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文檔簡介
關于無線電基礎知識第一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:2一、無線電通信基礎知識1.1、無線電波的劃分1.2、無線電波的傳播1.3、無線電發(fā)送與接收第二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:3
無線電波:在電磁場里,磁場的任何變化會產生電場,電場的任何變化也會產生磁場。交變的電磁場不僅可能存在于電荷、電流或導體的周圍,而且能夠脫離其產生的波源向遠處傳播,這種在空間以—定速度傳播的交變電磁場,就稱為電磁波。無線電技術中使用的這一段電磁波通常稱為無線電波。1.1.1、無線電波第三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:41.1.2無線電波的波段λ=c×T=c÷f第四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:51.1.3
無線電波的應用第五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:61.2
無線電波的傳播頻率從幾十Hz(甚至更低)到3000GHz左右,波長從幾十Mm到0.1mm左右的頻譜范圍內的電磁波,稱為無線電波。電波旅行不依靠電線,也不象聲波那樣,必須依靠空氣媒介幫它傳播,有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑ィ行┎軌蛟诳臻g直線傳播,也能夠從大氣層上空反射傳播,有些波甚至能穿透大氣層,飛向遙遠的宇宙空間。發(fā)信天線或自然輻射源所輻射的無線電波,通過自然條件下的媒質到達收信天線的過程,就稱為無線電波的傳播。第六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:71)地波:
這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波。(中波、長波)2)天波:
也即電離層波。地球大氣層的高層約100Km存在著“電離層”。無線電波進入電離層時其方向會發(fā)生改變,出現(xiàn)“反射”。因為電離層折射效應的積累,電波的入射方向會連續(xù)改變,最終會“拐”回地面,電離層如同一面鏡子會反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波”。受氣候、季節(jié)、晝夜等因素影響。(中、短波)
無線電波的傳播方式(一)第七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:83)空間波:由發(fā)射天線直接到達接收點的電波,被稱為直射波。有一部分電波是通過地面或其他障礙物反射到達接收點的,被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。(電視廣播、微波中繼、移動通信)4)散射波:當大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團塊時(12~16Km),無線電波有可能被這些不均勻媒質向四面八方折射和散射,使一部分能量到達接收點,這就是散射波。
(波長較短的波段)5)外球層傳播:離開地面1000Km以外的宇宙間通信稱為外球層傳播。衛(wèi)星通訊和衛(wèi)星直播電視就是利用這種傳播方式。無線電波的傳播方式(二)第八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:91.3.1、無線電傳送的好處
1)電波傳輸不依靠電線。
2)也不象聲波那樣,必須依靠空氣媒介幫它傳播。
3)傳播距離遠、速度快,而且衰減小。
4)頻段寬。1.3.2有效的向外發(fā)射電磁波的條件
1)要有足夠高的振蕩頻率,因為頻率越高,發(fā)射電磁波的本領越大。
2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間,才有可能有效的將電磁場的能量傳播出去。1.3無線電的發(fā)送與接收第九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:10
2)無線電的發(fā)信部分信號源,低頻放大器,調制器,高頻信號振蕩器,高頻放大器,發(fā)射天線1.3.3無線電傳輸
任何一種無線電信號傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分、收信部分和
傳輸媒質三部分組成。1)無線電的傳輸媒質
輸無線電信號的媒質主要有地表、對流層和電離層等,這些媒質的電特性對不同波段的無線電波的傳播有著不同的影響。3)無線電的收信部分接收天線,輸入電路,高頻放大器,變頻器,中頻放大器,解調器,低頻放大第十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:11A.常以一個高頻正弦信號或脈沖信號作為載體,這個載體稱為載波信號。
B.用需要傳輸?shù)男盘柸ジ淖冚d波信號的某一參數(shù),如幅值、頻率、相位。這個用來改變載波信號的某一參數(shù)的信號稱調制信號。
C.在測控系統(tǒng)中需傳輸?shù)氖菧y量信號,通常就用測量信號作調制信號。經(jīng)過調制的載波信號叫已調信號。第十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:121.3.4無線電信號的調制1)調幅AM:使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調幅。任何一種非線性器件都可以用來產生調幅彼。晶體管是一種非線性器件,只要讓其工作在非線性(甲乙類,乙類或丙類)狀態(tài)下,即可用它構成調幅電路。一般總是把高頻載波信號和調制信號分別加在諧振功率放大器的晶體管的某個電極上,利用晶體管的發(fā)射結進行頻率變換,并通過選頻放大,從而達到調幅的目的。根據(jù)信號所加的電極不同,可分為基極調幅,集電極調幅和發(fā)射極調幅等多種調幅電路。調制:用傳遞信號去調制載波的過程。調制又有調幅與調頻和調相之分。第十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:132)調頻FM:使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調頻。調頻波(調頻信號)的特點是:其頻率隨調制信號振幅的變化而變化,而它的幅度卻始終保持不變。當調制信號的幅度為零時,調頻波的頻率稱為中心頻率ω0。當調制信號向正的方向增大時,調頻波的頻率就高于中心頻率;反之,當調制信號向著負的方向變化時,調頻波的頻率就低于中心頻率。