現(xiàn)代電子元件chppt課件

1、補(bǔ) 充 知 識(shí)一）繼電器 光耦 揚(yáng)聲器一、小型繼電器 繼電器是一種當(dāng)輸入量電、磁、聲、光、熱達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件，是自動(dòng)控制電路中常用的一種元件。它可以用較小電流來(lái)控制較大的電流，在電路中起著自動(dòng)操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)等作用。 電磁式繼電器、溫度繼電器、時(shí)間繼電器、固體繼電器1.1 電磁式繼電器 電磁式繼電器是在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。 包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器,節(jié)能功率繼電器等。 它的特點(diǎn)是接點(diǎn)接觸電阻很小小于1歐），缺點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)ms以上），接點(diǎn)壽命短一般在10萬(wàn)

2、次以下），體積較大1、結(jié)構(gòu)及工作原理 電磁式繼電器是各種繼電器的基礎(chǔ)，主要由鐵芯、線圈、動(dòng)觸點(diǎn)、常開靜觸點(diǎn)、常閉靜觸點(diǎn)、銜鐵、返回彈簧等部分組成，如圖1.5所示。當(dāng)線圈通電后，鐵芯被磁化而產(chǎn)生足夠的電磁吸力，吸動(dòng)磁鐵，使動(dòng)接點(diǎn)與常閉靜接點(diǎn)5斷開，而與常閉靜接點(diǎn)4閉合，這叫繼電器“動(dòng)作或“吸合”。當(dāng)線圈斷電后，電磁力消失，銜鐵返回，動(dòng)接點(diǎn)也恢復(fù)到原先的位置，這叫繼電器“釋放或“復(fù)位”。12345678109圖1.5典型電磁式繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1、2、9線圈 3、6動(dòng)觸點(diǎn) 4、5靜觸點(diǎn) 7銜鐵 8返回彈簧 10鐵芯2、主要參數(shù)（1額定工作電壓 指繼電器正常工作時(shí)線圈需要的電壓?？梢允墙涣?，也可以是直

3、流，隨型號(hào)的不同而不同。（2吸合電壓及吸合電流 繼電器能夠吸合動(dòng)作的最小電壓或電流值。一般吸合電壓為額定工作電壓的75左右。因此為了保證可靠吸合，必須給線圈加上額定電壓，或略高于額定工作電壓，但一般不能超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則，容易燒毀線圈。（3直流電阻 指線圈的直流電阻值。（4釋放電壓或電流值 指繼電器由吸合狀態(tài)到釋放狀態(tài)所需最大電壓或電流值，其值一般為吸合值的1/10至1/2。（5觸點(diǎn)負(fù)荷 指繼電器觸點(diǎn)允許的電壓電流值。3、電磁式繼電器的選用（1線圈工作電壓是直流還是交流，電壓大小是否適合電路工作電壓。（2線圈工作時(shí)所需功率與實(shí)際需要切換的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制電路所輸出的功率是否相當(dāng)。（3

4、受控觸點(diǎn)數(shù)量必須與受控電路需要相符，觸點(diǎn)允許最大電流必須大于受控電路工作電流的1.52倍。（4繼電器吸合時(shí)，若受控電路是閉合的，則把常開觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)接入電路；若受控電路是斷開的，把常閉觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)接入電路；若用于電路轉(zhuǎn)換，則要全部接入電路。 繼電器的體積大小、安裝方式、尺寸、吸合釋放時(shí)間、使用環(huán)境、絕緣強(qiáng)度、接點(diǎn)數(shù)、接點(diǎn)形式、接點(diǎn)壽命(次數(shù))、接點(diǎn)是控制交流還是直流等4、電磁式繼電器質(zhì)量判斷（1首先測(cè)量繼電器線圈阻值，在幾十歐到幾千歐，也是判斷線圈引腳的重要依據(jù)。（2觀察觸點(diǎn)有沒有發(fā)黑等接觸不良現(xiàn)象，也可以用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量，線圈在未加電壓時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)引腳電阻應(yīng)為零歐，加電吸合后，阻值應(yīng)變

5、為無(wú)窮大。且測(cè)量動(dòng)觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)電阻為零歐，斷電后變?yōu)闊o(wú)窮大。4.2 固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器是指由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，簡(jiǎn)稱SSRsolid state Relay）。和電磁式繼電器相比，具有體積小、開關(guān)速度快、無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、耐振、無(wú)噪聲、安裝位置無(wú)限制，具有良好的防潮、防腐蝕、防爆、防臭氧污染等性能，性能極佳。應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。1、分類 固態(tài)繼電器工作分為交流和直流兩種。交流固態(tài)繼電器又分為過(guò)零型和非過(guò)零型兩種，目前應(yīng)用最廣泛的是過(guò)零型。直流固態(tài)繼電器根據(jù)輸出分為兩端型和三端型兩種，兩端型應(yīng)用較多。2、交流過(guò)零型固態(tài)繼電器（a原理圖耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)

