跳转至

模拟电子技术典型电路速查

读图顺序:端口/地 → DC 状态或 Q 点 → AC/功能模型 → 候选解 → 状态与额定复核。表中 \(A_v\) 默认是“表内输入节点到表内输出节点”的拓扑增益;从信号源到负载必须另乘加载:

\[ \frac{v_L}{v_s}= \frac{R_{in}}{R_s+R_{in}}\,A_{v0}\, \frac{R_L}{R_{out}+R_L}. \]

若已把 \(R_L\) 并入 \(R_C\parallel R_L\)\(R_D\parallel R_L\),不可再乘一次负载分压。端口与总增益依据

0. 三条总规则

  • 候选解不等于答案: 二极管/BJT/MOS/运放都先用候选模型求解,再验 ON/OFF、结偏置、\(V_{DS}\gtreqless V_{OV}\)、输出轨、共模、电流、频率和热;一项失败就换状态/模型。
  • DC/AC 分两张图: DC 中耦合/旁路电容开路并保留电源;中频小信号中恒定电源为交流地,足够大的耦合/旁路电容才近似短路。DC/AC 分离
  • 条件/适用边界: 下列趋势均针对表中明确的 NPN、增强型 NMOS、理想或低频运放模型;改成 PNP/PMOS、换输出定义或进入高频/大信号时,重画电流方向再列 KCL/KVL。

1. 二极管:整流、限幅、钳位

三列分别给出具有公共参考地的完整半波整流、双参考双二极管限幅和正钳位电路;虚线为输入,实线为输出。

三列都以地为公共参考;中列的 \(+V_R/-V_R\) 网络符号表示另一端接地的理想参考源。两只二极管方向相反,因而输出在 \(\pm(V_R+V_D)\) 附近限幅。电路本体只标器件与端口,导通条件在正文中说明。

电路 输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 功能 典型传递 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) DC/状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
串联半波整流 \(v_i\) 对地;\(v_o\)\(R_L\) 上端对地 非线性整流,无单一线性相位;图示方向保留正半周,反接则保留负半周 恒压降候选:\(v_o=0\)\(v_i<V_\gamma\)),\(v_o=v_i-V_\gamma\)\(v_i\ge V_\gamma\) 状态相关:OFF 时 \(R_{in}\to\infty\),ON 时源看入约 \(R_L+r_d\)\(R_{out}\) 需置零输入后按 ON/OFF 小信号模型测试 每一时刻假设 ON/OFF→列 KVL→检查 \(i_D\ge0\)\(v_D<V_\gamma\) 把完整正半周都算导通;忽略源阻、反向恢复、峰值反压 半波整流
偏置限幅器 \(v_i\)\(R\) 输入;\(v_o\) 为限幅节点;按所链接图 2-13 的无负载拓扑 分段同相:OFF 段输出跟随输入,越阈后由相应参考支路钳位 上限约 \(V_{ref,+}+V_\gamma\);下限由二极管方向与参考源决定 非线性、状态相关:两管 OFF 时输入电流为零,\(R_{in}\to\infty\);某管 ON 时小信号 \(R_{in}\approx R+r_d+R_{ref}\),其中 \(r_d\) 是导通管小信号电阻、\(R_{ref}\) 是参考源内阻(理想时为 0)。\(R_{out}\) 随状态由这三者共同决定,应置零输入后加测试源求 枚举每只管 ON/OFF→求分段式→同时检查所有二极管不等式 把限幅与钳位混同;把无负载图擅自加入负载;忘记非理想参考源的 \(R_{ref}\) 会改变导通段 偏置对称限幅
电容钳位器 \(v_i\)\(C\)\(v_o\)\(C\) 后节点,\(R_L\) 提供回流 波形不反相而整体平移;某一峰值按二极管方向钳到参考附近,理想峰峰值近似不变 导通峰值设定 \(v_C\);关断时 \(v_o=v_i-v_C\)\(R_LC\gg T\) 时下垂小 无单一 DC \(R_{in}/R_{out}\):两者随频率与导通态变;OFF 时输入经 \(C\) 耦合、输出约由 \(R_L\) 定,ON 时参考源与 \(r_d\) 降低 \(R_{out}\) 先给 \(v_C(0)\)→判首次导通→求周期稳态→检查 \(R_LC/T\) 用稳态结果替代启动过程;\(RC\) 太小、源阻太大、方向画反 钳位与下垂

