電子設(shè)計(jì)大賽(模電)課件

1、模擬電子技術(shù)運(yùn)放濾波直流穩(wěn)壓電源模擬電子技術(shù)運(yùn)放vo+PN+VCCVEE集成電路運(yùn)算放大器vo+PN+VCCVEE(a)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)(b)國(guó)內(nèi)外常用符號(hào)1. 運(yùn)放符號(hào)一、運(yùn)放基本知識(shí)vo+PN+VCCVEE集成電路運(yùn)算放大器vo+PN+2. 電壓傳輸特性 vo= f (vi)線性區(qū)：vo = Avo(v+ v-)非線性區(qū)：v+ v 時(shí)， vo = +Vom v+ v 時(shí)， vo = +Vomv+u 時(shí)，uo= +Uo (sat) u+u 時(shí)，uo= Uo (sat) URuouiR2+R1+運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)三、 電壓比較器的設(shè)計(jì) 用作比較器時(shí)，運(yùn)放工作URuouiR2+R1+uiuoUR

2、R2+R1+ Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在同相端電壓傳輸特性Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR閾值電壓(門限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。 URuouiR2+R1+uiuoURR2+uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2URuouiR2+R1+uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫t ui UR，uo = UZUZ UZuoRDZURuouiR2+R1+電壓傳輸特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR輸

3、出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，UZ UZ單門限比較器的抗干擾能力應(yīng)為高電平錯(cuò)誤電平單門限比較器的抗干擾能力應(yīng)為高電平錯(cuò)誤電平2. 遲滯比較器（正反饋）（1）電路組成（2）門限電壓門限電壓上門限電壓下門限電壓回差電壓2. 遲滯比較器（正反饋）（1）電路組成（2）門限電壓門限電（3）傳輸特性（3）傳輸特性電子設(shè)計(jì)大賽(模電)課件3. 設(shè)計(jì)步驟（1）基本電壓比較器設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)放中的電阻阻值按幾千歐幾百 千歐自行選擇。 （2）遲滯比較器設(shè)計(jì)時(shí)自行選擇一個(gè)電阻阻值，另外一個(gè)由回 差電壓方程計(jì)算 。 回差電壓3. 設(shè)計(jì)步驟（1）基本電壓比較器設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)放中的電阻阻濾波電路的設(shè)計(jì)1. 基本概念濾波

4、器：是一種選頻電路，能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑 制或衰減無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。濾波器無(wú)源濾波器：由電阻、電容和電感組成。 缺點(diǎn)：低頻時(shí)體積大，很難做到小型化。 有源濾波器：含有運(yùn)算放大器的濾波器。 優(yōu)點(diǎn)：體積小、效率高、頻率特性好。濾波電路的設(shè)計(jì)1. 基本概念濾波器：是一種選頻電路，能使有用2. 分類低通（LPF）高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）2. 分類低通（LPF）高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（B3. 有源低通濾波電路uiuoRFuCCR+R1+(1) 一階低通濾波電路3. 有源低通濾波電路uiuoRFuCCR+R1+若頻率 為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模(幅

5、頻響應(yīng)）為 幅頻特性0| Auf | A(j) |O若頻率 為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模(幅頻響應(yīng)）為 幅 當(dāng) 0時(shí)，| A(j)| 衰減很快 顯然，電路能使低于0的信號(hào)順利通過(guò)，衰減很小，而使高于0的信號(hào)不易通過(guò)，衰減很大，稱一 階有源低通濾波器。 一階二階 幅頻特性0| Auf | A(j) |O 一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢(-20dB/十倍頻程)，一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)合。為了改善濾波效果，使 0 時(shí)信號(hào)衰減得更快些，常將兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來(lái)，組成二階有源低通濾波器。 當(dāng) 0時(shí)，| A(j)| 衰減很快 顯(2) 二階低通濾波電路(2) 二階低通濾波電路對(duì)于濾波電路，有得濾

6、波電路傳遞函數(shù)（二階）對(duì)于濾波電路，有得濾波電路傳遞函數(shù)（二階）令稱為 通帶增益稱為 特征角頻率稱為 等效品質(zhì)因數(shù)則濾波電路才能穩(wěn)定工作。注意：令稱為 通帶增益稱為 特征角頻率稱為 等效品質(zhì)因數(shù)則濾波電路4. 有源高通濾波電路(1) 一階高通濾波電路uiuoRFCR+R1+（低通濾波器中R、C位置互換即可）4. 有源高通濾波電路(1) 一階高通濾波電路uiuoRF 可見(jiàn)，電路使頻率大于0 的信號(hào)通過(guò) ，而小于0 的信號(hào)被阻止，稱為有源高通濾波器。 若頻率 為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模為 幅頻特性0| Auf | A(j) |O 可見(jiàn)，電路使頻率大于0 的信號(hào)通過(guò) ，而小于0 (2) 二階高通濾

7、波電路(2) 二階高通濾波電路可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足低通截止角頻率高通截止角頻率5. 有源帶通濾波電路可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足低通截止角頻率高通截止角頻率5例:例:可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足6. 有源帶阻濾波電路可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足6. 有源帶阻濾波電路6. 有源濾波電路設(shè)計(jì)方法（1）關(guān)于濾波器類型的選擇（2）級(jí)數(shù)的選擇 主要根據(jù)對(duì)帶外衰減特殊性的要求來(lái)確定。每一階低通或高通電路可獲得-20dB每十倍頻程的衰減。（3）運(yùn)放的選擇 在無(wú)特殊要求的情況下，可選用通用型運(yùn)算放大器，運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增應(yīng)在80dB 以上。如果濾波器的輸入信號(hào)較小，例如在10mV以下，則選低漂移運(yùn)放

