課程大綱與內(nèi)容

1、課程大綱與內(nèi)容課程大綱與內(nèi)容 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心 正訓(xùn)練師兼教務(wù)課長：李忠涼正訓(xùn)練師兼教務(wù)課長：李忠涼 日日 期：期：96/02/1096/02/10機電整合系統(tǒng)機電整合系統(tǒng)課程大綱課程大綱第一章第一章 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)簡介簡介第二章第二章 以以微處理器微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器控制器簡介簡介第三章第三章 運算放大器運算放大器和和信號調(diào)整信號調(diào)整第四章第四章 開關(guān)開關(guān)、繼電器繼電器和和電力控制半導(dǎo)體電力控制半導(dǎo)體第六章第六章 感測器感測器第七章第七章 直流直流馬達馬達第八章第八章 步進步進馬達馬達第九章第九章 交流交流馬達馬達第十章第十章 傳動器傳動器：電機式電機式、

2、液壓式液壓式和和氣壓式氣壓式第十一章第十一章 自動控制自動控制原理原理泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 1、分辨、分辨開迴路開迴路及及閉迴路閉迴路控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。2 2、了解、了解控制系統(tǒng)方塊圖控制系統(tǒng)方塊圖。3 3、解釋、解釋轉(zhuǎn)換函數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。4 4、分辨、分辨類比類比及及數(shù)位數(shù)位控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。5 5、知道、知道程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)如何運轉(zhuǎn)如何運轉(zhuǎn)。6 6、知道、知道伺服機構(gòu)伺服機構(gòu)如何運轉(zhuǎn)如何運轉(zhuǎn)。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介一、一、開迴路開迴路及及閉迴路閉迴路控制系統(tǒng)?？刂?/p>

3、系統(tǒng)。 開迴路開迴路控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)：因為：因為沒有回饋（授）訊號沒有回饋（授）訊號，控制器控制器無法知悉致（驅(qū)）動器作了什麼事（其動作情況）無法知悉致（驅(qū)）動器作了什麼事（其動作情況）。此系。此系統(tǒng)完全按照控制器所知的致動器特性來動作。統(tǒng)完全按照控制器所知的致動器特性來動作。 閉迴路閉迴路控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)：因為：因為有感測器可對系統(tǒng)輸出取樣，有感測器可對系統(tǒng)輸出取樣，然後將量測結(jié)果轉(zhuǎn)成電子訊號送回至控制器然後將量測結(jié)果轉(zhuǎn)成電子訊號送回至控制器。因為。因為控制器控制器知道系統(tǒng)實際的動作，它可作任何必要的調(diào)整，使輸出依知道系統(tǒng)實際的動作，它可作任何必要的調(diào)整，使輸出依照所要的動作來運作照所要的動

4、作來運作。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介二、控制系統(tǒng)二、控制系統(tǒng)方塊圖方塊圖。 1. 1. 開迴路開迴路控制系統(tǒng)方塊圖：如控制系統(tǒng)方塊圖：如P4P4（a a）圖）圖1.21.2 2. 2. 閉迴路閉迴路控制系統(tǒng)方塊圖：如控制系統(tǒng)方塊圖：如P5P5（a a）圖）圖1.31.3三、三、轉(zhuǎn)換函數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。 轉(zhuǎn)移函數(shù)轉(zhuǎn)移函數(shù) ( ( transfer functiontransfer function簡稱簡稱TFTF）是控制）是控制 系統(tǒng)元件輸入與輸出間的數(shù)學(xué)關(guān)係，特別可將轉(zhuǎn)移函系統(tǒng)元件輸入與輸出間的數(shù)學(xué)關(guān)係，特別可將轉(zhuǎn)移函 數(shù)定義成輸出除以輸入，如下表示：數(shù)定

5、義成輸出除以輸入，如下表示： TFTF輸出輸出 / / 輸入輸入泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介四、四、類比類比及及數(shù)位數(shù)位控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。 類比類比控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（analoganalog control system control system）中，）中，控制器包含控制器包含了傳統(tǒng)類比元件及電路，也就是線性放大器了傳統(tǒng)類比元件及電路，也就是線性放大器，在類比控制系統(tǒng)，在類比控制系統(tǒng)內(nèi)，內(nèi)，設(shè)定值與回饋訊號的改變將可很快被偵測出來，讓放大器設(shè)定值與回饋訊號的改變將可很快被偵測出來，讓放大器有所依據(jù)來調(diào)整輸出有所依據(jù)來調(diào)整輸出（對致動器而言）。（

6、對致動器而言）。 數(shù)位數(shù)位控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（digitaldigital control system control system），），控制器使用控制器使用數(shù)位電路，大部份而言，此電路為電腦，可能是一主機或以微數(shù)位電路，大部份而言，此電路為電腦，可能是一主機或以微處理機為基礎(chǔ)的控制器處理機為基礎(chǔ)的控制器。數(shù)位系統(tǒng)僅在一特定時間內(nèi)數(shù)位系統(tǒng)僅在一特定時間內(nèi)“看看”輸輸入，再對輸出作更新，如果電腦看後，輸入訊號有所變，這個入，再對輸出作更新，如果電腦看後，輸入訊號有所變，這個變化將無法被偵測一直要等到下一次掃描變化將無法被偵測一直要等到下一次掃描，這是與，這是與類比系統(tǒng)最類比系統(tǒng)最基本的不同點

