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电子工程师必备｜40个模拟电路小常识

2021-07-23 09:16

本文分享必备的40个实用模拟电路小常识。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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”。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。相对于主电路而言，为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。

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。

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）

n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。

vmosfet有高输入阻抗、低驱动电流；开关速度快、高频特性好；负电流温度系数、无热恶性循环，热稳定性优良的优点。

运算放大器应用时，一般应用负反馈电流。

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。

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。

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。

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，即推挽电路有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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

驱动能力不足，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。

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。

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。

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。

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