8、。 6. 有源濾波電路設(shè)計(jì)方法（1）關(guān)于濾波器類型的選擇（2）級(jí)一般設(shè)計(jì)濾波器時(shí)都要給定截止頻率fc (c)、帶內(nèi)增益Av，以及品質(zhì)因數(shù)Q（二階低通或高通一般為0.707）。在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)待確定其值的元件數(shù)目多于限制元件取值的參數(shù)之?dāng)?shù)目，因此有許多個(gè)元件均可滿足給定的要求，這就需要設(shè)計(jì)者自行選定某些元件值。一般從選定電容器入手，因?yàn)殡娙輼?biāo)稱值的分檔較少，電容難配，而電阻易配，可根據(jù)工作頻率范圍按照表1初選電容值。f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10102）KHz （102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.10.01）uF（10410

9、3）pF（103102）pF（10210）pF表1 濾波器工作頻率與濾波電容取值的對(duì)應(yīng)關(guān)系（4）元器件的選擇一般設(shè)計(jì)濾波器時(shí)都要給定截止頻率fc (c)、帶內(nèi)增益Av例：試用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)一截止頻率fc=100Hz的二階低通巴特沃斯濾波器，要求：（1）選擇運(yùn)放；（2）選擇和計(jì)算全部電阻、電容參數(shù)。設(shè)計(jì)步驟：（1）選擇運(yùn)放：選擇通用型運(yùn)放， 如LF412例：試用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)一截止頻率fc=100Hz的二階低通巴特（2）選擇電容器容量，計(jì)算電阻阻值f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10103）KHz （102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.

10、10.01）uF（104103）pF（103102）pF（10210）pF參考此表，可選C1=C2=0.33uF由得選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻R=4.7千歐（2）選擇電容器容量，計(jì)算電阻阻值f(110)Hz（10階數(shù)n2468增益G一級(jí)1.5861.1521.0681.038二級(jí)2.2351.5861.377三級(jí)2.4831.889四級(jí)2.610表2 巴特沃斯低通、高通電路階數(shù)n與增益G之關(guān)系由表2可知：2階巴特沃斯濾波器增益為A0=AVF=1.586若取R1=68千歐，則 Rf=（AVF-1)R1=39.8千歐階數(shù)n2468增益G一級(jí)1.5861.1521.0681.0直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)小功率直流穩(wěn)壓電源的

11、組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)小功率直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成1. 單相橋式整流電路(2) 工作原理 v2 正半周，二極管 D1、 D3 導(dǎo)通， D2、 D4 截止 ，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。反之，二極管 D2、 D4 導(dǎo)通， 在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。(3) 工作波形(1) 電路結(jié)構(gòu)1. 單相橋式整流電路(2) 工作原理 v2 正半(4) 參數(shù)計(jì)算(3) 流過(guò)每管電流平均值 ID(4) 每管承受的最高反向電壓 VDRM(1) 整流電壓平均值 Vo（即負(fù)載上輸出平均電壓）(2) 整流電流

12、平均值 Io（流過(guò)負(fù)載的平均電流）(4) 參數(shù)計(jì)算(3) 流過(guò)每管電流平均值 ID(4) 每(5) 整流二極管的選擇 平均電流 ID 與最高反向電壓 VDRM 是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足： IOM ID ， VRWM VDRM (5) 整流二極管的選擇 平均電流 ID 與最高反向電壓 2. 電容濾波器(1) 電路結(jié)構(gòu)(2) 工作原理 v2正半周時(shí)，當(dāng)v2 vC時(shí)，二極管D1D3導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電， vC 增加，vo= vC 。 v2負(fù)半周時(shí)，當(dāng)| v2| vC時(shí)，二極管D2D4導(dǎo)通。(3) 工作波形vovtOtO 2. 電容濾波器(1) 電路結(jié)構(gòu)(2)

13、工作(T 電源電壓的周期)近似估算?。?Vo = 1. 2 V2 ( 橋式）(4) 參數(shù)計(jì)算(T 電源電壓的周期)近似估算取： Vo = 1. 2 3. 穩(wěn)壓電路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路（1）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓3. 穩(wěn)壓電路+UIRL+CIOUO+uIRRDZI（2）集成穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓?jiǎn)纹煞€(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1. 分類XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓78XX 輸出負(fù)電壓79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）（2）集成穩(wěn)

14、壓芯片穩(wěn)壓?jiǎn)纹煞€(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高2. 外形及引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1輸入端3 公共端2 輸出端78xxW7900系列穩(wěn)壓器外形1 公共端3輸入端2 輸出端79xx塑料封裝2. 外形及引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1輸入端3 輸入與輸出之間的電壓不得低于3V！3. 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用COW7805CiUi+_+_UO123 0.11F1F輸入與輸出之間的電壓不得低于3V！3. 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1F1F0.33F0.33F1000F1000FCOW78XXCiUI+_+

15、_UO123UXXUZRDZ+_+_COCW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R22401F0.1F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V1樹(shù)立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。9月-229月-22Sunday, September 25, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。16:04:3316:04:3316:049/25/2022 4:04:33 PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。9月-2216:04:3316:04Sep-2225-Sep-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。16:04:3316:04:3316:04Sunday, September 25, 2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。9月-229月-2216:04:3316:04:33September 25, 2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年9月25日4:04 下午9月-229月-22追求至善憑技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹(shù)立形象。25 九月 20224:04:33 下午16:04:339月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。九月 224:04 下午9月-2216:04September 25, 2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/9/25 16:04:3316:04:3325 Septemb