在漂移现象严重的情况下,往往会使有效信号“淹没”,使放大电路不能正常工作。因此,必须找出产生零漂的原因和抑制零漂的方法。3 零点漂移产生的原因产生零点漂移的原因很多,主要有3个方面:一是电源电压的波动,将造成输出电压漂移;二是电路元件的老化,也将造成输出电压的漂移;三是半导体器件随温度变化而产生变化,也将造成输出电压的漂移。前两个因素造成零点漂移较小,实践证明,温度变化是产生零点漂移的主要原因,也是最难克服的因素,这是由于半导体器件的导电性对温度非常敏感,而温度又很难维持恒定造成的。当环境温度变化时,将引起晶体管参数VBE,β,ICBO的变化,从而使放大电路的静态工作点发生变化,而且由于级间耦合采用直接耦合方式,这种变化将逐级放大和传递,最后导致输出端的电压发生漂移。直接耦合放大电路的级数愈多,放大倍数愈大,则零点漂移愈严重,并且在各级产生的零点漂移中,第l级产生零点漂移影响最大,因此,减小零点漂移的关键是改善放大电路第1级的性能。4 抑制零点漂移的措施抑制零点漂移的措施具体有以下几种:(1)选用高质量的硅管硅管的ICBO要比锗管小好几个数量级,因此目前高质量的直流放大电路几乎都采用硅管。另外晶体管的制造工艺也很重要,即使是同一种类型的晶体管,如工艺不够严格,半导体表面不干净,将会使漂移程度增加。所以必须严格挑选合格的半导体器件。(2)在电路中引入直流负反馈,稳定静态工作点。(3)采用温度补偿的方法,利用热敏元件来抵消放大管的变化。补偿是指用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移,如果参数配合得当,就能把漂移抑制在较低的限度之内。在分立元件组成的电路中常用二极管补偿方式来稳定静态工作点。此方法简单实用,但效果不尽理想,适用于对温漂要求不高的电路。(4)采用调制手段,调制是指将直流变化量转换为其他形式的变化量(如正弦波幅度的变化),并通过漂移很小的阻容耦合电路放大,再设法将放大了的信号还原为直流成份的变化。这种方式电路结构复杂、成本高、频率特性差。实现这种方法成本投入较高。(5)受温度补偿法的启发,人们利用2只型号和特性都相同的晶体管来进行补偿,收到了较好的抑制零点漂移的效果,这就是差动放大电路。在集成电路内部应用最广的单元电路就是基于参数补偿原理构成的差动式放大电路。在直接耦合放大电路中,抑制零点漂移最有效地方法是采用差动式放大电路。 4.1 差动放大电路抑制零点漂移的原理差动放大电路又叫差分电路,他不仅能有效地放大直流信号,而且还能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化而引起的零点漂移,因而获得广泛的应用,特别是大量地应用于集成运放电路,其常被用作多级放大器的前置级。基本差动式放大器如图3所示。图中VT1,VT2是特性相同的晶体管,电路对称,参数也对称。如:VBE1=VBE2,RCl=RC2=RC,Bl=RB2=RB,β1=β2=β。电路有2个输入端和2个输出端。因左右2个放大电路完全对称,所以在没有信号情况下,即输入信号UI=0时,Uo1=Uo2,因此输出电压Uo=0,即表明差分放大器具有零输入时零输出的特点。当温度变化时,左右两个管子的输出电压Uo1,Uo2都要发生变动,但由于电路对称,两管的输出变化量(即每管的零漂)相同,即△Uo1=△Uo2,则Uo=O,可见利用两管的零漂在输出端相抵消,从而有效地抑制了零点漂移。如图3所示的差动放大电路所以能抑制零点漂移,是由于电路的对称性。但是此电路存在缺陷:完全对称的理想情况并不存在;所以单靠提高电路的对称性来抑制零点漂移是有限度的。上述差动电路的每个管的集电极电位的漂移并末受到抑制,如果采用单端输出(输出电压从一个管的集电极与“地”之间取出),漂移根本无法抑制。为此,常采用图4所示的典型差动放大电路。4.2 典型差动放大电路结构及抑制零点漂移的原理典型差动放大电路如图4所示,与最简单的差动放大电路相比,该电路增加了调零电位器RP、发射极公共电阻RE和负电源UEE。下面分析电路抑制零点漂移的原理、发射极公共电阻RE(可以认为调零电位器RP是RE的一部分)和负电源EE的作用。电路中RE的主要作用是稳定电路的静态工作点,从而限制每个管子的漂移范围,进一步减小零点漂移。例如当温度升高使IC1和IC2均增加时,则有如图5的抑制漂移的过程。可见,由于RE的电流负反馈作用,其结果使集电极电位基本不变,减小了输出端的漂移量。反馈电阻RE可以抑制共模信号,对差模信号不起作用。零点漂移属于共模信号,所以使每个管子的漂移又得到了一定程度的抑制。显然,RE的阻值取得大些,电流负反馈作用就强些,稳流效果会更好些,因而抑制每个管子的漂移作用就愈显著。射极负电源UEE的作用:由于各种原因引起两管的集电极电流、集电极电位产生同相的漂移时(如:2个输入信号都含有共模信号分量或50 Hz交流的共模干扰信号等),那么RE对它们都具有电流负反馈作用,使每管的漂移都受到了削弱,这样就进一步增强了差动电路抑制漂移和抑制相位相同信号的能力。虽然,RE愈大,抑制零点漂移的作用愈显著;但是,在UCC一定时,过大的RE会使集电极电流过小,会影响静态工作点和电压放大倍数。为此,接入负电源UEE来抵偿RE两端的直流压降,则发射极点位近似为零,获得合适的静态工作点。电阻RP的作用:电位器RP是调平衡用的,又称调零电位器。因为电路不会完全对称,当输入电压为零(将两输入端都接“地”)时,输出电压不一定等于零。这时可以通过调节RP来改变两管的初始工作状态,从而使输出电压为零。但RP对相位相反的信号将起负反馈作用,因此阻值不宜过大,一般RP值取在几十欧姆到几百欧姆之间。5 结语由以上分析可知,典型差动放大电路既可利用电路的对称性、采用双端输出的方式抑制零点漂移;又可利用发射极公共电阻RE的作用抑制每个三极管的零点漂移、稳定静态工作点。因此,这种典型差动放大电路即使是采用单端输出,其零点漂移也能得到有效地抑制。所以这种电路得到了广泛的应用。

