资源简介

(共13张PPT)
§4-1　正弦波振荡电路的基本概念
§4-2 RC 正弦波振荡电路　
§4-3　LC 正弦波振荡电路
§4-4　石英晶体振荡电路
1. 了解自激振荡电路的基本组成，熟悉各组成部分的作用。
2. 理解自激振荡电路能够起振并维持振荡的相位条件和幅度条件。
学习目标
§4-1　正弦波振荡电路的基本概念
一、自激振荡电路的基本组成和作用
1. 基本组成
正弦波振荡电路的基本组成
一个正弦波振荡电路应当包括基本放大电路、正反馈电路、选频电路和稳幅环节四个基本组成部分，它依靠电路内部的自激振荡产生正弦波输出电压。
2. 各部分的作用
（1）基本放大电路：保证电路有足够的放大倍数，实现能量控制。
（2）正反馈电路：引入正反馈信号作为输入信号，使电路产生自激振荡。
（3）选频电路：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡。
（4）稳幅环节：使输出信号的幅度稳定。
二、自激振荡产生的条件
由上图可以看出，振荡电路在没有外加输入信号的情况下就有输出信号，是因为它用反馈信号作为基本放大电路的输入信号。
1. 幅度条件
2. 相位条件
三、自激振荡的建立及稳幅
前面在讨论振荡电路的基本结构时，是将放大电路的输出信号通过反馈电路送到输入端作为输入信号才能实现振荡。那么，原始的输入信号是从哪里来的呢？其实，当振荡电路刚接通电源的瞬间，电路中会产生一个电冲击，这个电冲击激起的信号包含多种频率成分的谐波信号，该信号可分解为多种频率的正弦波信号，但其中只有一种频率的信号满足相位平衡条件，通过放大→正反馈→放大，这样周而复始，形成循环，输出信号逐渐由小变大，振荡电路自行起振，而其他频率的信号因不满足相位平衡条件而被衰减掉。
1. 了解 RC 串并联电路的选频特性，会计算谐振频率。
2. 认识 RC 正弦波振荡电路，判断其是否满足幅度条件和相位条件。
3. 会分析 RC 正弦波振荡电路的工作原理，会计算电路的谐振频率。
4. 了解 RC 正弦波振荡电路的特点及适用场合。
学习目标
§4-2　RC正弦波振荡电路
LC 正弦波振荡电路一般用来产生频率为几百千赫到几百兆赫的信号。如果要产生几千赫或更低频率的信号，则 L 和 C 取值就相当大，而大电感、大电容的制作比较困难，且成本高。下面介绍的 RC 正弦波振荡电路，则显得方便而经济。RC 正弦波振荡电路是利用电阻和电容组成选频网络的振荡电路，一般用来产生频率在 200 kHz 以下的低频正弦波信号。由于 RC 桥式正弦波振荡电路具有结构简单、易于调节等优点，所以常被采用。下面首先介绍具有选频特性的 RC 串并联网络。
一、RC 串并联网络的选频特性
串并联网络的等效电路
二、RC 桥式振荡电路的组成
图所示为 RC 桥式振荡电路。其中，放大电路由集成运算放大器组成（也可由分立元件所构成的两级放大电路组成）； R3 和 R4 构成负反馈电路； R1、C1 和 R2、C2 组成串并联网络，构成正反馈电路。上述两个反馈电路正好形成电桥的四个桥臂，故称为 RC 振荡电桥。
RC 桥式振荡电路
三、振荡频率和起振条件
1. 振荡频率
2. 起振条件(共16张PPT)
§4-1　正弦波振荡电路的基本概念
§4-2 RC 正弦波振荡电路　
§4-3　LC 正弦波振荡电路
§4-4　石英晶体振荡电路
1. 了解 LC 并联谐振电路的选频特性，会计算谐振频率。
2. 认识变压器反馈式与 LC 三点式正弦波振荡电路，判断其是否满足幅度条件和相位条件。
3. 能分析三种 LC 正弦波振荡电路的工作原理。
4. 了解三种 LC 正弦波振荡电路的特点及适用场合。
学习目标
§4-3　LC正弦波振荡电路