第十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:141)發(fā)射的無線電波如何被接收到:電磁波在空間傳播時,如果遇到導體,會使導體產生感應電流,感應電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導體,就可以接收到電磁波了。1.3.5無線電信號的解調2)無線電波的調諧裝置(天線)通過改變可變電容的電容大小改變調諧電路的固有頻率,進而使其、與接收電臺的電磁波頻率相同,這個頻率的電磁波就在調諧電路里激起較強的感應電流,這樣就選出了電流最大的電磁波。解調:將調制信號還原出來的過程。解調又有檢波與鑒頻和鑒相之分。3)變頻(混頻)將一定頻率范圍的已調制高頻信號變成固定的中頻信號。調幅收音機中頻:465KHz調頻收音機中頻:10.7MHz電視圖象中頻:38MHz第十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:15幅度檢波:從調幅波中取出調制信號的過程,稱為幅度檢波。從高頻調幅波中解調出原調制信號4)無線電波的調幅解調(檢波一)常用的檢波電路三種:小信號平方律檢波,大信號包絡全波和乘積檢波。分類第十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:16調幅檢波的過程:第十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:175)無線電波的調頻解調(檢波二)第十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:18
二、常用電子線路2.1、整流電路2.2、濾波電路2.3、穩(wěn)壓電路2.4、振蕩電路第十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:192.1整流電路1)半波整流2)全波整流3)橋式整流整流:利用整流元件(通常是整流二極管)的單向導電性,實現(xiàn)將交流電變換成單向的脈動直流電。單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過,而半波和全波整流電路中均有直流分量流過。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高,在同樣功率容量條件下,體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路,故廣泛應用于直流電源之中。第十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:20半波整流:第二十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:21全波整流:第二十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:22橋式整流:第二十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:23濾波:將脈動直流中的交流成分濾除,減少交流成分,增加直流成分。濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同,實現(xiàn)濾波。2.2、濾波電路電容器C對直流開路,對交流阻抗小,所以C應該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小,對交流阻抗大,因此L應與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后,既可保留直流分量,又可濾掉一部分交流分量,改變了交直流成分的比例,減小了電路的脈動系數(shù),改善了直流電壓的質量。第二十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:24電容濾波電路:
電容濾波電路原理:
若v2處于正半周,二極管D1、D3導通,變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當于并聯(lián)在v2上,所以輸出波形同v2,是正弦波。當v2到達wt=p/2時,開始下降。先假設二極管關斷,電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負載RL放電。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。在剛過wt=p/2時,正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過wt=p/2時二極管仍然導通。在超過wt=p/2后的某個點,正弦曲線下降的速率越來越快,當剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時,二極管關斷。所以在t2到t3時刻,二極管導電,C充電,Vi=Vo按正弦規(guī)律變化;t1到t2時刻二極管關斷,Vi=Vo按指數(shù)曲線下降,放電時間常數(shù)為RLC。第二十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:25電感濾波電路原理:電感濾波電路:
利用儲能元件電感器L的電流不能突變的性質,把電感L與整流電路的負載RL相串聯(lián),也可以起到濾波的作用。當v2正半周時,D1、D3導電,電感中的電流將滯后v2。當負半周時,電感中的電流將更換經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對稱性和電感中電流的連續(xù)性,四個二極管D1、D3;D2、D4的導電角都是180°。第二十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:262.3、穩(wěn)壓電路引起輸出電壓變化的原因是負載電流的變化和輸入電壓的變化理想的穩(wěn)壓電路輸出電阻Ro=0,則Vo與負載RL無關,為了降低Ro,穩(wěn)定Vo,高質量的穩(wěn)壓電路必須采用深度電壓負反饋以改善電路性能。2.3.1二極管穩(wěn)壓電路2.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路2.3.3三端集成穩(wěn)壓電路第二十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:272.3.1二極管穩(wěn)壓電路:它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的,由于反向特性陡直,較大的電流變化,只會引起較小的電壓變化。當輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓:
I↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
