关于模拟电路,你了解多少?(六)

整流电路

将交流电能转换为直流电能的电路,主要由变压器、整流主电路(整流二极管)、滤波器组成。经过整流之后的电压不是交流电压,而是一种同时包含有直流电压和交流电压的混合电压,习惯上称为单向脉动性直流电压。

逆变电路

逆变电路可以将直流电转变为交流电,其作用与整流电路相反,可用于构成各种交流电源,在工业中用途广泛。

滤波电路

主要用于去除信号中不需的成分或增强所需的部分,即对电子信号中特定的波段频率进行滤除,信号中较高频率能够通过的滤波器称为高通滤波器,而较低频率能够通过的滤波器称为低通滤波器。

放大电路

放大电路也称为放大器,其输出信号的波形与输入信号一致,但具有更大的振幅,是一种使用较为广泛的电子电路,是构成复杂电子电路的基本单元电路。放大是指将输入的微弱信号(变化的电压、电流等)放大到所需幅度值并且与输入信号变化规律一致,即进行不失真的放大,仅增加信号的输出功率。实际的放大电路通常由信号源、晶体三极管构成的放大器、负载组成。

放大器电路按照功能可分为如下类型:

  • 电压放大器:将较小的输入电压放大为较大的输出电压。
  • 电流放大器:将较小的输入电流放大为较大的输出电流。
  • 互导放大器:将变化的输入电压转换为相应的输出电流。
  • 互阻放大器:将变化的输入电流转换为相应的输出电压。

放大器电路按照用途可分为如下类型:

  • 功率放大器:简称功放,指给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如:扬声器)的放大器。
  • 运算放大器:简称运放,具有非常高的放大倍数(最高可达数十万倍),通常以集成 IC 的形式存在,早期应用于模拟计算机用来实现数学运算,因而称为运算放大器。

谐振电路

由电感L和电容C组成的,可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路,称为谐振电路。移动通信电路当中,谐振电路用来从诸多信号中选取指定的信号,并抑制或过滤其它信号。

包含电容、电感、电阻的无源一端口网络,端口可能呈现容性、感性、电阻性。当端口的电压和电流出现同相位,电路呈现电阻性时称为谐振现象。谐振实质是电容中电场能与电感中磁场能相互转换,此消彼涨,电场能与磁场能的总和保持不变,电源不必与电容或电感往返转换能量,只需供给电路中电阻所消耗的电能。

反馈电路

将电路的输出信号有选择的返回到输入当中,这个过程称之为反馈。反馈根据输出相位的不同,分为正反馈和负反馈:

  • 负反馈:与输入信号的相位相反,稳定输出信号。
  • 正反馈:与输入信号的相位相同,信号产生叠加,输出信号逐渐变大,最终发生振荡。

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振荡电路

振荡电流是一种大小和方向都随周期发生变化并且频率很高的交变电流,能产生振荡电流的电路称为振荡电路。振荡电流无法通过线圈在磁场中转动产生,只能使用振荡电路产生。无线通信射频信号的产生,嵌入式硬件电路时钟信号的调整等都是常见的振荡器产生交流信号的例子。

电源表示符号

VDD:D=device,表示器件, 即器件内部的工作电压;
VCC:C=circuit,表示电路, 即接入电路的电压;
VSS:S=series,表示公共连接的意思,通常指电路公共接地端电压;
GND:Ground代表接地,在嵌入式电路当中实际是指电源负极,而并非真正的接电。

电路图表示场效应管或 COMS 器件时,会称 VDD 为漏极 VSS 为源极,这里的 VDD 和 VSS 是指元件引脚,而非供电电压。

开关电源/线性电源

嵌入式系统当中的各种电子元件与外设主要依靠直流电源进行驱动,因为一套稳定可靠的电源对于嵌入式系统极为重要,直流电源主要分为开关电源与线性电源两大类。

开关电源(Switching Power Supply):使用电子开关器件(晶体管、场效应管、可控硅闸流管等),通过控制电路使开关器件的通断时间,使其对输入的电压进行脉冲调制,从而实现 DC/AC 或者 DC/DC 电压转换,以及输出电压可调与自动稳压。

线性电源(Linear Power Supply):先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。

开关电源与线性电源两者的主要区别在于:线性电源的电压反馈电路工作在线性(放大)状态,而开关电源的电子开关器件则是工作在饱和与截止(开关)状态。线性电源技术很成熟的稳定,波纹较小,干扰和噪声较小,制作成本较低,但是工作在 50Hz 工频下其体积较大效率偏低(转换效率仅 80%左右)。开关电源体积较小,输出纹波相对较大,但是结构简单效率高(转换效率 90%以上)在很多场合已经替代了线性电源,是未来电源发展的趋势。

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