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模电概念复习(概念完结篇)

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张小明

前端开发工程师

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模电概念复习(概念完结篇)

频率响应

请看第六章引言及6.1内容
注意:本章的模型和计算过程比较复杂,不做要求,但需要了解原理和概念。
由于什么的存在,放大电路对不同频率的正弦呈现不同的放大能力?

由于电容、电感等电抗元件以及晶体管极间电容和分布参数的存在,导致放大电路对不同频率信号的响应不同。

这种能力体现为谁是谁的函数?
这种能力体现为放大倍数频率的函数,即 Au​=Au​(f)
●什么是放大电路的频率响应?
放大电路对不同频率正弦输入信号的稳态响应特性,包括输出信号的幅度和相位随频率的变化关系。
●频率响应有哪两部分,画成图横轴和纵轴分别是什么?分成哪三个区?
  • 两部分幅频响应+相频响应

  • 横轴频率(通常用对数坐标 logf )

  • 纵轴:幅频图是放大倍数(或dB),相频图是相位角

  • 三个区低频区中频区(通频带)、高频区

●什么是幅频响应和相频响应?
  • 幅频响应:放大倍数的(大小)随频率变化的特性

  • 相频响应:输出信号与输入信号的相位差随频率变化的特性

●放大倍数怎么换成dB,什么是3dB点?
  • 转换公式:Au​(dB)=20log∣Au​∣

  • 3dB点:放大倍数下降到中频放大倍数的2​1​ (约0.707)时对应的频率点,也称为截止频率半功率点

●什么是波特图?
对数坐标表示频率响应的图形,包括幅频特性曲线(纵轴为增益dB)和相频特性曲线(纵轴为相位角),便于在宽频率范围内观察频率特性。
画出6.1中高通和低通电路的幅频、相频响应波特图。

反馈放大电路

请看第八章内容回答以下问题
电子电路中,什么是反馈,画出反馈放大电路组成框图,其由什么组成?
●配合反馈放大电路组成框图,用表达式作答:什么是开环增益、闭环增益、反馈
深度、深度负反馈?什么时候负反馈变成正反馈,什么时候产生自激振荡?为什
么深度负反馈时会有“虚断”和“虚短”?
●负反馈对放大电路带来了什么好处?做出了什么牺牲?

好处

  1. 提高增益稳定性

  2. 减小非线性失真

  3. 扩展频带宽度

  4. 改变输入/输出电阻

牺牲

  • 放大倍数下降(代价是 (1+AF) 倍)

●负反馈放大电路的自激振荡条件是?为了避免自激,要按什么要求设计电路?

功率放大电路

请看第九章内容回答以下问题
注意:本章对计算不做要求
●什么是功率放大电路?
输出功率为主要指标,要求能向负载提供足够大功率的放大电路。特点是工作在大信号状态,重点关注效率功率失真散热等问题。
●为什么甲类功放的效率低?
  • 甲类功放中晶体管在整个信号周期都导通(导通角360°)

  • 静态工作点设在交流负载线中点,无信号时仍有较大静态电流ICQ​

  • 无输入信号时,电源功率全部消耗在晶体管上变成热量

●乙类双电源互补对称功放会出现什么失真?如何消除这种失真?
  • 出现的失真交越失真(信号过零点附近两管均截止导致波形失真)

  • 消除方法:采用甲乙类放大,给晶体管加微小偏置,使其工作在微导通状态。具体通过二极管偏置VBE倍增电路实现,保证两管在过零点附近平滑交接。

●简述丁类功放的工作原理。(丁类重点)

丁类功放是开关型功放,晶体管工作在开关状态(饱和或截止):

  1. 输入模拟信号经PWM调制变为高频脉冲

  2. 脉冲驱动功率管高速开关,输出方波信号

  3. 通过LC低通滤波器滤除高频,还原放大的模拟信号

  4. 效率极高(理想100%,实际>90%),因开关状态下管耗极低

信号处理与信号产生电路

请看第十章内容回答以下问题
10.1~10.3
●什么是滤波电路,什么是无源滤波器,有源滤波器?
  • 滤波电路:让有用频率信号顺利通过,同时抑制无用频率信号的电路

  • 无源滤波器:仅由R、L、C等无源元件组成的滤波器

  • 有源滤波器:由R、C和有源器件(如集成运放)组成的滤波器

●什么是通带、阻带、截止频率?
  • 通带:信号能顺利通过,衰减很小的频率范围

  • 阻带:信号被抑制,衰减很大的频率范围

  • 截止频率:通带与阻带之间的分界频率

按通带和阻带的相互位置不同分类,滤波电路分为哪几类?

按通带和阻带的相互位置不同,分为四类

  1. 低通滤波器(LPF)

  2. 高通滤波器(HPF)

  3. 带通滤波器(BPF)

  4. 带阻滤波器(BEF)

画出所有分类的理想幅频特性曲线,并标明通带和阻带位置。
工程中,常用哪些函数去逼近理想化的频率响应?
  • 巴特沃斯(Butterworth)函数:幅频特性最平坦

  • 切比雪夫(Chebyshev)函数:衰减陡峭但有波纹

  • 贝塞尔(Bessel)函数:相位特性线性度好

●实际中,定义哪里作为通带截止频率?常用的二阶有源滤波器有哪两种结构?
  • 通带截止频率定义:实际中定义为增益下降到通带增益的2​1​ (即-3dB)时的频率

  • 常用的二阶有源滤波器结构压控电压源(VCVS)电路无限增益多路反馈(MFB)电路

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