    时间:2018-09-28 关键词: 放大电路 电源技术解析 耦合 零点漂移

  • 变压器耦合方式的放大电路及其特点

    变压器耦合方式的放大电路及其特点

    1、电路将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上,称为变压器耦合。图1所示为变压器耦合共射放大电路,RL既可以是实际的负载电阻,也可以代表后级放大电路,图(b)是它的交流等效电路。图1 变压器耦合共射放大电路图22、特点1)由于变压器是靠磁路耦合,所以它的各级放大电路的静态工作点相互独立。2)它的低频特性差,不能放大变化缓慢的信号3)不能集成化。4)可以实现阻抗变换,因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。在图2电路中,设负载为RL折合到原边的等效电阻为R?L.变压器原边线圈匝数N1,副边线匝数N2于是有:对于图1(a) 所示电路,可得电压放大倍数上式表明只要合适选择的匝数比,就能得到所需的电压放大倍数。并在匹配得当时,负载可以获得足够大的功率。在集成功率放大电路产生之前,几乎所有的功率放大电路都采用变压器耦合的形式。而目前,只有在集成功率放大电路无法满足需要的情况下,例如需要输出特大功率或实现高频功率放大时,才考虑用分立元件构成变压器耦合放大电路。

    时间:2018-09-25 关键词: 放大电路 电源技术解析 负载电阻 变压器耦合

  • Multisim10在差动放大电路分析中的应用

    Multisim10在差动放大电路分析中的应用

    在自动控制系统中,往往需将一些变化缓慢的物理量(如温度、转速的变化)转换为相应的电信号,并通过直流放大器进行放大处理。直接耦合放大电路虽能放大交、直流信号,但电源电压的波动,晶体管参数随温度变化等因素会导致电路出现“零点漂移”。差动放大电路是一种利用电路结构参数的对称性有效抑制“零点漂移”的直流放大器,它对差模信号具有放大能力,而对共模信号具有抑制作用。典型差动放大电路由2个参数完全一致的单管共发射极电路组成。Multisim 10是美国国家仪器公司(NI公司)推出的功能强大的电子电路仿真设计软件,具有丰富的新型元器件及虚拟仪器、强大的Spice仿真、数据可视化及分析测试功能,可对模拟、数字、自动控制、射频、单片机等各种电路进行原理图设计、仿真分析及功能测试。Multisim 10提供了一个强大的原理图捕获和交互式仿真平台,电路的设计调试、元器件及测试仪器的调用、各种分析方法的使用直观方便,测试参数精确可靠,是应用广泛的优秀EDA系统。本文以典型差动放大电路为例,主要探讨Multisim 10的多种分析方法在电子电路仿真设计中的应用。1 电路设计在Multisim 10中建立了如图1所示的典型差动放大电路。T1,T2均为NPN晶体管(2N2222A),电流放大系数β设置为80。拨动开关J1,J2可选择在差动放大电路的输入端加入直流或交流信号。数字万用表用于测量直流输出电压,示波器用于观测交流输入/输出电压波形,测量探针用于仿真时实时显示待测支路的电压和电流。实际电路中T1,T2宜选用差分对管,晶体管的静态电流ICQ不宜超过1 mA。由ICQ可选取两管共用的发射极电阻Re,且Re不影响差模电压放大倍数,仅对共模信号有较强的负反馈作用,因此可以有效地抑制“零点漂移”,稳定静态工作点。由于两个放大器的参数不可能完全一致,因此通过电位器Rp对电路进行调零。基极电阻Rb1,Rb2应根据差模输入电阻的要求选定。选取集电极电阻Rc1、Rc2时应使静态工作点靠近负载线的中点。根据输入端和输出端接“地”情况的不同,差动放大电路有以下4种不同接法:双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。2 静态工作点分析图1差动放大电路静态时因输入端不加信号,T1,T2的基极电位近似为零,因此电位器Rp两端的电位均为-UBE(对于硅管约为-0.7 V),如电位器Rp的滑动端处于中点位置,计算静态工作点为:Multisim 10中直流工作点分析方法是对电路进行进一步分析的基础,主要用来计算电路的静态工作点,此时电路中的交流电源将被置为零,电感短路,电容开路。进行静态工作点分析时需将电路的节点编号显示在电路图上(见图1),并需要选择待分析的节点编号。依次执行Simulate/Analyses/DC Operating Point(直流工作点)分析命令,设置图1中1,2,u01,u02,Iprobe2,Iprobe3为输出节点(变量),得到图2所示的静态工作点分析结果:Ie=1.48 mA,Ic1=Ic2=0.732 mA,Uc1=Uc2=4.68 V,所测参数与式(1)~式(3)分析结果基本一致。3 参数扫描分析参数扫描分析用来研究电路中某个元件的参数在一定范围内变化时对电路性能的影响。选择图1中电阻Re为参数扫描分析元件,分析其阻值变化对电路输出波形的影响。图1差动放大电路设置为交流信号输入方式,设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为150 mV,依次执行Simulate/Analyses/Parametet Sweep(参数扫描)命令,设置扫描方式为Linear(线性扫描),设置电阻Re扫描起始值为5 kΩ,扫描终值为7.5 kΩ,扫描点数为3,设置输出节点为u01,得到如图3(a)所示参数扫描分析结果。当Re=5 kΩ时,由于T1管的静态工作点偏高,其输出电压u01产生了饱和失真。