条件/适用:以上为恒压降、准静态或声明过的周期稳态模型;高频时加入结电容和反向恢复,击穿区必须外部限流。状态假设算法

2. BJT 三组态:CE / CC / CB

共射极从基极输入、集电极输出;射极跟随器从基极输入、发射极输出;共基极从发射极输入、集电极输出。

拓扑 输入端 / 输出端 相位 级内典型增益 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) 趋势 DC→AC 工作流 最常见失效或误用 详细说明
CE,共射,E 旁路 B 对交流地 / C 对交流地 反相 \(A_{v,b\to L}\approx-g_m(R_C\parallel R_L)\) 基极约 \(r_\pi\) 再并偏置,偏低/中;输出约 \(R_C\)(有限 \(r_o\) 时修正) DC 求 \(I_{CQ},V_{CEQ}\) 并验 BE 正偏/BC 反偏;AC 求 \(g_m,r_\pi\),再乘源分压 \(-g_mR_C\)\(v_L/v_s\);忘记加载、Q 点、旁路条件或 \(r_o\) CE 增益推导
CE,\(R_E\) 未旁路 B / C 反相 \(-\beta R_C'/[r_\pi+(\beta+1)R_E]\);条件充分才近似 \(-R_C'/R_E\) \(R_{in,b}\) 增至 \(r_\pi+(\beta+1)R_E\);单向 \(r_o\to\infty\) 模型下 \(R_{out}\approx R_C\) 同上,但 AC 保留 \(R_E\)、重算 E 节点 未满足 \(\beta\gg1\)\(g_mR_E\gg1\) 就跳到阻值比;机械写 \(R_C\parallel r_o\) 为精确输出阻抗 发射极退化
CC,射极跟随器 B / E 同相,\(<1\) \((\beta+1)R_E'/[r_\pi+(\beta+1)R_E']\) 输入高,负载约乘 \(\beta+1\) 反射;输出低但取决于 \(R_s\parallel R_1\parallel R_2\) DC 验有源与两侧摆幅;AC 令 C 为交流地,负载并入 \(R_E'\) 说“增益恒等于 1”或“输出阻抗恒等于 \(1/g_m\)”;忘记源阻和输出电流 CC 端口推导
CB,共基 E / C 同相 \(A_v\approx+g_m(R_C\parallel R_L)\);本征电流传输幅值 \(\alpha\approx1\) 输入很低,晶体管端约 \(1/g_m\);输出约 \(R_C\) DC 给 B 偏置;AC 用旁路令 B 交流地,从 E 注入测试信号 把“B 为交流地”说成 B 没有 DC 电压;用低 \(R_{in}\) 接高阻电压源 CB 推导

条件/适用:NPN 正向有源、小信号、中频、耦合/旁路满足近似并默认 \(r_o\to\infty\)。输出摆幅仍须沿实际交流负载线检查截止/饱和。BJT 三组态同尺度表