7、，它們可連續(xù)立即對改變作反應(yīng)基本的不同點，它們可連續(xù)立即對改變作反應(yīng)。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介五、五、程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)如何運轉(zhuǎn)。如何運轉(zhuǎn)。 程序控制程序控制（process controlprocess control）為一）為一可監(jiān)視可監(jiān)視及及調(diào)整調(diào)整 控制參數(shù)控制參數(shù)（如溫度及流量（如溫度及流量) ) 的控制系統(tǒng)來的控制系統(tǒng)來確保輸出維確保輸出維 持於一定狀況持於一定狀況。例如，致動器為加熱器，被控制變數(shù)。例如，致動器為加熱器，被控制變數(shù) 是溫度，感測器是熱電耦（一種可將溫度轉(zhuǎn)換成電壓是溫度，感測器是熱電耦（一種可將溫度轉(zhuǎn)換成電壓 的元

8、件），的元件），控制器整至加熱器之電力以保持設(shè)定點的控制器整至加熱器之電力以保持設(shè)定點的 溫度溫度( (熱電耦所測的溫度）熱電耦所測的溫度）。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第一章第一章、控制系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)簡介六、六、伺服機構(gòu)伺服機構(gòu)如何運轉(zhuǎn)。如何運轉(zhuǎn)。 司服機構(gòu)司服機構(gòu) ( ( servomechanism servomechanism ) ) 常被用來常被用來作為作為驅(qū)使物體精密移動的電子機械控制系統(tǒng)驅(qū)使物體精密移動的電子機械控制系統(tǒng)（如（如: :雷達天線或機器人手臂雷達天線或機器人手臂) )。一般是輸出位。一般是輸出位置或輸出速率（或兩個置或輸出速率（或兩個) ) 被控制。（例如被控制

9、。（例如P16P16圖圖1.111.11）泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 1、了解什麼是、了解什麼是微處理器微處理器，它能作什麼及如何動作。，它能作什麼及如何動作。2 2、了解、了解電腦記憶體電腦記憶體RAMRAM和和ROMROM的概念及如何經(jīng)由位址和資料的概念及如何經(jīng)由位址和資料匯流取得記憶體。了解匯流取得記憶體。了解並列並列和和序列序列資料介面如何動。資料介面如何動。3 3、執(zhí)行與、執(zhí)行與類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器和和數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器有關(guān)之計有關(guān)之計 算。算。4 4、

10、了解、了解數(shù)位控制器軟體數(shù)位控制器軟體的原理。的原理。5 5、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之各樣型態(tài)的特性各樣型態(tài)的特性，如，如 : : 微控制器微控制器、單板電腦單板電腦、可程式邏輯控制器可程式邏輯控制器和和個人電腦。個人電腦。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介一、什麼是一、什麼是微處理器微處理器，它能作什麼及如何動作。，它能作什麼及如何動作。 數(shù)位積體電路數(shù)位積體電路稱為微處理器稱為微處理器 ( microprocessor ) ( microprocessor ) 圖圖2.1(a) 2.1

11、(a) ，它擁有控制系統(tǒng)的電子電路，且引進一個控制系統(tǒng)，它擁有控制系統(tǒng)的電子電路，且引進一個控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。的新紀(jì)元。微處理器微處理器帶來帶來具有彈性的程式控制和計算能力的電具有彈性的程式控制和計算能力的電腦，可解決計算和控制任何（許多）問題腦，可解決計算和控制任何（許多）問題。二、電腦記憶體二、電腦記憶體RAMRAM和和ROMROM的概念及如何經(jīng)由位址和資料匯流的概念及如何經(jīng)由位址和資料匯流 取得記憶體。取得記憶體。並列並列和和序列序列資料介面如何動作。資料介面如何動作。 隨機存取記憶體隨機存取記憶體 （random-access memoryrandom-access memory簡稱簡

12、稱RAMRAM），），允允許電腦在它的任何位址讀和寫資料許電腦在它的任何位址讀和寫資料 （它同時也被稱為（它同時也被稱為讀讀/ /寫記寫記憶體憶體，或，或RWMRWM）。）。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介二、電腦記憶體二、電腦記憶體RAMRAM和和ROMROM的概念及如何經(jīng)由位址和資料匯流的概念及如何經(jīng)由位址和資料匯流 取得記憶體。取得記憶體。並列並列和和序列序列資料介面如何動作。資料介面如何動作。 唯讀記憶體唯讀記憶體（read only memory read only memory 簡稱簡稱ROMROM），

13、類似），類似RAMRAM，但，但新資料不能寫入新資料不能寫入 ; ; 全部資料在工廠已載入全部資料在工廠已載入ROMROM中，不能由電腦中，不能由電腦更改更改。當(dāng)電源被關(guān)掉後，這類型記憶體的全部資料不會消失，。當(dāng)電源被關(guān)掉後，這類型記憶體的全部資料不會消失，又稱為又稱為非揮發(fā)性記憶體非揮發(fā)性記憶體。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介三、類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器和數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器有關(guān)之計算。 數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器： VoutVout 輸入輸入 Vref Vref / 256 / 25