可见,Re阻值的变化影响差动放大电路的静态工作点。4 温度扫描分析温度扫描分析用来研究温度变化对电路性能的影响,相当于在不同的工作温度下进行多次仿真。图1差动放大电路设置为交流信号输入方式,设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为10 mV,依次执行Simulate/Analyses/Tempera-ture Sweep(温度扫描)命令,设置扫描方式为List(取列表值扫描),设置扫描温度为0℃,27℃,120℃,设置输出节点为u01得到如图3(b)所示温度扫描分析结果。随着温度的升高,T1管的输出电压幅值变小。可见,故温度变化会影响单管放大电路的静态工作点。由于温度的变化与T1,T2参数的变化相同,集电极静态电流、电位的变化也相等,故输出电压u0的变化为零,可将温度变化等效为共模信号,因此差动放大电路对温度变化产生的“零点漂移”具有抑制作用。 5 动态参数分析图1电路的差模电压放大倍数Aud与单管共射电路相同,且Aud由输出方式决定,而与输入方式无关。计算双端输出差模放大倍数为:5.1 传递函数分析依据传递函数分析可计算电路中输入源与两个节点的输出电压或一个电流输出变量之间的直流小信号传递函数,同样可以用于计算输入和输出的阻抗。将图1电路分别设置为直流差模、直流共模信号输入方式,依次执行Simulate/Analyses/Transfer Function Analysis(传递函数分析)命令,设置V3为输入电压源,设置输出节点为u01,分别得到如图4(a),4(b)所示传递函数分析结果。由图4测得Aud1=-12.4,Auc1=-0.64,所测参数与式(5)、式(6)分析结果基本一致。5.2 直流信号测试拨动开关J1,J2,在图1电路中两输入端加入直流差模信号ui1=+0.1V,ui2=-0.1V,通过数字万用表测得uo1=2.246V,uo2=7.115V。计算Aud=(2.246-7.115)/0.2=-24.345,Aud1=(2.246-4.68)/0.2=-12.17,Aud2=(7.115-4.68)/0.2=12.175。在图1电路中两输入端加入直流共模信号ui1=ui2=0.1 V,通过数字万用表测得uo1=uo2=4.616 V。计算Auc1=Auc2=(4.616-4.68)/0.1=-0.64,Auc为零。直流信号测试参数与式(4)~式(6)分析结果基本一致。5.3 交流信号测试5.3.1 单端输出在图1电路中两输入端分别加入交流差模信号(函数信号发生器的输出端接ui1、地端接ui2,构成单端输入方式)及交流共模信号(函数信号发生器的输出端同时接ui1,ui2),设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为10 mV。通过示波器观测差模、共模信号输入波形和单端输出波形如图5所示。由示波器测得:差模单端输出电压的幅值约为119mV,Aud2=11.9;共模单端输出电压的幅值约为6.4 mV,Auc1=-0.64。单端输出测试参数与式(5)、式(6)分析结果基本一致。5.3.2 双端输出由于Multisim 10提供的示波器不能直接测量uo两端的电压波形,因此需通过后处理器对双端输出电压进行观测。在进行后处理之前需要对电路进行瞬态分析,然后将瞬态分析结果进行后处理。瞬态分析是一种非线性电路分析方法,可用来分析电路中某一节点的时域响应。在进行瞬态分析时,Multisim 10会根据给定的时间范围,选择合理的时间步长,计算所选节点在每个时间点的输出电压,通常以节点电压波形作为瞬态分析的结果。图1电路设置为交流差模信号输入方式,设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为10 mV,依次执行Simulate/An-alyses/Transient Analysis(瞬态分析)命令,选择图1电路中节点uo1,uo2的电压作为输出变量,得到如图6所示的瞬态分析结果。可见,uo1,uo2大小相等、相位相反。后处理器(PostProcessor)是专门对仿真结果进行进一步计算处理的工具,不仅能对仿真得到的数据进行各种运算,还能对多个曲线或数据之间进行数学运算处理,并将结果绘制到曲线图或图表中,绘制的结果表现为“轨迹线”的形式。依次执行Simulate/Postprocessor(后处理器)命令,选择对图6瞬态分析结果中两个节点(uo1,uo2)输出电压进行减法运算,得到的差模信号双端输出电压uo波形如图7所示。由图7可测得uo的幅值约为242 mV,计算Aud=-24.2,双端输出测试参数与式(4)分析结果基本一致。图1电路设置为交流共模信号输入方式,通过瞬态分析和后处理器测得共模信号双端输出电压uo幅值仅为0.062μV,Auc=6.2×10-6。可见,差动放大电路对共模信号具有很好的抑制作用。6 结语Multisim 10具有强大的电路设计和仿真分析功能,以典型差动放大电路为例,利用直流工作点分析和传递函数分析对电路的静态工作点、差模及共模电压放大倍数的仿真数据和真实值进行比较,利用参数扫描及温度扫描分析了电路参数变化对输出波形的影响,利用瞬态分析、后处理器分析对实际应用中难以观测的双端输出电压波形进行了测试,电路各项参数指标均与真实值相符,提高了电路的设计和分析效率。研究表明,利用Multisim 10进行电子电路计算机仿真设计,不仅速度快,效率高,参数测试精确可靠,而且可广泛应用于电气控制、电子信息、通信工程、自动化等各种电路设计领域。

