電子設計從零開始

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電子設計從零開始	楊欣	清華大學出版社	2020年10月8日

概述

本書不像教材類的書籍那樣，使用大量篇幅講述理論以及理論的推導過程，而不講或者少講實踐。本書從實踐入門，只講必要理論和必用公式，不講公式的推導過程，更注重實際電路的激勵和響應間的關系。并且有豐富的使用Multisim仿真的案例，非常適合電子電路的初學者了解電子世界的魅力。因該書所講或多或少會和其他書籍有重疊部分，此筆記中主要記錄獨有或重要的內(nèi)容。

常用概念

射頻相關

• 調(diào)制：將低頻信號與載波結合的過程

  • AM：調(diào)幅易受干擾

  • FM：保真度高，發(fā)射和接受設備更復雜

• 解調(diào)：調(diào)制的逆過程

  • AM解調(diào)
  • FM解調(diào)

• 偶極子天線：兩個長度為1/4波長的金屬桿構成，發(fā)射信號最常用天線

• 鐵氧體磁棒天線：接收信號天線

AC/DC電源設計

三極管

• 直流增益h_FE

• 放大區(qū)：V_CE>V_CE(sat)

• 飽和區(qū)：V_CE=V_CE(sat)

• 靜態(tài)工作點

  • 分壓偏置電路：$R_{IN(base)}?h_{FE}{R}_E$

  • DC負載線：DC負載線放大示意

  • 三極管放大偏置電路設計：靜態(tài)工作點盡量選擇DC負載線中間段，一般取$V_{CQ}=V_{CC}/2$，且峰值不進入飽和區(qū)和截止區(qū)。經(jīng)驗值$R_C?10R_E$

• 物理量的描述：直流表述，交流表述(RMS)，瞬時值表述

• 交流時be間的內(nèi)阻$r_e^{\prime }=\frac{25mV}{I_E}$

• 交流增益h*_fe*

• 共射極放大器電壓增益$A_v=\frac{R_c||R_L}{r_e^{\prime }+R_{E1}}$
  輸入阻抗$R_{in(tot)}=R1||R2||(h_{fe}?(r_e^{\prime }+R_{E1}))$

• 集電極反饋共射極放大器電壓增益：$A_v=\frac{R_C||R_L}{r_e^{\prime }}$

• 射極跟隨器電壓增益$A_v=\frac{R_E||R_L}{r_e^{\prime }+R_E||R_L}$
  三極管輸入阻抗$R_{in(base)}=h_{fe}(r_e^{\prime }+R_E||R_L)$
  總輸入阻抗$R_{in(tot)}=R1||R2||R_{in(base)}$
  電流增益$A_i=A_v\frac{R_{in(tot)}}{R_E||R_L}$

• 共基極放大器輸入阻抗$R_{in(emitter)}=r_e^{\prime }(R_E?r_e^{\prime })$
  電壓增益：$A_v=\frac{R_C||R_L}{r_e^{\prime }}(R_E?r_e^{\prime })$

• 三極管三種電路比較

• 多級放大器級聯(lián)時，總增益等于每級增益之乘積，但是計算每級增益時需要考慮后級放大器當作負載對增益的影響

• 抑制零點漂移的措施：

  • 選用高質(zhì)量的硅管
  • 在電路中引入直流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點
  • 溫度補償，利用熱敏元件來抵消放大管的變化
  • 采用調(diào)制手段，將直流變化量轉(zhuǎn)換為其他形式的變化量
  • 利用2只型號和特性都相同的晶體管來進行補償，就是差動放大電路

• 反饋：正反饋用于振蕩器，負反饋用于控制系統(tǒng)

• 三接管結電容：C_be(C_ib)、C_bc(C_ob)

• 頻率響應

  • 幅頻特性
  • 相頻特性

功率放大器

• Class A：靜態(tài)工作點在AC負載線中間，效率低，最大25%
• Class B：推挽輸出，有交越失真
• Class AB：效率最大79%，輸入阻抗$R_{in}=h_{fe}(r_e^{\prime }+R_L)$
• Class C：用于協(xié)調(diào)放大器等電路，效率99%， 但是嚴重失真
• Class D：數(shù)字功放，晶體管工作于飽和和截止區(qū)

運算放大器

• 關鍵參數(shù)
  • 電源電壓范圍V_CC：使用時一般低于極限電壓若干伏做降額
  • 共模輸入信號范圍V_icm：輸入信號的幅度范圍
  • 開環(huán)增益A_vd：單位為dB，實際應用時因為會飽和所以開環(huán)增益沒有意義
  • 共模抑制比CMR：差模放大倍數(shù)比共模放大倍數(shù)，單位為dB
  • 轉(zhuǎn)換速率SR：$SR=\frac{△V_{out}}{△t}$
• 同相放大與反相放大的區(qū)別：同相放大同相端接信號，反相放大反相端接信號，同相端接地。但是都通過反相端分壓負反饋。
• 輸入補償電壓，通過補償管腳offset1，offset2間的電阻進行補償
• 比較器是運放的開環(huán)應用
• 遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）是運放的正反饋應用
• 差分放大器可以將差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號

傳感器

• 紅外原理
• 光耦
• 晶閘管：G極有正向電壓時,且陽極陰極正向偏置才會導通，此后G極正向偏置撤走也會繼續(xù)導通

數(shù)字電路

• BCD碼：8421就是一種BCD碼
• 與或非的表示和計算
  • 最簡真值式：積的和、和的積
  • 卡諾圖化簡
• CMOS與TTL
• 編碼與譯碼
• SR鎖存器
• 邊沿觸發(fā)器

實用表格

5(色)環(huán)電阻的色環(huán)含義

標準EIA電阻值表

ITU無線電通信頻段

三極管基本放大電路性能比較

IC分類

實用電路

光控報警電路

單管收音機電路

擴音器電路

微型FM無線話筒電路

微型AM無線話筒電路

測謊儀電路

220V轉(zhuǎn)5V

LM317可調(diào)穩(wěn)壓電路

共射極放大電器

集電極反饋共射極放大器

射極跟隨器(共集極)

共基極放大器

音頻電路

• 帶簡易均衡器的前置放大器

• 5W放大器

• 集成5W放大器

• 10W放大器

• 10W+10W純功率放大器

• 帶調(diào)節(jié)的10W+10W功率放大器

• TDA2030推挽放大器

• TDA7282集成放大器

• 分頻器

• 雙電源電路

• 5段均衡器

• 多媒體音箱

• 話筒放大器

• 環(huán)繞聲處理器

信號調(diào)理

• 限幅
• 分壓器偏置限幅
• 鉗位
• 倍壓
• 微分
• 積分
• 帶通濾波

振蕩器

• RS鎖存器

• 矩形波發(fā)生器

• 計時器

• LC振蕩器

• 哈特萊考畢茲振蕩器hi

• 移相式RC振蕩器

• 晶振考畢茲振蕩器

• 施密特觸發(fā)器

運放

• 話筒同相放大
• 比較器
• 遲滯比較器
• 加法器
• 差分放大
• 儀表放大器
• 有源微分器
• 有源積分器
• 有源濾波
• 帶通濾波
• 陷波器

傳感器

• 壓力傳感器測血壓

555定時器

• 波形發(fā)生器

• 觸摸延時開關

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电子设计从零开始的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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