3. MOS 三组态:CS / SF / CG

共源从栅极输入、漏极输出;源极跟随器从栅极输入、源极输出;共栅从源极输入、漏极输出。

拓扑 输入端 / 输出端 相位 级内典型增益 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) 趋势 DC→AC 工作流 最常见失效或误用 详细说明
CS,共源,S 旁路 G / D 反相 \(A_{v,g\to L}\approx-g_m(R_D\parallel R_L)\) 栅本征低频很高,整级约偏置电阻并联;输出约 \(R_D\) DC 解 \(I_D,V_{GS},V_{DS}\) 并验饱和;AC 求 \(g_m\)、令 S 交流地 只见 \(V_{GS}>V_{TH}\) 就称饱和;把栅高阻说成任意频率无限 CS 推导
CS,\(R_S\) 未旁路 G / D 反相 \(-g_mR_D'/(1+g_mR_S)\) \(R_{in}\) 仍主要由栅偏置网络定;所声明 \(r_o\to\infty\) 模型中 \(R_{out}\approx R_D\),退化降低增益、提高线性 DC 保留 \(R_S\) 稳 Q;AC 也保留并重算 \(v_{gs}=v_g-v_s\) 只说 \(R_S\) 越大越好,忽略 Q 点、余量和体效应 源极退化
SF,源极跟随 G / S 同相,\(<1\) \(g_mR_S'/(1+g_mR_S')\) 输入高;输出约 \(R_S\parallel1/g_m\)(所声明一阶模型) DC 验饱和及上/下摆幅;AC 令 D 为交流地、负载并入 \(R_S'\) 忘记体效应通常进一步降低增益;忽略容性负载和输出电流 源极跟随器
CG,共栅 S / D 同相 \(A_v\approx+g_m(R_D\parallel R_L)\) 输入低,约 \(1/g_m\);输出约 \(R_D\) DC 给 G 偏置;AC 令 G 交流地,从 S 注入 把低输入阻抗误接高阻电压源;忽略 \(r_o\)/体效应与漏源方向 共栅推导

条件/适用:增强型 NMOS 在长沟道强反型饱和区、小信号、中频,并声明 \(r_o\to\infty,g_{mb}=0\)。现代短沟道或衬底不随 S 动时须重列模型。MOS 与 BJT 对照

4. 运放八类典型电路

上部从求差、开环增益和反馈网络说明负反馈如何压小误差;下部对比反相与同相放大器的接法、虚短条件和闭环增益。

电路 输入端 / 输出端 极性 / 功能 典型候选关系 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) 趋势 状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
反相放大 \(v_i\to R_{in}\to v_-\)\(v_o\) 对地 反相 \(v_o/v_i=-R_f/R_{in}\) 信号源看入约外接 \(R_{in}\);闭环输出低 判负反馈→虚地 KCL→验六项边界 把虚地接成物理地;越轨后仍用电阻比 反相放大器
同相放大 \(v_i\to v_+\)\(v_o\) 对地 同相 \(v_o/v_i=1+R_f/R_g\) 输入很高;输出低 先由分压求 \(v_-=\beta v_o\)→候选→边界检查 写成 \(R_f/R_g\) 而漏掉 1;忽略输入共模 同相放大器
电压跟随器 \(v_i\to v_+\)\(v_o\) 直接反馈到 \(v_-\) 同相缓冲 \(v_o\approx v_i\) 输入高、输出低,隔离高源阻/低负载 验单位增益稳定性、共模、摆幅、电流、容性负载 误以为电压增益 1 就没有功率/端口作用,或能驱无限负载 电压跟随器
反相求和器 每个 \(v_k\)\(R_k\)\(v_-\)\(v_o\) 加权求和并反相 \(v_o=-R_f\sum v_k/R_k\) 每路源看相应 \(R_k\);输出低 对虚地列总 KCL→用所有输入之和验轨/电流 把理想电压源直接并联;饱和后仍叠加各路实际输出 求和器
四电阻差分器 \(v_1\to\)反相侧,\(v_2\to\)同相分压;\(v_o\) 输出差值;匹配时共模理想相消 \(R_2/R_1=R_4/R_3=k\Rightarrow v_o=k(v_2-v_1)\) 两输入阻抗有限且不同;输出低 先写一般式→验比值/源阻匹配、共模范围、轨 只看四阻就写差值;把运放自身 CMRR 与电阻匹配混为一项 四电阻差分器
反相积分器 \(v_i\to R\to v_-\),反馈 \(C\)\(v_o\) 正输入给负斜率,带记忆 \(v_o(t)=v_o(t_0)-(1/RC)\int_{t_0}^{t}v_i(\tau)\,d\tau\) 低频理想闭环输入约 \(R\);输出低但会随时间撞轨 先写电容极性/初值→KCL→求候选斜坡→验轨/SR 删除初值;忽略失调和 DC 被持续积分;无泄放导致饱和 积分器
同相比较器 \(v_i\to v_+\)\(V_{ref}\to v_-\)\(v_o\) 大小判断:高/低两态 \(v_i>V_{ref}\Rightarrow V_{OH}\)\(v_i<V_{ref}\Rightarrow V_{OL}\) \(R_{in}\) 高;推挽输出 \(R_{out}\) 低,开集/开漏输出的等效 \(R_{out}\) 由外接上拉与导通管共同决定 不用虚短;直接判 \(v_d\) 符号并查输入范围、输出接口、延迟 忘记开集/开漏上拉;交越处宣称唯一 0 输出 比较器
反相施密特 \(v_i\to v_-\)\(v_o\to v_+\)\(R_1\)\(v_+\to V_{ref}\)\(R_2\) 反相双阈值、有记忆 \(\beta=R_2/(R_1+R_2)\)\(V_{TH}=\beta V_{OH}+(1-\beta)V_{ref}\)\(V_{TL}=\beta V_{OL}+(1-\beta)V_{ref}\) 正反馈,不用线性闭环端口公式;\(R_{in}\) 高,\(R_{out}\) 对推挽型低、对开集/开漏型由上拉决定 由当前输出决定当前阈值;上穿 \(V_{TH}\) 翻低,下穿 \(V_{TL}\) 翻高 \(R_1,R_2\) 系数写反;忘记历史和不对称输出电平 施密特触发器

