注冊(cè)電氣公共基礎(chǔ)-電工電子技術(shù)2

電工電子技術(shù)

第二講2006年7月8日1

模擬電子技術(shù):

?二極管、穩(wěn)壓管原理及典型應(yīng)用電路；

?三極管結(jié)構(gòu)、原理及單管電壓放大電路；?集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用。數(shù)字電子技術(shù):?數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)；?基本的邏輯門電路與組合邏輯電路；?觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路。22半導(dǎo)體二極管3穩(wěn)壓二極管1半導(dǎo)體的單向?qū)щ娞匦约癙N結(jié)第七節(jié)二極管、穩(wěn)壓管要求： 1.理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?2.了解二極管、穩(wěn)壓管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理 和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義； 3.會(huì)分析含有二極管的電路。3PN結(jié)正向偏置：P區(qū)加正電壓、N區(qū)加負(fù)電壓－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄PN+_內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。一、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)反向偏置P區(qū)加負(fù)電壓、N區(qū)加正電壓－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚NP+_內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。5①、結(jié)構(gòu)：在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。例如：點(diǎn)接觸型二極管二半導(dǎo)體二極管二極管符號(hào)6開啟電壓Uon硅管0.5V,鍺管0.1V。工作電壓UD:硅管0.6~1V,鍺管0.2~0.5V。反向擊穿電壓U(BR)、伏安特性和主要參數(shù)⑷.最大反向工作電壓UR⑸.反向飽和電流ISuDiDISIF⑵.最大整流電流IF⑶.反向擊穿電壓UBR⑴.開啟電壓UonuD7二極管電路分析舉例正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止若二極管是理想的，導(dǎo)通時(shí)正向管壓降為零，截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開,電流為零。82005、107.半導(dǎo)體二極管的正向伏安(V-A)特性是一條：(A)過坐標(biāo)軸零點(diǎn)的直線(B).過坐標(biāo)軸零點(diǎn)I隨U按指數(shù)規(guī)律變化的曲錢(C).正向電壓超過某一數(shù)值后才有電流的直線(D).正向電壓超過某一數(shù)值后I隨U按指數(shù)規(guī)律變 化的曲錢9電路如圖，求：UABV陽(yáng)=－6VV陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V例1：

