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整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但含有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要。因此，一般在整流后，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。与用于信号处理的滤波电路相比，直流电源中滤波电路的显著特点是：均采用无源电路；理想情况下，滤去所有交流成分，只保留直流成分；能够输出较大电流；而且，因为整流管工作在非线性状态（即导通或截止），故而滤波特性的分析方法也不尽相同。

当𝑢2u2​为正半周时，电流由A点流出，经𝐷1D1​、负载𝑅𝐿RL​、𝐷3D3​流入B点，如图9.2.5(a)中实线箭头所示，因而负载电阻𝑅𝐿RL​上的电压等于变压器二次电压，即𝑢𝑜=𝑢2uo​=u2​，𝐷2D2​和𝐷4D4​承受的反向电压为-𝑢2u2​。当𝑢2u2​为负半周时，电流由B点流出，经𝐷2D2​、负载𝑅𝐿RL​、𝐷4D4​流入A点，如图9.2.5(a)中虚线箭头所示，负载电阻𝑅𝐿RL​上的电压等于-𝑢2u2​，即𝑢𝑜=−𝑢2uo​=−u2​，𝐷1D1​和𝐷3D3​承受的反向电压为-𝑢2u2​。

例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号，因此不能直接作为电子电路的供电电源。单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图及各电路的输出电压波形如图9.1.1所示，下面就各部分的作用加以介绍。为了减小电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。直流电源的输入为220V的电网电压（即市电），一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。

为了使最大不失真输出电压的峰值接近电源电压 𝑉𝐶𝐶VCC​，应设置放大电路同相输入端和反相输入端的静态电位均为 𝑉𝐶𝐶/2VCC​/2，输出端静态电位也为 𝑉𝐶𝐶/2VCC​/2，因此内部提供的基准电压 𝑈𝑟𝑒𝑓Uref​ 为 𝑉𝐶𝐶/2VCC​/2。因此，最大不失真输出电压的峰值可接近电源电压 𝑉𝐶𝐶VCC​。TDA1556内部的每个放大电路的电压放大倍数均为10，当输入电压为 𝑈𝑖Ui​ 时，𝐴1A1​ 的净输入电压 𝑈𝑜=0−𝑈2=0+𝑈𝑖=𝐴1𝑈𝑖Uo​=0−U2​=0+Ui​=A1​Ui​;

功放管的安全运行涉及多个方面，包括防止二次击穿和有效的散热管理。二次击穿是由于晶体管在高电流和高电压下的瞬时过热导致的损坏，通过限制集电极电流和加稳压管等措施可以有效防止。散热问题则通过降低热阻和使用合适的散热器来解决，确保晶体管在安全的结温范围内工作。合理的设计和保护措施是功率放大电路稳定运行的重要保障。

在图中，静态时，从+Vcc经过 𝑅1R1​、𝑅2R2​、𝐷1D1​、𝐷2D2​、𝑅3R3​ 到 -Vcc 有一个直流电流，它在 𝑇1T1​ 和 𝑇2T2​ 管两个基极之间所产生的电压为 𝑈𝐵𝐸2=𝑈𝐷1+𝑈𝑅2+𝑈𝐷2UBE2​=UD1​+UR2​+UD2​ 使 𝑈𝐵𝐸2UBE2​ 略大于 𝑇1T1​ 管发射结和 𝑇2T2​ 管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通态，即都有一个微小的基极电流，分别为 𝐼𝐵1IB1​ 和 𝐼𝐵2IB2​。实际上，即使不画出图来，也能得到同样的结论。

在实用电路中，往往要求放大电路的末级（即输出级）输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。从能量控制和转换的角度看，功率放大电路与其他放大电路在本质上没有根本的区别；只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。因此，从功放电路的组成和分析方法，到其元器件的选择，都与小信号放大电路有着明显的区别。

设 𝑢𝑖𝑛∣i2​∣；一旦 𝑢𝑜1uo1​ 过基准电压 −𝑈𝑅𝐸𝐹−UREF​，𝑢𝑜uo​ 将从 𝑈𝑂𝐻UOH​ 跃变为 𝑈𝑂𝐿UOL​，导致 𝑆S 闭合，使 𝐶C 迅速放电至零，即 𝑢𝑜1=0uo1​=0，从而 𝑢𝑜uo​ 从 𝑈𝑂𝐿UOL​ 跃变为 𝑈𝑂𝐻UOH​；当 𝑢𝑖𝑛0，从而导致二极管 𝐷1D1​ 导通，𝐷2D2​ 截止，电阻 𝑅𝑓Rf​ 中的电流为零，因此输出电压 𝑢𝑜=0uo​=0。