条件/适用:理想电阻比只给候选。线性电路必须满足负反馈、高环路增益、未饱和;比较器/施密特是开环或正反馈状态,禁止虚短。虚短状态判定

5. 反馈四组态

识别只做两步:输出端跨接取样就是取电压,串入取样就是取电流;输入端形成误差电压属于串联比较,在同一节点比较电流属于并联比较。对应端口趋势是“输入串增并减,输出压减流增”。

中文名(输出—输入) 输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 典型功能 典型闭环传递 \(R_{in,f}\) / \(R_{out,f}\) 状态/分析工作流 最常见误判 详细说明
电压串联 输入比较电压;输出跨接取样 \(v_o\) 负反馈电压放大;典型同相运放/跟随器为同相,严格符号仍由端口参考决定 \(A_{vf}=v_o/v_s=A_v/(1+T)\approx1/\beta\),无量纲;\(\beta=v_f/v_o\) 无量纲 \(R_{in}(1+T)\) / \(R_{out}/(1+T)\) 先看跨输出取压,再看输入形成电压差;确认 \(T\) 相位合适 只凭返回到“−”端命名;忽略取样网络加载 电压串联
电压并联 输入求和节点比较电流;输出跨接取样 \(v_o\) 负反馈跨阻;典型反相运放按“流入求和点为正”时 \(v_o\) 反相,换箭头则符号随之变 \(R_{mf}=v_o/i_s=R_m/(1+T)\approx1/\beta\),单位 Ω;\(\beta=i_f/v_o\),单位 S \(R_{in}/(1+T)\) / \(R_{out}/(1+T)\) 输出电压经网络变反馈电流,在输入节点列 KCL 看到 \(R_f\) 像“串着”就误称串联混合;把虚地当物理地 电压并联
电流串联 输入比较电压;输出支路串入取样 \(i_o\) 负反馈跨导;\(i_o/v_s\) 的正负由所画电流箭头决定,组态名称本身不固定相位 \(G_{mf}=i_o/v_s=G_m/(1+T)\approx1/\beta\),单位 S;\(\beta=v_f/i_o\),单位 Ω \(R_{in}(1+T)\) / \(R_{out}(1+T)\) 明确取样的是 \(i_C/i_E\)\(i_D/i_S\) 哪一个,再看串联误差电压 把任意 \(R_E/R_S\) 都叫完整输出电流取样;漏掉电流定义差异 电流串联
电流并联 输入节点比较电流;输出支路串入取样 \(i_o\) 负反馈电流放大;\(i_o/i_s\) 的正负由两个端口箭头决定,不能由“并联”二字推出 \(A_{if}=i_o/i_s=A_i/(1+T)\approx1/\beta\),无量纲;\(\beta=i_f/i_o\) 无量纲 \(R_{in}/(1+T)\) / \(R_{out}(1+T)\) 圈出输入 KCL 节点与输出串联传感器,分别决定两端趋势 只看电阻横竖;混淆中英文命名顺序 电流并联