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kBAUAB+–101112ui>8V，二極極管管導(dǎo)導(dǎo)通通，，可可看看作作短短路路uo=8Vui<8V，二極極管管截截止止，，可可看看作作開開路路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例2：ui18V參考考點(diǎn)點(diǎn)二極極管管陰陰極極電電位位為為8VD8VRuoui++––13UIUZIZIZmaxUZIZ穩(wěn)壓壓誤誤差差曲線線越越陡陡，，電電壓壓越越穩(wěn)穩(wěn)定定。。+-主要要參參數(shù)數(shù)1、穩(wěn)穩(wěn)定定電電壓壓UZ2、穩(wěn)穩(wěn)定定電電流流IZ、最大大、、最最小小穩(wěn)穩(wěn)定定電電流流Izmax、Izmian。3、最最大大允允許許功功耗耗三、、穩(wěn)穩(wěn)壓壓二二極極管管：：14電源變變壓器器:調(diào)整電電壓大大小，，將交交流電電網(wǎng)電電壓u1變?yōu)楹虾线m的的交流流電壓壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流流電電路路濾波波電電路路穩(wěn)壓壓電電路路整流電電路:將交流流電壓壓u2變?yōu)槊}脈動(dòng)的的直流流電壓壓u3。濾波電電路:將脈動(dòng)動(dòng)直流流電壓壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠狡交牡闹绷髁麟婋妷簤簎4。穩(wěn)壓電路路:減弱電電網(wǎng)波波動(dòng)及及負(fù)載載變化化對(duì)電電壓的的影響響,保持輸輸出電電壓u0的穩(wěn)定定。第八節(jié)節(jié)直直流電電源15RLuiuouiuott㈠、半波整整流電電路輸出電電壓平平均值值（U0）:二極管管承受受的最最高電電壓:二極管管的平平均電電流：：一、整整流電電路16u2>0時(shí)u2<0時(shí)時(shí)輸出是是脈動(dòng)動(dòng)的直直流電電壓！！u2uou2D4D2D1D3RLuoABuo=u2uo=-u2㈡、單單相橋式整整流電電路17負(fù)載電電壓U0的平均均值為為:負(fù)載上上的(平均)電流:uo整流電電路中中整流流管的的選擇擇：u2D4D2D1D3RLuoAB18二、濾波電電路濾波原原理：：濾波電電路利利用儲(chǔ)儲(chǔ)能元元件電電容兩兩端的的電壓壓(或通過過電感感中的的電流流)不能突突變的的特性性,濾掉電電路輸輸出電電壓中中的交交流成成份，，保留留其直直流流成份份，達(dá)達(dá)到平平滑輸輸出電電壓波波形的的目的的。濾波方方法：：將電容容與負(fù)負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦婋姼信c與負(fù)載載RL串聯(lián))。191.電路結(jié)結(jié)構(gòu)2.工作原原理u>uC時(shí)，二極極管導(dǎo)導(dǎo)通，，電源在在給負(fù)負(fù)載RL供電的的同時(shí)時(shí)也給給電容容充電電，uC增加，，uo=uC。u<uC時(shí)，二極極管截截止，，電容容通過過負(fù)載載RL放電，，uC按指數(shù)數(shù)規(guī)律律下降降，uo=uC。+Cici–++–aDuoubRLio=uC3.工作波波形二極管管承受受的最最高反反向電電壓為為。。uoutOtO2037、整流濾濾波電電路如如圖所所示，，已已知，，，，穩(wěn)穩(wěn)壓管管的穩(wěn)穩(wěn)定電電流與8-37.整流濾濾波電電路如如圖所所示已已知，，穩(wěn)壓管管的穩(wěn)穩(wěn)定電電流通通過負(fù)負(fù)載和和穩(wěn)壓壓管的的電流流和通通過二二極管管的平平均電電流是是【】】(a)5mA,2.5mA(b)8mA,8mA(c)6mA,2.5mA(d)6mA,4.5mA21第九節(jié)節(jié)三三極極管㈠、三極管管結(jié)構(gòu)構(gòu)NPN型IBICCEBIEPNP型IBICCEBIE22㈡、三三極管管的特特性曲曲線iC=F(uCE)IB=常數(shù)iB=F(uBE)UCE=常數(shù)iCiBuCEuBEVBBRw1RbRw2VCCmAVV輸入特特性輸出特特性23iB=F(uBE)UCE=常數(shù)iB(A)uBE(V)204060800.40.8UCE1V1、輸入入特性性iC=F(uCE)IB=常數(shù)數(shù)iC(mA)1234uCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)區(qū)域域滿滿足足IC=IB稱為為線性性區(qū)區(qū)（（放放大大區(qū)區(qū)））。。當(dāng)UCE大于于一一定定的的數(shù)數(shù)值值時(shí)時(shí)，，IC只與與IB有關(guān)關(guān)，，IC=IB。2、輸輸出出特特性性CEB243、三三極極管管工工作作區(qū)區(qū)及及判判定定：：iC(mA)uCE(V)IB=0截止止區(qū)區(qū)飽和和區(qū)區(qū)放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)：放大區(qū)：飽和區(qū)：IBICCEBJe反偏偏Je正偏偏Je正偏偏2538、圖示示電電路路中中的的晶晶體體管管，，當(dāng)當(dāng)輸輸入入信信號(hào)號(hào)為為3v時(shí)，，工作作狀狀態(tài)態(tài)是是【】】（a）飽飽和和（（b）截截止止（（c）放放大大（（d）不不確確定定26例3：（a）（（b）（（c）27性能能指指標(biāo)標(biāo)：：放大器RSuSRLuiuo一、、放放大大電電路路的的組組成成。。電壓壓放放大大倍倍數(shù)數(shù)高高第十十節(jié)節(jié)基基本本放放大大電電路路輸輸入入電電阻阻大大輸出出電電阻阻小小28放大大電電路路的的分分析方方法法①靜靜態(tài)態(tài)分分析析②動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分分析析估算算法法—利用用靜靜態(tài)態(tài)等等效效電電路路圖解解法法—利用用晶晶體體管管特特性性曲曲線線微變變等等效效電電路路法法圖解解法法RBVBBRCuiuoTVCCRSuS+-iBiCiERL輸入回路輸出回路IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQAu,Ri,Ro29二、放放大大電電路路的的靜靜態(tài)態(tài)分分析析Rb+VCCRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_Rb+VCCRCT圖8-79直流通道圖8-78基本的電壓放大電路

