電工與電子基礎(chǔ)第七~九章-可編程序控制器課件

1、技工學(xué)校機(jī)械類通用教材電工與電子基礎(chǔ)(第 5 版) (含習(xí)題集)第七章可編程序控制器第八章晶體二極管及其基本電路第九章晶體管及其基本電路第七章可編程序控制器第一節(jié)可編程序控制器概述第二節(jié)PLC的工作原理第三節(jié)FX2N系列PLC簡介第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令第五節(jié)編 程 實(shí) 例第一節(jié)可編程序控制器概述一、PLC及其特點(diǎn)1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。2)通用性強(qiáng)，容易擴(kuò)充功能。3)指令系統(tǒng)簡單，編程簡便且易于掌握。4)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，功耗低。5)維修工作量小，現(xiàn)場連接方便。二、PLC的基本結(jié)構(gòu)圖7-1PLC的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)可編程序控制器概述(1)中央處理器CPUCPU是PLC的核心

2、部件，起著控制和運(yùn)算的作用。(2)存儲器PLC的存儲器，按用途可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩大類。(3)輸入/輸出單元輸入/輸出單元又稱為I/O接口電路，是PLC與外部被控對象(機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程)聯(lián)系的紐帶與橋梁。(4)編程器編程器主要供用戶進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和編輯用戶程序。(5)電源PLC大多使用220V交流電源，PLC內(nèi)部的直流穩(wěn)壓單元用于為PLC內(nèi)部電路提供穩(wěn)定直流電壓，某些PLC還能夠?qū)ν馓峁〥C 24V穩(wěn)定電壓，為外部傳感器供電。第二節(jié)PLC的工作原理一、PLC的等效電路圖7-2繼電器控制系統(tǒng)的組成第二節(jié)PLC的工作原理圖7-3PLC的等效電路二、PLC的工作過程第二節(jié)P

3、LC的工作原理圖7-4PLC的工作過程a)工作過程b)用戶程序的執(zhí)行過程(1)輸入處理階段(輸入刷新階段)CPU按順序讀取全部輸入點(diǎn)的通斷狀態(tài)，并將其寫入相應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器(輸入映像寄存器)內(nèi)。第二節(jié)PLC的工作原理(2)程序執(zhí)行階段CPU掃描用戶程序，即按用戶程序中指令的順序逐條執(zhí)行每條指令。(3)輸出處理階段(輸出刷新階段)CPU在執(zhí)行完所有指令后，把輸出狀態(tài)寄存器中所有輸出繼電器的通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，并以一定的方式將此狀態(tài)信息輸出，來驅(qū)動PLC的外部負(fù)載，從而控制設(shè)備的相應(yīng)動作，形成PLC的實(shí)際輸出。三、PLC的編程語言(1)梯形圖梯形圖是從繼電器控制系統(tǒng)演變而來的。圖7-5繼電

4、器控制電路與PLC控制程序a)繼電器控制電路b)梯形圖c)指令表第二節(jié)PLC的工作原理(2)指令表指令表類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，也是用指令助記符來編程的。第三節(jié)FX2N系列PLC簡介一、FX2N系列PLC的型號和基本技術(shù)性能1.FX2N系列PLC的型號216.tif表7-1常用FX2N系列PLC的基本單元和擴(kuò)展單元2.FX2N系列PLC的主要技術(shù)性能第三節(jié)FX2N系列PLC簡介表7-2FX2N系列PLC的主要性能規(guī)格第三節(jié)FX2N系列PLC簡介表7-2FX2N系列PLC的主要性能規(guī)格第三節(jié)FX2N系列PLC簡介表7-3FX2N系列PLC的輸入特性表7-4FX2N系列PLC的輸出特性(繼電器輸出

5、型)二、FX2N系列PLC的內(nèi)部可編程元件第三節(jié)FX2N系列PLC簡介圖7-6輸入繼電器的等效電路1.輸入繼電器(X)第三節(jié)FX2N系列PLC簡介圖7-7輸出繼電器的等效電路2.輸出繼電器(Y)3.輔助繼電器(M)第三節(jié)FX2N系列PLC簡介1)觸點(diǎn)利用型輔助繼電器。2)線圈驅(qū)動型輔助繼電器。4.定時(shí)器(T)圖7-8定時(shí)器的動作過程a)普通定時(shí)器b)積算定時(shí)器第三節(jié)FX2N系列PLC簡介5.計(jì)數(shù)器(C)6.狀態(tài)繼電器(S)7.數(shù)據(jù)寄存器(D)8.變址寄存器(V/Z)9.指針(P/I)第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(1)LD動合觸點(diǎn)與母線連接指令，即將輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器

