电工电子课件.ppt
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1、第14章 半导体二极管和晶体管 教学目的和要求: 1、掌握二极管外特性和主要参数,正确理解PN结; 2、正确理解三极管工作原理,熟练掌握其外特性和主要参数,重 点: 1、半导体导电特性 2、PN结的形成与特点 3、二极管结构及伏安特性 4、三极管工作原理及特性,1、 N型半导体自由电子浓度远大于空穴浓度。 多数载流子(多子)-自由电子 少数载流子(少子)-空穴。,2、P型半导体中空穴浓度远大于自由电子浓度 多子-空穴, 少子- 电子。,3. 在杂质半导体中多子的数量主要与掺杂浓度有关。,4. 在杂质半导体中少子的数量主要与温度有关。,5. 当温度升高时,少子的数量增多。,6. 在外加电压的作用
2、下,P 型半导体中的电流主要是空穴电流,N 型半导体中的电流主要是电子电流。,8、PN结形成后,空间电荷区中几乎没有载流子。(故空间电荷区的电阻率很高),9、PN结正向偏置,空间电荷区变窄。多子扩散运动增强,形成正向电流;,10、PN结反向偏置,空间电荷区变宽。多子扩散运动被抑制,少子漂移运动增强,形成微弱的漂移电流;,7、N型半导体中由于多数载流子为自由电子, P型半导体中由于多数载流子为空穴,但是不论是P型还是N型半导体材料本身都不带电,呈电中性。,11、晶 体 管 的 穿 透 电 流 ICEO 是 表 明该 管 温 度 稳 定 性 好 坏 的 参 数,NPN型三极管,PNP型三极管,12
3、、晶体管三种工作状态的电压和电流,(a)放大,(b)截止,(c)饱和,饱和区,截止区,放大区,第15章 基本放大电路,教学目的和要求: 1、熟练掌握共集电极放大电路工作原理、静态工作点,用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻; 2、熟练掌握共射极放大电路工作原理、静态工作点,用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻; 3、理解差动放大电路的基本概念; 4、理解互补对称功率放大电路分析.,共发射极固定偏置电路,对放大电路进行静态分析的主要任务是确定静态工作点Q,交流负载线的作法,IB,过Q点作一条直线,斜率为:,交流负载线,直流负载线, 固定偏置共射极放大电路,改变RC和UCC对放大电路的直流负载
4、线的影响: RC增大,Q点左移,进入饱和区UCC减小,Q点亦左移. P38 15.2.1,固定偏置共射极放大电路, RC和UCC为定值: P38 15.2.2 (1)IBIC进入饱和区 (2)IBIC进入截止区,放大电路的微变等效电路,ui,ui,uo,ui,VB,1)静态分析,共发射极分压式偏置电路,RE,微变等效电路,2)动态分析,增加CE,对静态值无影响,但对放大倍数有影响!,共集电极放大电路( 射极输出器),微变等效电路,动态分析,射极输出器的输出电阻很小,带负载能力强。, 就放大作用而言,射极输出器是一种有电流放大作用而无电压放大作用的电路,非线性失真,如果Q设置不合适,晶体管进入截
5、止区或饱和区工作,将造成非线性失真。,若Q设置过高,,晶体管进入饱和区工作,造成饱和失真。,适当减小基极电流可消除饱和失真。,若Q设置过低,,晶体管进入截止区工作,造成截止失真。,适当增加基极电流可消除截止失真。,如果Q设置合适,信号幅值过大也可产生失真,减小信号幅值可消除失真。,能 实 现 交 流 电 压 放 大 作 用 的 电 路 必 须 具 备 的 三 个 条 件:P86 15.2.5 第一, T处于放大状态; 第二,有静态偏置,能有合适的静态工作点; 第三,交流信号能进得来;交流信号能出得去。,直接耦合; 阻容耦合; 变压器耦合。,多级放大电路及其级间耦合方式,对耦合电路要求:,动态:
6、 传送信号,减少压降损失,静态:保证各级Q点设置,波形不失真,1.前后级Q点相互影响:,直接耦合特殊问题:,2.零点漂移:,差动放大电路,-抑制零点漂移最有效的电路结构。,1) 输入信号分类,1,差模输入:,ui1 = -ui2= ud,共模输入:,2,ui1 = ui2 = uC,大小相等、极性相反,大小相等、极性相同,RE对差模信号不起作用,3,任意输入: ui1 , ui2,差模分量:,共模分量:,ud,uC,ui1 = uC + ud,ui2 = uC - ud,分解,互补对称功率放大电路,互补对称:电路中采用两支晶体管,NPN、 PNP各一支;两管特性一致。,类型:,三类放大:,甲类