14、6 （2.1，p33） VoutVout DACDAC輸出類比電壓輸出類比電壓 VrefVref DACDAC參考電壓參考電壓 輸入輸入 二進位輸入的十進位值二進位輸入的十進位值泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介例題2-2 一個8位元DAC之Vref為10 V，二進位輸入是10011011 , 求類比輸出電壓。解： 二進位輸入10011011的十進位值為155，應(yīng)用式 (2.1) 可計算出類比輸出電壓 : Vout 輸入輸入 Vref / 256 155 10V / 256 6.05V類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器：輸出 / Vin

15、 255 / Vref（對8位元）可求得輸出為 : 輸出Vin 255 / Vref （2.2，p36）輸出 = 8位元ADC的十進位輸出值 Vin = ADC類比輸入電壓 Vref = ADC參考電壓泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介例題2- 4 一個8位元ADC的Vref 是7 Vdc，類比輸入類比輸入是2.5 Vdc 。ADC二進位輸出碼是多少?解 : 一個8位元字組，當(dāng)Vin = Vref 時，其最大進位的輸出值是255，所以，類比輸入電壓7 Vdc可轉(zhuǎn)換成255 ( 十進位）。使用輸入 / 輸出資料的關(guān)係，可

16、得一個比值，然後，使用來求此特定輸入2.5 Vdc的輸出 : 輸出輸出 / Vin 255 / 7 Vdc由下可得輸出 : 輸出輸出2.5 Vdc 255 / 7 Vdc91 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介四、數(shù)位控制器軟體數(shù)位控制器軟體的原理。 對一個數(shù)位控制器面言，資料進入進入和離開離開均經(jīng)過一個並列介面或序列介面。並列介面 ( parallel interface ) 可同時使用八條分開的電線來傳送8位元資料；本質(zhì)上它將資料匯流排延伸進入外面的世界。 另一種運用是可以使用並列介面讓控制器與類比裝置連接；例如，

17、控制一個可調(diào)速度的DC馬達。在此狀況下，控制器的二位輸出值控制馬達前，首先必須轉(zhuǎn)換成類比電壓；可利用數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器來完成。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之各樣型態(tài)的特性，五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之各樣型態(tài)的特性，如如 : : 微控制器、單板電腦、可程式邏輯控制器和微控制器、單板電腦、可程式邏輯控制器和個人電腦。個人電腦。 ( (一一) )微控制器微控制器：微處理器本身並不是電腦。微處理器必定要與：微處理器本身並不是電腦。微處理器必定要與 其它可提供記憶體和輸入其它可提供記憶體和輸入

18、/ /輸出能力的積體電路連接才能輸出能力的積體電路連接才能 動作。動作。微控制器是單一微控制器是單一ICIC內(nèi)的電腦內(nèi)的電腦，特別為控制運用所設(shè)，特別為控制運用所設(shè) 計。包括一個計。包括一個微處理器，記憶體微處理器，記憶體(RAM(RAM及及ROM)ROM)，輸入，輸入/ /輸出輸出 埠埠，及其它獨特的特色元件，如：計時器和，及其它獨特的特色元件，如：計時器和ADC/DACADC/DAC。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之各樣型態(tài)的特性，如五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器之各樣型態(tài)的特性，如

19、 : : 微控制器、單板微控制器、單板電腦、可程式邏輯控制器和個人電腦。電腦、可程式邏輯控制器和個人電腦。 ( (二二) )單板電腦單板電腦：單板電腦：單板電腦(single-board computer)(single-board computer)是一種沒有機殼，是一種沒有機殼，以微以微 處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)建構(gòu)於電路板上的電腦處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)建構(gòu)於電路板上的電腦( (圖圖2.172.17，P47)P47)。它們結(jié)構(gòu)有。它們結(jié)構(gòu)有很多種，但通常使用一個標(biāo)準(zhǔn)的微處理器，如很多種，但通常使用一個標(biāo)準(zhǔn)的微處理器，如 : Zilog: Zilog公司的公司的Z80Z80， IntelIntel公司公司

20、808808或或80888088家族，或家族，或Motorola 68000Motorola 68000。它們同時也包含記憶。它們同時也包含記憶 體體IC, I/OIC, I/O功能，和特殊介面電路，如功能，和特殊介面電路，如: ADC: ADC或者或者DACDAC。 ( (三三) )可程式邏輯控制器可程式邏輯控制器：可程式邏輯控制器：可程式邏輯控制器(programmable.logic(programmable.logic controller controller簡稱簡稱PLCPLC）內(nèi)含微處理器系統(tǒng)內(nèi)含微處理器系統(tǒng)(microprocessor-based(microprocessor

