电源工程师应掌握的20种基本模拟电路

对模拟电路的掌握分为三个层次。

初级层次是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。

中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法；定性分析电路信号的流向，相位变化；定性分析信号波形的变化过程；定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。

高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。

一、桥式整流电路

1、二极管的单向导电性：

伏安特性曲线：

理想开关模型和恒压降模型：

2、桥式整流电流流向过程：

输入输出波形：

3、计算：Vo， Io，二极管反向电压。

二、电源滤波器

1、电源滤波的过程分析：

波形形成过程：

2、计算：

滤波电容的容量和耐压值选择。

三、信号滤波器

1、信号滤波器的作用：与电源滤波器的区别和相同点：

2、LC 串联和并联电路的阻抗计算，幅频关系和相频关系曲线。

3、画出通频带曲线。计算谐振频率。

四、微分和积分电路

1、电路的作用，与滤波器的区别和相同点。

2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压变化波形图。

3、计算：时间常数，电压变化方程，电阻和电容参数的选择。

五、共射极放大电路

1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。

2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。

3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

六、分压偏置式共射极放大电路

1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。

2、电流串联负反馈过程的分析，负反馈对电路参数的影响。

3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

4、受控源等效电路分析。

七、共集电极放大电路(射极跟随器)

1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。电路的输入和输出阻抗特点。

2、电流串联负反馈过程的分析，负反馈对电路参数的影响。

3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

八、电路反馈框图

1、反馈的概念，正负反馈及其判断方法、并联反馈和串联反馈及判断方法、电流反馈和电压反馈及其判断方法。

2、带负反馈电路的放大增益。

3、负反馈对电路的放大增益、通频带、增益的稳定性、失真、输入和输出电阻的影响。

九、二极管稳压电路

1、稳压二极管的特性曲线。

2、稳压二极管应用注意事项。

3、稳压过程分析。

十、串联稳压电源

1、串联稳压电源的组成框图。

2、每个元器件的作用；稳压过程分析。

3、输出电压计算。

十一、差分放大电路

1、电路各元器件的作用，电路的用途、电路的特点。

2、电路的工作原理分析。如何放大差模信号而抑制共模信号。

3、电路的单端输入和双端输入，单端输出和双端输出工作方式。

十二、场效应管放大电路

1、场效应管的分类，特点，结构，转移特性和输出特性曲线。

2、场效应放大电路的特点。

3、场效应放大电路的应用场合。

十三、选频(带通)放大电路

1、每个元器件的作用：

选频放大电路的特点：

电路的作用：

2、特征频率的计算：

选频元件参数的选择：

3、幅频特性曲线：

十四、运算放大电路

1、理想运算放大器的概念：

运放的输入端虚拟短路：

运放的输入端的虚拟断路：

2、反相输入方式的运放电路的主要用途：

输入电压与输出电压信号的相位关系是：

3、同相输入方式下的增益表达式分别是：

输入阻抗分别是：

输出阻抗分别是：

十五、差分输入运算放大电路

1、差分输入运算放大电路的的特点：

用途：

2、输出信号电压与输入信号电压的关系式：

十六、电压比较电路

1、电压比较器的作用：

工作过程是：

2、比较器的输入-输出特性曲线图：

3、如何构成迟滞比较器：

十七、RC振荡电路

1、振荡电路的组成：

振荡电路的作用：

振荡电路起振的相位条件：

振荡电路起振和平衡幅度条件：

2、RC 电路阻抗与频率的关系曲线：

相位与频率的关系曲线：

3、RC 振荡电路的相位条件分析：

振荡频率：

如何选择元器件：

十八、LC振荡电路

1、振荡相位条件分析：

2、直流等效电路图和交流等效电路图：

3、振荡频率计算：

十九、石英晶体振荡电路

1、石英晶体的特点：

石英晶体的等效电路：

石英晶体的特性曲线：

2、石英体振动器的特点：

3、石英晶体振动器的振荡频率：

二十、功率放大电路

1、乙类功率放大器的工作过程：

交越失真：

2、复合三极管的复合规则：

3、甲乙类功率放大器的工作原理分析：

自举过程分析：

甲类功率放大器的特点：

甲乙类功率放大器的特点：

附录一、稳压电源制作电路

一、技术说明：输入交流电压220vV 0.5A。

输出电压5V 和连续可调电压1.5V～30V/1.5A 两组直流。

二、制作说明：

1、成品用金属盒或者塑料盒包装成产品。

2、电压表V、电流表A 和调节电压用的电位器Rw 安装在包装盒的面板上。

3、电源变压器固定在包装盒的底座上，电路板固定在包装盒的底座上。

4、电压调节的三端稳压集成块7805 和317 加装散热器。

5、直流电源输出导线长短不一。

附录二、时钟-闹铃-控制电路制作

说明：1、共阳极四位一体12引脚数码管引脚号是：将数码管的数字面朝向观察者，左下角是第1脚，逆时针方向依次是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 脚。