    时间:2018-09-20 关键词: 放大电路 电源技术解析 multisim10 差动

  • 放大电路的负反馈应用及介绍

    负反馈在电子电路中应用非常广泛。在放大电路中,利用负反馈可以稳定静态工作点和放大倍数,可以减小非线性失真、扩展频带,还可以改变放大器的输入阻抗和输出抗阻。如果一位电子工作者不了解负反馈,就说明对电子电路还是一知半解。不过,要全面、深刻地阐述负反馈问题,是十分复杂的。初学者要了解它的工作要点,则不十分困难。 一、反馈的基本概念 反馈,是指将电路输出量(电压或电流)的一部分或全部,按一定方式送回输入回路,以影响电路性能的一种连接方式。 反馈分为正反馈和负反馈两类。几乎所有的实用放大电路都是带负反馈的电路;至于正反馈,则多用于振荡电路中。 二、负反馈的基本形式根据反馈采样方式的不同,分为电流反馈和电压反馈;根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端连接方式的不同,分为串联反馈和并联反馈。它们的组合,就形成四种反馈方式。 三、负反馈的基本类型与判别 1.反馈支路 所谓反馈支路,是指连接在输出回路与输入回路之间的路径。因为负反馈必然要通过某一路径将输出量的一部分(或全部)返回输入端,形成这一路径的支路就是反馈支路。 2.直流、交流反馈 反馈信号为直流电量的是直流反馈,其电路特点是反馈支路中(或两端之间)接有信号滤波器,直流反馈主要用来稳定放大电路的静态工作点;反馈信号为交流电量的是交流反馈,其电路特点是反馈支路中串联有电容,主要用来改善交流放大器的性能(如稳定电路的放大倍数、展宽频带、减小失真等);反馈支路中只有电阻元件的,则同时存在交、直流负反馈,具有以上双重作用。 3.反馈极性的识别 判断反馈极性可用"瞬时极性法"进行。由晶体管工作特性可知,当放大电路正常工作时,其b、c极信号相位相反,b、e极信号的相位相同,因此可以假定输入信号在某一瞬时的极性,并在电路图中用"+"、"-"号表示,然后根据信号的传递路线逐级推出电路有关各点的瞬时极性,最后根据反馈信号与输入信号的瞬时极性是相同还是相反,来判断是正反馈还是负反馈。 4.电压反馈与电流反馈的区分 假设将输出端负载电阻RL短接,看是否还有反馈信号。如果反馈信号消失,则为电压反馈;若反馈信号依然存在,为电流反馈。 5.串联反馈与并联反馈的区分 反馈信号与输入信号在输入端以电压加减形式出现的为串联反馈,可以提高电路的输入阻抗;反馈信号与输入信号在输入端以电流加减形式出现的为并联反馈,可以降低电路的输入阻抗。 四、小结 电压负反馈可以稳定放大电路的输出电压,因而输出阻抗比无负反馈时减小;电流负反馈可稳定放大电路的输出电流,因而输出阻抗比无反馈时增大;串联负反馈由于在输入端串入反馈支路,因而输入阻抗得以提高;并联负反馈的输入端由于并联了反馈支路,因而输入阻抗得以降低。 放大电路引入负反馈后,放大倍数虽有所降低,但对改善放大电路的性能有重要的作用,因此,彻底弄清并熟练掌握放大电路的反馈知识,无疑会提高初学者的学习内涵。发布者:博子