条件/适用:四行均采用同一个通式 \(A_f=A/(1+T)\)\(A\)\(A_f\) 可依端口量分别带无量纲、Ω 或 S,而 \(T=A\beta\) 始终无量纲。\(A_f\approx1/\beta\) 还要求深度反馈 \(|T|\gg1\)、相位合适且闭环稳定。表中端口乘除 \(1+T\) 另要求 \(T\) 在该频带近似正实、取样/混合理想且前向通道近似单向;接近失稳或加载明显时用测试源重算。闭环代数端口公式边界

6. 差分对与电流镜

左图为 NPN 下拉电流镜,右图为 NMOS 下拉电流镜;参考管均采用二极管连接,输出支路经负载接正电源。

左列 \(Q_1\) 的集电极与基极短接,右列 \(M_1\) 的漏极与栅极短接;这两条直角连线表示参考管的二极管连接,不是额外器件。说明文字置于图注中,图内导线只表示电气连接。

电路 输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 功能 典型关系 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) DC/AC 或状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
对称差分对 \(v_1,v_2\);单端 \(v_{o1}\) 或差分 \(v_{od}=v_{o1}-v_{o2}\) \(v_{id}>0\)\(i_{c1}\uparrow,v_{o1}\downarrow\)\(v_{o2}\uparrow\);左单端反相,定义 \(v_{o1}-v_{o2}\) 的差分输出也反相 平衡 \(I_C\approx I_T/2\)\(A_{d,se}=-g_mR_C/2\)\(A_{d,diff}=-g_mR_C\) 输入电阻有限,输出节点电阻较高;具体值随单端/差分端口定义、\(R_C\)、器件 \(r_o\)、尾源和负载改变,无普适数值,须在所选偏置与终端下加测试源求 DC 验两管放大区与尾源顺从;AC 固定 \(v_{cm}\)、输入 \(\pm v_{id}/2\) 只知道差值不查共模范围;混淆单端和差分输出符号/倍数 对称差分对
CMRR 读出 同一对输入;必须指定同一输出定义 共模理想应被抑制;单端/差分输出的符号与倍率必须分别定义 \(\mathrm{CMRR}=\lvert A_d/A_c\rvert\);有限尾阻会造成单端 \(A_{c,se}\ne0\);完全对称差分读出可消共同量 不是新拓扑:\(R_{in}/R_{out}\) 沿用同一差分对及所选单端/差分端口;不得把不同终端的端口值混用 分别做固定共模的差模测试和 \(v_1=v_2\) 的共模测试,供电/负载/频率相同 用单端 \(A_d\) 除差分 \(A_c\);把差分输出的理想相消推广到失配电路 单端/差分 CMRR 边界
BJT 基本镜 参考经 \(R_{ref}\);输出取 Q2 集电极 低侧吸收电流;\(I_{ref}\) 增大使 \(I_{out}\) 同向增大,输出端电流按“流入镜”定义为正 理想匹配 \(I_{out}\approx I_{ref}\);含两份基流 \(I_{out}\approx I_{ref}/(1+2/\beta)\) 参考端 \(R_{in}\) 有限且通常较低;输出 \(R_{out}\) 高但因 Early 效应有限。二者随偏置、器件参数与外接参考/负载而变,无普适数值,须加测试源求 DC 求 \(I_{ref}\)→验两管正向有源、输出顺从/耐压/功耗→再评误差 把 Q2 集电极误接基极节点;忘记 Early、温差、基流 BJT 电流镜
NMOS 基本镜 M1 漏栅短接参考;输出取 M2 漏 低侧吸收电流;\(I_{ref}\) 增大使 \(I_{out}\) 同向增大 \(I_{out}/I_{ref}\approx k_{n2}/k_{n1}\approx(W/L)_2/(W/L)_1\)(后一近似限同工艺) 参考端 \(R_{in}\) 有限且通常较低;输出 \(R_{out}\) 高但因沟道长度调制有限。二者随偏置、器件参数与外接参考/负载而变,无普适数值,须加测试源求 建立共同 \(V_{GS}\)→验 M2 \(V_{DS}\ge V_{OV}\) 与上下额定→查 \(\lambda\)/失配 “同 \(V_{GS}\) 就绝对同电流”;顺从不足仍套饱和比例 MOS 电流镜

