电子电路设计

反馈

1、反馈的概念

将放大电路输出量或输出量的一部分，通过一定方式，反送到放大电路的输入回路中

2、反馈的分类及其判定方式

反馈的分类：

正反馈：反馈信号增强了

输入信号；有利于增大放大倍数
负反馈：反馈信号减弱了输入信号；有利于提高放大倍数的稳定性、减少非线性失真和抑制干扰、展宽频带、改变输入输出电阻

正负反馈判定方式

- 首先确定三极管三个极的正负性
- 确定反馈信号是反馈到了三极管的基极还是发射极
- 确定反馈信号和反馈到三极管某极的正负性是否一致
按照以下规则判定正负反馈（瞬时极性法）

反馈信号反馈回到三极管的基极：当反馈信号和基极正负性一致时为正反馈，反之为负反馈
反馈信号反馈回到三极管的发射极：当反馈信号和发射极正负性一致时为负反馈，反之为正反馈

其中三极管BCE极的正负性按照以下规则

首先假定B极为+
当三极管为NPN（中间箭头指向外）时，电流需要满足两入一出，再结合电流流向即可作出以下判定

当三极管为PNP（中间箭头指向内）时，电流需要满足一入两出，再结合电流流向即可作出如下判定
ps:已经能看出来了，就是原本箭头向内的，其他两个就向外

3、负反馈的组态：串联电压、串联电流、并联电压、并联电流

判定是电压/电流负反馈

假设输出电压Uo=0，此时去看是否还有反馈信号
如果没有反馈信号则为电压反馈，反之为电流反馈

判定是串联/并联负反馈

反馈信号和输入信号不在同一侧，则是串联反馈，表现为电压之和的形式：UBE=Ui-UF
反馈信号和输入信号在同一侧，则是并联反馈，表现为电流之和的形式：IB=Ii-IF

负反馈改变输入输出电阻值

电压负反馈：使得输出电压保持稳定，减小了输出电阻（当输出电阻很小的时候，改变负载对输出电压影响不大）
电流负反馈：使得输出电流保持稳定，增大了输出电阻

串联负反馈：串联负反馈表现为电压之和的形式，削弱了输入电压的能力（在原来的基础上减去反馈值），需要提供更高的电压，根据欧姆定律：R=U/I，输入电阻增大
并联负反馈：并联负反馈表现为电流之和的形式，削弱了输入电流的能力，需要提供更高的电流，输入电阻减小

4、负反馈应用：自动增益控制电路

原理：当输入信号电压变化很大的时候，自动增益控制电路能够保证输出电压恒定或者保持不变。当输入信号很小的时候AGC电路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后，AGC电路才起控制作用，使增益随着输入信号的增大而减小

即可以得出当输入信号很弱的时候，就算接收机的增益很大，自动增益控制电路也不能起作用
当输入信号很强的时候，自动增益控制电路开始起作用，使得接收机的增益减小

运算放大器

高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、直接耦合

等效为
在这里插入图片描述
理想运算放大器

①放大倍数A趋于∞，Uo=AUd，Ud=Uo/A
则Ud=U+ -U-=0（虚短，无电压相当于导线）
②输入电阻趋于∞，i+ = i- =0（虚端，无电流相当于导线断开）

运算放大器的基本应用电路

（1）线性应用

取名方式取决于输出和输入之间的关系，

①比例运算电路

这个名字可以看出输出信号和输入信号呈比例

电路的输入信号Ui从运算放大器的同相端输入
最后输出和输入为同相且存在比例关系
同相输入

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电路的输入信号Ui从运算放大器的反相端输入
在这里插入图片描述

同相输入端接地，反相输入端近似为0，所以称反相输入端“虚地”

②加法比例运算电路

反向输入端有若干输入信号，输出电压通过反馈电阻接到反相输入端在这里插入图片描述
为了让运算放大器的输入端对称，所以取R1//R2//R3=R4
同相-反相和，所以同理可得下面的减法比例运算电路

③减法比例运算电路

在这里插入图片描述

运算放大器还可以组成积分、微分、乘法、除法、对数等多种运算电路

（2）运放的非线性应用

非线性运用是指运算放大器工作在传输特性的饱和段，输出电压只有±Uom两种取值
比较器将输入信号Ui和参考电压Uref进行比较，输入信号通过电阻R1加到运算放大器的同相端，参考信号从反相端输入|

