40个模拟电路小常识

shanchang1

随着半导体技术和工艺的飞速发展，电子设备得到了广泛应用，而作为一名电力工程师，模拟电路是一门很基础的专业课，对于学生来说，获得电子线路基本知识、基本理论和基本技能,能为深入学习电子技术打下基础。必备的40个实用模拟电路小常识
( c5 U  q" ~% s* A) j4 L0 l
5 E& f5 t4 K% @5 @3 k- W1 w7 Z! j& X
1
电接口设计中，反射衰减通常在高频情况下变差，这是因为带损耗的传输线反射同频率相关，这种情况下，尽量缩短PCB走线就显得异常重要。
3 E. [% ]* o. h; h& H, @( K$ D% l; }' r. R- K
5 W' I  l* E: }# i9 _8 H* }1 E$ y5 {" r, o7 l
2   {, b/ s* N# I& e6 m
稳压二极管就是一种稳定电路工作电压的二极管，由于特殊的内部结构特点，适用反向击穿的工作状态，只要限制电流的大小，这种击穿是非破坏性的。! `! f2 F( J4 B7 _* H, h- ?$ u

+ u& i2 f: M# a
4 o. X6 z, ]; f& k7 `3
PN结具有一种很好的数学模型：开关模型à二极管诞生了à再来一个PN结，三极管诞生了。
6 J  ]- y& i- @

4 3 u( Y& A+ t  Z/ v" e( H9 q
5 z" D& K1 l9 c5 l! `高频电路中，必须考虑PN结电容的影响（正向偏置为扩散电容，反相偏置为势垒电容）。
! y! W5 w" L3 a9 |9 ^: X% s# P& ~" N% s! F
+ o& m# k/ S8 ^1 A3 L) G
5
在高密度的场合下，由于收发信号挨在一起，很容易发生串扰，这在布线时要遵守3W原则，即相邻PCB走线的中心线间距要大于PCB线宽的3倍。在插卡设备，接插件连接的位置，要有许多接地针，提供良好的射频回路。" |4 s1 a2 S! o& N% J1 v7 L$ K# B

+ K' j3 W$ R0 P6 I
" {( c' W2 a$ j6
双极型管是电流控制器件，通过基极较小的电流控制较大的集电极电流；MOS管是电压控制器件，通过栅极电压控制源漏间导通电阻。
# `( R$ [/ }* g8 \5 a' q7 R8 h- t/ m7 T* @
+ w3 u; O8 Z  D4 ^( ]0 \! H1 J/ F( j0 M2 q
8 s7 P6 z6 q" x& D4 T, q7
0 }" y3 U$ ?- M, S% b. l8 K三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场）。" }% m% c% e4 K% p. {! T/ s
% T0 `9 x4 \6 K, K; X8 I

8 # l8 q  P6 W* |0 i7 \4 _4 [3 W, }
; r7 S1 s$ _# N( j* Z; y' z肖特基二极管（Schottky, SBD）适用于高频开关电路，正向压降和反相压降都很低（0.2V）但是反向击穿电压较低，漏电流也较大。
9 c+ `3 Q$ m6 M, K9 e. j6 N3 B! q9 z

' X  Z7 O) ^/ O; M9 z6 y9
7 u3 m! O0 W: I% l8 a2 r/ y8 [) V抖动特性绝大部分取决于输出芯片的特性，不过，如果PCB布线不当，电源滤波不够充分，时钟参考源太冲太大也会增加抖动成分。信号线的匹配对抖动产生直接的影响。特别是芯片中含有倍频功能，本身相位噪声较大。