分析原則：信號(hào)源的作用為零。電容元件在直流電源的作用下相當(dāng)于斷路。30圖8-79直流通道Rb+VCCRCTICQIBQ31晶體體管管微變變等等效模模型型ebcicibubeuce三、放放大大電電路路的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分分析析㈠、、微變變等等效效電電路路icbecibibubeucerbe32微變變等等效效電電路路短路路短路路+VCCRbRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_RSrberceRbRCRL+_+_在中中頻頻信信號(hào)號(hào)源源的的作作用用下下，，電電容容元元件件相相當(dāng)當(dāng)于于短短路路。。33㈡、、電電壓壓放放大大倍倍數(shù)數(shù)的的計(jì)計(jì)算算：：負(fù)載載電電阻阻越越小小，，放放大大倍倍數(shù)數(shù)越越小小。。rberceRbRCRLRS+_+_34㈢、、輸輸入入電電阻阻和和輸輸出出電電阻阻的的計(jì)計(jì)算算：：rbeRbRCRLRS+_+_35四、、穩(wěn)穩(wěn)定定工工作作點(diǎn)點(diǎn)和和靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)穩(wěn)定定的的放放大大電電路路Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-分析析:①.靜態(tài)：方法同前前述的靜靜態(tài)偏置置電路。。③。注意：Ce的影響。②.動(dòng)態(tài)：利用微變變等效電電路。36可以認(rèn)為為ICQ基本與溫溫度無關(guān)關(guān)。Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)保證靜態(tài)工作作點(diǎn)穩(wěn)定定的原理理：37rbeRCRLRe性能指標(biāo)標(biāo)計(jì)算：：※※※Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-38對(duì)于動(dòng)態(tài)信號(hào)來說，Ce將Re短路，Re對(duì)信號(hào)不起作用，電壓放大倍數(shù)如何變化？如果再增增加上Ce，放大倍數(shù)數(shù)怎樣？？Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-39Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-rbeRCRL40rbeRCRLRe對(duì)比含有有Ce的性能分分析：※※※不變41422005、108.圖示電路路,R1=50kΩ.R2=10kΩRE=1kΩΩ,晶體管的的β=60。,靜態(tài)UBE=0.7V，所示電電路靜態(tài)態(tài)基極電電流IB等于多少少?(A)0.0152mA(B).0.0213mA(C).0.0286mA(D).0.0328mA43放大倍數(shù)數(shù)與負(fù)載載無關(guān)，，當(dāng)有幾幾級(jí)運(yùn)放放時(shí)可以以分級(jí)分分析。虛短路虛開路uiuo+-A0第十一節(jié)節(jié)集集成成運(yùn)算放放大器44(一)、反相相比例電電路0=uu=-+i1i2i1=i2RfR1Rbuiuo_+A虛短路虛開路虛地一、比例例電路45uo電路的輸輸入電阻阻：Ri=ui/ii=R1輸出電阻阻很?。?！平衡電阻，使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等,以消除偏置電流的影響。R2=R1//RfRfR1Rbuiii_+ARo=046(二)、同相相比例電電路RfR1Rbuiuou-=u+=ui_+A47RfR1Rbuiuo_+A當(dāng)Rf=0時(shí):R1Rbuiuo_+Auiuo_+A*電壓跟跟隨電路路在電路中中作用與與分離元元件的射射極輸出出器相同同，但是是電壓跟跟隨性能能好。48（一）、、反相加加法電路路uoRfR2ui2i12R1ui1Rbi11iF_+A二、加減減運(yùn)算電電路49u+=ui1則電壓放放大倍數(shù)數(shù)為：u+~ui1、ui2？R22ui2所以：注意:同相求和和電路的的兩個(gè)輸輸入信號(hào)號(hào)的放大大倍數(shù)互互相影響響，不能能單獨(dú)調(diào)調(diào)整。R1RFu

i1+_uoR21_+A（二）、、同相加加法電路路505152（2005、109）圖示電路路,該電路輸輸出電壓壓U。與輸入入電壓UI1、UI2的關(guān)系式式為:(A).(B).(C).(D).53一、門電電路㈠門電路的的基本概概念“與”、“或”、“非”是三種基基本的邏邏輯關(guān)系系，任何何其它的的邏輯關(guān)關(guān)系都可可以以它它們?yōu)榛A(chǔ)表示示。與非：條件A、B、C都具備，則則F不發(fā)生。。&ABCF第十二節(jié)節(jié)門門電電路和觸觸發(fā)器54或非：條件A、B、C任一具備，則則F不發(fā)生。。1ABCF異或：條件A、B有一個(gè)具備備，另一一個(gè)不具具備則F發(fā)生。=1ABF55㈡、基本門電電路二極管與與門:FD1D2AB+12V&ABCF56二極管或或門FD1D2AB-12V1ABCF57R1DR2AF+12V+3V三極管非非門嵌位二極極管ABCF58真值表相同為“0”不同為“1”異或門=159例：分析析下圖的的邏輯功功能。&2&3&4AMB1F=101被