LC 正弦波振荡电路采用 LC 并联谐振电路作选频网络，主要用来产生 1 MHz 以上的高频正弦波信号。LC 正弦波振荡电路按反馈电路的形式不同，分为变压器反馈式、电感三点式和电容三点式三种。
一、LC 并联谐振电路的选频特性
LC 并联谐振电路如图所示。
LC 并联谐振电路
二、变压器反馈式 LC 振荡电路
图所示电路用变压器的二次绕组 N2 作为反馈元件，将输出电压的一部分反馈到输入端，因此称为变压器反馈式 LC 振荡电路。
变压器反馈式 LC 振荡电路
1. 相位条件
2. 振荡频率
从选频放大电路的相频特性可知，只有频率等于 LC 并联谐振电路的谐振频率 f0 时，集电极负载才呈现纯电阻的性质，电路才满足振荡的相位平衡条件。
3. 电路特点
变压器反馈式 LC 振荡电路的特点如下：
（1）电路起振容易。只要变压器同名端接线正确，就容易起振。
（2）频率调节方便。采用可变电容器，可获得一个较宽的频率调节范围。
（3）振荡频率不高。由于变压器分布参数的限制，振荡频率不能太高，一般小于几十兆赫兹。
（4）由于电感对高次谐波呈现较大的阻抗，反馈信号中高频成分较大，使得输出波形中高次谐波成分较多，所以输出波形不好，频率稳定度也不高。
三、电感三点式振荡电路
图所示为电感三点式振荡电路，图所示为其简化交流等效电路。由电感引出三个端点，并分别与三极管的三个电极相连，所以称为电感三点式振荡电路。由图所示电路可以看出，R1、R2 和 R3 为电路提供稳定的静态工作点，使三极管处于放大状态，L1、L2 与 C 构成振荡电路的选频网络。由图 4-7 可以看出，反馈线圈用带中间抽头的自耦变压器，反馈电压取自 L2 两端。
在图所示电路中，三极管工作于选频放大状态，只要放大电路的工作点合适，抽头的位置适当，幅度条件就能满足。
电感三点式振荡电路
简化交流等效电路
1. 相位条件
用瞬时极性法，设基极加一个瞬时为正的信号，则集电极输出的信号为负，LC 回路谐振时另一端瞬时为正，反馈回基极的瞬时极性为正，如上图所示。电路满足相位条件，所以电路能够起振。
2. 振荡频率
电路的振荡频率等于 LC 并联谐振电路的谐振频率，即
式中，L 为电路的总电感。
3. 电路特点
电感三点式振荡电路的特点如下：
（1）由于线圈 L1 与 L2 之间耦合很紧，因此比较容易起振。改变电感抽头的位置，可以获得满意的正弦波输出，且振荡幅度较大。根据经验，通常可以选择反馈线圈 L2 的圈数为整个线圈的 1/8 ～ 1/4。
（2）调节频率方便。采用可变电容器，可获得一个较宽的频率调节范围。
（3）电路工作频率不高。该电路工作频率一般为 1 兆赫至几十兆赫。
（4）由于电感反馈支路对高次谐波呈现较大的阻抗，所以输出波形中含有高次谐波的成分较多，波形较差，且频率稳定度也不高。
四、电容三点式振荡电路
图所示为电容三点式振荡电路，图所示为其简化交流等效电路。
电容三点式振荡电路
简化交流等效电路
1. 相位条件
用瞬时极性法，设基极加一瞬时为正的信号，集电极输出为负，LC 回路谐振时另一端瞬时为正，反馈回基极的瞬时极性为正，与原假设信号相位相同，电路满足相位平衡条件，所以电路能够起振。
2. 振荡频率
电路的振荡频率等于 LC 并联谐振电路的谐振频率，即
式中，
3. 电路特点
电容三点式振荡电路的特点如下：
（1）由于反馈电压取自电容 C2 两端，电容对高次谐波阻抗很小，反馈电压中的高次谐波分量很小，所以输出波形较好，频率稳定度较高。
（2）因为电容 C1、C2 的容量可以选择较小，若将放大管的极间电容也计算进去，则振荡频率较高，一般可以达到 100 MHz 以上。
（3）调节电容可以改变振荡频率，但同时会影响起振条件，故频率调节范围较小，因此这种电路适用于产生固定频率的振荡电路。(共27张PPT)