當負載電流變化時如何穩(wěn)壓:IO↑→IR↑→VR↑→VZ↓(VO↓)→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑第二十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:28穩(wěn)壓二極管的缺點是工作電流較小,穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作電流較大,輸出電壓一般可連續(xù)調節(jié),穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路,廣泛應用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較大、效率低。2.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路:顯然,VO=VI-VR,當VI增加時,R受控制而增加,使VR增加,從而在一定程度上抵消了VI增加對輸出電壓的影響。若負載電流IL增加,R受控制而減小,使VR減小,從而在一定程度上抵消了因IL增加(或VI減?。敵鲭妷旱挠绊憽5诙隧?,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:29
在實際電路中,可變電阻R是用一個三極管來替代的,控制基極電位,從而就控制了三極管的管壓降VCE,VCE相當于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定,必須按電壓負反饋電路的模式來構成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖16.04所示。它由調整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準電壓源幾個部分組成。第二十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:30VI↑→VO↑→VF↑→VO1↓→VCE↑→VO↓
輸入電壓變化,負載電流保持不變
負載電流變化,輸入電壓保持不變
IL↑→VI↓→VO↓→VF↓→VO1↑→VCE↓→VO↑第三十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:31VF≈VREFVF=Vo(R2''+R3)/(R1+R2+R3)=nVo其中n為取樣系數(shù),n=(R2''+R3)/(R1+R2+R3)所以,Vo=VREF/n調節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。第三十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:32
串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內阻很小,如果輸出端短路,則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調整管上,使調整管的功耗大大增加,調整管將因過損耗發(fā)熱而損壞,為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。穩(wěn)壓電路的保護環(huán)節(jié)保護的方法有反饋保護型和溫度保護型兩種。反饋保護型又分截流型和限流型兩種。溫度保護型是利用集成電路制造工藝,在調整管旁制作PN結溫度傳感器,當溫度超標時,啟動保護電路工作,工作原理與反饋保護型相同。第三十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:33截流型是當發(fā)生短路時,通過保護電路使調整管截止,從而限制了短路電流,使之接近為零。截流特性如圖2.3—1所示。限流型是當發(fā)生短路時,通過電路中取樣電阻的反饋作用,使輸出電流得以限制。限流特性如圖2.3—2所示。圖2.3—1截流型特性圖2.3—2限流型特性
第三十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:34將線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源和各種保護電路集成在一起就得到了集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多,現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個外引線:輸入端、輸出端和公共端。2.3.3三端集成穩(wěn)壓電路:第三十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:35
振蕩電路:是一種自激振蕩電路,它的特點是利用“自激振蕩”原理工作的,其實質是放大器引正反饋的結果。振蕩電路是不需要輸入信號,自己就可以產生一定輸出信號的電子電路。2.4、振蕩電路振蕩電路的振蕩條件:相位平衡條件和幅值平衡條件
1)振幅平衡條件(∣AF│=AF=1)2)其二為相位平衡條件(φa+φf=2nπ,n=0,1,2,……)。自激振蕩:是指在不外加信號的條件下,放大電路就能夠產生某一頻率和一定幅度的輸出信號,這種現(xiàn)象稱“自激振蕩”。第三十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:36振蕩電路的組成部分:由四部分組成,即放大電路、反饋網(wǎng)絡、選頻網(wǎng)絡和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。(1)放大電路具有一定的電壓放大倍數(shù),其作用是對選擇出來的某一頻率的信號進行放大。根據(jù)電路需要可采用單級放大電路或多級放大電路。(2)反饋網(wǎng)絡是反饋信號所經(jīng)過的電路,其作用是將輸出信號反饋到輸入端,引入自激振蕩所需的正反饋,一般反饋網(wǎng)絡由線性元件R、L和C按需要組成。(3)選頻網(wǎng)絡具有選頻的功能,其作用是選出指定頻率的信號,以便使正弦波振蕩電路實現(xiàn)單一頻率振蕩。選頻網(wǎng)絡分為Lc選頻網(wǎng)絡和Rc選頻網(wǎng)絡。使用LC選頻網(wǎng)絡的正弦波振蕩電路,稱為LC振蕩電路;使用RC選頻網(wǎng)絡的正弦波振蕩電路,稱為RC振蕩電路。(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)具有穩(wěn)定輸出信號幅值的作用,以便使電路達到等幅振蕩,因此穩(wěn)幅環(huán)節(jié)是正弦波振蕩電路的重要組成部分。第三十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:372.4.1變壓器反饋式振蕩器反饋網(wǎng)絡采用變壓器,利用變壓器的一次繞組與電容并聯(lián)組成振蕩回路作選頻網(wǎng)絡,代替晶體管集電極電阻Rc,從變壓器的二次繞組引回反饋電壓并將其加到放大電路的輸入端,電路如圖1-31所示。變壓器反饋式LC振蕩電路的特點是振蕩頻率調節(jié)方便,容易實現(xiàn)阻抗匹配和達到起振要求,輸出波形一般,頻率穩(wěn)定度不高,產生正弦波信號的頻率為幾千赫至幾十兆赫,一般適用于要求不高的設備。第三十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:38電感三點式振蕩器的典型電路如圖1-32所示。在LC振蕩回路中,電感有一個抽頭使線圈分成兩部分即線圈L1和線圈L2,線圈L1的3端接到晶體管的基極B,線圈L2的1端接晶體管的集電極C,中間抽頭2接發(fā)射極E。也就是說電感線圈的三端分別接晶體管的三極,所以叫電感三點式振蕩器,又稱哈特萊振蕩器。在該電路中L1兼作反饋網(wǎng)絡,通過耦合電容Cl將Ll反饋電壓加在晶體管的輸入端,經(jīng)放大后,在LC振蕩回路中得到高頻振蕩信號,只要適當選擇電感線圈抽頭的位置.使反饋信號大于輸入信號,就可以在LC回路中獲得不衰減的等幅振蕩。2.4.2電感三端式振蕩器式中,Ll、L2為線圈抽頭兩邊的自感系數(shù);