6、、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常開觸點(diǎn)連接到左母線上。(2)LDI動斷觸點(diǎn)與母線連接指令，即將輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常閉觸點(diǎn)連接到左母線上。(3)OUT線圈驅(qū)動指令，即對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的線圈進(jìn)行驅(qū)動。例7-1LD、LDI、OUT指令的使用(見圖7-9)。圖7-9LD、LDI、OUT指令的使用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令解該梯形圖對應(yīng)的指令表及說明如下：第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令結(jié)論：1)LD、LDI指令使用于與輸入公共線(輸入母線)相連的觸點(diǎn)，也可以與ANB、ORB指令配合使用于分支電路的起點(diǎn)。2)OUT是驅(qū)動線圈的指令

7、，用于驅(qū)動Y、M、T、C這些器件，但不能用于輸入繼電器。3)OUT指令可以連續(xù)使用若干次，相當(dāng)于線圈的并聯(lián)。4)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的OUT指令之后應(yīng)設(shè)定常數(shù)K。第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(4)用于動合觸頭的串聯(lián)，即串聯(lián)一個(gè)輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常開觸點(diǎn)。(5)用于動斷觸點(diǎn)的串聯(lián)，即串聯(lián)一個(gè)輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常閉觸點(diǎn)。例7-2、指令的使用(見圖)。第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令結(jié)論：1)AND、ANI是單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，可連續(xù)使用，個(gè)數(shù)沒有限制。2)若要串聯(lián)多個(gè)觸點(diǎn)組成回路時(shí)，必須采用后面說明的ANB指令。(

8、6)用于動合觸點(diǎn)的并聯(lián)，即并聯(lián)一個(gè)輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常開觸點(diǎn)。(7)用于動斷觸點(diǎn)的并聯(lián)，即并聯(lián)一個(gè)輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的常閉觸點(diǎn)。第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令例7-3、指令的使用(見圖7-11)。圖7-11OR、ORI指令的使用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：結(jié)論: OR、 ORI 用于單個(gè)觸點(diǎn)與前面電路的并聯(lián), 緊接在 LD、 LDI 指令之后使用, 即對其前面指令所規(guī)定的觸點(diǎn)再并聯(lián)一個(gè)觸點(diǎn), 可連續(xù)使用。 第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(8)：電路塊并聯(lián)連接指令，即

9、用于支路的并聯(lián)連接。例7-4ORB指令的使用(見圖7-12)。圖7-12指令的使用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令解該梯形圖對應(yīng)的指令表如下：第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(9)：電路塊串聯(lián)連接指令，用于將并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接。例7-5ANB指令的使用(見圖7-13)。圖7-13ANB指令的使用解該梯形圖對應(yīng)的指令表及說明如下：第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(10)LDP取脈沖上升沿指令，即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有OFFON的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)與邏輯運(yùn)算開始，并接通一個(gè)掃描周期。(11)LDF取脈沖下降沿指令，即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有ONOFF的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)與邏輯運(yùn)算開始，并接通一

10、個(gè)掃描周期。(12)ANDP與脈沖上升沿指令，即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有OFFON的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)串聯(lián)接通一個(gè)掃描周期。(13)ANDF與脈沖下降沿指令，即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有ONOFF的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)串聯(lián)接通一個(gè)掃描周期。第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令圖7-14LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令的應(yīng)用(14)ORP或脈沖上升沿指令，第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有OFFON的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)并聯(lián)接通一個(gè)掃描周期。(15)ORF或脈沖下降沿指令，即當(dāng)指定動合觸點(diǎn)有ONOFF的變化時(shí)，該指定觸點(diǎn)并聯(lián)接通一個(gè)掃描周期。例7-6LDP、LDF、ANDP、AN

