电路图讲解和实物图怎么分析

电路问题计算的先决条件是正确识别电路,搞清楚各部分之间的连接关系。对较复杂的电路应先将原电路简化为等效电路,以便分析和计算。识别电路的方法很多,现结合具体实例介绍十种方法。

串并联电路的特征是;串联电路中电流不分叉,各点电势逐次降低,并联电路中电流分叉,各支路两端分别是等电势,两端之间等电压。根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。

例1.试画出图1所示的等效电路。

解:设电流由A端流入,在a点分叉,b点汇合,由B端流出。支路a—R1—b和a—R2—R3(R4)—b各点电势逐次降低,两条支路的a、b两点之间电压相等,故知R3和R4并联后与R2串联,再与R1并联,等效电路如图2所示。

在实验室接电路时常常可以这样操作,无阻导线可以延长或缩短,也可以翻过来转过去,或将一支路翻到别处,翻转时支路的两端保持不动;导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动,但不能越过元件。这样就提供了简化电路的一种方法,我们把这种方法称为伸缩翻转法。

例2.画出图3的等效电路。

解:先将连接a、c节点的导线缩短,并把连接b、d节点的导线伸长翻转到R3—C—R4支路外边去,如图4。

再把连接a、C节点的导线缩成一点,把连接b、d节点的导线也缩成一点,并把R5连到节点d的导线伸长线上(图5)。由此可看出R2、R3与R4并联,再与R1和R5串联,接到电源上。

电流是分析电路的核心。从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向,经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极,凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。

例3.试画出图6所示的等效电路。

解:电流从电源正极流出过A点分为三路(AB导线可缩为一点),经外电路巡行一周,由D点流入电源负极。第一路经R1直达D点,第二路经R2到达C点,第三路经R3也到达C点,显然R2和R3接联在AC两点之间为并联。二、三络电流同汇于c点经R4到达D点,可知R2、R3并联后与R4串联,再与R1并联,如图7所示。

在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点,把所有电势相等的点归结为一点,或画在一条线段上。当两等势点之间有非电源元件时,可将之去掉不考虑;当某条支路既无电源又无电流时,可取消这一支路。我们将这种简比电路的方法称为等电势法。

例4.如图8所示,已知R1=R2=R3=R4=2Ω,求A、B两点间的总电阻。

解:设想把A、B两点分别接到电源的正负极上进行分析,A、D两点电势相等,B、C两点电势也相等,分别画成两条线段。电阻R1接在A、C两点,也即接在A、B两点;R2接在C、D两点,也即接在B、A两点;R3接在D、B两点,也即接在A、B两点,R4也接在A、B两点,可见四个电阻都接在A、B两点之间均为并联(图9)。所以,PAB=3Ω。

节点就是电路中几条支路的汇合点。所谓支路节点法就是将各节点编号(约定;电源正极为第1节点,从电源正极到负极,按先后次序经过的节点分别为1、2、3……),从第1节点开始的支路,向电源负极画。可能有多条支路(规定:不同支路不能重复通过同一电阻)能达到电源负极,画的原则是先画节点数少的支路,再画节点数多的支路。然后照此原则,画出第2节点开始的支路。余次类推,最后将剩余的电阻按其两端的位置补画出来。

例5.画出图10所示的等效电路。

解:图10中有1、2、3、4、5五个节点,按照支路节点法原则,从电源正极(第1节点)出来,节点数少的支路有两条:R1、R2、R5支路和R1、R5、R4支路。取其中一条R1R2、R5支路,画出如图11。

再由第2节点开始,有两条支路可达负极,一条是R5、R4,节点数是3,另一条是R5、R3、R5,节点数是4,且已有R6重复不可取。所以应再画出R5、R4支路,最后把剩余电阻R3画出,如图12所示。

几何变形法就是根据电路中的导线可以任意伸长、缩短、旋转或平移等特点,将给定的电路进行几何变形,进一步确定电路元件的连接关系,画出等效电路图。

例6.画出图13的等效电路。

解:使ac支路的导线缩短,电路进行几何变形可得图14,再使ac缩为一点,bd也缩为一点,明显地看出R1、R2和R5三者为并联,再与R4串联(图15)。

根据串并联电路特点知,在串联电路中,撤去任何一个电阻,其它电阻无电流通过,则这些电阻是串联连接;在并联电路中,撤去任何一个电阻,其它电阻仍有电流通过,则这些电阻是并联连接。