条件/适用:差分公式限平衡点附近、低频、匹配、小差模和正确工作区;镜像关系限匹配同温、顺从充足。高输出阻抗是小信号斜率,不表示输出无需 DC 余量。顺从与 \(r_o\)

7. A / B / AB 与互补推挽

左侧为带双电阻负载和尾电流源的差分对,右侧为带二极管预偏置的互补 AB 推挽级。

类别 / 电路 输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 功能 增益 / 导通角 / 效率 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) DC/状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
A 类单管功率级 控制端输入;集/漏极或变压器/跟随输出,必须指定 相位取决于 CE/CS、跟随或变压器接法;器件全周期导通 单管导通角 \(360^\circ\);增益和效率依具体耦合/拓扑,不能给单一值 \(R_{in}/R_{out}\) 均取决于具体 CE/CS、跟随或变压器拓扑;未指定电路时 N/A 先选 Q 点和完整负载线→验全周期不截止/饱和→算静态功耗/热 脱离耦合方式背“固定最大效率”;忽略零信号也发热 A/B/AB 对照
B 类互补推挽 两管基极受互补驱动;公共发射极为 \(v_o\) 同相跟随;上管向负载供正电流、下管吸收负电流,各负责一个半周 电压增益约 1;每管理想导通 \(180^\circ\);理想最大效率 \(\pi/4\) \(R_{in}\)\(\beta\)、负载及驱动状态决定;\(R_{out}\) 低但取决于源阻、\(g_m\) 与导通管 按半周判哪只管导通→算峰值电流/双轨功率→验死区、摆幅、驱动、SOA 以为负载只有半波;忽略 \(V_{BE}\) 死区、关断管耐压和中等摆幅最大耗散 B 类推挽
AB 类推挽 与 B 类同,增加浮动偏置/小发射极电阻 同相;过零附近上下管重叠导通,电流极性与 B 类相同 电压增益约 1;每管严格 \(180^\circ<\theta<360^\circ\),端点分别归 B/A 类;效率低于同条件理想 B 类 \(R_{in}\) 由偏置、\(\beta\) 与负载决定;\(R_{out}\) 低且交越区通常比纯 B 类连续,但仍随偏置/源阻变 设静态偏置→测静态电流→扫温度与器件离散→再查交越、功耗、热稳定 偏置太小仍失真,太大趋向 A 类并可能热失控;偏置器件不热耦合 AB 预偏与热稳定

条件/适用:\(\eta_{max}=\pi/4\) 只属于理想双轨 B 类、纯电阻正弦和最大无失真 \(V_p=V_{CC}\);实体还要查峰值 I、关断 V、SOA、\(T_J\)、散热和故障。B 类效率与热