    时间:2018-09-18 关键词: 放大电路 电源技术解析 负反馈

  • 模拟电路之放大电路九问九答

    1. 放大电路的分类 放大电路的种类很多。按工作频率分:直流放大器、低频放大器、中频放大器、高频放大器、视频放大器等。按用途分类:电流放大器、电压放大器及功率放大器。按工作状态分:甲类--弱信号放大;乙类一一高频功率放大。按信号大小分:小信号放大电路和大信号放大电路。2. 描述反馈电路的概念,列举负反馈的影响及其应用答:反馈是将放大器输出信号(电压或电流)的一部分或全部,回授到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程。负反馈对放大器性能有四种影响:1) 降低放大倍数2) 提高放大倍数的稳定性由于外界条件的变化(T℃,Vcc,器件老化等),放大倍数会变化,其相对变化量越小,则稳定性越高。3) 减小非线性失真和噪声4) 改变了放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro对输入电阻ri的影响:串联负反馈使输入电阻增加,并联负反馈使输入电阻减小。对输出电阻ro的影响:电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈使输出电阻增加。负反馈的应用:电压并联负反馈,电流串联负反馈,电压串联负反馈和电流并联负反馈。3. 频率响应,如:怎么才算是稳定的,如何改变频率响应曲线的几个方法答:频率响应通常亦称频率特性,频率响应或频率特性是衡量放大电路对不同频率输入信号适应能力的一项技术指标。实质上,频率响应就是指放大器的增益与频率的关系。通常讲一个好的放大器,不但要有足够的放大倍数,而且要有良好的保真性能,即:放大器的非线性失真要小,放大器的频率响应要好。“好”:指放大器对不同频率的信号要有同等的放大。之所以放大器具有频率响应问题,原因有二:一是实际放大的信号频率不是单一的;;二是放大器具有电抗元件和电抗因素。由于放大电路中存在电抗元件(如管子的极间电容,电路的负载电容、分布电容、耦合电容、射极旁路电容等),使得放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同。如放大电路对不同频率信号的幅值放大不同,就会引起幅度失真;如放大电路对不同频率信号产生的相移不同就会引起相位失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真,由于此失真是由电路的线性电抗元件(电阻、电容、电感等)引起的,故不称为线性失真。为实现信号不失真放大所以要需研究放大器的频率响应。4. 给出一个差分运放,如何相位补偿,并画补偿后的波特图答:一般对于两级或者多级的运放才需要补偿。一般采用密勒补偿。例如两级的全差分运放和两级的双端输入单端输出的运放,都可以采用密勒补偿,在第二级(输出级)进行补偿。区别在于:对于全差分运放,两个输出级都要进行补偿,而对于单端输出的两级运放,只要一个密勒补偿。5. 什么是零点漂移?怎样抑制零点漂移?答:零点漂移,就是指放大电路的输入端短路时,输出端还有缓慢变化的电压产生,即输出电压偏离原来的起始点而上下漂动。抑制零点漂移的方法一般有:采用恒温措施;补偿法(采用热敏元件来抵消放大管的变化或采用特性相同的放大管构成差分放大电路);采用直流负反馈稳定静态工作点;在各级之间采用阻容耦合或者采用特殊设计的调制解调式直流放大器等。6. 射极跟随器答:射极跟随器(又称射极输出器,简称射随器或跟随器)是一种共集接法的电路,它从基极输入信号,从射极输出信号。它具有高输入阻抗、低输出阻抗、输入信号与输出信号相位相同的特点。射随器具有电流和功率放大作用。7. 基本放大电路种类(电压放大器,电流放大器,互导放大器和互阻放大器),优缺点,特别是广泛采用差分结构的原因。答:放大电路的作用:放大电路是电子技术中广泛使用的电路之一,其作用是将微弱的输入信号(电压、电流、功率)不失真地放大到负载所需要的数值。放大电路种类:(1)电压放大器:输入信号很小,要求获得不失真的较大的输出压,也称小信号放大器;(2)功率放大器:输入信号较大,要求放大器输出足够的功率,也称大信号放大器。差分电路是具有这样一种功能的电路。该电路的输入端是两个信号的输入,这两个信号的差值,为电路有效输入信号,电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景,如果存在干扰信号,会对两个输入信号产生相同的干扰,通过二者之差,干扰信号的有效输入为零,这就达到了抗共模干扰的目的。8 有源滤波器和无源滤波器的原理及区别?答:滤波器是一种频率选择的电路,允许一定范围内的频率通过,对不需要的频率进行抑制。可分为低通、高通、带阻、带通、全通等。有源滤波器是指用晶体管或运放构成的包含放大和反馈的滤波器,Q比较高;无源滤波器是指用电阻/电感/电容等无源元件构成的滤波器。9 锁相环有哪几部分组成?答:锁相,顾名思义,就是将相位锁住,把频率锁定在一个固定值上。锁相环,就是将相位锁定回路。锁相环由相位检测器 PD + 分频器 + 回路滤波器 + 压控振荡器 VCO,等组成。锁相环的工作原理:1、压控振荡器的输出经过采集并分频;2、和基准信号同时输入鉴相器;3、鉴相器通过比较上述两个信号的频率差,然后输出一个直流脉冲电压;4、控制VCO,使它的频率改变;5、这样经过一个很短的时间,VCO 的输出就会稳定于某一期望值。锁相环是一种相位负反馈系统,它利用环路的窄带跟踪与同步特性将鉴相器一端VCO的输出相位与另一端晶振参考的相位保持同步,实现锁定输出频率的功能,同时可以得到和参考源相同的频率稳定度。

    时间:2018-09-14 关键词: 放大电路 电源技术解析 模拟电路 反馈电路

  • 高频信号放大电路的性能比较分析

    一、高频管(UHF)9018fTl00(MHz)的信号放大电路电视高频头输出的第一中频信号和音频信号通过高频管9018放大后也确有显效。该电路已被广泛地使用。但是高频管9018对调频弱信号放大的结果令人大失所望。实验电路将高频管9018放大电路加入调频信号输入端,结果弱信号台阻断消失,强信号台放大加强。将高频管9018放大电路加入电视高频头后,对电视第一中频信号放大。再接入收音集成CXAl019P信号输入端。结果仍是弱信号台阻断消失。强信号台放大加强。后又去掉高频管9018放大电路。直接将电视第一中频信号接入收音集成CXAl019P信号输入端。结果是强信号台强度有所减弱,弱信号台台数有不少增加。通过实验反复比对,结果不变。由此得出实验结论:高频管9018对强度信号放大有效,对弱度信号阻断消失,且存在自激现象。二、超高频管C8855(6.5GHz)的信号放大电路超高频管C3355与高频管9018相比。只是频率范围限定不同而已。其实验结果和9018完全相同。三、集成μPCI651的信号放大电路该集成μPCI65l为宽频放大器,接入上述实验电路,弱信号台剧增,效显十分明显。五六个外台奇迹般地出现。还原效果等同于中国之声。只是外台有飘浮感,国台有清爽感。实验结论:μPCl651拾取捕捉弱信号感应灵敏度非常高。不失为拾取捕捉调频信号的最佳元件。四、双栅管3SK8O的信号放大电路将双栅管3SK80接入上述实验电路。自激消失。弱信号台的拾取有所减少。外台不再出现。实验结论:双栅管3SK80解决了放大信号时的自激现象。减弱了对弱台信号放大的阻断现象。是替换高频管和超高频管的绝佳元件。五、集成μPCI651和双栅管3SK80的联含二级信号放大电路以上述实验结果为依据,发挥各管在信号电路中的优势,集成μPCI651主作弱信号拾取,3SK80主作弱信号放大,强强联合,电路保持高增益、低噪声。接入上述实验电路,效果非常理想。完全达到了预期的效果。参考《电子报》有关电路,设计电路见附图。该电路电感的作用:一是阻断电路噪音窜入:二是阻断拾取信号窜出;三是吸收杂波;四是增加FM信号的还原弹性。双栅管控制极通过电位器调压来控制其增益量。笔者将此调压柄设计在面板上,作手动调压。该调压电路也可依据还原出的声音强度,设计为全自动调压。该电路可为弱信号放大提供一个便捷高效的放大电路。根本不用担心失真、自激、阻塞现象,也可应用于天线放大电路,特别是在收音电路中,突破了多年困扰的失真、自激、阻塞的矛盾瓶颈。会使收音电路上一个新台阶,会使收音机超程、近程接收高档同等化。