11、DF、ORP和ORF指令的應(yīng)用(見圖7-14)。解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：2 ORP X004 上升沿檢出并聯(lián)連接4 OR M05 ANDF X002 下降沿檢出串聯(lián)連接7 OUT M08 LDF X001 下降沿檢出運(yùn)算開始第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令10 ORF X005 下降沿檢出并聯(lián)連接12 OR Y00113 ANDP X003 上升沿檢出串聯(lián)連接15 OUT Y001圖7-15MPS、MRD和MPP指令的使用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(16)MPS進(jìn)棧指令，即將本指令使用前的邏輯運(yùn)算結(jié)果送到堆棧的第一層。(17)MRD讀棧指令，即讀出堆棧第一層存儲的數(shù)據(jù)，

12、堆棧內(nèi)數(shù)據(jù)均不發(fā)生移動，故該數(shù)據(jù)可以再次由MRD指令讀出。(18)MPP出棧指令，即取出堆棧第一層存儲的數(shù)據(jù)，由于該數(shù)據(jù)被取出后不再存儲在堆棧的第一層，而棧內(nèi)其他數(shù)據(jù)則按順序向上移動，因此該數(shù)據(jù)也就無法再次被讀出或取出。例7-7MPS、MRD和MPP指令的使用(見圖7-15)。解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：0 LD X000第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令圖7-16INV指令的使用(19)INV取反指令，即將本指令執(zhí)行前的運(yùn)算結(jié)果取反。例7-8 INV指令的使用(見圖7-16)。解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：0 LD X0031 INV 取反

13、指令2 OUT Y001第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令結(jié)論: 不需要指定操作元件號。 圖7-17PLS和PLF指令的應(yīng)用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(20)PLS上升沿輸出指令，即當(dāng)驅(qū)動輸入有OFFON的變化時(shí)，指定的動合觸點(diǎn)接通一個(gè)周期。(21)PLF下降沿輸出指令，即當(dāng)驅(qū)動輸入有ONOFF的變化時(shí)，指定的動合觸點(diǎn)接通一個(gè)周期。例7-9PLS和PLF指令的應(yīng)用(見圖7-17)。解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：0 LD X0001 PLS M0 上升沿輸出指令2 LD M04 OUT Y0005 LD X0016 PLF M1 下降沿輸出指令第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令8

14、 LD M19 OUT Y001 (22)SET置位指令，即當(dāng)置位條件一旦滿足時(shí)，該指令便對指定操作元件進(jìn)行置位操作；接下來，即使置位條件不再滿足，指定操作元件依然保持動作狀態(tài)。圖7-18SET和RST指令的應(yīng)用第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令(23)RST 復(fù)位指令，即當(dāng)復(fù)位條件一旦滿足時(shí)，該指令便對指定操作元件進(jìn)行復(fù)位操作；接下來，即使復(fù)位條件不再滿足，指定操作元件依然保持不被驅(qū)動狀態(tài)。例7-10SET和RST指令的應(yīng)用(見圖7-18)。解該梯形圖對應(yīng)的指令表及部分說明如下：0 LD X0001 SET Y000 置位指令2 LD X001 3 RST Y000 復(fù)位指令(24)空操作指

15、令,即使該步序空操作或不起作用，其作用是在變更程序或增加指令時(shí)，使步序號碼的變更較少。(25)主控指令，即用于公共觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令圖7-19MC、MCR指令的使用(26)主控復(fù)位指令，即MC指令的復(fù)位指令。(27)END結(jié)束指令，表示程序結(jié)束。第五節(jié)編 程 實(shí) 例一、編程的基本規(guī)則1)輸入輸出繼電器、輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的觸點(diǎn)的使用次數(shù)是無限制的。2)梯形圖每一行都是從左邊母線開始，線圈接在右母線上，所有的觸點(diǎn)均不能放在線圈的右邊。3)線圈不能直接接在左母線上，但是，可以通過動斷觸點(diǎn)連接線圈。4)在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)最多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯

16、形圖的最上面。5)梯形圖必須從左到右，從上到下按順序執(zhí)行。第五節(jié)編 程 實(shí) 例圖7-20橋式電路及其等效梯形圖二、典型編程實(shí)例1.瞬時(shí)輸入延時(shí)斷開的電路第五節(jié)編 程 實(shí) 例圖7-21瞬時(shí)輸入延時(shí)斷開電路2.電動機(jī)換接起動電路第五節(jié)編 程 實(shí) 例圖7-22籠型三相異步電動機(jī)起動電路a)主電路b)PLC接線圖第五節(jié)編 程 實(shí) 例圖7-23籠型三相異步電動機(jī)起動電路梯形圖1.什么叫可編程序控制器?第五節(jié)編 程 實(shí) 例2.可編程序控制器的主要特點(diǎn)有哪些?3.可編程序控制器由哪幾部分組成?各部分起什么作用?4.可編程序控制器的等效電路由哪幾部分組成?5.可編程序控制器以什么方式進(jìn)行工作?6.簡述輸入繼電

17、器、輸出繼電器、定時(shí)器及計(jì)數(shù)器的用途。7. FX2N系列可編程序控制器的基本指令有多少條?各條指令的功能是什么?8.繪出下列指令程序的梯形圖。圖7-2梯形圖第五節(jié)編 程 實(shí) 例9.寫出圖7-2所示梯形圖的指令程序。第八章晶體二極管及其基本電路第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識第二節(jié)晶體二極管第三節(jié)整流與濾波電路第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識一、半導(dǎo)體及其特性(1)導(dǎo)體導(dǎo)電性能良好(其電阻率為1010m)，如金、銀、銅、鉛等。(2)絕緣體導(dǎo)電性能極差(其電阻率在10m以上)，如橡膠、陶瓷、塑料、石英等。(3)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間(電阻率為10-510m)，如硅、鍺、砷化鎵等。1)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨外界

18、溫度升高而明顯地加強(qiáng)。2)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨光照強(qiáng)度的不同而顯著地變化。第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識圖8-1硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)平面示意圖3)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能對雜質(zhì)非常敏感。第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識圖8-2晶體中原子的排列第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識圖8-3載流子在外電場作用下的運(yùn)動方向二、P型和N型半導(dǎo)體第一節(jié)半導(dǎo)體的基本知識1. N型半導(dǎo)體2. P型半導(dǎo)體三、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詧D8-4PN結(jié)的單向?qū)щ娦詀)PN結(jié)b)加正向電壓時(shí)PN結(jié)導(dǎo)通c)加反向電壓時(shí)PN結(jié)截止電子空穴第二節(jié)晶體二極管一、結(jié)構(gòu)和分類圖8-5晶體二極管的外形和符號第二節(jié)晶體二極管圖8-6點(diǎn)接觸型二極管的結(jié)構(gòu)1接觸電極2PN結(jié)3、8觸須4P

19、型晶片5支架6、10引線7晶片9管殼第二節(jié)晶體二極管圖8-7面接觸型二極管的結(jié)構(gòu)1金屬管殼2、11引線3玻璃4接觸層5P型再結(jié)晶層6鋁絲7PN結(jié)8N型硅片9支架10管心第二節(jié)晶體二極管圖8-8二極管典型的伏安特性曲線二、伏安特性和主要參數(shù)1.伏安特性第二節(jié)晶體二極管(1)正向特性圖中曲線OA(OA)段表示正向電壓值很小時(shí)，流經(jīng)二極管的正向電流也較小。(2)反向特性圖中曲線OC(OC)段表示當(dāng)反向電壓剛開始增大時(shí)(一般為01V)，反向電流略有增加；但當(dāng)反向電壓繼續(xù)增大時(shí)，反向電流幾乎保持原來的數(shù)值不變，如曲線CD(CD)段，這時(shí)的電流稱為反向飽和電流，它和管子特性及溫度有關(guān)。(3)反向擊穿特性當(dāng)

20、反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然增大，如曲線E()以下部分所示，這時(shí)，只要反向電壓稍有增加，反向電流就會急劇增大，使管子損壞，這種現(xiàn)象稱為擊穿。2.主要參數(shù)(1)最大正向電流指晶體二極管長期工作時(shí)，允許通過的最大平均電流值。第二節(jié)晶體二極管(2)最高反向工作電壓指二極管所能承受的額定反向工作電壓值(峰值)，使用中若超過此值，管子會被反向擊穿。三、型號命名Y2.tif第二節(jié)晶體二極管Y3.tif四、簡易判別1.好壞的判別第二節(jié)晶體二極管圖8-9晶體二極管的簡單判別a)反向電阻的測量b)正向電阻的測量2.極性的判別第三節(jié)整流與濾波電路圖8-10整流器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-11單相半波整流