( c8 `+ z1 ]; w0 [7 r3 V0 s

2 l5 ]* q2 z- x3 N7 z, B, p5 G104 D8 D9 U: _! R/ ?
5 S1 D( B' K4 m* z极型选择是指BJT是用PNP还是NPN管，这应该在确定电源形式时同时考虑。有些三极管的外壳与某个电极相连，对于硅管来说往往是集电极。在需要某极接地时应考虑这个因素。
% d: m- j# E( m( _/ J
, L4 n5 m9 \# O8 t2 f; T3 k# }
% Y+ l. Y/ {6 Y11
场效应晶体管与BJT在工作过程中有很大的区别：BJT中的电荷载体是空穴或被击出的少量的“少子”，FET中的电荷则是数目相对多几个数量级的自由电子，“多子”。
- |3 ?, D9 U% @5 Q- {  ~
, q: T$ |* h( s7 O+ L0 B
120 c, M8 m. o6 E0 g( m
! x7 J. t5 r' t+ G/ b; M- d; s发射极正偏，集电极反偏是让BJT工作在放大工作状态下的前提条件。三种连接方式：共基极，共发射极（最多，因为电流，电压，功率均可以放大），共集电极。判别三种组态的方法：共发射极，由基极输入，集电极输出；共集电极，由基极输入，发射极输出；共基极，由发射极输入，集电极输出。& m: ^, a0 B7 q' J  J& ]$ I' T, j
/ {0 a; K+ l. K3 D4 ~
8 o9 u# g6 P* B: z, A" S
: H/ a; ^  M" K7 u- i13
2 Q9 v, R3 M$ @  u1 Q! {7 q三极管主要参数：电流放大系数β，极间反向电流，（集电极最大允许电流，集电极最大允许耗散功率，反向击穿电压=3个重要极限参数决定BJT工作在安全区域）。
' U) i; l& Q0 ~
4 s6 [' B9 j- M. q6 W
14
$ ^) d1 b& f9 w/ }; _/ I9 T因J-FET的Rgs很高，在使用时首先应注意无静电操作，否则很容易发生栅极击穿；另外就是在设计电路时应仔细考虑各极限参数，不能超出范围。将J-FET当做可变电阻使用时应保证器件有正确的偏置，不能使之进入恒流区。
! J# M* t; }9 ]- C
8 |: Y/ M* I! [  }7 b; z4 g# w: p/ a8 Q$ ]* r4 N+ T& N. p
; v1 Y8 k. F7 W. e6 w15
射极偏置电路：用于消除温度对静态工作点的影响（双电源更好）。

. V" E0 q  X0 v! u* V$ J: x& W/ c  }3 R4 |& {: R' p
16) V5 N) U" O$ |6 [1 v! Q3 l: _* a
三种BJT放大电路比较：共射级放大电路，电流、电压均可以放大。共集电极放大电路：只放大电流，跟随电压，输入R大，输出R小，用作输入级，输出级。共基极放大电路：只放大电压，跟随电流，高频特性好。, M6 E2 G/ [0 v5 b

3 A7 `7 c9 m2 m! n# O' Q
/ l6 p4 }$ s+ g! P  ^17
8 w  \9 `9 O6 b$ V去耦电容：输出信号电容接地，滤掉信号的高频杂波。旁路电容：输入信号电容接地，滤掉信号的高频杂波。交流信号针对这两种电容处理为短路。: a; F7 c3 |! ?9 e
2 }& G" [. g( D7 t
, U  r0 U8 D; R5 @5 d. ^: C5 G, C, {
18
MOS-FET在使用中除了正确选择参数以及正确的计算外，最值得强调的仍然是防静电操作问题，在电路调试、焊接、安装过程中，一定要严格按照防静电程序操作。
6 j& d6 a& I8 }9 L! r. Z, k

" U  [; \, @& l/ h5 n3 C: v1 t19
2 }3 {4 V* J; o* k: ^2 h- {主流是从发射极到集电极的IC，偏流就是从发射极到基极的Ib。相对与主电路而言，为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。' N! A' t% d. v1 i& @. w7 z

. ?: ]% n! b) I
7 {& i$ n' E5 j" d& |+ A- Z$ _% S

20
1 O( Z, [: z8 P% X6 x+ a场效应管三个铝电极：栅极g，源极s，漏极d。分别对应三极管的基极b，发射极e，集电极c。<源极需要发射东西嘛，所以对应发射极e，栅极的英文名称是gate,门一样的存在，和基极的作用差不多>其中P型衬底一般与栅极g相连。
; o0 V6 a$ B; j2 j+ E8 N: M9 ]0 D6 s, r" q, F: L  _4 V- S

