考研电路复习——节点电压法的没典型例题.ppt
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1、电子技术仿真与实训,主编:赵玉菊 电子工业出版社,全国高职高专院校规划教材精品与示范系列,项目1:电子技术基本技能训练,知识重点 : 1.焊接技术 2.常用仪器、仪表 3.常用电子元器件 知识难点: 1.焊接工艺 2.仪器、仪表的使用方法 3.元器件的应用及检测,单元1:焊接技术,1.1.1 焊接工具 一电烙铁 电烙铁是焊接的主要工具之一。它主要有烙铁头和烙铁芯构成,烙铁芯是由电阻丝和绝缘材料做成的,烙铁芯是电烙铁的热源,将热传递给烙铁头。烙铁头是用导热良好的紫铜材料制造的,主要用来融化焊锡。,单元1:焊接技术,常用电烙铁的种类 1.外热式电烙铁:烙铁头安装在烙铁芯内 。 2.内热式电烙铁:烙
2、铁芯安装在烙铁头的里面。 3.其他烙铁(1) 恒温电烙铁;(2)吸锡电烙铁 ;(3)汽焊烙铁 。 二其它工具 1. 尖嘴钳 ;2. 偏口钳 ;3. 镊子;4. 小刀,单元1:焊接技术,1.1.2 焊料与焊剂 一.焊料 焊料是一种易熔金属,它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。 手工焊接常用直径为0.8mm焊锡丝,且多已加入助焊剂,使用起来很方便。 二.焊剂 1.助焊剂:通常使用松香作为助焊剂。 2.阻焊剂:限制焊料只在需要的焊点上进行焊接,把不需要焊接的印制电路板的板面部分覆盖起来。,单元1:焊接技术,1.1.3 焊接工艺 一.焊接五步法 准备好电烙铁以及镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、
3、焊料、焊剂等工具,按下述五步法进行焊接。 1.准备施焊:准备好焊锡丝和烙铁,将电烙铁及焊件搪锡,左手握焊料,右手握电烙铁 。 2.加热焊件:将烙铁接触焊接点,加热焊件各部分。 3.熔化焊料:当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点,焊料开始熔化并润湿焊点。 4.移开焊锡:当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。 5.移开烙铁:当焊锡完全润湿焊点后迅速移开烙铁 。,单元1:焊接技术,三.印制电路板的焊接工艺 1.焊前准备 熟悉所焊印制电路板的装配图,按图纸配料,检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸要求,并做好装配前元器件引线成型等准备工作。 2.焊接顺序 元器件装焊顺序依次为:电阻器、电容器、二
4、极管、三极管、集成电路、大功率管,其它元器件为先小后大。,单元2:常用仪器、仪表,1.2.1函数发生器 函数发生器是一种多功能的信号源,它可以输出正弦波、方波或三角波等,输出电压的幅值和频率都可以方便地调节。 函数发生器采用恒流充放电原理来产生三角波和方波,改变充放电电流值,就可以得到不同频率信号;当充电与放电电流不相等时,原来的三角波可变成各种斜率的锯齿波,同时方波就变成各种占空比的脉冲波。另外,将三角波通过波形变换电路,就能得到正弦波信号。,单元2:常用仪器、仪表,1.2.2万用表 使用注意事项: 1.在测量之前如不知被测电压、 电流范围时,应将转换开关置于 最高量程并逐档调低。 2.当只
5、在最高位显示“1”时, 说明已过量程,应将量程调高。 3.测量完毕,应将转换开关旋至 交流750V安全档位上,以防误用欧 姆档(或电流档)测电压而损坏电表。,单元2:常用仪器、仪表,1.2.3示波器,单元3:常用电子元器件,1.3.1电阻器 1.电阻的作用: 电阻的作用主要有:分压、限流、偏置、滤波(与电容器组合使用)和阻抗匹配等。 2.电阻的分类 (1)按结构分类:分为固定电阻和可变电阻两大类。 (2)按材料分类:分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、热敏电阻器、实心碳膜电阻器、碳膜电位器、半可调式电阻器等。,单元3:常用电子元器件,3.电阻的参数标注方法 两种:一种是数标法;另一种是色标法。 (1
6、)数标法:数标法是用阿拉伯数字在电阻器表面上直接标出其阻值和允许误差等级。 如有一只电阻器上标有“47K”的字样,表示它的标称值是47 K,允许误差不超过10%。 (2)色标法:色标法是一种用颜色表示电阻器标称值和允许误差的方法。,单元电子3:常用元器件,一般用四道色环或五道色环来表示,各种颜色代表不同的数字。四环电阻的四道色环,第一道环和第二道环分别表示电阻的第一位和第二位有效数字,第三道环表示10的乘方数(10n,n为颜色所表示的数字),第四道环表示允许误差(若无第四道色环,则误差为20%)。色环电阻的单位一律为。,单元电子3:常用元器件,4.电阻器的检测 (1)检测固定电阻器 固定电阻器