§5-1　整流电路
§5-2　滤波电路
§5-3　稳压电路
§5-4　集成稳压器
§5-5　开关稳压电源
1. 了解直流稳压电源的组成。
2. 掌握单相整流电路的组成及工作原理，会进行简单的计算，会选择整流二极管。
3. 了解三相整流电路的组成及工作原理，会进行简单的计算，会选择整流二极管。
学习目标
§5-1　整流电路
将交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。根据所需整流的交流电源不同，整流电路主要分为单相整流电路和三相整流电路两种。
为了研究问题方便起见，下面电路分析过程中，除特别说明外，负载为纯电阻性负载，变压器为理想变压器，二极管为理想二极管（正向导通，等效电阻为 0；反向截止，等效电阻为∞）。
一、单相整流电路
1. 单相半波整流电路
（1）电路组成及工作原理
单相半波整流电路
单相半波整流电路的工作波形
a）理论波形　b）用示波器实测的波形
（2）主要参数计算
单相半波整流电路主要参数计算公式
（3）整流二极管的选择
实际选择整流二极管时，应满足 IFM ≥ IF，URM ≥ URm。
（4）电路特点
电路结构简单，使用器件少，但输出电压脉动大，且电源利用率低，一般应用在一些简单的充电电路中。
2. 单相桥式整流电路
（1）电路组成和工作原理
单相桥式整流电路
a）原理图　b）习惯画法　c）简化画法
单相桥式整流电路的工作波形
a）理论波形　b）用示波器实测的波形
（2）主要参数计算
单相桥式整流电路主要参数计算公式
（3）整流二极管的选择
实际选择整流二极管时，应满足 IFM ≥ IF，URM ≥ URm。
（4）电路特点
与单相半波整流电路相比，二极管的数量较多，当变压器二次侧电压 U2 相同时，对二极管的参数要求一样，但输出电压较高、脉动较小，变压器利用率高，所以应用较广。
3. 单相整流堆
单相桥式整流电路输出电压较高，脉动较小，变压器利用率高，应用很广。一般把若干只整流二极管按某种整流方式用绝缘瓷、环氧树脂等外壳封装成一体制成单相整流堆，又称单相整流模块。常见的单相整流堆有半桥和全桥整流堆。
（1）半桥整流堆
半桥整流堆
a）半桥堆内部电气原理图　b）常见半桥堆外形
（2）全桥整流堆
全桥整流堆简称全桥堆，全桥堆的内部电气原理图如图所示。常见全桥堆外形如图所示。
全桥堆内部电气原理图
常见全桥堆外形
4. 实际应用电路
应用单相桥式整流的充电用硅整流装置电路图
二、三相整流电路
单相整流电路输出功率不大，一般不会超过几千瓦，如果负载功率太大，必将使三相电网不平衡，因此需要大功率直流电源时，一般采用三相整流电路。三相整流电路输出功率大，输出电压脉动小，变压器利用率高，更主要的是不影响三相电网的平衡，所以在电气设备中被广泛应用。
三相整流电路有多种类型，主要有最基本的三相半波整流电路和应用最广的三相桥式整流电路两种。
1. 三相半波整流电路
（1）电路组成和工作原理
三相半波整流电路
a）共阴极接法　b）共阳极接法
三相半波整流电路的工作波形
a）二次侧相电压的波形　b）理论输出波形　c）实测的输出波形
（2）主要参数计算
三相半波整流电路主要参数计算公式
（3）整流二极管的选择
实际选择整流二极管时，应满足 IFM ≥ IF，URM ≥ URm。
（4）电路特点
电路比较简单，但输出电压仍有一定的脉动，一次、二次绕组每相只工作三分之一周期，变压器利用率不高，而且通过二次绕组的直流电流会使变压器铁芯趋于磁饱和，因此在应用上受到一定的限制。
2. 三相桥式整流电路
（1）电路组成和工作原理
三相桥式整流电路
三相桥式整流电路的工作波形
a）二次侧电压波形　b）理论输出波形　c）实测的输出波形