    时间:2018-09-14 关键词: 信号 放大电路 高频 电源技术解析

  • 集成运算放大器构成交流放大电路的分析和设计

    集成运算放大器构成交流放大电路的分析和设计

    0 引言 集成运算放大器(简称集成运放或运放)在电子电路中应用非常广泛。运放的多数典型应用电路在各类电子技术教科书中都有详细和深入的分析,而用集成运放构成交流信号放大电路很多教科书却没有介绍,有些教科书虽有介绍,但是介绍简单,分析不全面。用集成运放构成的交流放大电路具有线路简单、免调试、故障率低等优点,如今许多电子产品中的交流放大电路普遍采用运放构成,全面分析集成运放构成的各种交流放大电路的组成和参数计算,有助于对该类电路的检修,以及合理设计和使用集成运放构成的交流放大电路。 1 运放交流放大电路的分析 1.1 使用双电源的运放交流放大电路 为了使运放在零输入时零输出,运放的内部电路是按使用双电源的要求来设计的。运放交流放大电路采用双电源供电,可以增大动态范围。 1.1.1 双电源同相输入式交流放大电路 图1是使用双电源的同相输入式交流放大电路。两组电源电压VCC和VEE相等。C1和C2为输入和输出耦合电容;R1使运放同相输入端形成直流通路,内部的差分管得到必要的输入偏置电流;RF引入直流和交流负反馈,并使集成运放反相输入端形成直流通路,内部的差分管得到必要的输入偏置电流;由于C隔直流,使直流形成全反馈,交流通过R和C分流,形成交流部分反馈,为电压串联负反馈。引入直流全反馈和交流部分反馈后,可在交流电压增益较大时,仍能够使直流电压增益很小(为1倍),从而避免输入失调电流造成运放的饱和。 无信号输入时,运放输出端的电压V0≈0V,交流放大电路的输出电压U0=0V;交流信号输入时,运放输出端的电压V0在-VEE~+VCC之间变化,通过C2输出放大的交流信号,输出电压uo的幅值近似为VCC(VCC=VEE)。引入深度电压串联负反馈后,放大电路的电压增益为放大电路输入电阻Ri=R1//γif。γif是运放引入串联负反馈后的闭环输入电阻。γif很大,所以Ri=R1/γif≈R1;放大电路的输出电阻R0=γof≈0,γof是运放引入电压负反馈后的闭环输出电阻,rof很小。 1.1.2 双电源反相输入式交流放大电路 图2是使用双电源的反相输入式交流放大电路。两组电源电压VCC和VEE相等。RF引入直流和交流负反馈,C1隔直流,使直流形成全反馈,交流通过R和C1分流,形成交流部分反馈,为电压并联负反馈。为了减小运放输入偏置电流造成的零点漂移,可以选择R1=RF。引入深度电压并联负反馈后,放大电路的电压增益为因为运放反相输入端"虚地",所以放大电路的输入电阻Ri≈R;放大电路的输出电R0=r0f≈0。 1.2 使用单电源的运放交流放大电路 在采用电容耦合的交流放大电路中,静态时,当集成运放输出端的直流电压不为零时,由于输出耦合电容的隔直流作用,放大电路输出的电压仍为零。所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求。因此,集成运放可以采用单电源供电,其-VEE端接"地"(即直流电源负极),集成运放的+Vcc端接直流电源正极,这时,运放输出端的电压V0只能在0~+Vcc之间变化。在单电源供电的运放交流放大电路中,为了不使放大后的交流信号产生失真,静态时,一般要将运放输出端的电压V0设置在0至+Vcc值的中间,即V0=+Vcc/2。这样能够得到较大的动态范围;动态时,V0在+Vcc/2值的基础上,上增至接近+Vcc值,下降至接近0V,输出电压uo的幅值近似为Vcc/2。 1.2.1 单电源同相输入式交流放大电路 图3是使用单电源的同相输入式交流放大电路。电源Vcc通过R1和R2分压,使运放同相输入端电位由于C隔直流,使RF引入直流全负反馈。所以,静态时运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc/2;C通交流,使RF引入交流部分负反馈,是电压串联负反馈。放大电路的电压增益为 放大电路的输入电阻Ri=R1/R2/rif≈R1/R2, 放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。