但是，一旦 𝑢−=+𝑈1u−​=+U1​，再稍增大，𝑢𝑜uo​ 就从 +𝑈2+U2​ 跃变为 −𝑈2−U2​，与此同时 𝑢+u+​ 从 +𝑈1+U1​ 跃变为 −𝑈1−U1​。当 𝑢𝑖𝑛uin​ 从零逐渐降低且 ∣𝑢𝑖𝑛∣

电压比较器的输出电压 𝑢𝑜uo​ 与输入电压 𝑢𝑖ui​ 的函数关系 𝑢𝑜=𝑓(𝑢𝑖)uo​=f(ui​) 一般用曲线来描述，称为电压传输特性。输入电压 𝑢𝑖ui​ 是模拟信号，而输出电压 𝑢𝑜uo​ 只有两种可能的状态，不是高电平 𝑈𝑂𝐻UOH​ 就是低电平 𝑈𝑂𝐿UOL​，用以表示比较的结果。使 𝑢𝑜uo​ 从 𝑈𝑂𝐻UOH​ 跃变为 𝑈𝑂𝐿UOL​ 或者从 𝑈𝑂𝐿UOL​ 跃变为 𝑈𝑂𝐻UOH​ 的输入电压称为阈值电压或转折电压，记作 𝑈𝑇UT​。

正弦波振荡电路的核心是产生稳定的正弦波，不需要外加输入信号，主要依赖电路的自激振荡。这种振荡电路广泛应用于测量、遥控、通信、自动控制等多种领域。

电路由三部分组成，如图中所标注。当INA102的电源电压为±18 V时，可将INA102的引脚②、⑥和⑦连接在一起，设定仪表放大器的电压放大倍数为10，因此仪表放大器的输出电压范围为-5~+15 V。第一级电路由 𝐴1A1​ 和 𝐴2A2​ 组成，与图6.4.1所示电路中的 𝐴1A1​ 和 𝐴2A2​ 对应，电阻 𝑅1R1​、𝑅2R2​ 和 𝑅𝑓Rf​ 与图6.4.1中的 𝑅R 对应，第二级电路的电压放大倍数为1。通过上述方法，可以有效地减少放大电路中的干扰和噪声，从而提高电路的整体性能和信号的可靠性。

状态变量型有源滤波器通过组合基本运算电路，实现各种滤波功能，并且可以通过调整反馈网络的元件值方便地设置滤波器的传递函数。在实际应用中，这种滤波器广泛应用于各种模拟信号处理电路中，具有较高的精度和稳定性。

模拟乘法器有两个输入端，一个输出端，输入及输出均对“地”而言，如图6.2.1(a)所示。输入的两个模拟信号是互不相关的物理量，输出电压是它们的乘积，即其中 𝑘k 为乘积系数，也称为乘积增益或标尺因子，其值多为 ±0.1 𝑉−1±0.1V−1。(a) 符号 (b) 等效电路模拟乘法器的等效电路如图6.2.1(b)所示，𝑟𝑥rx​ 和 𝑟𝑦ry​ 分别为两个输入端的输入电阻，𝑟𝑜ro​ 是输出电阻。𝑟𝑥rx​ 和 𝑟𝑦ry​ 为无穷大；𝑟𝑜ro​ 为零；𝑘k 值不随信号幅值和频率而产生变化；

为了实现输出电压与输入电压的某种运算关系，运算电路中的集成运放应当工作在线性区，因而电路中必须引入负反馈；且为了稳定输出电压，故均引入电压负反馈。可见，运算电路的特征是从集成运放的输出端到其反相输入端存在反馈通路，如图5.4.5所示。由于集成运放优良的指标参数，不管引入电压串联负反馈，还是引入电压并联负反馈，均为深度负反馈。因此电路是利用反馈网络和输入网络来实现各种数学运算的。无论是反相还是同相比例运算电路，其核心思想都是利用运算放大器的高增益和负反馈特性来实现稳定的电压放大或缩小。