（2）主要参数计算
三相桥式整流电路主要参数计算公式
（3）整流二极管的选择
实际选择整流二极管时，应满足 IFM ≥ IF，URM ≥ URm。
（4）电路特点
变压器利用率较高，输出电压比三相半波整流电路高一倍，且脉动小，广泛应用于要求输出电压高、脉动小的电气设备中。厂家常常把六只整流二极管按三相桥式整流方式用绝缘瓷、环氧树脂等外壳封装成一体制成三相整流桥堆，又称三相整流模块，简称三相桥堆，其内部电气原理图如图a 所示。常见三相桥堆外形如 图b 所示。
三相整流桥堆
a）三相桥堆内部电气原理图　b）常见三相桥堆外形
3. 实际应用电路
典型的整流装置电路(共15张PPT)
§5-1　整流电路
§5-2　滤波电路
§5-3　稳压电路
§5-4　集成稳压器
§5-5　开关稳压电源
1. 了解滤波电路的结构和分类。
2. 理解电容滤波电路的工作原理。
3. 掌握电容滤波电路的有关计算方法。
学习目标
§5-2　滤波电路
交流电经整流虽已转变成脉动直流电，但含有较大的交流分量，这种不平滑的直流电仅能在电镀、电焊、蓄电池充电等要求不高的设备中使用，不能满足大多数电子电路和设备的需要。为了得到平滑的直流电，一般在整流电路之后需接入滤波电路，把脉动直流电的交流成分滤掉。常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路、复式滤波电路和电子滤波电路等。
一、电容滤波电路
1. 电路组成和工作原理
单相半波整流电容滤波电路及其工作波形
a）单相半波整流电容滤波电路　b）滤波电路工作波形
单相半波整流电容滤波电路的输出波形
a）未加电容以前的输出波形　b）加入电容滤波后的输出波形
单相桥式整流电容滤波电路及其工作波形
a）单相桥式整流电容滤波电路　b）电容滤波工作波形
单相桥式整流电容滤波电路的输出波形
a）未加电容以前的输出波形　b）加入电容滤波后的输出波形
对电容滤波的工作原理也可做如下分析：电容具有“隔直通交”作用，对于整流输出脉动直流电中的直流成分，电容相当于开路，因此其直流成分都加在负载两端，而脉动直流电中的交流成分，大部分经过电容旁路，因此负载中的交流成分很小，负载电压变得平滑。
2. 有关参数计算
单相半波整流和桥式整流经电容滤波后，有关电压和电流的估算可参考表。
单相整流电容滤波电路电压和电流的估算公式
3. 电路特点
（1）接入滤波电容后，二极管的导通时间变短了，工作电流较大，特别是在接通电源瞬间会产生很大的浪涌电流。
（2）经电容滤波后，输出波形变得平滑，输出电压的平均值升高。
（3）电容放电时间常数 τ=RLC 越大，输出电压 UL 越高，滤波效果也越好；反之，则输出电压低且滤波效果差，如图所示。
（4）电容滤波电路适用于负载电流较小的场合。
RLC 变化对电容滤波的影响
二、电感滤波电路
当一些电气设备需要脉动小、输出电流大的直流电源时，若采用电容滤波电路，则电容容量必定很大，二极管的冲击电流也很大，这就使得二极管和电容器的选择很困难，在此情况下，往往采用电感滤波电路。
带有电感滤波的单相桥式整流电路及其工作波形
a）电感滤波电路　b）电感滤波工作波形
三、复式滤波电路
为了进一步减小输出电压的脉动程度，可用电容和电感组成各种形式的复式滤波电路。
复式滤波电路
a）LC-г 型滤波电路　b）LC-π 型滤波电路　c）RC-π 型滤波电路
四、电子滤波电路
上面所讲的 RC-π 型滤波电路中，R 越大，滤波效果越好，但同时在电阻上产生的电压损失也越大，为解决这对矛盾，可采用晶体三极管代替电阻 R，构成电子滤波电路，如图所示。
电子滤波电路(共13张PPT)
§5-1　整流电路
§5-2　滤波电路
§5-3　稳压电路
§5-4　集成稳压器
§5-5　开关稳压电源