M為兩段電感線圈的瓦感系數(shù);
C為振蕩電容;fo為振蕩頻率。其振蕩頻率可由下式求得:第三十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:392.4.3電容三端式振蕩器電容三點式振蕩器的典型電路圖。其結構與電感三點式振蕩器相似,只是將L、C互換了位置。LC振蕩回路中采用兩個電容串聯(lián)成電容支路,兩電容中間有一引出端,通過引出端從LC振蕩回路的電容支路上取一部分電壓反饋到放大電路的輸入端,由于電容支路三個端點分別接于晶體管的三極上,所以把這種電路稱為電容三點式LC振蕩器,又稱為柯爾皮茲振蕩器。該電路的振蕩頻率可由下式求得:式中,Ceq為LC并聯(lián)回路的等效電容。第三十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:40電感三點式振蕩器和電容三點式振蕩器各自的特點:電感三點式LC振蕩器的特點是振蕩頻率調節(jié)方便,電路容易起振,輸出信號的波形中含有高次諧波,波形較差,頻率穩(wěn)定度不高,可產生正弦波信號的頻率為幾千赫至幾十兆赫。一般用于要求不高的場合或設備中。電容三點式LC振蕩器的特點是頻率調節(jié)不方便,輸出信號的波形好,頻率的穩(wěn)定度較高,可產生幾兆赫至100MHz以上的頻率。一般用于頻率固定或在小范圍內頻率調節(jié)的場合或設備中。電感三點式振蕩器與電容三點式振蕩器相比有兩個缺點:(1)改變電感不方便。(2)因反饋電壓取自Ll上,Ll對高次諧波阻抗大,從而引起振蕩回路輸出諧波分量增大,輸出波形較差。第四十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:41采用RC元件組成的電路作選頻網(wǎng)絡的正弦波振蕩電路,稱為RC振蕩器。按反饋網(wǎng)絡的結構特點,RC振蕩電路可分為RC移相式、RC橋式和雙T式選頻網(wǎng)絡的振蕩電路。其中RC橋式振蕩電路采用RC串并聯(lián)電路作選頻網(wǎng)絡,故又稱RC串并聯(lián)振蕩電路,如圖1-29所示。這個電路由兩部分組成,即放大器Au和選頻網(wǎng)絡FuoAu為集成運算放大器所組成的電壓串聯(lián)負反饋放大器,而Fu則由Zl、Z2組成,同時兼作正反饋網(wǎng)絡。Zl、Z2和Rl、R2正好形成一個四臂電橋,放大電路的輸入端和輸出端分別接到電橋的兩個對角線上,因此這種RC振蕩電路又稱RC橋式振蕩器。2.4.4RC振蕩器第四十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:42RC移相式正弦波振蕩電路是把RC移相網(wǎng)絡作為正弦波振蕩電路的反饋環(huán)節(jié),如圖l-30所示。該振蕩電路的RC移相網(wǎng)絡提供180°解的相移,而放大器采用反相輸入比例放大電路,故φa=-180。,φa+φf=0°滿足振蕩的相位條件,只要調節(jié)熱敏電阻Rf,使放大倍數(shù)足以補償反饋網(wǎng)絡引起的信號幅度衰減,就可以產生正弦波振蕩信號。RC移相式正弦波振蕩電路:第四十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:43文氏電橋振蕩電路:
振蕩電路的原理圖如上圖所示。其中集成運放A作為放大電路,它的選頻網(wǎng)絡是一個由R、C元件組成的串并聯(lián)網(wǎng)絡,RF和R’支路引入一個負反饋。由圖可見,串并聯(lián)網(wǎng)絡中的R1、C1和R2、C2以及負反饋支路中的RF和R’正好組成一個電橋的四個臂,因此這種電路又稱為文氏電橋振蕩電路。第四十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:44采用石英晶體作選頻網(wǎng)絡選頻元件的正弦波振蕩電路叫石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器的形式多種多樣,但其基本電路只有兩類,即并聯(lián)晶體振蕩電路和串聯(lián)晶體振蕩電路。在前者中石英晶體是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn),而在后者中則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)。在并聯(lián)晶體振蕩電路中,石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間,石英晶體作為一個電感來組成振蕩電路。而在串聯(lián)晶體振蕩電路中,石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率處,利用串聯(lián)諧振時阻抗最小的特性來組成正弦波振蕩電路。2.4.5石英晶體振蕩器第四十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:45
分析判斷電路能否產生振蕩常采用的方法:分析電路能否產生振蕩的方法是看電路是否滿足自激振蕩條件。首先檢查相位平衡條件即檢查反饋是否為正反饋;然后檢查振幅平衡條件,一般振幅平衡條件比較容易滿足,若不滿足,可在測試調整時,通過改變放大倍數(shù)│Au│和反饋系數(shù)│F│使電路滿足│AF│>1的振幅平衡條件。通常只要正弦波振蕩電路滿足相位平衡條件,就可認為電路產生正弦波振蕩。判斷相位平衡條件,常用瞬時極性法,所謂瞬時極性法即斷開反饋信號至放大電路的輸入端點,在放大電路的輸入端加一輸入電壓Vi,并設其極性為正,然后經(jīng)過放大電路和反饋網(wǎng)絡的傳輸放大后,若引入的是并聯(lián)反饋,則看反饋信號Vf與輸入信號Vi的極性是否相同,若兩者極性相同,則電路滿足相位平衡條件,能產生正弦波振蕩;若兩者極性不同,則電路不滿足相位平衡條件,無法產生正弦波振蕩。第四十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:46思考題:
1)無線電的傳播有哪幾種方式?