21+ e) s  m5 u6 S  Y- e  y
+ U$ ~. q8 Y& _0 x3 r8 |5 k6 [! `增强型FET必须依靠栅源电压Vgs才能起作用（开启电压Vt），耗尽型FET则不需要栅源电压，在正的Vds作用下，就有较大的漏极电流流向源极（如果加负的Vgs，那么可能出现夹断，此时的电压成为夹断电压Vp***重要特性***：可以在正负的栅源电压下工作）
; x2 g" n: Y; Z# a
) p2 g' ]% v+ D0 A
2 y4 J0 R- H. V0 u3 ^22
  \& V+ v8 ?7 h! v8 cN沟道的MOS管需要正的Vds（相当于三极管加在集电极的Vcc）和正的Vt（相当于三极管基极和发射极的Vbe），而P沟道的MOS管需要负的Vds和负的Vt。
1 W) g) R! E: d, @0 n; h' f' b6 I. x+ b4 U# w6 U* O
( l5 I. x# h8 |) s
235 y0 b9 z8 x$ W8 ^$ p+ l/ @1 u- F; ]
VMOSFET有高输入阻抗、低驱动电流；开关速度块、高频特性好；负电流温度系数、无热恶性循环，热稳定型优良的优点。9 B  Y9 K+ Y2 a( g6 @# `
& j9 {! s! p: A
8 W% o/ x5 g" _& N# X9 H" g+ I- U
24# v8 y* K2 e* @$ q
运算放大器应用时，一般应用负反馈电流。7 t: _$ T3 h. D. @  r
8 X) y0 o6 O: |4 j/ z6 d  S6 ^% F: a. ?+ K
3 C" Y) |# y4 j& W" ?0 J" o8 W7 z$ X( E& M0 u# ]
25
" |7 a! I. S0 h8 q9 D$ ^差分式放大电路：差模信号：两输入信号之差。共模信号：两输入信号之和除以2。由此：用差模与共模的定义表示两输入信号可得到一个重要的数学模型：任意一个输入信号=共模信号±差模信号/2。+ o! [, p- }8 w3 {5 n/ N

4 i: ^7 M6 e# h8 p+ f  r5 n, H
264 g" ]0 m" j" a, O4 `$ F7 W
$ c9 ~; w  Z9 L2 |2 K# R差分式放大电路只放大差模信号，抑制共模信号。利用这个特性，可以很好的抑制温度等外界因素的变化对电路性能的影响。具体的性能指标：共模抑制比Kcmr。1 {* x4 M3 C  G; h

& ?: ]( v( {7 a  M- {
) n* u  ^1 j: R27( G- M- X* _  X/ V
/ J* V) K, v+ `" a2 @& k二极管在从正偏转换到反偏的时候，会出现较大的反向恢复电流从阴极流向阳极，其反向电流先上升到峰值，然后下降到零。
7 X4 a: v  h% `$ j( e

