反饋式穩(wěn)幅電路課程設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-09-15 12:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為正弦波時(shí)半波整流和全波整流輸出波形如圖 所示。 8 圖 半波整形與全波整形輸出波形 半波精密整流電路工作原理 當(dāng) uI 大于 0時(shí)，必然使集成運(yùn)放的輸出 Uo ﹤ 0， 從而導(dǎo)致二極管 2D 導(dǎo)通，1D 截止；小于 0時(shí)，必然使集成運(yùn)放的輸出 Uo ﹥ 0，從而導(dǎo)致二極管 1D 導(dǎo)通， 2D截止。 .2 半波精密整流電路原理圖 9 圖 二極管的伏安特性曲線 在如圖 所示的半波整流電路中，由于二極管的伏安特性曲線如圖 所示，當(dāng)輸入電壓 uI 幅值小于二極管的開(kāi)啟電壓 Uon 時(shí) ，二極管在信號(hào)的整個(gè)周期均為截止?fàn)顟B(tài)，輸入電壓始終為零。即使 uI 幅值足夠大，輸入電壓也只反映 uI 大于 Uon 的那部分電壓的大小。因此，該電路不能對(duì)微弱信號(hào)整流。 半波精密整流電路如圖所示，其工作原理： 當(dāng) uI 大于 0時(shí)，必然使集成運(yùn)放的輸出 Uo ﹤ 0， 從而導(dǎo)致二極管 2D 導(dǎo)通， 1D截止，電路實(shí)現(xiàn)反相比例運(yùn)算，輸出電壓 Uo =( 1R / 2R )uI ， 當(dāng) uI 小于 0時(shí)，必然使集成運(yùn)放的輸出 Uo ﹥ 0，從而導(dǎo)致二極管 1D 導(dǎo)通， 2D截止， 1R 中電流為零，因此輸出電壓 Uo =0。 二極管具有單向?qū)щ娦?，這在電子電路中應(yīng)用非常廣泛。例如整流電路就是二極管的典型應(yīng)用之一。但由于二極管死區(qū)電壓的存在，對(duì)于幅值小于死區(qū)電壓的正弦信號(hào)來(lái)說(shuō)， 二極管將不導(dǎo)通，故起不到整流作用。圖 3. 2所示的電路，就是 一精密整流電路，它將毫伏級(jí)的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波輸出。 二階低通濾波器電路的設(shè)計(jì) 濾波電路 濾波電路是一種能讓需要頻段的信號(hào)順利通過(guò)，而對(duì)其它頻段信號(hào)起抑制作用的電路。這種電路中，能把順利通過(guò)的頻率范圍，稱(chēng)之為“通頻帶”或“通帶”；反之，受到衰減或完全被抑制的頻率范圍，稱(chēng)之為“阻帶”；兩者之間幅頻特性發(fā)生變化的頻率范圍，稱(chēng)之為“過(guò)渡帶”。 理想濾波器的特性只需用截止頻率描述，而實(shí)際濾波器的特性曲線無(wú)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩截止頻率之間的幅頻特性也非常數(shù)，故需用更多參數(shù)來(lái)描述。 10 通帶放大倍數(shù) UPA? 。稱(chēng)通帶中輸出電壓與輸入電壓之比 UPA? 為通帶放大倍數(shù)。 通帶截止頻率 cf 。幅頻特性值等于 UPA? 所對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為濾波器的截止頻率。以 UPA? 為參考值， UPA? 對(duì)應(yīng)于 3dB 點(diǎn)，即相對(duì)于 UPA? 衰減 3dB。若以信號(hào)的幅值平方表示信號(hào)功率，則所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)正好是半功率點(diǎn)。 圖 低通濾波器的實(shí)際幅頻特性 從 cf 到 uA? 接近零的頻段稱(chēng)為過(guò)渡帶，是 uA? 趨近于零的頻段稱(chēng)為阻帶。過(guò)渡帶越窄，電路的選擇性越好，濾波特性越理想。分析濾波電路就是求解電路的頻率特性，對(duì)于 LPF,HPF,BPF,BEF,APF 就是求解出 UPA? ， cf 和過(guò)渡帶的斜率。 有源濾波電 路 此次設(shè)計(jì)我們所用的是有源濾波電路。有源濾波電路一般是由 RC 網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能起到濾波作用，與此同時(shí)還可以進(jìn)行放大。組成電路時(shí)應(yīng)選用帶寬合適的集成運(yùn)放。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的負(fù)載，只適用于信號(hào)處理。通常，直流電源中整流后的濾波電路均采用無(wú)源電路，且在大電流負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用 LC電感電容電路。 有源濾波器工作原理是：用電流互感器采集直流線路上的電流，經(jīng) A/D 采樣，將所得的電流信號(hào)進(jìn)行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號(hào)，作為 PWM 的調(diào)制信號(hào)，與三角波相比，從而得到開(kāi)關(guān)信號(hào)，用此開(kāi)關(guān)信號(hào)去控制 IGBT 單相橋，根據(jù) PWM 技術(shù)的原理，將上下橋臂的開(kāi)關(guān)信號(hào)反接，就可得到與線上諧波信號(hào)大小相等、方向相反的諧波電流，將線上的諧波電流抵消掉。這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點(diǎn)后的線上電流的諧波分量反饋回來(lái)，作為調(diào)節(jié)器的輸入，調(diào)整前饋控制的誤差。 11 二階低通濾波電路 反相二階低通濾波器如圖 ，它是在反向比例積分器的輸入端再加一節(jié) RC低通電路而構(gòu)成。加入 RC節(jié)可以使濾波器的過(guò)渡帶變窄，衰減斜率的值加大。 這次我們選用低 通濾波器是使其抑制高頻量或干擾和噪聲，允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)。 圖 反相二階低通濾波器 場(chǎng)效應(yīng)管電路的設(shè)計(jì) 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 場(chǎng)效應(yīng)管如圖 工作原理用一句話說(shuō)，就是“漏極 源極間流經(jīng)溝道的ID，用以門(mén)極與溝道間的 PN 結(jié)形成的反偏的門(mén)極電壓控制 ID”。更正確地說(shuō)，ID流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由 PN 結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在 VGS=0 的非飽和區(qū)域，表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽?，根?jù)漏極 源極間所加 VDS 的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子 被漏極拉去，即從漏極向源極有電流 ID 流動(dòng)。從門(mén)極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID 飽和。將這種狀態(tài)稱(chēng)為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是 12 電流被切斷。 在過(guò)渡層由于沒(méi)有 電子 、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極 源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門(mén)極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生 ID 的 飽和現(xiàn)象 。其次， VGS 向負(fù)的方向變化，讓VGS=VGS(off)，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且 VDS 的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。 圖 場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管的主要作用 。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此 耦合電容 可以容量較小，不必使用 電解電容器 。 。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。 。 。 電子開(kāi)關(guān)
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