传统集成运放属于电压放大电路，以电压作为输入和输出信号。当同相输入端和反相输入端产生差模输入电压时，电路逐级放大，最终输出相应的电压信号。这类电路被称为电压反馈运算放大电路，简称 VFA (Voltage Feedback Amplifier)。由于其信号传递方式的限制，VFA 在工作速度和频率上难以满足现代高速系统的需求。相比之下，电流反馈运算放大电路（Current Feedback Amplifier, CFA）以电流为输入信号、以电压为输出信号。

自激振荡的原因与条件负反馈可以有效改善放大电路的性能，特别是在深度反馈的情况下。然而，过深的反馈也可能导致自激振荡的发生，即在输入信号为零时，输出产生一定频率和幅值的振荡信号。这种现象意味着电路不再稳定。1. 自激振荡的原因负反馈放大电路通常按照图 5.3.1 中的方块图来设计，其放大倍数的表达式为：在中频段，放大倍数 (𝐴)(A) 和反馈网络 (𝐹)(F) 的相角之和为整数倍的 2𝜋2π。因此，输入信号 (𝑋𝑖)(Xi​)、净输入量 (𝑋𝑖′)(Xi′​) 和反馈信号 (𝑋𝑓)(Xf​)

表 5.5.1 总结了四种反馈组态对输入和输出电阻的影响。在理想情况下（1+𝐴𝐹=∞1+AF=∞），输入和输出电阻的变化可趋近于表中的理想值。反馈组态输入电阻变化（理想值）输出电阻变化（理想值）电压串联增大（无穷大）减小（零）电流串联增大（无穷大）增大（无穷大）电压并联减小（零）减小（零）电流并联减小（零）增大（无穷大）

反馈网络连接放大电路的输出回路与输入回路。它的主要功能是从输出信号中取样，并将此信号（可能经过转换）反馈到输入端，以调整放大电路的动态行为。正确设计的反馈网络可以提高放大电路的稳定性、线性和带宽。

每种组态的选择取决于所需的控制类型和电路的应用目标。电压串联和电流串联负反馈主要用于增强信号的放大性能，而电压并联和电流并联负反馈则更关注于信号的转换和控制。理解这些基本组态对于设计高性能的电子电路系统至关重要。

通常，引入了交流负反馈的放大电路被称为负反馈放大电路。本节将讲述交流负反馈的四种基本组态及其特点。

在广义上，反馈指的是将一个系统的输出部分或全部返回到输入端，从而影响后续的输出。这种机制广泛应用于多个领域，例如行政管理、商业、和控制系统中，通过监测输出来调整输入，以达到期望的控制效果或改进性能。在电子电路中，反馈特指将放大电路的输出（电压或电流）的一部分通过特定电路路径反馈到输入端，以此来调整或控制输入信号。反馈可以是直流的或交流的，根据其对放大电路性能的影响，可以进一步分为正反馈和负反馈。

频率响应考虑的是电路对不同频率信号的反应，而阶跃响应关注的是电路对突变信号的反应。通过在输入信号的幅值不变的情况下改变信号的频率，可以考察输出信号的幅值和相位的变化。这一节将通过具体的电路分析，展示这两种响应之间的关系，并解释如何从频域和时域的角度来理解电路的动态行为。：由上述表达式可知，电压从10%的 𝑈1U1​ 上升到90%的 𝑈1U1​ 所需的时间是电路的关键性能指标，表示为 𝑡𝑟=2.2𝑅𝐶′tr​=2.2RC′。：这是在指定的时间 𝑡𝑟tr​ 内，输出电压顶部的变化量与上升的终了值的百分比。

在电子电路设计中，多级放大电路是核心组件之一。特别是在处理信号的放大时，多级放大电路的频率响应尤为重要。本节将探讨如何分析这些电路在不同频率下的性能，并具体分析截止频率的计算以及与电容回路时间常数的关系。

通过上述分析，我们可以明白不同频段对放大电路性能的影响。这种理解对于设计高效的放大电路至关重要，特别是在处理各种信号的传输和放大时。每个频段的分析都有助于优化电路设计，以应对不同的应用需求。通过这种分段方法，设计者可以更精确地预测和调整电路的性能，以满足特定的技术要求。共源放大电路是场效应管放大器中最常用的配置之一，特别是在需要高输入阻抗和适中输出阻抗的应用中。该配置提供了良好的电压增益，同时保持了较宽的频率响应。