7、的质量好坏比较容易鉴别。对于常用的碳膜、金属膜电阻器等电阻器的阻值可以用普通万用表的电阻挡,合理选择量程直接测量,看其测量阻值与标称值是否一致,相差值是否在允许误差的范围之内。,单元电子3:常用元器件,2.检测电位器(注意:使用指针式万用表测量) (1)检测电位器固定端的阻值 先测量电位器的总阻值是否与标称阻值相同。若测得的阻值为无穷大或较标称阻值大,则说明该电位器已开路或变值损坏。 (2)检测电位器可变端的阻值 将两表笔分别接电位器中心头与两个固定端中的任一端,慢慢转动电位器手柄,使其从一个极端位置旋转至另一个极端位置,正常的电位器,万用表表针指示的电阻值应从标称阻值(或0)连续变化至0(或
8、标称阻值)。整个旋转过程中,表针应平稳变化,而不应有任何跳动现象。,单元3:常用电子元器件,1.3.2电容器 1.电容器的作用 电容器在电路中起通交流、隔直流、贮能、旁路、耦合、滤波等作用。 2.电容器的分类 (1)按结构分类:分为固定电容器、可变电容器和微调电容器三类。 (2)按介质分类:电容器按介质分为陶瓷电容器、云母电容器、纸介电容器、油质电容器、碳膜电容器、薄膜电容器、电解电容器等。,单元3:常用电子元器件,3.电容器容量和误差的标志方法。 (1)直标法:将标称容量和误差值直接标在电容器上。如0.22 uF10%。 (2)文字符号法:将容量的整数部分和小数部分分别写在容量单位标志符合的
9、前面和后面。例如:2.2pF写为2p2,6800pF写为6n8,0.01 uF写为10n等。 (3)数码标注法:用三位数字表示电容器大小的标注方法,称为数码标注法。三位数字中前两位数表示电容量值的第一、二位有效数字,第三位数字表示前两位有效数字后“0”的个数,这样得到的电容量单位是pF。,单元3:常用电子元器件,4.电容器的检测 注意:使用指针式万用表测量 (1)无极性电容器的检测 对于电容量在0.1 uF以上的无极性电容器,可以用万用表的欧姆档(R1 K)来测量电容器的两极。测量时若表针向右微微摆动,然后再慢慢向左返回,则表明此电容器正常;若表针不动,说明此电容器已经断路。,单元3:常用电子
10、元器件,(2)电解电容器的检测 电解电容器的容量较大,两极有正、负之分,长脚为正,短脚为负。 检测时,一般用万用表的欧姆档(R1 K),红表笔接电容器的负极,黑表笔接电容器的正极,测量时表针首先向右偏转,然后慢慢退回,待指针稳定后得到的阻值是几百K以上,则说明被测电容是好的。若指针根本不向右偏转,说明电容器内部已断路或电解质已干涸而失去容量。,单元3:常用电子元器件,1.3.3电感器 1.电感器的作用 电感器的作用是通直流、阻交流,频率越高,线圈阻抗越大 。 2.电感器的分类 按电感形式分类:固定电感、可变电感。 按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 按工作性质分类:天
11、线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按绕线结构分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。,单元3:常用电子元器件,3.电感器的检测 电感器的精确测量可通过高频g表或电感表进行测量。若不具备以上两种仪表,则可用万用表欧姆档测量线圈的直流电阻来判断其好坏。若被测电感器的阻值为零,则说明电感器内部绕组有短路故障;若被测电感器阻值为无穷大,则说明电感器的绕组或引出脚于绕组接点处发生了断路故障。,单元3:常用电子元器件,1.3.4 半导体二极管 一.半导体的基本知识 1.本征半导体 纯净的半导体称为本征半导体。 纯硅和锗都是四价元素 .在本征硅和锗的单晶中,由于原子排列的有序性,使得每个价电子
12、为相邻原子所共有,形成共价键结构。 绝对零度(273)时,所有价电子都被束缚在共价键内,晶体中没有自由电子,所以半导体不能导电。,单元3:常用电子元器件,在室温或光照下少数价电子 可以获得足够的能量摆脱共价键 的束缚称为自由电子,同时在 价键中留下一个空位,这个空位 称为空穴,如右图所示,这种 现象称为本征激发。本征激发产生 的自由电子和空穴是成对出现的。 自由电子和空穴在运动中相遇时会重新结合而成对消失,这种现象称为复合。 自由电子和空穴统称为载流子。在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子参与导电,分别形成电子电流和空穴电流 ,这是与导体在导电机理上的不同之处。,单元3:常用电子元器件,2