2)說說電磁波的特點。
3)簡單描述無線電信號傳輸系統(tǒng)。
4)整流電路有哪幾種方式?
5)振蕩電路的振蕩條件是什么?第四十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一三.晶體二極管與晶體三極管3.1、半導體基礎3.2、晶體二極管3.3、晶體三極管第四十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:483.1、半導體基礎
3.1.1半導體的概念
3.1.2PN結的形成
3.1.3PN結的單向導電性第四十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:493.1.1半導體的概念半導體導電能力介于導體和絕緣體之間的物質,主要是硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等四價元素。本征半導體本征半導體是一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體,也就是說不含“雜質”的四價元素,所謂“雜質”就是非四價元素。第四十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:50雜質半導體在本征半導體中摻入微量的雜質,就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著的改變。因摻入雜質性質不同,雜質半導體可分為空穴(P)型半導體和電子(N)型半導體兩大類。
P型半導體是在純凈的半導體中摻入三價元素而形成的,其中空穴為多數(shù)載流子,自由電子為少數(shù)載流子,以空穴導電為主。三價元素:硼、鋁、銦(受主原子能夠吸收電子的雜質原子)
N型半導體是在純凈的半導體中摻入五價元素而形成的,其中自由電子為多數(shù)載流子,而空穴為少數(shù)載流子,以自由電子導電為主。五價元素:磷、砷、銻(施主原子可以提供電子的雜質原子)第五十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:51由于熱激發(fā)而產生的自由電子自由電子移走后而留下的空穴第五十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:52P型、N型半導體的導電能力雖然增強,但并不能直接用來制造半導體器件。通常應將一塊完整的半導體中的一部分形成P型半導體,另一部分形成N型半導體,在流子擴散后,在P型及N型半導體的交界面處就會形成一個具有內電場的電荷區(qū),稱PN結。3.1.2PN結的形成第五十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:533.1.2.1載流子的濃度差產生的多子的擴散運動在P型半導體和N型半導體結合后,在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差,N型區(qū)內的電子很多而空穴很少,P型區(qū)內的空穴很多而電子很少,這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴散,因此,有些電子要從N型區(qū)向P型區(qū)擴散,
也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴散。
第五十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:54電子和空穴帶有相反的電荷,它們在擴散過程中要產生復合(中和),結果使P區(qū)和N區(qū)中原來的電中性被破壞。
P區(qū)失去空穴留下帶負電的離子,N區(qū)失去電子留下帶正電的離子,
這些離子因物質結構的關系,它們不能移動,因此稱為空間電荷,它們集中在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近,形成了一個很薄的空間電荷區(qū),這就是所謂的PN結。
3.1.2.2電子和空穴的復合形成了空間電荷區(qū)第五十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:55
在空間電荷區(qū)后,由于正負電荷之間的相互作用,在空間電荷區(qū)中形成一個電場,其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負電的P區(qū),由于該電場是由載流子擴散后在半導體內部形成的,故稱為內電場。因為內電場的方向與電子的擴散方向相同,與空穴的擴散方向相反,所以它是阻止載流子的擴散運動的。
3.1.2.3內電場E又阻止多子的擴散運動第五十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:56半導體中的PN結是半導體內的內電場,它的方向是由N區(qū)指向P區(qū)的,只允許一個方向的電流通過,因此說PN結具有單向導電性。3.1.3PN結的單向導電特性第五十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:57
當P型和N型半導體材料結合時,由于P型材料空穴多電子少,而N型材料電子多空穴少,結果P型材料中的空穴向N型材料這邊擴散,N型材料中的電子向P型材料這邊擴散,擴散的結果使得結合區(qū)兩側的P型區(qū)出現(xiàn)負電荷,N型區(qū)帶正電荷,形成一個勢壘,由此而產生的內電場將阻止擴散運動的繼續(xù)進行,當兩者達到平衡時,在PN結兩側形成一個耗盡區(qū),耗盡區(qū)的特點是無自由載流子,呈現(xiàn)高阻抗。第五十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:58
當PN結反偏時,外加電場與內電場方向一致,耗盡區(qū)在外電場作用下變寬,使勢壘加強;第五十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:59
當PN結正偏時,外加電場與內電場方向相反,耗盡區(qū)在外電場作用下變窄,勢壘削弱,使載流子擴散運動繼續(xù)形成電流,此即為PN結的單向導電性,電流方向是從P指向N。第五十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:60零偏負偏正偏第六十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:61思考題1、最常用來制成半導體的材料是什么?2、P型半導體和N型半導體分別是由什么構成的?3、空間電荷區(qū)又稱為耗盡區(qū),為什么?4、如需將PN結處于正向偏置,外接電壓的極性如何確定?5、PN結處于反向偏置時,耗盡區(qū)的寬度是增加還是減少?為什么?第六十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一3.2、半導體二極管3.2.1二極管結構類型3.2.2二極管的分類及應用3.2.3二極管的導電特性3.2.4技術參數(shù)第六十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:63
半導體二極管內部有一個PN結,還有相應的正負電極引線,用玻璃、塑料或金屬管殼封裝制成,從P區(qū)引出的電極稱為陽極,用“+”表示;從N區(qū)引出的電極稱為陰極,用“-”表示。二極管的文字符號用D表示。3.2.1.1