28# q' o& i8 \. n, T( H  V1 V
在理想的情况下，若推挽电路的两只晶体管电流、电压波完全对称，则输出电流中将没有偶次谐波成分，及推挽电路由已知偶次谐波的作用。实际上由于两管特性总有差异，电路也不可能完全对称，因此输出电流还会有偶次谐波成分，为了减少非线性失真，因尽量精选配对管子。
5 D! L5 S/ M$ j# T
4 D" d% e: ?  _0 O
- c5 r1 D) t2 S9 i  O: K0 G29
" `9 K! L7 T2 H' ~& a" T为了获得大的输出功率，加在功率晶体管上的电压、电流就很大，晶体管工作在大信号状态下。这样晶体管的安全工作就成为功率放大器的一个重要问题，一般不以超过管子的极限参数（Icm、BVceo、Pcm）为限度。( c6 T" ]" R7 t, G8 _
" h* @9 L! t9 H  w" N  }* y* U% l: P
( i. Z6 a5 i% k" g6 K. a2 k4 O
/ ?1 T9 ^. P" P! H- ~9 H30* c* l7 a' N% b* V# E$ c' G* {
$ |8 p) ^/ ]: K1 e& r2 S* N6 X放大电路的干扰：1、将电源远离放大电路2、输入级屏蔽3、直流电源电压波动（采用稳压电源，输入和输出加上滤波电容）。, K; X! t. r* g" S8 X
/ H, S& `% }  j; E) b) H) E  Y3 k! J1 `: `  T  y0 k" m
& P$ v7 U* E" U9 D7 {! J
  E0 H9 b: D' X7 f0 |+ D/ }31
负反馈放大电路的四种组态：电压串联负反馈（稳定输出电压），电压并联负反馈，电流串联负反馈（稳定输出电流），电流并联负反馈。
" |9 S1 ?. f# L2 q2 c; R) M1 P  B. Y
, ]3 l1 s' Q$ Z9 x# d
32  H. Y' k( Z/ w2 p! k/ J
电压、电流反馈判定方法：输出短路法，设RL=0，如果反馈信号不存在，为电压反馈，反之，则为电流反馈。
) ?6 p: |1 e; a7 V! L
, N! j! w8 o. M( W. L5 J" R
$ }$ C) n4 D2 m& y33
串联、并联反馈的判定方法：反馈信号与输入信号的求和方式，若为电压形式，则为串联反馈，若为电流形式，则为并联反馈。
+ M/ P3 T% J8 }: i7 Y- [
- ~. U# t9 S/ N1 P9 O. }4 e3 V9 `8 ^
34
对于NPN电路，对于共射组态，可以粗略理解为把VE当作“固定”参考点，通过控制VB来控制VBE（VBE=VB-VE），从而控制IB，并进一步控制IC（从电位更高的地方流进C极，你也可以把C极看作朝上的进水的漏斗）。

' h% j2 D1 j" Z$ \) }3 M9 k4 x- c$ V7 |
' p" g3 P; G! B- d4 P/ L- U# @' [) [35* |' ^9 M* N, w; T
对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd)，VSS是接地点；在场效应管(或COMS器件)中，VDD为漏极，VSS为源极，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。" O) S" w* B0 j* X
  T$ k; o% z  I7 O; E0 P
+ \  [( ?. w8 ^! u. t+ P* e  K
361 S0 j7 A6 M7 e6 _) }* ]
示波器探头有一条地线和一条信号线，地线就是和示波器输入端子外壳通的那一条，一般是夹子状的，信号线一般带有一个探头钩，连接的话你把示波器地线接到你设备的地，把信号线端子接到你的信号端，注意如果要测量的信号和市电没有隔离，则不能直接测量。
7 _6 `. k. U$ q
3 d/ ^4 N7 C. v/ W( T+ o4 C) c  @3 n% \' e. R( D
37
驱动能力不足含有两种情况：一是器件的输入电阻太小，输出波形会变形，如TTL电平驱动不了继电器；二是器件输入电阻够大，但是达不到器件的功率，如小功率的功放，驱动大功率的喇叭，喇叭能响，但音量很小，其实是输出的电压不够大。
( N0 ]* E, N5 I* U9 ^  k, L
: p' S3 K! |( r1 I$ D9 z+ {
2 x, P- {/ ^" M. a' R7 |38
滤波电路：利用电抗元件的储能作用，可以起到很好的滤波作用。电感（串联，大功率）和电容（并联，小功率）均可以起到平波的作用。0 d) U* C9 N. y& _/ _. K" a
4 j3 _% r" d( N" k  C) g1 n& b& f
$ P- Z$ g' g/ S5 {
39
; D4 i: q1 o1 R5 `开关稳压电源与线性电源：线性电源，效率低、发热强、但是输出很稳定。开关电源，效率高、发热一般、但输出纹波大，需要平波。
. S3 C2 a) S6 F& u" S% n2 m

: C. @1 V6 X3 J4 C' z7 T

  T+ _3 C( s' ?- A9 s, m/ x" Y, y40
由电子电路内因引发的故障类型有：晶体管、电容、电阻等电子元件性能发生改变引发的故障；电子电路中有关线路接触不良引发的故障等。由外因引起的电子电路故障类型有：技术人员使用电子电路时未按照说明要求进行操作；维修技术人员维修程序不规范不科学等。