1. 熟悉稳压二极管的工作特性和主要参数。
2. 掌握简单稳压电路的组成、稳压原理及电路特点。
3. 掌握三极管串联稳压电路的组成、稳压原理，能计算输出电压的调节范围。
学习目标
§5-3　稳压电路
一、稳压二极管的工作特性和主要参数　
1. 工作特性
稳压二极管
a）图形符号　b）伏安特性曲线
2. 主要参数
稳压管的主要参数
稳压管的主要参数
具有温度补偿作用的稳压管 2DW230
a）外形　b）内部结构
一般情况，在要求温度稳定性较高的场合，可以用具有温度补偿作用的稳压管，如 2DW230，如图所示。使用时一只稳压管处于反向击穿状态，另一只稳压管处于正向导通状态，两只稳压管相互补偿。
二、简单稳压电路　
1. 电路组成
简单稳压电路
2. 稳压原理
利用稳压管电流的变化，引起限流电阻 R 两端电压的变化，从而达到稳压的目的。稳压管起调整作用，为调整管；电阻 R 不但起限流作用，还起调压作用。
并联稳压电路结构简单，设计制作容易，但输出电压受到稳压管自身参数的限制，因此适用于输出电压固定且负载电流变化范围不大的场合。当负载电流较大且要求稳压性能较好时，可采用串联稳压电路。
三、三极管串联稳压电路　
1. 电路组成
图所示为带放大环节的三极管串联稳压电路。它由四部分组成：调整部分（调整管 V1）、取样电路（R3、RP、R4 组成的分压器）、基准电路（稳压管 VZ 和 R2组成的稳压电路）、比较放大电路（放大管 V2 等）。R1 既是放大管 V2 的集电极电阻，又是调整管 V1 的偏置电阻。
带放大环节的三极管串联稳压电路
2. 稳压原理
带放大环节的串联稳压电路是通过取样电路从输出电压 UL 中取出，送给 V2 管基极 UB2，UB2 与基准电压 UZ 相比较，然后 V2 对差值进行放大后控制调整管，调节其管压降 UCE1，从而使输出电压保持稳定。调整管工作在线性放大状态，与负载串联，因此，三极管串联稳压电路又称为线性稳压电路。
3. 输出电压的调节
4. 调整管的选用
在串联稳压电路中，调整管是核心元件。(共13张PPT)
§5-1　整流电路
§5-2　滤波电路
§5-3　稳压电路
§5-4　集成稳压器
§5-5　开关稳压电源
1. 了解常用集成稳压器的引脚排列，熟悉三端集成稳压器的分类、主要参数及使用方法。
2. 熟悉三端集成稳压器的应用电路。
学习目标
§5-4　集成稳压器
一、三端集成稳压器的型号和参数
常用的三端集成稳压器有塑料壳和金属壳两种封装形式，其外形如图所示。
三端集成稳压器外形
a）塑料壳封装　b）金属壳封装
三端集成稳压器已经标准化、系列化，按照它们的性能和用途不同可以分成两大类，一类是固定输出三端集成稳压器，另一类是可调输出三端集成稳压器。前者的输出电压是不变的，后者可在外电路上对输出电压进行连续调节。
三端固定输出集成稳压器各引脚的功能
1. 三端固定输出集成稳压器
三端固定输出集成稳压器有输入端、输出端和公共端三个引出端。
其型号意义如下：
三端可调输出集成稳压器各引脚的功能
2. 三端可调输出集成稳压器
三端固定输出集成稳压器的输出电压不可调，三端可调输出集成稳压器不仅输出电压可调，而且稳压性能优于固定式，它的三个引出端分别为输入端、输出端和调整端。
根据国家标准，其型号意义如下：
三端集成稳压器的主要参数
3. 三端集成稳压器的主要参数
二、三端集成稳压器的应用
三端集成稳压器内部电路设计完善，辅助电路齐全，只需连接很少的外围元件，就能构成一个完整的电路，并可以实现提高输出电压、扩展输出电流，以及输出电压可调等多种功能。下面介绍几种常见的应用电路。
1. 三端固定输出集成稳压电路
（1）基本应用电路
（2）提高输出电压的稳压电路
（3）扩大输出电流的稳压电路