7、放大:Q点适中,静态损耗大;,乙类放大:Q点处于横坐标上,静态损耗为0,但存在交越失真;,甲乙类放大:Q点略高于横坐标,静态损耗小,消除交越失真。,第16章 集成运算放大器 教学目的和要求: 1、正确理解理想运放的特点; 2、正确理解运放中的负反馈; 3、熟练掌握比例、求和、减法和积分电路; 4、正确理解电压比较器的工作原理,电压传输特性 uo= f (ui),线性区: uo = Auo(u+ u),非线性区: u+ u 时, uo = +Uo(sat) u+ u 时, uo = Uo(sat),线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,Ao越大,运放的线性范围越小,必须加负反馈才能使其工作于线
8、性区。,放大倍数与负载无关,可以分开分析。,运放线性运用,信号的放大、运算。,1、理 想 运 算 放 大 器 的 两 个 输 入 端 的 输 入 电 流 等 于 零, 其 原 因 是运 放 的 差 模 输 入 电 阻 接 近 无 穷 大。,2、 在 运 算 放 大 器 电 路 中, 引 入 深 度 负 反 馈 的 目 的 之 一 是 使 运 放工 作 在 线 性 区 , 提 高 稳 定 性 。,处于非线性状态运放的特点,1、虚短路不成立。,2、输入电阻仍可以认为很大,故虚断路仍成立。,3、输出电阻仍可以认为是0。,第17章 电子电路中的反馈,本章要求: 1.能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈
9、、 正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型; 2. 了解负反馈对放大电路工作性能的影响; 3. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件; 4. 了解RC振荡电路和LC振荡电路的工作原理。,负反馈,交流反馈,直流反馈,串联电压负反馈,并联电压负反馈,串联电流负反馈,并联电流负反馈,稳定静态工作点,负反馈的分类,分析步骤:,3、是否负反馈?,4、是负反馈!那么是何种类型的负反馈?(判断反馈的组态),1、找出反馈网络。,2、是交流反馈还是直流反馈?,ib=i-if,ube=ui-uf,分立元件(三极管)电路净输入信号的判断:,负反馈,ib=i+if,正反馈,负反馈,ube=ui+uf,正反馈,ud = ui
10、-uf,id = i1 if,集成运放电路净输入信号的判断:,负反馈,ud = ui +uf,正反馈,负反馈,id = i1 + if,正反馈,电压反馈采样的两种形式:,电流反馈采样的两种形式:,ib=i-if,并联反馈,ube=ui-uf,串联反馈,判断串并联反馈类型的方法:,运算放大器电路反馈类型的判别方法:,电压反馈 电流反馈,串联反馈 并联反馈,1、负反馈对放大电路性能的影响,1)对放大倍数的影响:,负反馈使放大倍数下降。,在深度负反馈的情况下,放大倍数只与反馈网络有关。,引入负反馈使电路的稳定性提高。,2) 改善波形失真,负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真,因此只能减小失真,而不
11、能完全消除失真。,3)展宽通频带,引入负反馈使电路的通频带宽度增加。,4) 对输入电阻的影响,串联负反馈使电路的输入电阻提高,并联负反馈使电路的输入电阻降低,5)对输出电阻的影响,电压负反馈使电路的输出电阻降低,电流负反馈使电路的输出电阻提高,起振的条件: AuF 1 持续振荡的条件: AuF =1,2、自激振荡的条件,3、正弦波振荡电路的组成,(1) 放大电路: 放大信号,(2) 反馈网络: 必须是正反馈,反馈信号即是放大电路的输入信号,(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件,(4) 稳幅环节: 使电路能从AuF 1 起振,过渡到AuF =1