二極管的結構+-PND特性:作為一種非線性元件,具有單方向導電能力,因此常用于整流和檢波。第六十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:64
半導體二極管按其結構的不同可以分為點接觸型、面接觸型和平面型。3.2.1.2
二極管的類型第六十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:65點接觸型二極管
點接觸型二極管是由一根很細的金屬觸絲(如三價元素鋁)和一塊半導體(如鍺)的表面接觸,然后在正方向通過很大的瞬時電流,使出絲和半導體牢固地熔接在一起,三價金屬與鍺結合構成PN結,并做出相應的電極引線,外加管殼密封而成。由于點接觸型二極管金屬絲很細,形成的PN結面積很小,所以極間電容很小,同時也不能承受高的反向電壓和大的電流,這種類型的管子適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開關元件。第六十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:66面接觸型二極管
面接觸型二極管的“PN結”面積較大,允許通過較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。第六十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:67平面型二極管
平面型二極管是一種特制的硅二極管,它不僅能通過較大的電流,而且性能穩(wěn)定可靠,多用于開關、脈沖及高頻電路、集成電路中。第六十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:683.2.2
二極管的分類及應用按用途分:
普通二極管用于檢波鑒頻限幅;整流二極管用于不同功率的整流;開關二極管用于計算機脈沖控制開關電路;穩(wěn)壓二極管用于穩(wěn)壓電路;還有發(fā)光二極管等。
按材料不同分為:
硅管:起始電流較大(0.6伏),用于信號較強電路;
鍺管:起始電流較小(0.2伏),用于信號較弱電路。
按封裝材料不同分為:
玻璃管殼、塑料管殼和環(huán)氧樹脂管殼等多種。第六十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:69常用各類二極管普通二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管二極管的命名方法:如2CP10 2二極管CN型硅材料P普通管10序號第六十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:70
利用二極管的單向導電性將交流電轉換為單向脈動直流電的電路,稱為整流電路,此時的二極管可看成開關元件,即所謂理想二極管。常用整流電路可分為:半波整流電路全波整流電路橋式整流電路3.2.2.1
整流二極管第七十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:71
輸出電壓在一個工頻周期內,只是正半周導電,在負載上得到的是半個正弦波。半波整流電路第七十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:72全波整流電路第七十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:73
當正半周時,二極管D1、D3導通,在負載電阻上得到正弦波的正半周。當負半周時,二極管D2、D4導通,在負載電阻上得到正弦波的負半周。橋式整流電路第七十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:74第七十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:75
穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅晶體二極管。由于它有穩(wěn)定電壓的作用,經(jīng)常應用在穩(wěn)壓設備和一些電子線路中。穩(wěn)壓二極管的結構與普通二極管相似,但是制造工藝不同。當它承受一定的反向電壓時,就會反向擊穿。這種反向擊穿不會使穩(wěn)壓管損壞,反而使穩(wěn)壓管兩端的電壓不變,起到穩(wěn)定電壓的作用。因此穩(wěn)壓管不是工作于正向導通,而是將他反向連接在電路中,與負載并聯(lián),穩(wěn)定負載電壓。穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。3.2.2.2
穩(wěn)壓二極管第七十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:76穩(wěn)壓二極管典型應用電路第七十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:77發(fā)光二極管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成的,以直接將電能轉變?yōu)楣饽艿陌l(fā)光器件。與普通二極管一樣也由PN結構成,同樣具有單向導電性,但發(fā)光二極管不是用它的單向導電性,而是讓它發(fā)光作指示(顯示)器件。發(fā)光二極管以功耗低、體積小、響應速度快、抗震動、壽命長等優(yōu)點而廣泛用作指示燈等方面。3.2.2.3
發(fā)光二極管第七十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:783.2.3
二極管伏安(V-I)特性第七十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:79
在電子電路中,將二極管的正極接在高電位端,負極接在低電位端,二極管就會導通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當加在二極管兩端的正向電壓很小時,二極管仍然不能導通,流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數(shù)值(這一數(shù)值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,硅管約為0.6V)以后,二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,硅管約為0.7V),稱為二極管的“正向壓降”。3.2.3.1正向特性第七十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:80
在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負極接在高電位端,此時二極管中幾乎沒有電流流過,此時二極管處于截止狀態(tài),這種連接方式,稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時,仍然會有微弱的反向電流流過二極管,稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會急劇增大,二極管將失去單方向導電特性,這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。3.2.3.2反向特性第八十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:813.2.4.1、額定正向工作電流(IF)