21、電路一、單相整流電路1.單相半波整流電路第三節(jié)整流與濾波電路(1)電路的組成及工作原理如圖8-11所示，它由變壓器T和整流二極管V組成。圖8-12單相半波整流電路的波形a)變壓器T二次電壓的波形b)負(fù)載上的電壓和電流的波形c)流過二極管V上的電流的波形d)二極管V上的電壓的波形第三節(jié)整流與濾波電路1)當(dāng)變壓器二次電壓u在正半周時(shí)(圖中0段)，二次繞組的a端為正，b端為負(fù)，此時(shí)，二極管V的兩端因加正向電壓而導(dǎo)通；由于二極管V的正向電阻很小，所以加在負(fù)載兩端的電壓約等于變壓器的二次電壓，即uLu，而負(fù)載電流iL由決定，波形如圖8-12b所示。2)當(dāng)u處于負(fù)半周時(shí)(圖8-12a中段)，二次繞組的a端

22、為負(fù)，b端為正，此時(shí)二極管V因加反向電壓而截止，所以，電路中無電流流過，負(fù)載電壓為零；二次電壓u全部加到二極管兩端，如圖8-12d所示。(2)負(fù)載電壓和電流經(jīng)半波整流后，在負(fù)載上得到的是單向脈動電壓。第三節(jié)整流與濾波電路圖8-13半波整流輸出的直流電壓(3)整流二極管的選擇例8-1有一電阻性直流負(fù)載為2k，要求流過的電流為50mA。如果采用半波整流電路，試選擇合適的二極管。第三節(jié)整流與濾波電路2.單相全波整流電路(1)電路的組成和工作原理如圖8-14所示，它由帶中心抽頭的變壓器T和二極管V1、V2組成。第三節(jié)整流與濾波電路圖8-15單相全波整流電路的波形()負(fù)載電壓和電流(3)整流二極管的選擇

23、圖8-14單相全波整流電路第三節(jié)整流與濾波電路例8-2某單相全波整流電路的輸出直流電壓和電流分別為110V和6A，問如何選擇變壓器的二次電壓和整流二極管?解)由式0.9可得變壓器的二次電壓為)加在二極管上的反向電壓為)流過二極管、的平均電流為第三節(jié)整流與濾波電路圖8-16單相橋式整流電路3.單相橋式整流電路(1)電路的組成和工作原理如圖8-16所示為單相橋式整流電路的幾種形式。(2)負(fù)載電壓和電流第三節(jié)整流與濾波電路圖8-17單相橋式整流電路電流的流向a)正半周時(shí)V1、V3導(dǎo)通b)負(fù)半周時(shí)V2、V4導(dǎo)通第三節(jié)整流與濾波電路圖8-18單相橋式整流電路的波形(3)整流二極管的選擇第三節(jié)整流與濾波電

24、路例8-3某單相橋式整流電路的輸出電壓和電流分別為110V和6A，問應(yīng)選擇何種型號的硅整流二極管?解橋式整流電路中的二極管所承受的最大反向電壓為第三節(jié)整流與濾波電路圖8-20帶電容濾波器的單相半波整流電路二、濾波電路1.電容濾波器圖8-19幾種形式的濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-21電容濾波電路的直流輸出電壓波形2.電感濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-22帶電感濾波器的單相全相橋式整流電路第三節(jié)整流與濾波電路圖8-23電感濾波電路的直流輸出電壓波形3.復(fù)式濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-24形濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-25形濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-26a)“R”形濾波器b)“”

25、形濾波器第三節(jié)整流與濾波電路圖8-27多級濾波器第三節(jié)整流與濾波電路表8-1各種濾波器的特性和應(yīng)用第三節(jié)整流與濾波電路表8-1各種濾波器的特性和應(yīng)用1.半導(dǎo)體有哪些主要特性?2.什么是P型半導(dǎo)體，什么是N型半導(dǎo)體?3.試述PN結(jié)的特性。4.晶體二極管有哪些分類?試述點(diǎn)接觸型和面接觸型二極管各自的特點(diǎn)和用途?5.晶體二極管的主要參數(shù)有哪些?第三節(jié)整流與濾波電路6.在半波整流電路中，要求輸出電壓為35V，負(fù)載電阻為50，試選擇合適的整流二極管。7.在全波整流電路中，要求輸出電壓為35V，負(fù)載電阻為50，試選擇二極管?8.試畫出四種橋式整流電路，說明其工作原理,并畫出其輸出電壓的波形。9.電容器和電