8. 桥式整流 + 电容滤波

左侧标出桥式整流在输入正负半周各有两只二极管导通,负载电流方向不变;右侧将全波整流波形、电容峰值充电和负载放电造成的纹波对齐,并给出近似关系。

输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 功能 典型关系 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) 状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
只接合规隔离后的低压次级 \(a,b\);输出 \(p\)\(n\) 为正 全波取绝对值式整流,不是线性相位关系;两半周都令 \(p\) 相对 \(n\) 为正,C 峰值充电、峰间放电 \(f_{ripple}=2f_{line}\)\(V_{raw,max}\approx V_{sec,p}-2V_D\);小纹波 \(\Delta V_{pp}\approx I_L/(f_{ripple}C)\) 周期时变非线性,故无单一 \(R_{in}/R_{out}\);输入只在充电脉冲内呈低阻取能,输出在导通时由源/二极管低阻钳住、关断时由 \(C\) 与负载决定下垂 逐半周圈导通二极管对→求峰值→按关断段 \(C\,dv/dt=-I_L\) 估纹波→验谷值/下级 dropout 把 RMS 当峰值;只减一只压降;只按平均负载电流选二极管;忽略 ESR、纹波电流和空载峰值 桥式整流与滤波纹波推导

安全警告

不得搭建市电带电实验,也不得把面包板接市电。 本指南只分析合规隔离后的安全低压次级;保险、保护接地、绝缘、爬电距离、外壳与认证不由本速查表替代。安全边界

9. 齐纳并联与串联线性稳压

左图展示齐纳二极管反向击穿时由串联电阻限流的回路;右图展示换向后出现反向恢复电流并在trr后回到漏电。

齐纳并联稳压依靠支路分流,串联线性稳压则由调整管、基准和误差放大环路主动校正;两者的状态与热约束见下表。

电路 输入端 / 输出端 相位 / 极性 / 功能 典型关系 \(R_{in}\) / \(R_{out}\) DC/状态工作流 最常见失效或误用 详细说明
齐纳并联稳压 安全低压 \(V_{in}\)\(v_o\) 为齐纳 K 对 A/地 DC 同极性:输入升高会让输出略升,但增量被齐纳分流压小;\(v_o\approx+V_Z\) \(I_Z=(V_{in}-V_Z)/R_s-I_L\) \(R_{in}\)\(R_{out}\) 都随齐纳是否处于规定击穿区、偏置电流、\(R_s\)、源阻和负载而变;稳压区输出电阻较低但非零,无普适数值,须在最坏偏置/负载下加测试源求 最小 \(V_{in}\)+最大 \(I_L\)\(I_{Z,min}\);最大 \(V_{in}\)+最小 \(I_L\)\(I_{Z,max},P_Z,P_R\) 只写 \(v_o=V_Z\) 不验最坏组合;无串联限流;轻载功耗被忽略 齐纳稳压
串联调整/线性稳压 未稳压 \(V_{raw}\) 经 Qpass;输出 \(v_o\) 对地 DC 同极性稳压;负反馈使输入/负载扰动到输出的增量同向但显著衰减 \(V_{in,min}\ge V_o+V_{dropout}\)\(P_{pass}\approx(V_{in}-V_o)I_L\) \(R_{in}\) 不是固定放大器端口量,随负载、静态电流和控制方式变;环路带宽内 \(R_{out}\) 低,掉压/限流/失稳后不再成立 纹波谷值验 dropout→最大/平均输入验热→验限流、规定电容和环路稳定→分别测线/负载调整 只看输入平均值;把滤波当稳压;忽略静态电流、热和电容 ESR/稳定性 串联稳压

条件/适用:齐纳须在规定击穿电流窗口,串联稳压须未掉压、未限流/过热且反馈稳定。滤波负责储能,稳压负责主动校正,两者不能互相替代。

10. 面试最后 15 秒自检

  1. 我说的是哪两个端口之间的增益?是否把信号源分压和负载分压重复/漏算?
  2. 我给的是候选解还是已经通过工作区、轨、共模、电流、频率、功率和热的自洽解?
  3. 差分题的 \(A_d,A_c\) 是否使用同一频率、终端和同一个单端/差分输出定义
  4. 输出出现负号,是相位/参考方向,还是模型假设失败?
  5. 若参数趋零、无穷,或输入减半,结论是否回到合理极限?

配合一页公式表使用:先用本表识别拓扑和状态,再用公式表恢复关系,最后点章节链接复核推导。