模拟电路

相信这本《运放电路的频率特性和滤波器》，大家都已期待良久。毕竟它所涵盖的知识要点，无论是从技术上讲还是从艺术看，含金量都异常之高。学模电的你，必然也知道运放电路的频率特性是模拟电子技术中一个极为重要的环节。此外，书中所谈的滤波也只是一个动作，对不同频率输入信号实施不同的增益和相移，从而形成输出；至于滤波器嘛，自然就是执行这个动作的硬件设备或软件程序咯......

《负反馈和运算放大器基础》从理论和运算推导入手，用数个形象化的生活场景类比、数十个实用运放电路案例解析，100 多页的篇幅，将复杂的负反馈和运算放大器基础知识不留死角讲清楚了。

《新概念模拟电路》全书共五册，近50万字，今天上线的是该系列第一本——《晶体管》。

正如杨教授所言："晶体管对世界的改变，已经持续了几十年，但是这种改变，还远远没有结束。"是的，从几个影响人类半导体科技进程的历史故事，到双极性晶体管与场效应管的工作原理及其在模拟电子领域典型应用的讲解，杨教授都讲的十分生动透彻。

与杨教授一起揭开新概念模拟电路的篇章，进入模拟电路的魔法世界。

<strong>一、 桥式整流电路</strong>

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1、二极管的单向导电性：

2、桥式整流电流流向过程；输入输出波形。

3、计算：Vo, Io,二极管反向电压。

<strong>二、电源滤波器</strong>

<strong>差分信号</strong>

差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。差分信号又称差模信号，是相对共模信号而言的。

我们用一个方法对差分信号做一下比喻，差分信号就好比是跷跷板上的两个人，当一个人被跷上去的时候，另一个人被跷下来了 - 但是他们的平均位置是不变的。继续跷跷板的类推，正值可以表示左边的人比右边的人高，而负值表示右边的人比左边的人高。0 表示两个人都是同一水平。应用到电学上，这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表示。

<strong>特点</strong>

从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。在某些系统里，"系统地"被用作电压基准点。当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。 另一方面，一个差分信号作用在两个导体上。信号值是两个导体间的电压差。尽管不是非常必要，这两个电压的平均值还是会经常保持一致。

<strong>引言 </strong>

故障特征提取是模拟电路故障诊断的关键，而模拟电路由于故障模型复杂、元件参数的容差、非线性、噪声以及大规模集成化等现象使电路故障信息表现为多特征、高噪声、非线性的数据集，且受到特征信号观测手段、征兆提取方法、状态识别技术、诊断知识完备程度以及诊断经济性的制约，使模拟电路的故障诊断技术滞后于数字电路故障诊断技术而面临巨大的挑战。模拟电路故障诊断本质上等价于模式识别问题，因此研究如何把电路状态的原始特征从高维特征空间压缩到低维特征空间，并提取有效故障特征以提高故障诊断率就成了一个重要的课题。本文将简要介绍部分模拟电路故障诊断中使用的特征提取方法的原理步骤及其优缺点，为进一步的研究打下基础。

<strong>基于统计理论的特征提取 </strong>

传统的基于统计理论的特征提取方法是考虑测点数据的一阶矩和二阶矩，根据这些测点数据的重要统计特征来降低特征空间维数达到有效特征提取的目的，其中包括基于可分离性准则、K-L变换、主元分析等特征提取方法。

模拟电路的掌握分为三个层次。

<strong>初级层次</strong>是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。

<strong>中级层次</strong>是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向，相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。

<strong>高级层次</strong>是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。

<strong>一、桥式整流电路</strong>

模拟电路设计师在设计放大器时，为了使其稳定，煞费苦心。然而在真实世界中，总是有很多情况引起放大器振荡——
不同类型的负载可能使放大器振鸣；
设计不当的反馈网络可能引起不稳定性
电源旁路不够充分也可能引起问题
输入和输出作为单端口系统也还可能自振荡；
……
为了解决这些问题，今天我们将同大家共同探讨振荡的常见原因以及补救方法。

<strong>基础知识</strong>

图 1a 显示了一个非轨至轨放大器的方框图。输入控制 gm 方框，gm 方框驱动增益节点，并在输出端得到缓冲。补偿电容器 Cc 是主要的频率响应组件。Cc 的返回引脚应该接地，如果有这样一个引脚的话；但是运算放大器传统上不接地，电容器电流会返回一个或两个电源。图 1b 是最简单的轨至轨输出放大器的方框图。输入方框 gm 的输出电流通过“电流耦合器”发送，这将驱动电流分成两部分，提供给输出晶体管。频率响应由两个 Cc/2s 决定，二者实际上是并联的。

噪声是模拟电路设计的一个核心问题，它会直接影响能从测量中提取的信息量，以及获得所需信息的经济成本。遗憾的是，关于噪声有许多混淆和误导信息，可能导致性能不佳、高成本的过度设计或资源使用效率低下。<strong>本文阐述关于模拟设计中噪声分析的11个由来已久的误区。</strong>

<strong>1. 降低电路中的电阻值总是能改善噪声性能</strong>

噪声电压随着电阻值提高而增加，二者之间的关系已广为人 知，可以用约翰逊噪声等式来描述：erms = √4kTRB，其中erms为均方根电压噪声，k为玻尔兹曼常数，T为温度（单位为K），R为电阻值，B为带宽。这让许多工程师得出结论：为了降低噪声，应当降低电阻值。虽然这常常是正确的，但不应就此认定它是普遍真理，因为在有些例子中，较大的电阻反而能够改善噪声性能。举例来说，在大多数情况下，测量电流的方法是让 它通过一个电阻，然后测量所得到的电压。根据欧姆定律V = I ×R，产生的电压与电阻值成正比，但正如上式所示，电阻的约翰逊噪声与电阻值的平方根成正比。由于这个关系，电阻值每提高一倍，信噪比可以提高3 dB。在产生的电压过大或功耗过高之前，此趋势一直是正确的。