也稱最大允許電流,是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。(為避免過大電流沖擊,使二極管PN結燒壞而規(guī)定的額定電流值。)因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱,溫度上升,溫度超過容許限度(硅管為140左右,鍺管為90左右)時,就會使管芯過熱而損壞。所以,二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如,常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。3.2.4
二極管的主要技術參數(shù)第八十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:82
指允許加在二極管兩端的反向電壓的最大值,超過此值會擊穿二極管。加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時,會將管子擊穿,失去單向導電能力。為了保證使用安全,規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如,IN4001二極管反向耐壓為50V,IN4007反向耐壓為1000V。
3.2.4.2、最高反向工作電壓(UR)第八十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:83
反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下,流過二極管的反向電流。反向電流越小,管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系,大約溫度每升高10,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25時反向電流若為250uA,溫度升高到35,反向電流將上升到500uA,依此類推,在75時,它的反向電流已達8mA,不僅失去了單方向導電特性,還會使管子過熱而損壞。又如,2CP10型硅二極管,25時反向電流僅為5uA,溫度升高到75時,反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。3.2.4.3、反向電流(IR)第八十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:84
測量的方法是先把萬用表撥到“歐姆”檔(通常用Rx100或Rx1K)進行。判斷二極管好壞:測量正反向電阻,如果反向電阻遠大于正向電阻則沒有問題,而二者相等、無窮大或為0則說明二極管損壞。(注意不要使用RX1檔,以免電流過大燒壞二極管)二極管的測量第八十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:85用指針萬用表判斷二極管的正負
二極管截止,阻值很大(一般為幾百千歐),這就告訴我們黑表筆接觸的是二極管的負極,紅表筆接觸的是二極管的正極。第八十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:86
二極管導通,阻值較小(幾十歐到幾千歐的范圍),這就告訴我們黑表筆接觸的是二極管的正極,紅表筆接觸的是二極管的負極。用指針萬用表判斷二極管的正負第八十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:87思考題1、二極管按結構分有哪幾種?2、此符號表示什么“”?3、二極管按用途分有哪幾種?4、導通電壓是指什么?5、鍺二極管和硅二極管的導通電壓是多少?6、試分析二極管的伏安特性。第八十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一3.3.晶體三極管3.3.1內部結構及圖形符號3.3.2種類及命名3.3.3技術參數(shù)3.3.4特性曲線3.3.5基本放大電路第八十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:89發(fā)射區(qū)發(fā)射結基區(qū)集電結集電區(qū)
晶體三極管具有2個PN結、3個區(qū)、從3個區(qū)中引出3個電極,3個區(qū)分別為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū);發(fā)射區(qū)與基區(qū)交界處的PN結稱為發(fā)射結,集電區(qū)與基區(qū)交界處的PN結稱為集電結。3.3.1.1晶體三極管的內部結構第八十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:903.3.1.2晶體三極管的管腳
有兩種類型:NPN型和PNP型。中間部分稱為基區(qū),相連電極稱為基極,用B或b表示(Base);一側稱為發(fā)射區(qū),相連電極稱為發(fā)射極,用E或e表示(Emitter)另一側稱為集電區(qū)和集電極,用C或c表示(Collector)。
E-B間的PN結稱為發(fā)射結(Je),
C-B間的PN結稱為集電結(Jc)。第九十頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:913.3.1.3晶體三極管的圖形符號第九十一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:92
三極管的符號在圖的下方給出,發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實際方向。從外表上看兩個N區(qū)(或兩個P區(qū))是對稱的,實際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大,面積小,作用是發(fā)射載流子,集電區(qū)摻雜濃度低,且集電結面積大,作用是收集載流子。基區(qū)摻雜濃度最低,且制造得很薄,其厚度一般在幾個微米至幾十個微米,作用是傳輸載流子,發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的結構不同,不能互換。3.3.1.4晶體三極管的工藝特點第九十二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:93發(fā)射區(qū)發(fā)射結基區(qū)集電結集電區(qū)PNP型NPN型第九十三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:943.3.2.1
晶體三極管的種類依工作頻率分為:低頻三極管和高頻三極管;依工作功率分為:小功率、中功率和大功率三極管;依封裝形式分為:金屬封裝、玻璃封裝、塑料封裝;依導電特性分為:PNP型NPN型;依材料不同分為:硅管和鍺管。