12、,从而达到稳幅振荡。,RC振荡电路,稳定振荡条件AuF = 1 ,| F |= 1/ 3,则,起振条件AuF 1 ,因为 | F |=1/ 3,则,考虑到起振条件AuF 1, 一般应选取 RF 略大2R1。如果这个比值取得过大,会引起振荡波形严重失真。,第18章 直流稳压电源 教学目的和要求: 1、熟练掌握单相半波整流电路、单相全波整流电路及桥式整流电路的工作原理和整流电压的计算及整流管参数的计算; 2、熟练掌握单相桥式整流电路电容滤波电路的工作原理和整流电压的估算; 3、了解电感滤波电路的特点; 4、熟练掌握线性稳压电路。,近似估算:A)桥式整流电容滤波U0=1.2U2; B)半波整流电容滤
13、波U0=U2。,(2) 流过二极管瞬时电流很大,故一般选管时,取,单相桥式整流加电容滤波电路的特点,(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关,RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大,,加电容滤波电路整流管反向电压最大值,输出电压可调式电路,用下图是用W7805组成的730V可调式稳压电源。,W7805,第19章 晶闸管及其应用 教学目的和要求: 1、了解晶闸管的构成及工作原理; 2、正确理解可控整流电路工作原理及整流电压计算; 3、正确理解单结晶体管及其触发电路工作原理。,符号,A,K,G,i g,ig,(+),(-),(+),晶 闸 管 导 通 后, 其 正 向 压 降 约 等 于 V。
14、,晶闸管导通条件:(同时具备以下两个条件),(1)阳极电路加正向阳极电压,即A、K间加正向电压; (2)控制极电路加适当的正向电压,即G、K间加正向触发脉冲信号。,晶闸管导通后,,UGK,,去掉,依靠正反馈,,晶闸管仍维持导通状态;,UAK加反向电压;,晶闸管截止的条件:,(1),(2),减小阳极电流不能维持正反馈,特性曲线,IG1=0A,IG2,IG3,正向,反向,:控制角,:导通角,单相半波可控整流电路,单相全波可控整流电路,过 流 保 护,快速熔断器:电路中加快速熔断器;加入方法如下图:,过流继电器:在输出端装直流过电流继电器;,过流截止电路:利用电流反馈减小晶闸管的 导通角或停止触发,
15、从而切断过流电路。,保护措施,阻容吸收,硒整流堆,过压保护,(利用电容吸收过压。即 将过电压的能量变成电 场能量储存到电容中, 然后由电阻消耗掉。),(硒堆为非线性元件, 过压后迅速击穿,其 电阻减小,抑制过压 冲击。),第二十一章 门电路和组合逻辑电路 教学目的和要求: 1、掌握逻辑代数基本定律与定理,逻辑函数的化简与变换; 2、正确理解TTL门的电路结构及工作原理; 3、熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计的基本方法。,几种常用的逻辑关系,与非:,(有0出1全1出0),或非:,异或:,(有1出0全0出1),(相同出0不同出1),同或:,(不同出0相同出1),十进制与二进制之间的转换:,十二:整
16、数部分除二取余,小数部分乘二取整.,二十:按位乘权展开.,(25.25)D=(11001.01)B,例: (25.25)D=(?)B,0,1,几种常用的基本代数规律,逻辑函数的表示方法,分配律,A+B C=(A+B)(A+C),吸收律,A+AB=A,反演律(摩根定律),若表达式中的乘积包含了所有变量的原变量或反变量,则这一项称为最小项,上式中每一项都是最小项。,若两个最小项只有一个变量以原、反区别,称它们逻辑相邻。,1、由给定的逻辑电路图写出逻辑关系表达式。,分析步骤:,2、用逻辑代数运算规则或卡诺图对逻辑代数进行化简。,3、列出输入输出状态表并分析逻辑功能。,逻辑电路,输入输出之间的逻辑关系
17、,组合逻辑电路分析,组合逻辑电路的综合,根据逻辑功能要求,逻辑电路,设计,设计步骤:,分析,常用的是七段显示器件,半导体数码管基本单元是PN结,共阴极,共阳极,二 十 进 制 显 示 译 码 器 用 于 将 二 进 制 代 码 译 成十进 制 数 字。,第二十二章 触发器和时序逻辑电路 教学目的和要求: 1、了解触发器电路结构,正确理解工作原理,熟练掌握其逻辑功能,触发方式特性和参数; 2、熟练掌握时序逻辑电路基本分析方法; 3、了解常用集成时序逻辑器件的逻辑功能及使用方法,正确理解工作原理; 4、熟练掌握555定时器的工作原理及应用。,基本RS触发器的功能表,符号,约束条件:,Q,有效电平:
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