21、-based）單）單 元，特別地為控制器所設(shè)計。元，特別地為控制器所設(shè)計。PLCPLC包含一個輸入包含一個輸入/ /輸出部分，能直接與輸出部分，能直接與系統(tǒng)元件相，如開關(guān)、繼電器、小型的馬達和指示燈。系統(tǒng)元件相，如開關(guān)、繼電器、小型的馬達和指示燈。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第二章第二章、以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之以微處理器為基礎(chǔ)架構(gòu)之控制器簡介控制器簡介五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有五、辨認(rèn)和描述現(xiàn)有數(shù)位控制器數(shù)位控制器之各樣之各樣型態(tài)型態(tài)的特性，如的特性，如 : : 微控微控制器、單板電腦、可程式邏輯控制器和個人電腦。制器、單板電腦、可程式邏輯控制器和個人電腦。 ( (四四) ) 個人電腦個人電腦：

22、價格便宜，不佔空間的個人電腦：價格便宜，不佔空間的個人電腦person computer)person computer)已經(jīng)已經(jīng) 成小型，單類型的控制運用另一選擇。個人電腦控制系統(tǒng)的套裝軟成小型，單類型的控制運用另一選擇。個人電腦控制系統(tǒng)的套裝軟 體已經(jīng)商品化。程式配合很高且可讓使用者更改巳使軟體適合控制體已經(jīng)商品化。程式配合很高且可讓使用者更改巳使軟體適合控制 運用。運用。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 1、認(rèn)識、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌奶匦裕瑏K敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯?/p>

23、基本元件。類型放大器的基本元件。2 2、設(shè)計放大器以符合下列不同電路的要求、設(shè)計放大器以符合下列不同電路的要求: :電壓隨耦電壓隨耦器、反相放大器、非反相放大器、加法放大器、微器、反相放大器、非反相放大器、加法放大器、微分放大器及比較器分放大器及比較器。3 3、認(rèn)識下列電路的動作、認(rèn)識下列電路的動作 : : 積分器、微分器、主動濾積分器、微分器、主動濾波器、電流迴路信號傳輸器、類比開關(guān)多工器及取波器、電流迴路信號傳輸器、類比開關(guān)多工器及取樣保持電路樣保持電路。4 4、認(rèn)識、認(rèn)識設(shè)備地線、迴路地線、磁性和靜電保護裝置的設(shè)備地線、迴路地線、磁性和靜電保護裝置的觀念，及單點接地觀念，及單點接地的重要

24、性。的重要性。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦裕瑏K敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹?。同類型放大器的基本元件?運算放大器的特性運算放大器的特性：算放大器：算放大器(operation amplifier(operation amplifier簡稱簡稱OPOP放大器放大器）是一個）是一個高增益的線性放大器高增益的線性放大器；OPOP放大器通常被包裝在放大器通常被包裝在ICIC內(nèi)內(nèi)( (每一每一ICIC有四組有四組OPOP放大器放大器) )。OPOP放大器實現(xiàn)了類比

25、設(shè)計家所夢想放大器實現(xiàn)了類比設(shè)計家所夢想的放大器的放大器 ; ; 因為它擁有一些理想化的因為它擁有一些理想化的特性特性： 1. 1. 很高的開迴路增益很高的開迴路增益：A=100,000+A=100,000+，但不可預(yù)估。，但不可預(yù)估。 2. 2. 很高的輸入的阻抗很高的輸入的阻抗：RinRin 1 M 1 M。 3. 3. 低的輸出阻抗低的輸出阻抗 : Rout = 50-75: Rout = 50-75歐姆。歐姆。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀?/p>

26、不同類型放大器的基本元件。同類型放大器的基本元件。（一）（一）反相放大器反相放大器 ( invering amplifer( invering amplifer ) ) 或許是最常見到或許是最常見到 OPOP 放大器結(jié)構(gòu)，因為放大器結(jié)構(gòu)，因為輸入信號進入反相輸入端輸入信號進入反相輸入端，也就是，也就是輸出輸出 和輸入的相位相反和輸入的相位相反。電路在圖。電路在圖3.103.10（P66P66）所示。）所示。（二）（二）非反相放大器非反相放大器 ( noninverting( noninverting amplifier ) amplifier )。譬如，一個。譬如，一個 溫度感測器的輸出，當(dāng)溫

27、度上升，電壓也要上升；控制器溫度感測器的輸出，當(dāng)溫度上升，電壓也要上升；控制器 對輸入的要求也是如此，非反相放大器電路如圖對輸入的要求也是如此，非反相放大器電路如圖3.123.12 P68 P68）所示。）所示。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹Ｍ愋头糯笃鞯幕驹?。（三）（三）加法放大器加法放大?( summing amplifier )( summing amplifier )有一個輸出電壓，它有一個輸出電壓，它 為許

28、多輸入電壓值的總和為許多輸入電壓值的總和。圖。圖3.143.14（P70P70）描述此一情況。）描述此一情況。 放大器將輸入電壓放大器將輸入電壓1V, 2 V1V, 2 V，和，和4 V4 V相加得一個相加得一個7 V7 V輸出值。輸出值。（四）（四）減法放大器減法放大器 ( differential amplifier( differential amplifier）可放大兩個輸入可放大兩個輸入 電壓的差值電壓的差值。我們所討論過的電路中，輸入電壓都是相對。我們所討論過的電路中，輸入電壓都是相對 於地，但於地，但OPOP放大器同樣也可當(dāng)成減法放大器的基礎(chǔ)元件。放大器同樣也可當(dāng)成減法放大器的基