1.2.2 单电源反相输入式交流放大电路 图4是使用单电源的反相输入式交流放大电路。电源V cc通过R1和R 2分压,使运放同相输入端电位 为了避免电源的纹波电压对V+电位的干扰,可以在R2两端并联滤波电容C3,消除谐振;由于C1隔直流,使RF引入直流全负反馈。所以,静态时,运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc/2;C1通交流,使RF引入交流部分负反馈,是电压并联负反馈。放大电路的电压增益为放大电路的输入电阻Ri≈R,放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。  2 运放交流放大电路的设计 在设计单级运放交流放大电路时, (1)选择能够满足使用要求的集成运算放大器。在采用电容耦合的交流放大电路中,由于电容隔直流,交流放大电路输出的温度漂移电压很小。因此,对集成运放漂移性能的要求可以降低,主要从转换速率、增益带宽、噪声等方面来考虑选用集成运放。对脉冲信号、宽频带交流信号和视频信号等,应选用转换速率较高、增益带宽至少是最高工作频率10倍的集成运放。对音质要求比较高的音频交流放大电路中常采用高速低噪声的集成运放,如双运放的4558、NE5532等。 (2)确定采用双电源供电还是单电源供电。在使用条件许可的情况下,运放交流放大电路尽量采用双电源供电方式,以增大线性动态范围。当集成运放双电源使用时,正、负电源电压一般要对称。且电源电压不要超过使用极限,电源滤波要好。为了消除电源内阻引起的低频自激,常常在正、负电源接线与地之间分别加0.01~0.1 μF的电容退耦。使用单电源供电时,运放同相输入端电位要小于该运放的最大共模输入电压。 (3)确定输入信号是同相输入还是反相输入。若要求放大电路的输入电阻比较大,应采用同相输入式交流放大电路。因为反相输入式交流放大电路输入电阻的提高会影响电压增益。由图2或图4相关计算式可知,增大反相输入式交流放大电路输入电阻时,该电路电压增益将减小,且电压增益也会受信号源内阻的影响。所以在设计反相输入式交流放大电路时,有时输入电阻和电压增益的选择难以兼顾。而采用图1或图3同相输入式交流放大电路时,图1中的R1偏置电阻值适当增大,或者图3中的R1和R2分压电阻值适当增大,就能够提高放大电路的输入电阻,而对电压增益无影响。另外,为了有效地提高图3放大电路的输入电阻,可以对电路做一些改进,改进电路如图5所示。 该放大电路输入电阻Ri≈R3,当R3值 图5见原稿选择大时,放大电路输入电阻Ri值就大。所以明显地提高了放大电路的输入电阻。 (4)确定交流放大电路电压增益。单级运放交流放大电路的电压增益Au通常不要超过100倍(40dB)。过高的电压增益不但会使放大电路的通带下降,也容易感应高频噪声或产生自激振荡。如果要得到一个放大倍数比较大的放大器,可用两级等增益的运放电路或者多级等增益的运放电路来实现。 (5)确定交流放大电路中的电阻值。一般应用中阻值在1~100kΩ之间比较合适。高速的应用中阻值在100Ω~1k Ω之间,但会增大电源的消耗。便携设计中阻值在1~10M Ω之间,但会增大系统噪声。先设定图中运放反向输入端R电阻值,根据相关电路的电压增益计算式,再估算出反馈电阻RF的值。最好采用金属膜电阻,以减小内噪声。 (6)确定放大电路中的电容值。信号耦合电容的大小决定放大电路的低频特性。根据交流放大电路信号频率的高低选择耦合电容值。若放大的是低频交流信号,如音频信号,耦合电容值可选择1~22 μF之间;若放大的是高频交流信号,耦合电容值可选择1000pF~0.1 μ F之间。同相输入式交流放大电路引入直流全反馈的隔直流电容值由C=1/20πfR式估算。式中f是输入信号的最低频率。音频信号的最低频率为20Hz,当R≥1k Ω时,经过上式估算,选择C=100 μF时,已经能够满足要求。滤波电容值选择100~1000 μ F之间。 3 结束语 在引入深度交流负反馈的情况下,运放交流放大电路的电压增益、输入电阻等的大小仅与集成运放外接的电阻有关。因此,相对于三极管交流放大电路而言,运放交流放大电路的设计更方便,电路参数的一致性也较好。