通过详细分析场效应管的高频等效模型和相关参数，我们能够更好地理解其在高频电路中的性能和应用。这种理解对于设计和实现高效的电子设备极为重要。通过本节的讨论，希望读者能够对场效应管的高频特性有一个更加深入的了解，并在实际应用中更加娴熟地运用这些知识。

混合π模型是理解和设计高频晶体管电路的一个重要工具。通过适当地应用这个模型，可以有效地提高电路设计的性能，特别是在处理高频信号时的响应和稳定性。

频率响应分析对于设计和使用放大电路至关重要。这不仅影响放大倍数的数值，还影响信号的相位，即放大倍数随信号频率变化的特性。通频带的重要性：每个放大电路都有一个特定的通频带，即它能有效工作的频率范围。设计电路时，了解信号的频率范围是必需的，以确保设计的电路能适应这些频率。低频和高频的影响：传统的放大电路模型在低频情况下可能有效，但在高频信号下，晶体管的内部电容效应变得显著，这会影响电路的性能。因此，高频信号的处理需要考虑这些电容，使用高频等效模型。上限频率和下限频率。

在选择运放时，合理利用技术文献和厂商提供的选择工具，如在线选择指南和EDA软件的仿真功能，可以帮助设计师验证其性能假设，确保所选运放完全符合设计规格和性能预期。通过这种方法，可以系统地从市场上众多的运放选项中找到最合适的解决方案，从而优化设计并提高电路的整体性能和可靠性。集成运放的选择应根据特定应用的需求进行，例如需考虑信号的性质、电路的环境条件以及预期的性能。最早的集成运放，如μA709和国产的F003，虽然设计上还保留了分立元件的影子，但已采用集成电路制造工艺，性能大幅超越传统的分立元件电路。

在低频应用中，这种简化的模型非常有用，特别是当输入信号频率不高，且电路设计重点在于直流或低频性能时。例如，F007的最大共模输入电压高达±13V，而差模输入电压可达±30V，使其适用于宽范围的应用。通过将运放简化为具有基本输入和输出特性的模型，可以使电路分析更加接近于线性电路分析，从而提高设计的效率和准确性。F007C的设计保证了较低的输入失调电流，减少了对信号源内阻的影响。这种简化的模型对于初步设计和快速分析尤其有用，能够提供对运放在电路中行为的第一印象，帮助设计师作出更合理的设计决策。

在现代电子工程中，集成运放是核心组件之一，用于构建各种模拟信号处理电路。本节将深入探讨集成运放电路的数学物理基础及其电路实现，从原理到应用全面解析其工作机制。

长尾式差分放大电路是集成运放中的关键组成部分，它不仅提供了对差模信号的高效放大，还通过其电路设计抑制了共模信号和温度漂移。这种电路的对称性和电路参数的理想配置是实现这些功能的关键。

集成电路技术的进步不仅极大地推动了现代电子技术的发展，而且在模拟信号处理领域中，尤其是在运算放大电路的设计与应用上发挥了至关重要的作用。这些电路，通常被称为集成运放，已经成为电子电路设计中不可或缺的组成部分，其高性能和低成本使得它们在多种应用中替代了传统的分立元件放大电路。集成运算放大电路是现代电子设备中不可或缺的组件，广泛应用于模拟信号处理。由于其卓越的性能和低成本，集成运放已经在许多应用中替代了传统的分立元件放大电路。

在实际应用中，常对放大电路的性能提出多方面的要求。如图3.1.6所示，光电耦合放大电路通常需要额外的放大步骤，因为光电耦合器的传输比较低，不能直接提供足够的输出电压。通过以上分析，可以看出直接耦合放大电路在集成电路设计中的重要性，尽管它在某些方面存在缺陷，通过合适的设计策略仍然可以有效利用其优点，实现高效率和高性能的电路设计。在一个N级放大电路中，电路的总电压放大倍数是由每一级放大电路的电压放大倍数的乘积来确定的。这意味着，电路中前一级的输出电压成为下一级的输入电压，从而总的放大倍数是各级放大倍数的乘积。