29、礎(chǔ)元件。 圖圖3.173.17（P72P72）顯示這樣的一電路。如前所提，增益是利用）顯示這樣的一電路。如前所提，增益是利用 電阻建立。電路將放大一個差值電壓電阻建立。電路將放大一個差值電壓(differential(differential voltage) voltage)，它是兩個輸入電壓，它是兩個輸入電壓VaVa和和VbVb的差值，兩個均無接的差值，兩個均無接 地。地。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹?。同類型放大器的?/p>

30、本元件。（五）（五）積分器積分器（integrator ) integrator ) 其輸出的電壓與輸入的電壓波形曲其輸出的電壓與輸入的電壓波形曲 線之下總面積成正比線之下總面積成正比( (水平軸是時間水平軸是時間) )，如方程式，如方程式(3.8 (3.8 ， P76)P76)所示所示: : VoutVout = = 1 / RC 1 / RC ( Vin ( Vin. .時間曲線的面積）時間曲線的面積）(3.8) (3.8) 其中其中 VoutVout = = 積分器的輸出電壓積分器的輸出電壓，R,C =R,C = 圖圖3.213.21（P77P77）中元件）中元件 值積分器電路值積分器電

31、路可以將可以將VinVin轉(zhuǎn)換成定電流，以此定電流對電容轉(zhuǎn)換成定電流，以此定電流對電容 （C C）以線性速度來充電）以線性速度來充電，如此可以在電容，如此可以在電容C C兩端產(chǎn)生一個電兩端產(chǎn)生一個電 壓。壓。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾蔚奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹３蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹＃? 6）微分器微分器 ( differentiator ) ( differentiator ) 其其輸出電壓與輸入電壓的變化輸出電壓與輸入電壓的變化 率成正比

32、率成正比，如方程式，如方程式( 3.9( 3.9，P78 ) P78 ) 所示：所示： VoutVout RC RC Vin /tVin /t ( 3.9 ) ( 3.9 ) 其中其中VoutVout.= .= 微分器的輸出電壓微分器的輸出電壓，R,C =R,C = 圖圖3.233.23（P78P78）內(nèi)部內(nèi)部 元件值元件值，Vin/t = VinVin/t = Vin 的變化率，或斜率的變化率，或斜率。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃?/p>

33、的基本元件。同類型放大器的基本元件。（七）（七）濾波器濾波器（filter ) filter ) 濾波器電路濾波器電路按照頻率來決定信號是否通按照頻率來決定信號是否通 過過，濾波器的反應(yīng)類型如圖，濾波器的反應(yīng)類型如圖3.263.26（P82P82）所示。）所示。 1 1、 低通濾波器低通濾波器 ( low-pass filter ) ( low-pass filter ) 圖圖3.26(a)3.26(a)只有允許只有允許 頻率在截止頻率頻率在截止頻率 ( cutoff frequency( cutoff frequency簡稱簡稱fcfc）之下才可）之下才可 通過。通過。 2 2 、高通濾波器

34、高通濾波器 ( hjgh( hjgh-pass filter-pass filter） 圖圖3.26)3.26)不讓頻率截不讓頻率截 止頻率之下的信號通過，而讓在截止頻率之上的信號通止頻率之下的信號通過，而讓在截止頻率之上的信號通 過。過。 3 3 、波帶濾波器波帶濾波器(band-pass filter) (band-pass filter) 圖圖3.263.26（c c） 讓信號位讓信號位 於於fc1fc1及及fc2fc2範(fàn)圍的頻率通過，其他頻率信號不可通過。範(fàn)圍的頻率通過，其他頻率信號不可通過。 4 4 、陷波陷波(notch)(notch)濾波器濾波器 圖圖3.26 (d) 3.26

35、(d) 不讓一個狹窄的頻率不讓一個狹窄的頻率 範(fàn)圍的信號通而讓其他的信號通過。範(fàn)圍的信號通而讓其他的信號通過。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整一、認(rèn)識一、認(rèn)識運算放大器運算放大器的特性，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴坏奶匦?，並敘述它們?nèi)绾纬蔀椴煌愋头糯笃鞯幕驹?。同類型放大器的基本元件。（八）（八）比較器比較器（Comparator )Comparator )：在控制系統(tǒng)中有一個常見的情：在控制系統(tǒng)中有一個常見的情 形，感測器是一個慢速變化的類比信號，它的值會引發(fā)一形，感測器是一個慢速變化的類比信號，它的值會引發(fā)一 些動作。因此些動作。因此需要

36、一個特定偵測電路介面，當(dāng)指定的輸入需要一個特定偵測電路介面，當(dāng)指定的輸入 電壓位準(zhǔn)達到時，可起動電路電壓位準(zhǔn)達到時，可起動電路。比較器就是這樣的電路。比較器就是這樣的電路 ( (如圖如圖3.30)3.30)。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整二、設(shè)計放大器以符合下列不同電路的要求二、設(shè)計放大器以符合下列不同電路的要求: :電壓隨耦電壓隨耦器、反相放大器、非反相放大器、加法放大器、微器、反相放大器、非反相放大器、加法放大器、微分放大器及比較器分放大器及比較器。（一）（一）電壓隨耦器電壓隨耦器：電壓隨耦器：電壓隨耦器(voltage foll