6、輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)絡(luò)， 以防止輸出端對(duì)輸入端的影響， 觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對(duì)開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的，一般是用“R-C串

7、聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。3、固態(tài)繼電器的特點(diǎn)1、實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)(Vsr)對(duì)強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制；2、功率極低；所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接。3、工作中無(wú)任何機(jī)械動(dòng)作；工作高可靠、長(zhǎng)壽命；無(wú)動(dòng)作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊；安裝位置無(wú)限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；防爆和防止臭氧污染性能極佳。4、能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流5、參數(shù)選擇 (1)額定輸入電壓指一定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負(fù)載的最大允許電壓有效值。如果受控負(fù)載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，需考慮所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條

8、件變化時(shí)所產(chǎn)生的最大合成電壓。例如負(fù)載為感性時(shí)，所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值，而且所選產(chǎn)品的阻斷(擊穿)電壓應(yīng)高于負(fù)載電源電壓峰值的兩倍。(2)額定輸出電流和浪涌電流額定輸出電流是指在給定條件下所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠家都提供熱降額曲線。如周圍溫度上升，應(yīng)按曲線作降額使用。浪涌電流指在給定條件下不會(huì)造成永久性損壞所允許的最大非重復(fù)性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍。選用時(shí)，如負(fù)載為穩(wěn)態(tài)阻性，固態(tài)繼電器可全額或降額10%使用。對(duì)于電加熱器、接觸器等，初始接通瞬間出現(xiàn)的浪涌電流可達(dá)3倍的穩(wěn)態(tài)電流，可降額20%-30%使用

9、。白熾燈類負(fù)載，應(yīng)按降額50%使用，且加上適當(dāng)保護(hù)電路。對(duì)變壓器負(fù)載，所選產(chǎn)品的額定電流必須高于負(fù)載工作電流的兩倍。對(duì)于負(fù)載為感應(yīng)電機(jī)，所選固態(tài)繼電器的額定電流值應(yīng)為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流的24倍，其浪涌電流值應(yīng)為額定電流的10倍。固態(tài)繼電器對(duì)溫度的敏感性很強(qiáng)，工作溫度超過(guò)標(biāo)稱值后，必須降熱或外加散熱器。二、光電器件光敏電阻、光電二極管、光電三極管、發(fā)光二極管、光電耦合器2.1光敏電阻 光敏電阻是無(wú)結(jié)半導(dǎo)體器件，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，電阻越小?？梢杂萌f(wàn)用表直接檢測(cè)其亮阻和暗阻。其方法是：將萬(wàn)用表置于R1k檔，置光敏電阻于距25W白熾燈50cm遠(yuǎn)處。（其照度約為100Lx勒克斯），直接測(cè)量光敏電阻的亮阻；再在完全

10、黑暗的條件下直接測(cè)量光敏電阻的暗阻。如果亮阻為數(shù)k至數(shù)十，暗阻為數(shù)M至幾十M，則說(shuō)明光敏電阻質(zhì)量良好。2.2 光電二極管 光電二極管又叫光敏二極管，是遠(yuǎn)紅外線接收管，是一種光能與電能相互轉(zhuǎn)換的器件。其管殼上有入射光窗口?？蓪⒔邮盏降墓饩€強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成為電流的變化。在無(wú)光照時(shí)，與普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦裕划?dāng)加反向工作電壓時(shí)，無(wú)光照射，反向電阻較大，反向電流較小；有光照射，反向電流增加。光電二極管在反向電壓下受到光照而產(chǎn)生的電流稱為光電流，光電流受入射照度的控制。照度一定時(shí)，光電二極管可等效成恒流源。照度愈大，光電流愈大，在光電流大于幾十微安時(shí)，與照度呈線性關(guān)系。如在光電二極管兩端接上電阻

11、，則當(dāng)電阻R一定時(shí)，光照越強(qiáng)，電流越大，R上獲得的功率越大，此時(shí)光電二極管作為微型光電池。2.3光電三極管 光電三極管依據(jù)光照的強(qiáng)度來(lái)控制集電極電流的大小，其功能可等效為一只光電二極管和一只三極管相連，并只引出集電極和發(fā)射極，所以它具有放大作用。o光電三極管也可用萬(wàn)用表R1k檔測(cè)試。用黑表筆接c極，紅表筆接e極，無(wú)光照，電阻為無(wú)窮大，有光照時(shí)，阻值減小到幾k或1k以下。若將表筆對(duì)換，無(wú)論有無(wú)光照，阻值均為無(wú)窮大。2.4光電耦合器光電耦合器是實(shí)現(xiàn)光電耦合的基本器件，它將發(fā)光元件發(fā)光二極管與光敏元件光電三極管相互絕緣的耦合在一起，。發(fā)光元件為輸入回路，它將電能轉(zhuǎn)換成光能；光敏元件為輸出回路，它將光