2、如果是单个的数码管或两位一体的数码管，先测出数字显示段控制引脚和公共控制引脚，再将四个数码管的相同的段控制引脚用导线并联连接在一起后(每位数码管共八段即八根连接导线)，连接在电阻R5～R13 上，公共控制引脚分别连接到三极管Q1 到Q4 的发射极上。

3、用40 脚的集成块插座焊接在电路板上，集成块AT89C51 写入程序后插入到集成块插座上。

4、自己设计控制程序或用黄有全老师的程序。

5、时钟控制输出由继电器执行，控制启动时间到时，继电器得电，开关k1 闭合去控制相应设备启动；控制停止时间到时，继电器断电，开关k1 断开去控制相应设备停止。具体控制对象由制作者确定，如电灯、电饭煲等等。

说明：本图为数码管是二位一体的共阴极时的电路图。将每个二位一体的数码管的16脚和11脚共四个引脚(对应四个数字的a 段)连接在一起后接到电阻R5 的右端。数码管中数字的其余各段(b，c，d，e，f，g，dp)连接方法依此类推。其他注意事项见四位共阳极LED 的时钟闹钟控制器制作的说明。

时钟-闹钟-时间控制器 调节方法

一、功能： 时钟显示小时、分钟；可调时钟控制输出；三次可调闹铃。

二、调节方法：各种参数调节设定方法：

第一步：按“功能”键，选择功能1，进入调节状态；

第二步：重复按“参数”键，选择要调节的参数代码(左第一、二位)从0 开始依次循环增加1、2、3、……E、F、10 再回到0。

第三步：按“增加”键或“减少”键，相应代码项目(如代码1 表示调节的对象是时钟显示的小时值)的参数值在其取值范围内(例如显示时间的小时取值范围是00～23)循环增加或减少1。左边一位或两位显示参数代码，右边三位或两位显示参数值。重复第二、三步，设置完所需参数。

第三步：按“功能”键，显示代码“0”结束调节参数状态，进入时钟闹钟控制器的正常使用状态。

三、参数代码及其取值范围如下表。

说明：1、设定时钟控制的小时起点为24，则关闭该路时钟控制输出。

2、设定闹铃的小时为24，则关闭该闹铃。

附录三、广告彩灯制作

说明：

1、每个8050 三极管可以驱动十二个到二十四个发光二极管。如果Q1、Q2 改成9013，则驱动的发光二极管数量减半。只有相同发光电压(不同颜色的发光电压一般不同)的发光二极管才可以并联使用。可以将发光二极管接成需要的图案，表达设计者的意图。

2、彩灯闪烁的周期是：T=0.7×(R1+R3)×C2+0.7×(R2+R4)×C1 根据闪烁快慢要求选择R1，R2，R3，R4，C1，C2 的参数。调节电位器R1、R2 的大小，可以改变闪烁速度。

3、电压过高会烧坏发光二极管。工作电压从3v 开始调大，当提供的电源电压高于5v 后应当串入一个2.2～27 欧姆的电阻作为限流电阻，以免烧坏发光二极管。

附录四：可控硅交流调压器制作

可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行控制。图中RL 是负载(照明灯，电风扇、电熨斗等)这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。

1、电路原理：电路图如下

可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。

从图中可知，二极管D1—D4 组成桥式整流电路，双基极二极管T1 构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V 交流电通过负载电阻RL 经二极管D1—D4 整流，在可控硅SCR 的A、K 两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1 降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1 对电容C 充电。当充电电压Uc达到单结晶体管T1 管的峰值电压Up 时，单结晶体管T1 由截止变为导通，于是电容C 通过T1 管的e、b1 结和R2 迅速放电，结果在R2 上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR 的控制极， 使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL 上的功率了。

2、元器件选择

调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ 的WH114-1 型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1 要用功率为1W 的金属膜电阻外，其余的都用功率为1/8W 的碳膜电阻。D1—D4 选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A 的硅整流二极管，如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B 等。SCR 选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A 的可控硅整流器件，如国产3CT 系列。

附录五、电源欠压过压报警保护器

一、名称：电源欠压过压报警保护器

二、功能：当电压低于180V 或高于250V 时，可进行声光报警。当外接交流接触器时，可切断电源，保护用电设备。

三、电路图：

四、原理说明：

输入电源电压正常时，Y1A 输出高电平，Y1B 输出低电平，发光二极管LED 及振荡发声电路Y1C、Y1D 和喇叭不工作，控制部件J1 也不工作。当电压高于250V 或低于180V 时，Y1B 输出高电平，发光二极管亮，振荡发声电路工作，发出鸣叫声，控制寄电器J1 闭合，当J1 的常开触点外接交流接触器时，就可控制主电路断开电源。