（4）同时输出正、负电压的稳压电路
2. 三端可调输出集成稳压电路
（1）基本应用电路
（2）外加保护的稳压电路(共15张PPT)
§5-1　整流电路
§5-2　滤波电路
§5-3　稳压电路
§5-4　集成稳压器
§5-5　开关稳压电源
1. 了解开关稳压电源的特点及类型。
2. 理解开关稳压电源的工作原理。
3. 了解 CW×524 和 CW496× 系列集成开关稳压器的引脚排列规律。
4. 了解 CW×524 和 CW496× 系列集成开关稳压器的典型应用电路。
学习目标
§5-5　开关稳压电源
一、开关稳压电源的特点及类型
1. 开关稳压电源的特点
（1）功耗小，效率高
（2）体积小，重量轻
（3）稳压性能好，稳压范围宽
（4）纹波和噪声较大
2. 开关稳压电源的类型
开关稳压电源种类很多，分类方法也各不相同，常见的分类方法有如下几种：
（1）按开关管与负载之间的连接方式分为串联型和并联型开关稳压电源。
（2）按启动开关管的方式分为自激型和他激型开关稳压电源。自激型由开关管和脉冲变压器构成正反馈电路，形成自激振荡来控制开关管的导通和截止。他激型由附加的振荡器产生脉冲信号来控制开关管。
（3）按所用开关器件分为三极管开关稳压电源、功率 CMOS 管开关稳压电源和晶闸管开关稳压电源。
（4）按稳压控制的方式分为脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制型开关稳压电源。
（5）按开关管在电路中的数量和连接方式分为单管型、双管推挽型、四管全桥型开关稳压电源。
二、开关稳压电源的基本结构和工作原理
1. 基本结构
图所示为并联型开关稳压电源框图。其主要由开关调整管、储能电路、取样比较电路、基准电路、脉冲调宽电路和脉冲发生电路等组成。储能电路由储能电感L、储能电容 C 和续流二极管 VD 组成。因储能电感 L 与负载并联，所以称为并联型开关稳压电源。
并联型开关稳压电源框图
2. 工作原理
由上图可见，开关调整管 V 具有周期性的开关作用，调整管开启（饱和导通），将输入端的能量注入储能电路，由储能电路滤波后送到负载。调整管开启时间越长、注入储能电路的能量越多，输出电压越高。但调整管的开关时间受基极脉冲电压控制，这个脉冲电压由脉冲发生电路产生，受脉冲调宽电路控制，脉冲宽度越宽，调整管饱和导通的时间越长。而脉冲宽度又受取样电压与基准电压比较后的偏差电压控制。例如，输出电压升高时，取样电压升高，比较后偏差电压升高，使脉冲调宽电路的脉冲宽度变窄，调整管开启时间缩短，输入储能电路能量减少，使输出电压降低。当输出电压降低时，其变化过程与此相反。
三、常见的集成开关稳压器
集成开关稳压器的种类较多，通常可分为两大类：单片脉宽调制式（外接开关功率管）集成开关稳压器（如 CW1524/2524/3524）和单片集成开关稳压器（如 CW4960/4962）。
1. CW1524/2524/3524
CW1524/2524/3524 是单片脉宽调制式集成开关稳压器，该系列稳压器是采用双极型工艺制作的模拟、数字混合集成电路，其内部电路包括基准电压源、误差放大器、振荡器、脉宽调制器、触发器、两只输出功率晶体管及过电流过热保护电路等。
CW × 524 系列引脚排列
由 CW1524 构成的典型开关稳压电源电路
2. CW4960/4962
CW4960/4962 是一类降压型开关集成稳压器，是将开关功率管集成在芯片内部的单片集成开关稳压器。
CW4962 引脚排列
图所示为由 CW4960/4962 构成的典型应用电路。
由 CW4960/4962 构成的典型应用电路

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