12、能再轉(zhuǎn)換成電能，實(shí)現(xiàn)了兩部分電路的電氣隔離，從而可以有效地抑制干擾。在輸出回路常采用復(fù)合管形式以增大放大倍數(shù)，也可為CaS光電池、光電二極管、硅光三極管等。選用光電耦合器時(shí)主要根據(jù)用途選用合適的受光部分的類型。光電耦合器也可用萬(wàn)用表檢測(cè)，輸入部分和檢測(cè)發(fā)光二極管相同，輸出部分與受光器件類型有關(guān)，對(duì)于輸出為光電二極管、三極管的，則可按光電二極管、光電三極管的檢測(cè)方法測(cè)量。三、揚(yáng)聲器 揚(yáng)聲器俗稱喇叭，它作為高保真放聲系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其任務(wù)是把功率放大器輸出的信號(hào)能量不失真地轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝庹駝?dòng)的聲能。通常把揚(yáng)聲器，音箱和分頻器三者的組合稱為“揚(yáng)聲器系統(tǒng)”。3.1 揚(yáng)聲器的種類結(jié)構(gòu) 1、 按聲波輻射方

13、向分：直射式紙盆揚(yáng)聲器）、反射式號(hào)筒揚(yáng)聲器）。2、按換能原理來(lái)分：電動(dòng)式、電容式、電壓式、電磁式。 3、按頻率特性分：低音、中音、高音和全音域揚(yáng)聲器。、按頻率特性分：低音、中音、高音和全音域揚(yáng)聲器。A、高音揚(yáng)聲器：僅為重放音頻中高頻成分而設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器單元。通常采用口徑較小的揚(yáng)聲器。B、中音揚(yáng)聲器：適用頻域在500Hz5KHz中頻音發(fā)音的號(hào)筒型或錐型揚(yáng)聲器。C、低音揚(yáng)聲器：專為重放500Hz以下低音信號(hào)而設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器單元。低音通常分為中低音頻段100500Hz）；低音頻段40150Hz）；超低音頻段2050Hz）。D、全音域揚(yáng)聲器：指一個(gè)揚(yáng)聲器單元能重放全音域的聲音，此類揚(yáng)聲器一般頻率范圍控制在

14、中低音至高音范圍，低音頻的下限大于100Hz，常使用在電視機(jī)，錄音機(jī)等民用產(chǎn)品中。4 4、按用途來(lái)分：、按用途來(lái)分： A A、監(jiān)聽揚(yáng)聲器：供調(diào)音人員來(lái)評(píng)價(jià)音色質(zhì)量的揚(yáng)聲、監(jiān)聽揚(yáng)聲器：供調(diào)音人員來(lái)評(píng)價(jià)音色質(zhì)量的揚(yáng)聲器。要求：頻響寬、失真低，指向性好，功率大，器。要求：頻響寬、失真低，指向性好，功率大，動(dòng)態(tài)范圍大，抗過(guò)載。動(dòng)態(tài)范圍大，抗過(guò)載。B B、主聲揚(yáng)聲器：面對(duì)觀眾，輻射全場(chǎng)。、主聲揚(yáng)聲器：面對(duì)觀眾，輻射全場(chǎng)。C C、補(bǔ)聲揚(yáng)聲器：側(cè)后方，彌補(bǔ)主聲不足。、補(bǔ)聲揚(yáng)聲器：側(cè)后方，彌補(bǔ)主聲不足。D D、巡回演出揚(yáng)聲器：大功率，移動(dòng)方便。、巡回演出揚(yáng)聲器：大功率，移動(dòng)方便。E E、影院揚(yáng)聲器：適應(yīng)數(shù)碼技

15、術(shù)，語(yǔ)言清晰，穿透力強(qiáng)。、影院揚(yáng)聲器：適應(yīng)數(shù)碼技術(shù)，語(yǔ)言清晰，穿透力強(qiáng)。5 5、按外形來(lái)分：圓錐形、球頂形、號(hào)角形。、按外形來(lái)分：圓錐形、球頂形、號(hào)角形。 3.2 揚(yáng)聲器的工作原理以電動(dòng)式紙盆揚(yáng)聲器為例）：1、紙盆揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)如圖）：由錐形紙盆、音圈、定心支片組成。紙盆由盆架與定心片支撐，音圈直接連在紙盆上。 2、工作原理： 當(dāng)功率放大器輸出的音頻電流通過(guò)音圈時(shí)，由于磁場(chǎng)與音圈的相互作用，音圈就會(huì)產(chǎn)生高變運(yùn)動(dòng)，音圈被固定在紙盆上，音圈隨信號(hào)振動(dòng)，通過(guò)振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換。 紙盆面積越大越有利于聲輻射，通常低音紙盆口徑為2030cm，高音紙盆口徑在10cm以下。紙盆揚(yáng)聲器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、音質(zhì)柔和，頻