五、调试方法：

第一步当输入电源电压为250V 时，调节W1 使得Y1A 输出刚好由低电平转为高电平，第二步当输入电压为180V 时调节W2 使得Y1B 的输出由高电平转为低电平。

六、元件表

附录六、音频功率放大电路制作

TDA2030A带音调18W×2 功放板

一、TDA2030A是SGS 公司生产的单声道功放IC，该IC体积小巧，输出功率大， 静态电流小(50mA 以下)；动态电流大(能承受3.5A的电流)；负载能力强，既可带动4-16Ω的扬声器，某些场合又可带动2Ω甚至1.6Ω的低阻负载；音色中规中举，无明显个性，特别适合制作输出功率中等的高保真功放。

TDA2030A采用5 脚TO-220 塑封结构。IC内部设有完善的保护电路。

TDA2030A可以单电源或双电源工作，本功放板采用双电源。

TDA2030A主要参数：

工作电压：±6～22V

静态电流：<50mA

输出功率：18W，当V=±16V，RL=4Ω时

谐波失真：0.05%，当f=15kHz，RL=8Ω时

闭环增益：26dB，当f=1kHz 时

开环增益：80dB，当f=1kHz 时

频响范围：40～14000Hz

二、电路原理：

TDA2030A 功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和TDA2030A 放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中工程师应该掌握的20 个模拟电路的R02，R03，C02，C01，W02 组成低音控制电路；C03，C04，W03 组成高音控制电路；R04 为隔离电阻，W01 为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05 为隔直电容，防止后级的TDA2030A直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用TDA2030A，由TDA2030A，R08，R09，C066等组成，电路的放大倍数由R08 与R09 的比值决定，C06 用于稳定TDA2030A 的第4 脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10 的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为4→16Ω。

三、TDA2030A 功放板的电源电路如下图所示，为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于60W，输出电压为2*15V，滤波电容采用2 个3300UF/25V 电解电容并联，正负电源共用4 个3300UF/25V 的电容，两个104 的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。

四、装配与调试：

工具准备：20W 电烙铁一把，最好是可调温的，若需要的话可与站长联系；万用电表一个，尖嘴钳一把，螺丝刀一把，焊锡丝和松香水若干。

准备焊接：焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊电位器，最后焊TDA2030A，焊接TDA2030 前须先把TDA2030A 用螺丝固定在散热片上，否则在最后装散热片时螺丝很难打进去。TDA2030A 与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热。焊接时必须注意焊接质量，对于初学者，可先在废旧的电路板上多练习几次，然后再正式焊接。

五、调试：本功放板调试特别简单，电路板焊好电子元件后，要仔细检查电路板有无焊错的地方，特别要注意有极性的电子零件，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反即有烧毁元器件之险，请特别注意。接上变压器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接万用电表，最好是数显的，万用表置于DC*2V 档。功放板上电注意观察万用电表的读数，在正常情况下，读数应在30MV 以内，否则应立即断电检查电路板。若电表的读数在正常的范围内，则表明该功放板功能基本正常，最后接上音箱，输入音乐信号，上电试机，旋转音量电位器，音量大小应该有变化，旋转高低音旋钮，音箱的音调有变化。

附录七、过压欠压报警器制作说明

1、名称：电源欠压过压报警保护器

2、功能：当电压低于180V 或高于250V 时，可进行声光报警。当外接交流接触器时，可切断电源，保护用电设备。

3、电路图：

4、原理说明：

输入电源电压正常时，Y1A 输出高电平，Y1B 输出低电平，发光二极管LED 及振荡发声电路Y1C、Y1D 和喇叭不工作，控制部件J1 也不工作。当电压高于250V 或低于180V 时，Y1B 输出高电平，发光二极管亮，振荡发声电路工作，发出鸣叫声，控制寄电器J1 闭合，当J1 的常开触点外接交流接触器时，就可控制主电路断开电源。

5、调试方法：

第一步当输入电源电压为250V 时，调节W1 使得Y1A 输出刚好由低电平转为高电平，第二步当输入电压为180V 时调节W2 使得Y1B 的输出由高电平转为低电平。

6、元件表

详解TDA2030功率放大电路原理，你也可以DIY自己的保质音响！

功率放大电路是一种输出功率大，带载能力强的常见放大电路，应用场合极为广泛！功率放大电路也分为分立式和集成式，我们在书上学的基本上都是由分立元件(主要是晶体管)构成的电路，而集成式功放电路在应用中更为常见。常见的功放集成芯片有TDA2030，LM1875，LM3886等，相对于其他的芯片，TDA2030绝对称得上是老大哥了。今天，我们就一起来探索音频功率放大器TDA2030的奥秘！