仍以图13为例,设电流由A端流入,B端流出,先撤去R2,由图16可知R1、R3有电流通过。再撤去电阻R1,由图17可知R2、R3仍有电流通过。同理撤去电阻R3时,R1、R2也有电流通过由并联电路的特点可知,R1、R2和R3并联,再与R4串联。

让电流从电源正极流出,在不重复经过同一元件的原则下,看其中有几条路流回电源的负极,则有几条独立支路。未包含在独立支路内的剩余电阻按其两端的位置补上。应用这种方法时,选取独立支路要将导线包含进去。

例7.画出图18的等效电路。

方案一:选取A—R2—R3—C—B为一条独立支路,A—R1—R5—B为另一条独立支路,剩余电阻R4接在D、C之间,如图19所示。

方案二:选取A—R1—D—R4—C—B为一条独立支路,再分别安排R2、R3和R5,的位置,构成等效电路图20。

方案三:选取A—R2—R3—C—R4—D—R5—B为一条独立支路,再把R1接到AD之间,导线接在C、B之间,如图21所示,结果仍无法直观判断电阻的串并联关系,所以选取独立支路时一定要将无阻导线包含进去。

将已知电路中各节点编号,按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来(接于电源正极的节点电势最高,接于电源负极的节点电势最低,等电势的节点用同一数码,并合并为一点)。然后按电势的高低将各节点重新排布,再将各元件跨接到相对应的两节点之间,即可画出等效电路。

例8.画出图22所示的等效电路。

解.节点编号:如图22中所示。

节点排列:将1、23节点依次间隔地排列在一条直线上,如图23。

元件归位:对照图22,将R1、R2、R3、R4分别跨接在排列好的1、2得等效电路如图24。

若复杂的电路接有电表,在不计电流表A和电压表V的内阻影响时,由于电流表内阻为零,可摘去用一根无阻导线代替;由于电压表内阻极大,可摘去视为开路。用上述方法画出等效电 搞清连接关系后,再把电表补到电路对应的位置上。

例9.如图25的电路中,电表内阻的影响忽略不计,试画出它的等效电路。

解:先将电流表去,用一根导线代摘替,再摘去电压表视为开路,得图26。然后根据图25把电流表和电压表补接到电路中的对应位置上,如图27所示。

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从零学运放02怎样分析运放电路

1、用虚短和虚断分析运放电路

        负反馈环路下,同相输入端电压与反向输入端电压基本相当,像“短路”似的,即所谓“虚短”,但物理链路上并非真的短路。

在同相端和反相端它的内部我们可以看作一个大的阻抗,就是我们之前讲到的Ib,它也就是pA级别或者是nA级别。那这个阻抗就非常大,兆欧级别。所谓的虚短就是说,阻抗非常大,那么你这个同相端经过这个阻抗到反相端流过电流非常非常小,同相端和反相端电压是相等的(不是绝对相等,它会有一个压差,毕竟还是有电流的),那么这种情况呢就好像同相端和反相端短路了一样,它们之间电压相等的,这种情况下呢就叫虚短。(同反相之间电流小,没压降,电压相等,像短路一样)

        负反馈电路下,同相输入端和反向输入端流入运放内部的电流非常小,通常都在nA级以下(常用运放多是pA级),像“断开”似的,即所谓“虚断”,但物理链路上还是连接着的。

        虚断就是流进运放的电流非常非常小,没有电流进去,好像同相端和反相端与运放电路好像断开了。

        虚短和虚断就是我们分析运放电路的两大基础,但是它指的是闭环负反馈情况下。开环的情况下,我们在运放作为比较器时还是可以用这个虚断的概念的。

        当我用虚短、虚断分析运放电路的时候呢,外边就相当于一个电阻分压电路了,也就是通过

透过这张图我们可以看到,同相端和反相端是有漏电的,也就是说信号源过来的信号一定要满足Ib,也就是远远大于Ib,这样信号才不会被偏置电流所影响。再看这个Vos,也就是说你输入过来的信号是会叠加上这个Vos(输入失调电压,它可以是正也可以是负值,正值的话,信号需要加上这个Vos,如果Vos是负值的话那么输入信号电压就要减去Vos,也就是Vos会参与到反馈环路的处理)的。