16、率范圍寬、低音好的特點(diǎn)。 3.3 揚(yáng)聲器的性能指標(biāo) 揚(yáng)聲器的技術(shù)性能決定音箱質(zhì)量的高低，會(huì)場(chǎng)用揚(yáng)聲器要考慮其指向性，以保證會(huì)場(chǎng)有均勻的聲壓級(jí)；語(yǔ)言用揚(yáng)聲器，其頻率范圍不太寬，低音也不要太豐富，以免影響語(yǔ)言的清晰；高保真重放系統(tǒng)則頻響要寬，動(dòng)態(tài)范圍要大，瞬間特性要好。 1、揚(yáng)聲器的口徑尺寸：指聲波輻射口的最大幾何尺寸。對(duì)于低音揚(yáng)聲器而言，口徑尺寸越大，放音頻率越低；對(duì)于高音揚(yáng)聲器而言，口徑尺寸越大，指向性越強(qiáng)。2、標(biāo)稱功率：分為額定功率和最大功率。 A、額定功率：指揚(yáng)聲器在允許的失真范圍內(nèi)，所允許的最大輸入功率一般由廠家給出）。 B、最大功率：指揚(yáng)聲器在某一瞬間所能承受的最大峰值功率，通常是額定

17、功率的24倍。3、有效頻率范圍：當(dāng)給揚(yáng)聲器一個(gè)恒壓信號(hào)時(shí)，并使該信號(hào)由低頻到高頻改變頻率時(shí)，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的電壓也隨之變化，比變化曲線越寬說(shuō)明放聲特性越好。4、靈敏度：指給揚(yáng)聲器輸入1W的電功率，在離揚(yáng)聲器軸向正面1米處所測(cè)得的聲壓值、靈敏度越高，說(shuō)明揚(yáng)聲器效率越高。5、失真： A、諧波失真：由揚(yáng)聲器磁場(chǎng)不均勻及振動(dòng)系統(tǒng)失衡引起，一般在低頻重放時(shí)易產(chǎn)生，該指標(biāo)不應(yīng)超過(guò)7%。 B、互調(diào)失真：因兩種不同頻率信號(hào)同時(shí)加入揚(yáng)聲器時(shí)，互相調(diào)制而引起。會(huì)造成音調(diào)失真，當(dāng)該指標(biāo)較大時(shí)會(huì)使合唱，合奏等節(jié)目音質(zhì)變壞。 C、瞬態(tài)失真：因揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)的慣性而造成。慣性使紙盆不能緊跟瞬息變化的信號(hào)，從而引起輸入信號(hào)變形

18、。6、指向性：指揚(yáng)聲器將聲波輻射各個(gè)方向的能力。300Hz以下的低頻指向性不明顯，而高頻則尖銳，口徑大，指向性尖銳，口徑小，指向性寬；紙盆深，高頻指向性強(qiáng)，紙盆淺，低頻指向性強(qiáng)。3.4 揚(yáng)聲器的使用（1揚(yáng)聲器得到的功率不要超過(guò)它的額定功率，否則，將燒毀音圈，或?qū)⒁羧φ裆?。電磁式和壓電陶瓷式揚(yáng)聲器工作電壓不要超過(guò)30V。（2注意揚(yáng)聲器的阻抗應(yīng)與輸出線路配合，具體做法可參看擴(kuò)音機(jī)一節(jié)。（3要正確選擇揚(yáng)聲器的型號(hào)。如在廣場(chǎng)使用，應(yīng)選用高音揚(yáng)聲器；在室內(nèi)使用，應(yīng)選用紙盆式揚(yáng)聲器，并選好助音箱。也可將高、低音揚(yáng)聲器做成功揚(yáng)聲器組，以擴(kuò)展頻率響應(yīng)范圍。（4在布置揚(yáng)聲器的時(shí)候，要做到聲揚(yáng)勻且足夠的聲級(jí)，如用單只點(diǎn)揚(yáng)聲器不能滿足需要，可多點(diǎn)設(shè)置，使每一位聽眾得 到幾乎相同的聲音響度，提高聲音的清晰度；有好的方位感，揚(yáng)聲器安裝時(shí)應(yīng)高于地面3米以上，讓聽眾能夠“看到揚(yáng)聲器，并盡量使水平方位的聽覺聲源一視覺講話者要盡量一致，而且兩只揚(yáng)聲器之間的距離也不能過(guò)大。（5電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器，必須把音頭套在號(hào)筒上后才能使用，否則很易損壞發(fā)音頭。（6兩個(gè)人以揚(yáng)聲器放在一起使用