26、感線圈為什么能做濾波元件?用它們做濾波元件時(shí)，應(yīng)注意什么問題?第九章晶體管及其基本電路第一節(jié)晶體管第二節(jié)晶體管放大電路第三節(jié)晶體管正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)單管低頻交流小信號電壓放大器的安裝和調(diào)試第一節(jié)晶體管一、基本結(jié)構(gòu)圖9-1常用晶體管的外形1)基區(qū)的厚度很薄。2)集電結(jié)的面積較大。3)發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度比基區(qū)的高。第一節(jié)晶體管二、電流分配與放大作用圖9-2晶體管的結(jié)構(gòu)和符號第一節(jié)晶體管圖9-3測試晶體管特性的實(shí)驗(yàn)電路第一節(jié)晶體管表9-1晶體管電流分配關(guān)系的測試數(shù)據(jù)(單位：m)1)晶體管中各電流的關(guān)系是：發(fā)射極電流等于集電極電流與基極電流之和，即2)當(dāng)基極電流有微小變化時(shí)，就相應(yīng)地有較大的變化，

27、這就是晶體管的電流放大作用。三、特性曲線第一節(jié)晶體管圖9-4晶體管與外接電源的連接a)NPN型b)PNP型第一節(jié)晶體管圖9-5晶體管特性曲線測試電路1.輸入特性曲線2.輸出特性曲線第一節(jié)晶體管圖9-6晶體管特性曲線a)輸入特性曲線b)輸出特性曲線(1)截止區(qū)當(dāng)為零時(shí)，很小，可以認(rèn)為晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，從特性曲線上來看，第一節(jié)晶體管的那條曲線以下的區(qū)域叫做截止區(qū)。(2)飽和區(qū)當(dāng)集電極電阻選得太大，會出現(xiàn)，即集電極的電位低于基極電位。()放大區(qū)當(dāng)大于管子的正向壓降，集電極與發(fā)射極間的電壓固定在某一較大的數(shù)值(例如)時(shí)，基極電流有較小的變化，就能引起的較大變化，這就是前面所講的電流放大作用。圖9-7

28、工作狀態(tài)判別第一節(jié)晶體管例9-1試根據(jù)圖9-7中晶體管各電極上的電位值，判別它的工作狀態(tài)。解1)圖9-7a發(fā)射結(jié)P區(qū)電位高出N區(qū)0.7V，為正向偏置；集電結(jié)上N區(qū)電位高出P區(qū)3.3V，為反向偏置；所以該晶體管處于放大狀態(tài)。2)圖9-7b發(fā)射結(jié)上N區(qū)電位高出P區(qū)0.7V，為反向偏置；集電結(jié)N區(qū)電位高出P區(qū)4.7V，為反向偏置；所以說該晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。四、主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)(1)交流電流放大系數(shù)(2)直流電流放大系數(shù)2.穿透電流3.集電結(jié)反向漏電流ICBO第一節(jié)晶體管4.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流當(dāng)集電極電流超過一定值時(shí)，晶體管的電流放大系數(shù)將要明顯地下降。(2)擊穿電壓當(dāng)基極開路

29、時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓，叫做擊穿電壓，用表示，在工作時(shí)，如就會使晶體管損壞。(3)集電極最大耗散功率指晶體管參數(shù)的變化不超過規(guī)定允許值時(shí)，集電極耗散的最大功率，用表示。圖9-8晶體管的使用范圍第一節(jié)晶體管五、型號命名Y4.tif第二節(jié)晶體管放大電路一、低頻小信號電壓放大電路1)有一定的電壓放大倍數(shù)。2)要有一定的通頻帶，即在一定頻率范圍內(nèi)要求放大器具有相同的放大能力。3)放大后的信號失真要小。4)工作穩(wěn)定性好，噪聲小。1.放大器的組成圖9-9低頻小信號電壓放大電路a)雙電源供電b)單電源供電第二節(jié)晶體管放大電路(1)工作電源工作電源向放大器提供能量，為滿足晶體管工作在合適的狀態(tài)，

