高通滤波器:交换电容和电阻的位置将产生出另一种电路。电容在低频时像大电阻,使分压器阻断输出,在较高的频率下,电容则好似短路一样,通过更多的电流,使较高的电压送到输出。

读书笔记《电子电气工程师必知必会》4

高通,低通滤波器都利用了电容或电感在频率响应上的特点。其具体做法是将一个电容或电感与一个电阻相配合,产生一个分压器,以将不需要的分量衰减掉,而容许所需要的分量通过。电容和电感这两种无源元件放到一起,一方面,我们则可以构成带阻滤波器和带通滤波器,其中前者把特定频率波段的分量除掉,后者则可以让特定波段的分量通过而阻断所有其余的分量。另一方面,一个电容和一个电感还可以组合成储能电路,其中会发生谐振现象。

 

有源滤波器

无源元件就是没有从外部进行专门供电的元件。

有源器件的输入具有非常高的阻抗。

 

经验法则:

电子从负极往正极移动。

直流电流只往一个方向流,其频率为零。

交流电流周期性的改变流动的方向。

直流中的频率分量为零。

当与电阻配合时,电感或电容都可以构成低通滤波器和高通滤波器。

电感和电容放在同一个电路时,将发生振荡。

有源滤波器通过加入有源器件,以保持或增强滤波器的准确性。

 

磁场

导线通过电流的时候会产生磁场,反过来,变化的磁场也可以产生电流,导线绕成线圈之所以被称为电感。当你给电感施加电流时,能量被作为磁场储存在电感中。当断开电流时,电感会反抗,随着磁场的衰落(消失之前它属于变化之中),能量将被释放出来。磁场的衰落将在(闭合的)导线中感应一个电流。

电磁感应现象,

 

变压器的每一边都是一个电感。电感就是一个简单的线圈。线圈的匝数对磁场起着聚集和增强的作用。电感的磁芯也聚集磁场的作用。

 

电流产生磁场,变化的磁场产生电流。变化的磁场可以是外部施加的,例如一个运动的磁铁,变压器的输入端等,也可以来自(电流自身产生的)磁场的消失。

 

电场

电流是有磁性的,电压是有电性的。

电场来自电荷,电荷有正负。

任何分子或原子都可以为中性(无静电荷),也可以带正电荷或者负电荷。电荷的累积就是所谓的电压。电荷就是产生电场的 电压,电荷的移动叫做电流,电流产生磁场。

 

正如电感是聚集磁场的一种方法,电容是聚集电场的一种方法。电容是由两个积电板(或导体)中间被一种不导电的材料分隔而成的。这种不导电的材料称为电介质。

 

电容能够建立的电压数值则依赖于电介质的强度。如果超过了绝缘的承受能力,那么电介质将被击穿,电荷将跨过极板间的间隙。

 

雷击是电容中发生的绝缘(或者说电介质)击穿现象的大规模版本。

 

电流产生磁场,电压产生电场。磁场能够储存能量,电场也能储存能量。当磁场消失时,它试图留住电流,当电场消失时,它试图留住电压。

 

经验法则:

电感把能量储存在磁场中。

电容把能量储存在电场中。

电流是有磁性的。

电压是有电性的。

拥有输入与输出的任何事物都是系统。

正反馈鼓励或加强一个行为,而负反馈则校正或抑制一个行为。

 

负反馈常用来实现可控的放大器和滤波器。

 

当把反馈信号从“反馈回路”中割断的时候,系统的增益就称为开环增益。

采用高的开环增益,再配上负反馈,将使放大器和滤波器电路的误差达到最小。

 

经验法则:

把每样器件都集总在一个“魔盒”里。

增益或者说“魔术”等于输出比上输入。

在系统中加入反馈环可以产生不同的结果。

正反馈会引起闭环或使输出到达极限。

延后的正反馈可以产生振荡。

负反馈信号具有较正的特性。

负反馈产生可控制的输出。

当反馈断开时,从输入到输出的系统增益称为开环增益。

反馈起作用时的系统增益称为闭环增益。

 

半导体器件可以分成两类:电流驱动型和电压驱动型。电流驱动型的器件要求有电流流入才能工作。电压驱动型的器件对输入端的电压变化产生反应。

 

二极管的两个重要特性:正向压降,反向击穿电压。

在二极管结构的基础上,附加一个P型或N型的半导体来构成的,这被称作双极型晶体管,简称晶体管或BJT。它也分成两类:NPN型和PNP型。

 

NPN需要电流流入基极来开通晶体管,而PNP需要电流流出基极才能开通。换句话说,NPN需要基极具有比发射极更大的电压,而PNP需要基极比发射极更负的电压。

 

晶体管用做开关

  1. 饱和
  2. 晶体管的类型要用对

晶体管用作线性放大器,这是因为流经集电极的电流正比于流经基极的电流。这个比例称为晶体管的放大系数,用百特或HFE表示。

 

场效应晶体管FET

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FET,其输出特性基本上相当于输入电压的可变电阻。FET的输出端分别称为漏极和源极,而输出端则称为门极。

 

为了使一个FET开通,其门极上几乎不需要有电流流过(而只需施加一个电压即可)。有些性能较好的运放使用FET作为输入端,其原因就在这里。FET的缺点是,它比晶体管容易损坏。FET对静电和过电压比较敏感,因此在使用这类器件时,请注意其最大定额参数。

一些不常见的半导体器件

达林顿管:在达林顿管中,基极-发射极的二极管压降基本上翻了一倍。

SCR:当你构建一个PNPN结构时,得到的就是SCR,其全名是可控硅整流器。它本质上是一个二极管和一个晶体管的组合,它可以很容易地对大电流进行开关控制。你可以开通它,但不能断开它。只有当流经SCR的电流低于其保持电流(一个很小的电流)时,它 才会关断自己。SCR是晶闸管的一种。

TRIAC:它是SCR的一个兄弟,也是晶闸管的一种。你可以把它看成是反向背靠背的两个SCR,因此它是一个很有效的交流开关。它常见于固态继电器等场合。

IGBT:全称绝缘栅双极型晶体管,可以看成晶体管和FET的某种组合。它利用一个FET来迫使负载电流流过一个大晶体管。

 

有一点我再怎么强调都不过分,那就是你必须仔细阅读所使用的元件的参数表。你对元件的特性了解越多,你的设计就会越好。

 

电阻乘以流过的电流就是压降,压降乘以电流就等于功率。

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