37、ower)(voltage follower)，是很有用，是很有用 的電路，的電路，能提昇電流而不必增加電壓。它能把一個高阻抗能提昇電流而不必增加電壓。它能把一個高阻抗 信號轉(zhuǎn)變成一個強的低阻信號信號轉(zhuǎn)變成一個強的低阻信號。圖。圖3.83.8（P65P65）所示為一個）所示為一個 電壓隨耦器的電路。電壓隨耦器的電路。（二）（二）反相放大器反相放大器：反相放大器電路如圖：反相放大器電路如圖3.103.10（P66P66）所示。）所示。（三）（三）非反相放大器非反相放大器：非反相放大器電路如圖：非反相放大器電路如圖3.123.12（P68P68）所示。）所示。（四）（四）加法放大器加法放大器：圖：

38、圖3.143.14（P70P70）描述此一情況。）描述此一情況。（五）（五）微分放大器微分放大器：電路如圖：電路如圖3.233.23（P78P78）（六）（六）比較器比較器：電路如圖：電路如圖3.303.30（P85P85） 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整三、認(rèn)識下列電路的動作三、認(rèn)識下列電路的動作 : : 積分器、微分器、積分器、微分器、主動濾主動濾波器、電流迴路信號傳輸器、類比開關(guān)多工器及取波器、電流迴路信號傳輸器、類比開關(guān)多工器及取樣保持電路。樣保持電路。（一）（一）積分器積分器：電路如圖：電路如圖3.213.21（P77P77）

39、（二）（二）微分器微分器：電路如圖：電路如圖3.233.23（P78P78）（三）主動濾波器：電路如圖（三）主動濾波器：電路如圖3.273.27（P83P83）（四）電流迴路信號傳輸器：電路如圖（四）電流迴路信號傳輸器：電路如圖3.353.35（P88P88）（五）類比開關(guān)多工器：電路如圖（五）類比開關(guān)多工器：電路如圖3.403.40（P92P92）（六）取樣保持電路：電路如圖（六）取樣保持電路：電路如圖3.423.42（P93P93）泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整四、認(rèn)識四、認(rèn)識設(shè)備地線、迴路地線、設(shè)備地線、迴路地線、磁性和靜電保護裝

40、置磁性和靜電保護裝置的觀念，及單點接地的重要性。的觀念，及單點接地的重要性。（一）（一）設(shè)備地線設(shè)備地線：設(shè)備外殼如金屬，：設(shè)備外殼如金屬，為防止漏電之感電，設(shè)備外為防止漏電之感電，設(shè)備外 殼作接地處理殼作接地處理，稱為設(shè)備地線。，稱為設(shè)備地線。（二）（二）迴路地線迴路地線：電路的信號共通點或稱信號返回點電路的信號共通點或稱信號返回點，為使信號，為使信號 形成完整的迴路而接地，或接到電池的負(fù)端，稱為迴路地形成完整的迴路而接地，或接到電池的負(fù)端，稱為迴路地 線。線。（三）（三）磁（場）性磁（場）性：通過電線的電流將產(chǎn)生環(huán)繞電線的磁場通過電線的電流將產(chǎn)生環(huán)繞電線的磁場。假。假 如碰巧有另外電線在附

41、近，第一條電線的磁場將在第二條如碰巧有另外電線在附近，第一條電線的磁場將在第二條 電線上引發(fā)電流，電線上引發(fā)電流，電流大小與磁場的變化率有關(guān)電流大小與磁場的變化率有關(guān)。所以，。所以， DC.DC.信號將不會在附近電線上產(chǎn)生電流，但信號將不會在附近電線上產(chǎn)生電流，但.AC.AC信號將產(chǎn)生信號將產(chǎn)生 不預(yù)期的電流雜訊。不預(yù)期的電流雜訊。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第三章、第三章、運算放大器和信號調(diào)整運算放大器和信號調(diào)整四、認(rèn)識四、認(rèn)識設(shè)備地線、迴路地線、設(shè)備地線、迴路地線、磁性和靜電保護裝置磁性和靜電保護裝置 的觀念，及單點接地的重要性。的觀念，及單點接地的重要性。（四）（四）靜電保護裝置靜電

42、保護裝置：假如保護被接地：假如保護被接地( (強制為強制為0 V)0 V)，則保護之內(nèi)，則保護之內(nèi) 將沒有電場存在，使電線可以受到靜電保護將沒有電場存在，使電線可以受到靜電保護( (圖圖3.523.52， P99)P99)。靜電保護最好不要使用信號回路徑靜電保護最好不要使用信號回路徑 ; ; 因為保護內(nèi)或因為保護內(nèi)或 許有雜訊存在許有雜訊存在。最理想的方式最理想的方式如圖如圖3.533.53（P99P99）所示，）所示，信號信號 和返回端被包在同一個保護層之內(nèi)，且保護在另一端作接和返回端被包在同一個保護層之內(nèi)，且保護在另一端作接 地。地。（五）（五）單點接地單點接地：所謂單點接地：所謂單點接地