30、一般的數(shù)值為幾伏到幾十伏。(2)晶體管在放大器正常工作時(shí)起電流放大作用。(3)集電極電阻作為集電極負(fù)載電阻，它的主要作用是電流通過時(shí)，使管子獲得必要的工作電壓，并將晶體管電流放大作用轉(zhuǎn)換成電壓放大作用。(4)基極電阻的作用是使向晶體管提供一定數(shù)量的基極電流，以保證晶體管有比較合適的工作狀態(tài)，從而使信號不失真。(5)耦合電容器和、分別為輸入、輸出耦合電容。2.放大器的靜態(tài)工作情況第二節(jié)晶體管放大電路(1)設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的原因圖9-10所示為不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路，由于沒有設(shè)置偏置電路，當(dāng)信號未輸入時(shí)，當(dāng)然也幾乎為零，兩端不會產(chǎn)生電壓降。圖9-10不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路第二節(jié)晶體管放大電路圖9-1

31、1不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的放大器輸出波形失真(2)用計(jì)算法求靜態(tài)工作點(diǎn)電壓放大器在靜態(tài)時(shí)，電路中有直流基極電流和直流集電極電流流通。第二節(jié)晶體管放大電路)計(jì)算靜態(tài)基極電流。圖9-12設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)后可避免失真第二節(jié)晶體管放大電路圖9-13電壓放大器的直流通路)計(jì)算靜態(tài)集電極電流。)計(jì)算集電極與發(fā)射極之間的電壓。第二節(jié)晶體管放大電路例9-2在圖9-9b所示電路中，若已知，300k，k，晶體管50，試求其靜態(tài)工作點(diǎn)。解根據(jù)式(9-6)，可得第二節(jié)晶體管放大電路(3)用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)利用晶體管的輸入特性與輸出特性曲線，通過作圖的方法分析放大器的基本性能，稱為圖解法。圖9-14從輸出特性曲線求靜態(tài)工作點(diǎn)

32、第二節(jié)晶體管放大電路)直流負(fù)載線。2)確定靜態(tài)工作點(diǎn)。3)根據(jù)求靜態(tài)、與的值。圖9-15用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)第二節(jié)晶體管放大電路例9-3如圖9-9b所示的電路中，若已知6，k，150k，晶體管的輸出特性曲線如圖9-15所示。試用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)。解先作直流負(fù)載線，由于圖9-16用圖解法分析波形失真情況第二節(jié)晶體管放大電路()靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響上面已講過不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)會引起信號失真。3.放大器的動態(tài)工作情況(1)交流通路及輸入、輸出電阻)交流通路。2)輸入電阻ri。圖9-17電壓放大器的交流通路第二節(jié)晶體管放大電路圖9-18電壓放大器的輸入端等效交流電路第二節(jié)晶體管放大電路圖9-19

33、電壓放大器的輸出端等效交流電路3)輸出電阻ro。第二節(jié)晶體管放大電路例9-4一臺電壓放大器，已知：k，m，晶體管，2.5k，試求它的輸入電阻ri和輸出電阻ro。圖9-20交流負(fù)載線第二節(jié)晶體管放大電路第二節(jié)晶體管放大電路(2)交流負(fù)載線(3)電壓放大倍數(shù)(也稱為電壓增益)例9-5如圖9-17所示的電壓放大器中，已知，k，3k，晶體管40，試求：()不接負(fù)載電阻時(shí)的電壓放大倍數(shù)；(2)接上2k負(fù)載電阻時(shí)的電壓放大倍數(shù)。解靜態(tài)集電極電流為第二節(jié)晶體管放大電路圖9-21各部分電流及電壓的波形5.分壓式電流負(fù)反饋偏置電路例9-5表明，電壓放大器接上負(fù)載電阻后，電壓放大倍數(shù)的絕對值降低了。這和上面討論的