一般大功率三極管多為金屬封裝,通常以金屬外殼為集電極C,直接擰在電路板上,利于散熱。第九十四頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:953.3.2.2晶體三極管的型號表示一、國家標準對半導體三極管的命名如下:
第一位:表示器件電極數(shù)目;第二位:A表示鍺PNP管、B表示鍺NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管;第三位:X表示低頻小功率管、D表示低頻大功率管、G表示高頻小功率管、A表示高頻小功率管、K表示開關管。第九十五頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:96二、日本半導體分立器件型號命名方法
日本生產的半導體分立器件,由五至七部分組成。通常只用到前五個部分,其各部分的符號意義如下:第一部分:用數(shù)字表示器件有效電極數(shù)目或類型。0-光電(即光敏)二極管三極管及上述器件的組合管、1表示二極管、2表示三極或具有兩個PN結的其他器件、3表示具有四個有效電極或具有三個PN結的其他器件、┄┄依此類推。第二部分:日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊標志。S-表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊登記的半導體分立器件。
第九十六頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:97
第三部分:用字母表示器件使用材料極性和類型。A-PNP型高頻管、B-PNP型低頻管、C-NPN型高頻管、D-NPN型低頻管、F-P控制極可控硅、G-N控制極可控硅、H-N基極單結晶體管、J-P溝道場效應管、K-N溝道場效應管、M-雙向可控硅。第四部分:用數(shù)字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號。兩位以上的整數(shù)-從“11”開始,表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號;不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號;數(shù)字越大,越是近期產品。第五部分:用字母表示同一型號的改進型產品標志。A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號產品的改進產品.第九十七頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:98三、美國半導體三極管命名方法
美國晶體管或其他半導體器件的命名法較混亂。美國電子工業(yè)協(xié)會半導體三極管命名方法如下:第一部分:用符號表示器件用途的類型。JAN-軍級、JANTX-特軍級、JANTXV-超特軍級、JANS-宇航級、(無)-非軍用品。第二部分:用數(shù)字表示PN結數(shù)目。第三部分:美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)注冊標志。N-該器件已在美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)注冊登記。第四部分:美國電子工業(yè)協(xié)會登記順序號。多位數(shù)字-該器件在美國電子工業(yè)協(xié)會登記的順序號。第五部分:用字母表示器件分檔。A、B、C、D、┄┄-同一型號器件的不同檔別。如:JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開關三極管,JAN-軍級、2-三極管、N-EIA注冊標志、3251-EIA登記順序號、A-2N3251A檔.
第九十八頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:99
它是指集電區(qū)的少數(shù)載流子在集電結反向偏置作用下漂移而形成的反向電流。它與二極管中的反向飽和電流在本質上是相同的,因此當發(fā)射極開路(IE=0)時,集電極電流值即為反向飽和電流。ICBO大小是管子質量好壞的標志之一,實際當中ICBO越小越好。小功率管約為幾個微安,此值雖小但受溫度影響很大,是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素之一。
ICBO的下標CB代表集電極和基極,O是Open的字頭,代表第三個電極E開路。3.3.3.1
反向飽和電流ICBO第九十九頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:100
它是指基極開路(IB=0)時,集電極與發(fā)射極之間的反向飽和電流。ICEO的大小為ICBO的β倍。ICEO受溫度影響更嚴重,因此它對三極管的工作穩(wěn)定性影響更大。實際當中應該越小越好。
ICEO和ICBO有如下關系:
ICEO=(1+β)ICBO3.3.3.2穿透電流ICEO第一百頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:101
3.3.3.3
三極管的極限參數(shù)(一)
如右圖所示,當集電極電流增加時,β就要下降,當β值下降到線性放大區(qū)β值的70~30%時,所對應的集電極電流稱為集電極最大允許電流Icm。至于β值下降多少,不同型號的三極管,不同的廠家的規(guī)定有所差別。可見,當Ic>Icm時,并不表示三極管會損壞。1)集電極最大允許電流(Icm)第一百零一頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:1022)集電極、發(fā)射極間的最大允許反向電壓(BVce0)最大允許反向電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力。3)集電極最大允許功耗(Pcm)
是指集電極電流通過集電結時所產生的功耗,
Pcm=Icvcb≈Icvce,因發(fā)射結正偏,呈低阻,所以功耗主要集中在集電結上。在計算時往往用Vce取代Vcb。3.3.3.3
三極管的極限參數(shù)(二)第一百零二頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:103
三極管的輸出特性曲線是用來表示該管各極電壓和電流之間相互關系,它反映出三極管的性能,是分析放大電路的重要依據(jù),右圖為最常見的發(fā)射極接法時的輸出特性曲線。3.3.4
三極管的輸出特性曲線(一)第一百零三頁,共一百一十六頁,編輯于2023年,星期一Date:12/10/202022.03.2023Page:104
根據(jù)輸出特性曲線的特點,通常將三極管的工作范圍分為三個區(qū)域:截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū),它們的各自特點概述如下:截止區(qū):IC接近零的區(qū)域,相當IC=0的曲線的下方。此時,發(fā)射結反偏,集電結反偏。飽和區(qū):IC受UCE顯著控制的區(qū)域,該區(qū)域內UCE的數(shù)值較小,此時發(fā)射結正偏,集電結正偏。放大區(qū):I
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