运算放大器的组成

输入级：差动放大电路，减小零点漂移

差动放大电路即差分放大电路，能够有效抑制晶体管随温度变化引起零点漂移

什么是零点漂移？
零点漂移指当放大电路输入信号为零（没有交流电输入，即只看直流状态时）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象

差分放大电路：在模电教材中提到的差分放大电路利用两个参数完全一致的三极管组成，这很难实现，如《电子设计从零开始》一书中所说，它不如运放构成的放大器工作稳定

由运放构成的差分放大电路如下：（即前面提到的减法器）

中间级：具有高增益的放大电路

输出级：互补对称放大电路，使得输出阻抗降低，从而提高电路的带负载能力

电源电路设计

电源电路组成

在这里插入图片描述
大多数都需要直流电供电：而直流电最简单的供电方式就是用电池作为电源，但是可想而知这并不方便；所以另一种提供直流电的方式就是将220v/50Hz的交流市电转换为电路所需要的直流电。
变压电路将220v交流电变为低压交流电
整流电路使得交流电变为单向的脉动直流电
滤波电路滤除脉动直流电中的交流部分
稳压电路

滤波电路

几种常见的滤波形式
在这里插入图片描述

①电容储存滤波

将电容和电阻并联，得到如题（a）的电路，在正半周的时候电容正常充电，在负半周的时候电容放电，使得在负载RL上可以得到较为平滑的直流电。
UL=（1.1~1.2）U2
如果电容的放电时间t=RC越长，放电越慢，输出电压的脉冲（波纹）成分就越少，滤波效果越好。
一般取在这里插入图片描述

②电感滤波

电感又称为扼流圈？即具有两端电流不能突变的特点，从能量角度，当由电源电压增加引起电流增加时，电感器将能量存储起来，当电流减小的时候又把能量释放出来，使得负载电流平滑。

③电容电感（LC）滤波

该种形式作为滤波，具有L型和π型，其中π型滤波是较好的滤波电路，首先电容C1作为电容储存滤波实现了直流信号的初步形成，接下来的电感又称为扼流圈，阻止电流的变化，C2进一步滤除顽固的交流信号

④电容电阻（RC）滤波

和③基本上相同，只是在电流不太大的电子电路中将较贵的电感改为了电阻。

直流稳压电源电路——串联型稳压电路

稳压电路即能够稳定电源，具有根据输出电压发生变化进行调整电路使得输出电压稳定的电路，即具有反馈作用
电路框图
在这里插入图片描述

具体看看是如何达到负反馈

当输出电压Uo发生变化时，R1和R2串联分压到的电压也会有相应变化，即可以说R1和R2是取样电路，检测着输出电压的变化，且该变化反映在R2电压上；VT2三极管的Ube=Ub-Uref（其中Uref即比较参考电压，基准电压，稳压管使得其保持不变），可以看出利用三极管的Ube变化可以作为一个比较电路的作用；VT2放大信号后到VT1，VT1进行调整削弱输出电压Uo的变化。

信号变化情况如下

振荡器

前面提到的都是利用放大器的负反馈，可以削弱放大器的放大倍数和提高放大器的稳定，而振荡器是利用正反馈，将输出信号的一部分取出来反馈到输入，从而使这部分信号得到不断加强，最终形成振荡。只要是“一闪一闪”的器件和发出悦耳响声的器件中都含有振荡器。

振荡电路

振荡电路一般包括：放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅网络

信号的调理

利用串联分压的原理进行幅度控制

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利用叠加二极管的方式实现0.7倍的限幅电路

限幅电路不过是利用二极管的导通使得电压达到所要限制的幅度值，即当电压超过0.7v时二极管导通
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分压器偏置限幅电路

如上面一个小标题所说，单纯的二极管只能实现0.7倍的电压限制，那如果当限幅值不是0.7倍的时候就无从下手，此时可以将一个分压器和二极管配合起来
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可以通过R2和R3控制限幅值

RC电路——微分器/积分器

截止频率为：1/（2πRC）

微分器：

Xc=1/（2πfc），当f比较小的时候，容抗Xc很大，即低频无法通过，高频信号到达Vout，此为高通滤波器
微分过程分析：
A-B，信号从0-Vin（p）发生突变，可以认为是交流信号，通过电容C直接到Vout
B-C，相当于在给电容C充电，那么电容上的电压不断上升，最后到Vout的电压不断下降
C-D，同A-B，信号发生突变，可以认为是交流信号，通过电容C直接到Vout
后面，无输入电压，电容开始放电