34、情況是一致的。4.放大器的電壓放大過程第二節(jié)晶體管放大電路圖9-22分壓式電流負(fù)反饋偏置電路6.阻容耦合放大器第二節(jié)晶體管放大電路圖9-23多級放大器的結(jié)構(gòu)框圖第二節(jié)晶體管放大電路圖9-24阻容耦合放大器二、晶體管功率放大電路1)要有足夠大的功率輸出。第二節(jié)晶體管放大電路2)非線性失真要小。3)效率要高。圖9-25單管功率放大器第二節(jié)晶體管放大電路1.單管功率放大器(1)T1與T2的作用功率放大器一般采用變壓器耦合，使用輸入、輸出變壓器T1與T2后，既能使前級的交流信號順利地輸送到后級，使前后級的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，又可利用變壓器來進(jìn)行阻抗變換而獲得適當(dāng)?shù)呢?fù)載匹配，以保證放大器輸出最大功率。(

35、2)靜態(tài)工作點(diǎn)和交、直流負(fù)載線功率放大器是在大信號下工作的，常用圖解法來分析其電路的工作情況。1)直流負(fù)載線。2)交流負(fù)載線。第二節(jié)晶體管放大電路圖9-26單管功率放大器的圖解分析法(3)輸出功率和效率2.變壓器耦合的推挽功率放大器第二節(jié)晶體管放大電路(1)電路的組成1)V1和V2是一對性能相同的晶體管，它們在輸入波形的一個(gè)周期內(nèi)交替工作，一個(gè)管子承擔(dān)正半周的放大工作，另一個(gè)管子承擔(dān)負(fù)半周的放大工作。2)輸入變壓器T1的二次繞組采用帶中心抽頭的對稱形式，它能把輸入信號ui變成兩個(gè)大小相等、相位相反的信號ui1和ui2，并分別加在兩個(gè)晶體管的發(fā)射結(jié)上，以保證兩個(gè)晶體管交替工作。3)輸出變壓器T2

36、的一次繞組也繞成中心抽頭的對稱形式，它能將兩個(gè)晶體管各自放大的半個(gè)波形合成為一個(gè)完整的波形，耦合到負(fù)載上。第二節(jié)晶體管放大電路(2)工作過程如圖9-27所示，當(dāng)交流信號ui輸送給T1的一次側(cè)時(shí)，在其二次側(cè)中將感應(yīng)出兩個(gè)大小相等、相位相反的信號電壓ui1和ui2。圖9-27變壓器耦合的推挽功率放大器第二節(jié)晶體管放大電路圖9-28推挽功率放大器的圖解分析法第二節(jié)晶體管放大電路圖9-29帶有偏置電路的推挽功率放大器3.無輸出變壓器的功率放大器第二節(jié)晶體管放大電路圖9-30某收音機(jī)末級無輸出變壓器推挽功放電路第二節(jié)晶體管放大電路圖9-31無輸出變壓器電路的工作原理第三節(jié)晶體管正弦波振蕩電路一、振蕩現(xiàn)象

37、圖9-32LC振蕩電路的工作過程二、振蕩條件圖9-33反饋放大器的結(jié)構(gòu)框圖第三節(jié)晶體管正弦波振蕩電路三、幾種LC振蕩器的基本電路1.變壓器耦合式振蕩器圖9-34變壓器耦合式振蕩器第三節(jié)晶體管正弦波振蕩電路2.電感三點(diǎn)式振蕩器圖9-35電感三點(diǎn)式振蕩器3.電容三點(diǎn)式振蕩器第三節(jié)晶體管正弦波振蕩電路圖9-36電容三點(diǎn)式振蕩器及調(diào)節(jié)頻率的方法實(shí)驗(yàn)單管低頻交流小信號電壓放大器的安裝和調(diào)試(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)進(jìn)一步掌握交流放大器的工作原理，初步學(xué)會電路的焊接和調(diào)試方法。2)熟悉真空管毫伏表、音頻信號發(fā)生器和示波器的使用方法。(二)實(shí)驗(yàn)電路、設(shè)備和材料圖9-37單管放大器實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)單管低頻交流小信號電壓放大器的安裝和調(diào)試1)實(shí)驗(yàn)電路如圖9-37所示。2)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和材料：萬用表一個(gè)、真空管毫伏表一個(gè)、低頻信號發(fā)生器一臺、穩(wěn)壓電源(6V)一臺、示波器一臺，晶體管3DG100一個(gè)、電阻1k、3.3k、5.1k、10k各一個(gè)，47k電位器一個(gè)、電解電