        不能用万用表去测量同相端和反相端电压,因为万用表是通过电阻分压方式来测待测点电压的,万用表流入的电流是远远大于运放输入端的电流的(运放输入端一般是pA级的)。

        可以用示波器进行测量,把示波器打到衰减10倍,那么它的输入阻抗和运放的输入阻抗不在一个级别上,输入阻抗离的越远越好,这时候测的电压几乎是近似的。

2、怎样选择合适的运放

当我们拿到一个项目,根据各个信号传感器选运放的时候,我们该怎样去根据实际情况选择合适的运放。首先分析传感器是什么样一个特性。如果是直流信号,我们就要考虑输出阻抗是什么(也就是你的源信号的输出阻抗多大——带载能力多大),如果带载能力很小——也就是说你的输出阻抗很大,对后级的运放要求就很苛刻了,运放的输入阻抗要远远高于源信号的输出阻抗,如果处在同一个阻抗级别,那么运放的输入偏置电流会对源信号影响非常明显。

        国产的运放不会提供运放的输入阻抗参数,那么我们通过输入偏置电流来选择运放的型号。

        输入失调电压,它是叠加在我们的输入信号上的,它可能是正值也可能是负值。规格书上值给出了最大值,并没有给出最小值,有可能为负。但是有些工厂对输入失调电压故意做了一个正偏(这种会特别注明)。

2.1、直流信号,需要考虑的参数如下

◆ 输入失调电压,大小一定要在待处理信号的1/10以内,越小越贵,根据精度选择廉价器件

◆ 温漂,电池化生设备,就会对温漂很苛刻,一个板子上会有上百的运放。

下面三个根据具体系统来定的

2.2、交流信号,需要考虑参数如下

        首先考虑频率, 根据频率幅值还有后级的采集电路所要识别的电压来算放大倍数。比如说我现在信号是1KHz 1mV,那么我的ADC系统(采集系统)需要识别到1V,那就意味着这里要放大1000倍,1000*1KHz那么这个增益带宽积已经到了1MHz了,那么我们现在就可以用1MHz的运放了。但是受开环增益和压摆率,尤其增益误差的影响,实际我们选择运放的增益带宽的时候,还要乘以一个系数(经验公式:信号频率*放大倍数*N<= GBP, N=5-10 N也可以更小,最小不要小于3),现在就基本可以确定运放了。还有就是要考虑信号是否对噪声有要求,比如说我们是音频信号,对电压噪声密度考虑进来,选择小的。

◆ 工作电压,尽量用轨对轨输入,轨对轨输出的,尽量用动态范围大的运放。

◆ 输入输出特性,对特性没有太大要求,如果输出阻抗即便很高用隔直电容隔开,就可以隔开源信号的影响;也可以隔开源信号的偏置电压,然后用我们运放自身的偏置电压来做。

        一般来说,轨对轨输入的运放,它的耗电一般会小一点,不是绝对的,大部分是这样的。不是轨对轨的运放耗电会大一点。

3.1、同相输入放大电路

→虚断,故反馈回路可根据基尔霍夫定律列等式,

→运放为双电源工作模式或者单电源工作,输入信号为直流信号

单电源情况下输入信号为直流信号,不能是交流信号,因为是同向输入,如果输入的是交流,通过之前学到的运放内部架构,它的同相输入端和反向输入端都是有个等效二极管的保护电路,当单电源供电的时候,同相端输过来的信号负半周就会被卡掉了,也就是运放识别不了;还有共模输入电压范围,它并不是说运放在任何供电下都能够识别的那么大的范围,而是说共模输入电压范围是跟供电电压相关的。

        所谓的同相输入放大电路是指我输出的信号和输入的信号极性没有发生变化,如果是正就都是正的;如果是负的也是负的(双电源供电),这个电路反馈回路是到地的,以地为参考的。

也就是说我们在同相输入放大电路的时候,增益至少是1倍。R1拿掉就是跟随电路了,Rf也可以不要直接Vo=Vi就是跟随电路了。

3.2、反相输入放大电路

正向端接地,V-=V+=0(虚短,电压相等)

Ii=If(虚断,电流相等)

因为是反相放大电路所以是负值,再加个一级反相电路可消除负号

→ 平衡电阻为同相端提供偏置电流回路,阻值要求不严格

→ 运放为双电源工作模式。单电源工作不能处理直流信号,因为没办法是负值。

        同相端通过平衡电阻R`接地的,所以说反相端的电压就等于同相端的电压是0(虚短),而流进运放电路的电流又是0(虚断)。

3.3、差分输入放大电路

→ 运放为双电源工作模式或者单电源工作下输入信号为直流信号

        差分对运放要求比较高,对运放的共模电压抑制比比较高。因为我们的外围电阻的精度如果是不匹配的,误差比较大,会影响到我们的CMRR值,所以电阻精度要选择高一点。主要用于音频系统。