43、 ( single-point grouad( single-point grouad ) ) 如圖如圖 3.543.54（P99P99）所示。對單點接地而言，）所示。對單點接地而言，有一個堅固且低阻抗有一個堅固且低阻抗 的連接體連接到地面相當(dāng)重要的連接體連接到地面相當(dāng)重要；否則；否則 ; ; 進入保護雜訊將再進入保護雜訊將再 發(fā)散出去，進而影響到其他的保護裝置發(fā)散出去，進而影響到其他的保護裝置。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 1、了解、了解機械式開關(guān)機械式開關(guān)的的種類種類、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和名稱名稱。2

44、2、敘述、敘述電機繼電器電機繼電器的的種類種類和和功能功能。3 3、了解、了解固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器的的特性特性及其與及其與繼電器繼電器相比較的優(yōu)缺點相比較的優(yōu)缺點。4 4、瞭解、瞭解功率電晶體功率電晶體和和功率放大器功率放大器的動作原理，並計算的動作原理，並計算電晶體電路電晶體電路 的電流的電流？ 5 5、了解基本、了解基本JFETJFET及及功率功率MOSFETMOSFET的的特性特性和和運用運用。6 6、了解、了解矽控整流器矽控整流器的的特性特性和和動作動作及矽控制整流器的及矽控制整流器的基本電路基本電路。7 7、了解如何、了解如何triactriac動作動作和和triactriac應(yīng)用應(yīng)

45、用。8 8、說明、說明矽控整流器矽控整流器和和triactriac使用的使用的觸發(fā)電路觸發(fā)電路，特別是使用，特別是使用單接面單接面 電晶體電晶體，可程式的單接面電晶體可程式的單接面電晶體，或，或diacdiac的觸發(fā)電路。的觸發(fā)電路。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體一、了解一、了解機械式開關(guān)機械式開關(guān)的的種類種類、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和名稱名稱。 機械開關(guān)機械開關(guān)(mechanical switch)(mechanical switch)是一個能夠開和關(guān)的裝置，因此，是一個能夠開和關(guān)的裝置，因此， 可控制電流流入與否可控制電流流入與否

46、，如你所知，開關(guān)有很多不同外形、尺寸和結(jié)構(gòu)。，如你所知，開關(guān)有很多不同外形、尺寸和結(jié)構(gòu)。 最常見到最常見到（1 1）掀動開關(guān)掀動開關(guān)(Toggle switch)(Toggle switch)，它有多種接觸結(jié)構(gòu)。如圖，它有多種接觸結(jié)構(gòu)。如圖4.1(a)4.1(a)、 4.1(b) 4.1(b) 、4.1(c)4.1(c)（P112P112）所示。）所示。 （2 2）按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)(Push-button switches) (Push-button switches) 如圖如圖4.4(a)4.4(a)、4.4(b)4.4(b)、 4.4(c) 4.4(c) 所示。所示。（3 3）極限開關(guān)極限

47、開關(guān)(limit switch)(limit switch)是一個可讓移動物體作物埋性接觸，如圖是一個可讓移動物體作物埋性接觸，如圖 4.54.5所示為極限開關(guān)的一些範(fàn)例。所示為極限開關(guān)的一些範(fàn)例。（4 4）旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋轉(zhuǎn)開關(guān)(rotary switch)(rotary switch)，與目前為止所談?wù)摰拈_關(guān)不同，能實，與目前為止所談?wù)摰拈_關(guān)不同，能實 行多重複雜切換的功能。如圖行多重複雜切換的功能。如圖4.74.7（P115P115）所示。）所示。（5 5）指撥開關(guān)指撥開關(guān)(thrumbwheel(thrumbwheel switch) switch)，一個特別類型的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，用來，一個特別類

48、型的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，用來 輸入數(shù)字資料，如圖輸入數(shù)字資料，如圖4.84.8（b b）所示。）所示。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體二、敘述二、敘述電機繼電器電機繼電器的的種類種類和和功能功能。 電機繼電器電機繼電器(electromechanical relay(electromechanical relay簡稱簡稱EMREMR，亦稱為，亦稱為 電驛電驛) )是一個是一個使用電磁鐵產(chǎn)生力量控制開關(guān)接觸的裝置使用電磁鐵產(chǎn)生力量控制開關(guān)接觸的裝置，換句話，換句話 說，是一個說，是一個電氣動作的開關(guān)電氣動作的開關(guān)；如圖；如圖4.10(a

49、)4.10(a)、4.10(b)4.10(b)、4.10(c)4.10(c) 所示。當(dāng)電磁鐵或稱為線圈被激磁，它拉動帶有彈簧的電樞向所示。當(dāng)電磁鐵或稱為線圈被激磁，它拉動帶有彈簧的電樞向 下。繼電器接點可分為二種：下。繼電器接點可分為二種： 一種為一種為常開常開(NO)(NO)接點接點，( (未激磁時是打開的未激磁時是打開的) )； 另一種為另一種為常閉閱常閉閱 (NC(NC）接點）接點（未激磁時是關(guān)閉未激磁時是關(guān)閉) )。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體三、了解三、了解固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器的的特性特性及其與及其與電機繼電器