TDA2030是将分立式功率放大电路集成到芯片里的音频放大器，它有效地解决了分立式功率放大电路常见的一些问题。例如：上下桥臂不对称，静态工作点前后相互影响等。

TDA2030的特点

1.电源供电：最大±18V(既可单电源供电也可双电源供电)

2.峰值输出电流：3.5A

3.差分输入电压：±15V

4.封装：TO-220

参考原理图

没错，TDA2030实际上就是一个运放，但它能够为我们提供一定的驱动电流。我们现在来一一分析一下这个电路！

首先我们得明确电路的输入端与输出端在哪。Vi是输入端，也就是音频输入端口，RL(喇叭)是输出端。

1.电源的去耦电容

+VS端的100uf和100nf电容称为去耦电容，目的是去除电源端带来的干扰和稳定电源。去耦电容的原理和取值我在上一篇文章中已经分析过了，有兴趣的朋友可以去看看！电源端为什么要接个电容到地？电容的取值该如何选择？

2.减小自激振荡部分

RL旁边的1Ω电阻与220nf电容串联组成消振电路，称为RC消振(减小自激振荡)。

3.钳位电路

作用：将输出电压钳制在电源电压的范围内，以免对元器件造成损坏！

4.直流偏置电路

+VS经过100K欧姆(R3)、100K欧姆电阻(R4)和22uf电容并联到GND构成了偏置电路。直流电源通过100K欧姆的电阻(R5)进入运放的输入端。22uf电容与100K欧姆电阻并联的作用是为了防止干扰。重点来了！仔细看清楚，这个电路图是单电源供电(GND—+VS)，而我们的输入音频信号是一个交流信号，有正有负。我们怎么样才能让电路将音频信号的负半边也无损输出呢？加直流偏置电路！其实就相当于用直流电压将信号的负半周期给抬上去(相当于一个加法运算电路)，抬到GND上面去，这样我们的信号就可以正常地经过运放了。

我们最终需要的是正负半个周期都有的信号，但你为了让负半周期信号通过由单电源供电的运放，把信号都抬到正半周期了，那我的目的不就达不到了嘛？能把你抬上去，就自然有办法把你再拉下来。我们在信号出TDA2030运放后，在信号的通过的路上加一道关卡——隔直电容(2000uf)，将直流给阻挡掉，我们最终就可以得到放大后的交流音频信号！

关于直流偏置电路元件参数该如何取值的问题！偏置电路可以简化成R3与R4串联的形式，而运放需要的就是R4的电压。根据你设计时所需要的偏置电压(你需要多大的直流电压才能把你的交流信号负半周期抬上去)，在根据分压公式，就可以算出电阻的取值。那100K欧姆R5该怎么取值呢？直流偏置电路实际上会有一部分电流流向R5，这是我们不希望的，这样会造成我们计算的R3、R4误差很大。所以我们可以通过增大R5的阻值来尽可能减小进入R5的电流。

5.电路主干部分——负反馈电路

音频信号从Vi进来，经过22KΩ电阻(调节输入音频信号的大小)，这个电阻的作用类似与手机的音量调节键，通过一个1uf的电容以交流耦合的方式接入TDA2030的同相输入端(1)，这个电容的作用是为了避免我们的音频信号影响到直流偏置电路(通俗一点讲，就是泾渭分明，井水不犯河水)，为了让交流与直流互不影响，我们就需要电容来将他们隔开。我们看向TDA2030的反相输入(2)，2uf电容、4.7KΩ(R2)、150KΩ(R1)电阻构成负反馈回路，我们可以写出增益A(电压放大倍数)的表达式：增益A= 1 + R1 / R2 (R2=4.7KΩ，R1=150KΩ)

交流信号通过时，由于电容对交流相当于短路，所以此时的交流信号放大倍数A ≈33倍。但对于直流信号，电容相当于断路，所以直流信号经过运放的增益是1(相当于R2=∞，增益A =1)，电路的直流增益A是1。这样，运放就会全心全意地去处理交流信号了，而不会去放大偏置电路提供的直流电源了(直流电源的目的：抬升电压)。

最终，经过TDA2030出来的信号就可以有一定的功率去驱动负载RL(喇叭)去工作了！TDA2030能提供的最大电流是有限的，它的能力不能满足任意负载，它的带载能力是有限的。其实，这样又引出了一个很重要的问题：什么是驱动负载？什么是带载能力？

闲语：这篇文章写了很久，不知道该怎么用文字去解释才能让大部分人都能够明白。最终的成品就是这样，希望大家可以提提建议！

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