3.4、跟随器/射随器

→ Rf对实际应用影响很小

电阻设计都是K级的,1K-1M以内是比较合适,跟随Rf可以不要,输出跟反相端直接短接就可以了。R`是需要的,可以抗浪涌,可以衰减电流。

→运放的输入偏置电流IB和输入失调电压Vos对输出电压的影响分别为IB*RFVos*(1+RF/Rs),Rs为光敏管内阻。

→ 故需选择偏置电流和失调电压均很低的运算放大器。

   一般我们在处理光敏二极管的时候呢,采用运放电路做个I-V转换,直接靠反馈回路的Rf电阻来把这个微安级的电流转换成电压输出。这里对运放的要求是输入失调电压Vos要小(因为它会叠加到输出上),然后是输入偏置电流(IB)这个也一定要小,否则它也会叠加到Rf叠加你的输出。

这个电路是可以单电源供电的,因为它的Vout反相流到地的,所以输出是正值。

Rf上并的电容既起到滤波作用又起到稳定运放作用。

→ 运放为双电源工作模式或者单电源工作下输入信号为直流信号。

实际工作应用中比较少,娱乐设备上会用到,多路音源叠加到一起公用一个功放(混音)。

我们在做加法电路或者减法电路的时候很少做增益,所以Rf=R1 或者电阻都不要,直接Vo接到反相端。

→ 运放为双电源工作模式或者单电源工作输入信号为直流信号

其实这里不需要,直接一个10K或者20K的电阻直接接地就可以了。

以下是滤波电路,滤波电路是一个很大一块的应用,包括低通滤波,高通滤波,带通滤波这三种常用的滤波电路。这部分牵扯知识面很广,有很多很专用的滤波电路。我们一般大部分用到的也就是一阶低通,一阶高通也就够用了。高阶滤波电路可以通过一些网上的工具进行设计。高阶滤波电路麻烦在于它的参数,设计参数的时候这些值不管电阻还是电容都不是标准值。一阶滤波电路还可以控制一下。

3.7、一阶低通滤波(LPF

→ 同相输入电路可以同时加入放大

→ 反相输入电路有争议,大部分时候会把CF(上右图RF上的电容)当做相位补偿电容,防止系统震荡。

 一阶低通滤波电路分两种,一种是在同相端,同相输入,RC形成的滤波,这个就叫一阶低通有源滤波。它的-3dB转折频率点就是1/2πRC。我们要做一个参考源,因为单电源供电我们要抬高运放的参考点,那么我们做这个参考源的时候呢就用一个运放来做下跟随,然后再做下低通滤波,就可以用这种方式来做(左边电路)。输入V1经过RC滤波然后就当输出了,就可以做为参考点给到其它运放来用。在加法电路中提到的,一般我们在做滤波电路的时候很少做增益,也不是说不能做增益,而是说不用增益的话,参数可能说相对好设置一些,当然你也可以做上增益。另外一种就是反相输入电路,这个有争议(有一些人认为RF和CF它可以组成一个低通滤波,但是大多时候我们会把这个CF看作相位补偿电容,主要作用就是防止运放的一个震荡)。

3.8、二阶低通滤波(LPF)

压控电压源电路和无限增益多路反馈电路两种设计方式,这两种在实际工作中也用到很多,但是参数不好设计,这些电阻都可能是非标值(就是根据我们的信号频率算出来的都是非标值),这个传输函数我们可以借助相关工具来算,手工算很麻烦(虚短,虚断也能算出来,电容就用容抗来表示,复杂高数来计算)。

3.9、一阶高通滤波(HPF)

→ 同相输入电路可以同时加入放大

    高通和低通他俩其实是成对的(相对应的),把电容(C1)和电阻(R1)的位置对调一下就可以了。

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前级为恒压电路,后级使用如图所示的电路,这样的无频闪电路可靠吗?帮忙分析下工作原理!

做几个产品试验下就知道行不行了

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跟有源滤波差不多,就是一射随电路,基级电压波动小,发射级电压也波动小。

相当于有源滤波电路,基极的EC电容被放大了N倍,滤除纹波的功效。这个地方感觉做成恒流更好,闪烁还是电流忽大忽小的,要想亮度一致,恒流是必须的。

掉一点,这个地方也是一个恒流控制电路,两个二极管给三极管适当的偏置电压,并且在温度上和三极管B,E刚好构成温度补偿,总的来说,这个电路的作用就是有源滤波 + 恒流环路控制 ,再加上前面的恒压,就是LED需要的恒压和恒流输出电路,单纯的恒压电路是不行的。

这样的去频闪效果还可以,就是温度比较烫!短路保护这块还需提高!

如何给的偏置电压?这个电路如何横流?

前级进去的已经是恒流了!

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