13、.杂质半导体 掺入杂质的半导体称为杂质半导体。 (1)N型半导体:在本征硅(或锗)中掺入少量的五价元素,如磷,就得到N型半导体。N型半导体中自由电子是多子,空穴是少子。杂质原子则成为不能移动的带正电荷的离子(又称为空间电荷)。 (2)P型半导体: 在本征硅(或锗)中掺入少量的三价元素,如硼,就得到P型半导体。P型半导体中空穴是多子,自由电子是少子,杂质原子则成为不能移动的带负电荷的离子。 N型半导体和P型半导体均呈现电中性,单元3:常用电子元器件,3.PN结的形成及特性 (1)PN结的形成 由浓度差产生的多子的运动称为扩散运动 。少子的运动为漂移运动。,单元3:常用电子元器件,(2)PN结的单
14、向导电特性 PN结正偏时,PN结变窄,内电场削弱,呈现很小的电阻,形成较大的正向电流。PN结反偏时,PN结变宽,内电场增强,呈现很大的电阻,反向电流近似为零。因此PN结正偏时导通,反偏时截至,具有单向导电特性。,单元3:常用电子元器件,二.半导体二极管 1.二极管的 结构、符合 及类型,单元3:常用电子元器件,2.二极管的特性及参数 (1)二极管的伏安特性 特性曲线分为两部分: 正向特性;反向特性 当二极管承受正向电压 小于某一数值(称为死区 电压)时,这一区段二极管 正向电流很小,几乎等于零。,单元3:常用电子元器件,当正向电压超过死区电压以后,随着电压的升高,正向电流将迅速增大,二极管正向
15、电阻变得很小,电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。当二极管完全导通后,正向压降基本维持不变,称为二极管正向导通压降UD(on)。一般硅管的UD(on)约为0.60.8V,锗管的UD(on)约为0.10.3V。 当在二极管上加上反向电压时,反向电流的值很小。而且当反向电压超过零点几伏后,反向电流不再随着反向电压而增大,即达到了饱和 。,单元3:常用电子元器件,温度对二极管的特性有显著影响。当温度升高时,扩散运动加强,产生同一正向电流所需的电压减小,故正向特性曲线向左移。当温度升高时,少数载流子数量增加,反向电流将随之增加,故反向特性曲线向下移。 (2)二极管的主要参数 最大整流电流IF。 最高
16、反向工作电压UR 。 反向电流IR。 最高工作频率fM。,单元3:常用电子元器件,3.晶体二极管的应用 (1)二极管整流电路,单元3:常用电子元器件,(2)钳位 图中,若A点UA=0, 二极管VD可正向导通, 其压降很小,故F点的电位 也被钳制在0V左右,即UF0。,单元3:常用电子元器件,例:二极管电路如图 所示,试判断图中的 二极管是导通还是截 止,并求出A、O两端 电压UAO。 设二极管是理想的。 解:图(a) D处于正向偏置而导通,UAO-6 V。,单元3:常用电子元器件,图(b):D对被反向偏置而截止,UAO-12V。 图(c):D1 、D2属于共阴极连接。对D1有阳极电位为 0V,
17、D2的阳极电位为-15 V,故D1优先导通,此后使UA0V,故D2反偏而截止,UAO =0 V。 图(d):D1 、D2属于共阳极连接。对D1有阴极电位为0 V,D2的阴极电位为-6V故D2优先导通,此后使UA-6V;D1反偏而截止,故UAO-6V。,单元3:常用电子元器件,(3)二极管限幅电路 限幅电路也称为削波电路。当输入信号电压在一定范围内变化时,输出电压也随着输入电压相应的变化;当输入电压高于某一个数值时,输出电压保持不变,这就是限幅电路(限制输出信号幅度的电路称为限幅电路)。常用于波形变换和整形电路。,单元3:常用电子元器件,例:图 (a)为一正负对称限幅电路,设输入电压ui=10s
18、int(V), Us1=Us2=5V。试画出输出电压uo的波形。,单元3:常用电子元器件,解:当-Us2Us1时,VD1处于正向偏置而导通,使输出电压保持在Us1。 当ui-Us2时, VD2处于正向偏置而导通,输出电压保持在-Us2。所以输出电压uo被限制在+ Us1与- Us2之间,即|uo|5V。 输入、输出波形如图(b)所示,单元3:常用电子元器件,(4)二极管开关电路 在开关电路中,利用二极管的单向导电性使其成为一个较理想的电子开关,广泛应用于电脑、电视机、通信设备、家用音响、影碟机、仪器仪表、控制电路及各类高频电路中。 例:二极管开关电路如图所示。 当u1和u2为0V或5V时, 求