复合管由两个或多个晶体管组成，以达到更高的电流放大系数和改善电路性能。这些复合管通常分为同类型晶体管复合（如NPN+NPN或PNP+PNP）和异类型晶体管复合（如NPN+PNP）。电流放大系数的关系： 在复合管配置中，若使用两只同类型晶体管，如图2.7.1(a)和(b)所示，则复合管的总电流放大系数β为两只晶体管电流放大系数的乘积，即： 𝛽≈𝛽1×𝛽2β≈β1​×β2​。

例如，在N沟道增强型MOS管的共源放大电路中，需要设置适当的栅极电压 𝑉𝑔Vg​ 和漏极电压 𝑉𝑑Vd​，以确保管子在恒流区工作。例如，跨导可以从栅-源电压对漏极电流的影响中计算得出，而输出电阻可以通过观察漏极电流对漏-源电压变化的响应得到。场效应管放大电路的组成方式与晶体管类似，具有源极、栅极和漏极，相应的放大电路接法包括共源、共漏和共栅。本节将重点分析共源和共漏两种类型。根据上述信息，我们可以计算共漏放大电路的电压增益 𝐴𝑣Av​ 接近 1，输入阻抗非常高，而输出阻抗则依赖于外部连接和设计参数。

根据 𝐴𝑣Av​ 的定义，其表达式为： 𝐴𝑣=𝑢𝑜𝑢𝑡𝑢𝑖𝑛≈1Av​=uin​uout​​≈1 这表明输出电压与输入电压同相且幅度接近相等，即 𝐴𝑣Av​ 大于0且小于1，通常接近1。𝐴𝑣Av​： 𝐴𝑣=𝑅𝐸𝑅𝑖𝑛+𝑅𝐸+𝑟≈0.975Av​=Rin​+RE​+rRE​​≈0.975 (由于共集电路近似为射极跟随器，𝐴𝑣Av​ 接近于1)输出电阻 𝑅𝑜𝑢𝑡Rout​ 较小，表达式为 𝑅𝑜𝑢𝑡=𝑅/(1+𝛽)Rout​=R/(1+β)，通常只有几十欧，由于 𝛽β 通常至少几十倍，故此值非常小。

为了稳定Q点，常使得电流 𝐼1I1​ 远大于 𝐼𝑔Ig​，这样 𝐼2I2​ 就主要由 𝐼1I1​ 决定，从而使得基极电位 𝑈𝑚𝑔Umg​ 几乎只由 𝑅1R1​ 和 𝑅2R2​ 的分压决定，而不受环境温度的影响。的估算: 𝐼𝐶=𝑉𝑐𝑐−𝐼𝐶×(𝑅𝑎+𝑅)𝑅=12 V−𝐼𝐶×(5.1+2.3) kΩ15 kΩIC​=RVcc​−IC​×(Ra​+R)​=15 kΩ12 V−IC​×(5.1+2.3) kΩ​ 代入 𝐼𝐶IC​ 计算的公式并求解 𝐼𝐶IC​ 可能需要迭代或使用数学软件。

当放大电路的输入电压为正弦波且静态工作点设置得当时，理想情况下，晶体管的基极-发射极间动态电压和基极动态电流应为正弦波形。然而，在实际应用中，由于晶体管的非线性特性，输出波形可能会产生失真。这种失真主要包括截止失真和饱和失真。在阻容耦合放大电路中，直流负载线和交流负载线是分析放大电路性能的重要工具。这两种负载线分别描述了在直流和交流条件下，电路的工作点和电流变化如何影响输出电压。直流负载线：直流负载线是由直流通路确定的，表示在无输入信号时晶体管集电极电流与集电极电压之间的关系。

静态工作点（Quiescent Point，简称Q点）是放大电路在没有信号输入（即输入信号为零时）的工作状态。它由直流电源独立决定，包括基极电流𝐼𝐵IB​，集电极电流𝐼𝐶IC​，基-发射极间电压𝑈𝐵𝐸UBE​和集-发射极间电压𝑈𝐶𝐸UCE​。这些参数在没有交流信号输入的情况下定义了晶体管的直流工作状态。在实际计算中，𝑈𝐵𝐸UBE​对于硅管通常取0.7V，而对于锗管则取0.2V。此外，假设穿透电流𝐼𝐶𝑂ICO​为0，晶体管的直流放大倍数𝛽β保持恒定。