    时间:2018-09-12 关键词: 分析 放大电路 电源技术解析 设计 运算放大器

  • E90CC耳机放大器

    E90CC耳机放大器

    高品质的耳机频响能够覆盖全音域,发烧DIY 并且可以随心所欲使用,自得其乐不会影响他人。有了高品质的耳机还必须有高品质的耳机放大器,胆耳放当然是首选。笔者一直筹备制作一台,在电路形式和管子的选择上颇费了一番心思。一个偶然的机会,得到了一对荷兰philips SQ的E90CC双三极管,兴奋了好几天!Philips SQE90CC是共阴极7脚双三极管,管身玻壳上部约2/3处直径细了一圈,俗称“收腰”管,胆机发烧圈中对“收腰”管评价较高,其价格也比同类型“直筒”管高许多,外形见图1,参数见附表,管脚接线见图2,与国产的6N15相同。 Philips SQ E90CC由于本身共阴极,做阴极输出器再好不过了,思考再三,第一级决定采用线性好,解析力高,动态范围大,音乐味浓的SRPP电路,整机电路原理见图3(图中只画出一个声道,电源部分共用)。 一、元件选择 本机共用5只电子管,V1选用线性好,内阻低,屏流大,跨导高的6N11J双三极管,V2采用上述的E90CC。V4是我国最早期的电工牌5Y3GT直热式整流管,外形见图4电源变压器B是自绕的,扼流圈ZL是电子管示波器内的拆机件,耦合电容选用国产CZM—J20.22μF/630V油浸电容,电阻选用国产军工大红袍金属膜电阻,音量电位器选用ALPS蓝壳步进式电位器。阴极输出耦合电解电容的品质对音效影响很大,这里采用的是德国金色ROE470μF/200V电解电容,再并联一只0.1μF/250V的国产白色瓷管油浸电容。 二、制作 1.机箱用装修房子剩下的实木地板,加工成长300mm,宽180mm,高80mm的木框,将2mm厚的铝面板用不锈钢螺钉固定在木框上面即成。因为木板较厚,电源开关、音量电位器、信号输ARCA插座φ6.5mm耳机插座全部垂直安装在铝面板上。电源变压器应该用罩加以屏蔽,并要远离SRPP电路输入端,靠得太近极易感应噪声。 2.组装采用传统的搭棚焊工艺,注意焊接质量,不要有虚焊假焊。灯丝线用0.75平方毫米。塑胶线紧密绞合,贴近底板走线,可用AB胶分段粘在底板上,整齐牢固美观。接地母线宜粗一些,最好采用φ2.5mm的漆包线刮去漆皮,上锡使用,方便各接地点汇聚焊接。阻容件支架用2.5mm厚的环氧板裁成50mm宽的长条,长度视底板情况而定,两端间距10mm对称钻两排φ3.0mm的孔,用空心铜铆钉铆上两排焊片,电阻电容先焊接在上面,再用引线按图连接,整齐美观。 三、调试 SRPP放大电路由V1管与V2管串联而成,音频信号由V1管栅极输入,并直接耦合到V2管的栅极,静态时上下两管电流相等,有音频信号时,V2管阴极电阻上的信号电压与V1管栅极上输入的信号电压相位相反,从而使两管工作于A类推挽状态,其屏阴极间的电压会自动平衡,均为电源电压的一半。如果发现上下两管电压差别较大,极有可能是由于6N11内部两个三极管参数不对称所致,应考虑换管。本电路中调整R2,使屏流在9mA左右,栅压~2 5v左右即可。R9的作用是消除插拔耳机时的“咯啦”声。 四、听音评价 音源为SONY CD随身听,耳机为SONY MDR-V700,灵敏度120dB,频率5Hz~20000Hz,其音场和低频震撼力、高低音延伸、瞬态响应、解析力远远超过了我那对价格不菲的音箱!E90CC这只管的确不凡!一口气听了5张碟片,还意犹未尽!个中享受,有兴趣的耳机爱家一试便知。

    时间:2018-09-06 关键词: 放大电路 耳机放大器 电源技术解析

  • 通用示波器的放大电路

    通过对通用示波器的三个组成部分的认识,大家知道了通用示波器实现测量功能的大致知识,不过在通用示波器实现测量功能的过程中还有一个电路发挥着大的作用,那就是通用示波器的放大电路,下面来给大家介绍一下通用示波器的放大电路。示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。垂直(Y轴)放大电路由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量),所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的图形。水平(X轴)放大电路由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压(锯齿波电压或其它电压)也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的图形。扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线。这样,才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。以上就是通用示波器的放大电路的相关知识的介绍以及扫描与同步电路的简单介绍,希望能够帮助大家更好的理解通用示波器的测量过程的实现。

    时间:2018-08-24 关键词: 放大电路 通用示波器

  • 如何设计一个三极管放大电路

      设计步骤 1) 分析设计要求 电压增益可以用于计算电压放大倍数;最大输出电压可以用于设置电源电压 输出功率可以用于计算发射极电流;在选择晶体管时需要注意频率特性。 2)确定电源电压 在第一个图中我们观察到最大输出电压幅值为5V, 三极管输出电压幅度由Vc极电压决定,而Vc端的电压要设置为电源电压的1/2左右。在这里我们设置为电源电压为15V (为了使信号正负能有对称的变化空间,在没有信号输入的时候,即信号输入为0,假设Uce为电源电压的一半,我们当它为一水平线,作为一个参考点。当输入信号增大时,则Ib增大,Ic电流增大,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之增大,Uce=VCC-U2,会变小。U2最大理论上能达到等于VCC,则Uce最小会达到0V,这是说,在输入信增加时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V. 同理,当输入信号减小时,则Ib减小,Ic电流减小,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之减小,Uce=VCC-U2,会变大。在输入信减小时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。这样,在输入信号一定范围内发生正负变化时,Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化范围。) 3)选择晶体三极管 用三极管需要考虑的问题: 1)耐压够不够 2)负载电流够不够大 3)速度够不够快(有时却是要慢速) 4)B极控制电流够不够 5)有时可能考虑功率问题 6)有时要考虑漏电流问题(能否“完全”截止)。 7)一般都不怎么考虑增益(我的应用还没有对此参数要求很高) 4)确定发射极电流Ie 根据发射极的频率特性与发射极的频率特性关系。小信号共发射极的发射极的电流大小为0.1到数毫安。 5)确定Rc和Re的值 通常Vce设定为VCC的一半,Vce=Ic*(Rc+Re),Rc和Re跟放大倍数有关。 6)确定基极偏置电路R1和R2的值 我们已知Ic值,由Ic=β*Ib(β一般取100 ),然后估算流过R1的电流值,一般取值为Ib的10倍左右。计算R1和R2。 R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。所以,三极管的三种工作 状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。 7)确定耦合电容C1和C2 C1与输入阻抗,C2与连接在输出端的负载电阻分别形成高通滤波器。要经过计算中心频率劲儿得到C1和C2的值。 C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。

    时间:2018-08-08 关键词: 放大电路 三极管

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