19、u1和u2的值在不同组合情况 下,输出电压uO的值。 设二极管是理想的。,单元3:常用电子元器件,解:当u10V和u2=5V时,D1为正向偏置,uO=0V(因二极管是理想的),此时D2的阴极电位为5V,阳极为0V,处于反向偏置,故D2截止。以此类推,将u1和u2的其余三种组合及输出电压列于下表中。,单元3:常用电子元器件,4特种二极管 (1)稳压二极管 从伏安特性曲线看到,稳压管 正向偏压时,其特性和普通二极管 一样;反向偏压时,开始一段和二 极管一样,当反向电压大到一定数 值时,反向电流突然上升,这一特 性称反向击穿特性,比普通二极管 陡直。利用反向击穿区内电流在很 大范围内变化,而管子两端
20、的电压 却变化很小的特性进行稳压。,单元3:常用电子元器件,(2)发光二极管 发光二极管与普通二极管一样,具有单向导电性。当外加反偏电压时,二极管截止,不发光;当外加正偏电压时导通,因流过正向电流而发光。发光二极管能发红光、黄光、绿光、蓝光及紫光等。,单元3:常用电子元器件,(3)光电二极管 光电二极管也叫光敏二极管, 是一种光接收器件,其PN结 工作在反偏状态。 5二极管的检测 (1)普通二极管的测试 判别极性。将数字万用表置于R100或R1K档,两表笔分别接二极管的两个电极,若测出的电阻值较小(硅管为几百几千欧,锗管为1001K),说明二极管正向导通,此时红表笔接的是二极管的正极,黑表笔接
21、的是二极管的负极;若测出的电阻值较大(几十至几百千欧),说明二极管反向截至,此时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。,单元3:常用电子元器件,判别好坏。如果两表笔对换位置测量的电阻值一个比较大,一个比较小,说明二极管是正常的;如果测量的两个电阻值都很小,说明二极管内部PN结击穿或已短路;如果测量的两个电阻值都很大,说明二极管内部已断路。 (2)稳压二极管的测试 判别极性。与普通二极管的判别方法相同。 判别好坏。将数字万用表置于R10K档,黑表笔接二极管的“+”极,红表笔接的是二极管的“-”极;若此时的反向电阻很小,说明该稳压管正常。,单元3:常用电子元器件,1.3.5 半导体三
22、极管 一.三极管的结构与类型 三极管的结构: 3个区+3个极+2个结 类型:NPN型、PNP型 符号中的箭头方向表示 发射结正向偏置时的 电流方向。,单元3:常用电子元器件,二.三极管的电流 分配与放大作用,单元3:常用电子元器件,当发射结正向偏置电压改变时,即基极电流改变时,发射区注入载流子数将跟随改变,从而使集电极电流IC产生相应的变化,由于IBIC,因此IB很小的变化就能引起IC较大的变化,这就是三极管的电流放大作用。,单元3:常用电子元器件,三.三极管的特性曲线 1.输入特性曲线 iB=f(uBE)|uCE=常数 曲线形状与二极管的伏安特性相类似,只不过uCE=1V的输入特性曲线比uC
23、E=0的曲线向右移动了一段距离,即uCE增大,曲线向右移。,单元3:常用电子元器件,2输出特性曲线 该曲线是指当iB一定时, 输出回路中的iC与uCE 之间的关系曲线, 用 函数式可表示为: iC=f(uCE)|iB=常数,单元3:常用电子元器件,输出特性分为截止区、放大区和饱和区三个区域。 (1)截止区:一般将iB的区域称为截止区, 在图中为iB=0的一条曲线的以下部分。此时iC也近似为零。三极管工作在截止区时, 发射结和集电结均反向偏置。 (2)放大区:在iB的特性曲线上方,各条输出特性曲线近似平行于横轴的曲线簇部分为放大区。uCE在1V以上,iC不随着uCE变化,呈现恒流特性。在放大区i
24、C的大小随iB变化,iCiB。此时,发射结处于正向偏置, 集电结处于反向偏置。,单元3:常用电子元器件,(3)饱和区:曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。在这个区域,不同iB值的各条特性曲线几乎重叠在一起,即当uCE较小时,管子的集电极电流iC基本上不随基极电流iB而变化 ,这种现象称为饱和。,单元3:常用电子元器件,例:测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 UA-9 V,UB-6 V,Uc-6.2 V,试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并说明此BJT是NPN管还是PNP管。 解:由BJT的电极B的UB-6 V,电极C的UC-6.2
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