50、電機繼電器 相比較的優(yōu)缺點相比較的優(yōu)缺點。 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器的的特性特性：固態(tài)繼電器：固態(tài)繼電器( (s solid-olid-s state tate r relayelay簡稱簡稱 SSRSSR) )是一個固態(tài)裝置，在很多場合它代替是一個固態(tài)裝置，在很多場合它代替 EMREMR的使用，特別是交的使用，特別是交 流電負(fù)載的開和關(guān)動作（諸如流電負(fù)載的開和關(guān)動作（諸如: : 馬達馬達) )。SSRSSR被包裝在一個盒子，被包裝在一個盒子， 有四個電氣端子，如圖有四個電氣端子，如圖4.13(a)4.13(a)所示。兩個輸入端子類似所示。兩個輸入端子類似EMREMR的線的線 圈端子，兩輸出端子類

51、似圈端子，兩輸出端子類似EMREMR接點接點( (通常是通常是SPSTSPST，常開，常開) )。 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器比比電機繼電器電機繼電器有更多的有更多的優(yōu)點優(yōu)點。沒有機械式按觸的。沒有機械式按觸的 元件會造成磨損，且不受抖震與振動影響。同時內(nèi)建的電路可利元件會造成磨損，且不受抖震與振動影響。同時內(nèi)建的電路可利 用低電壓信號用低電壓信號( (如如TTL)TTL)直接驅(qū)動輸出。直接驅(qū)動輸出。SSRSSR的主要的主要缺點缺點如下如下（1 1）它們?nèi)菀资茈s訊干擾而有）它們?nèi)菀资茈s訊干擾而有“錯誤觸發(fā)錯誤觸發(fā)”(false trigger) ;(false trigger) ; (2) (2)

52、即使導(dǎo)通時，輸出阻抗不見得是即使導(dǎo)通時，輸出阻抗不見得是0 0歐拇，歐拇，會有微小的電壓降會有微小的電壓降 而在其而在其內(nèi)部造成功率損耗內(nèi)部造成功率損耗，不導(dǎo)，不導(dǎo)通時會有漏電流出現(xiàn)通時會有漏電流出現(xiàn)； (3) (3) 雖然他們壽命長，但雖然他們壽命長，但不像不像EMREMR可預(yù)測使用壽命可預(yù)測使用壽命； (4) (4) 接點安排會有限制接點安排會有限制，所以不能在所有繼電器的應(yīng)用上使用。，所以不能在所有繼電器的應(yīng)用上使用。 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體四、瞭解四、瞭解功率電晶體功率電晶體和和功率放大器功率放大器的動作原

53、理，並計的動作原理，並計 算算電晶體電路的電流電晶體電路的電流？ 功率功率電晶體原理與電晶體原理與小信號小信號電晶體相同，電晶體相同，但控制電流較大但控制電流較大。電。電 晶體有三隻接腳；晶體有三隻接腳；基極基極(base)(base)、射極射極(emitter)(emitter)及及集極集極 (collecto(collecto）；）；電流由集極電流由集極(C(C）進入）進入。由射極離開構(gòu)成一個循由射極離開構(gòu)成一個循 環(huán)環(huán)。系統(tǒng)功能上與圖。系統(tǒng)功能上與圖4.14(b)4.14(b)類似。換句話說，類似。換句話說，電晶體是電流放電晶體是電流放 大器大器。順向電流增益順向電流增益(Forward

54、 cunent(Forward cunent gain gain簡簡hFEhFE或或)()(其值隨其值隨 電晶體而不同電晶體而不同) )公式如下：公式如下： hFEhFE Ic / IbIc / Ib (4.1) (4.1) 其中其中hFEhFE = = 順向電流增益，順向電流增益，IcIc = = 集極電流，集極電流，IbIb = = 基極電流基極電流 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體四、瞭解四、瞭解功率電晶體功率電晶體和和功率放大器功率放大器的動作原理，並計的動作原理，並計 算算電晶體電路的電流電晶體電路的電流？ 例題例

55、題4.14.1（P124P124） 一個具有一個具有50 hFE50 hFE的功率電晶體動作時，其負(fù)載電流的功率電晶體動作時，其負(fù)載電流IcIc為為3A3A。求求基極電流基極電流為何為何? ?解：解： 電晶體基本上是一個電流放大器，電晶體基本上是一個電流放大器，IcIc是基極電流是基極電流IbIb的的hFEhFE倍，倍，經(jīng)由重組方租式經(jīng)由重組方租式(4.1)(4.1)，可解，可解IbIb： IbIb Ic / hFEIc / hFE 3A / 50 3A / 50 60 mA60 mA 泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體五、了

56、解基本五、了解基本JFETJFET及及功率功率MOSFETMOSFET的的特性特性和和運用運用。 JFETJFET簡單的電路如圖簡單的電路如圖4.22(a)4.22(a)所示。所示。負(fù)載電流負(fù)載電流IDSIDS由由汲極汲極(D)(D) 流到流到源極源極(S)(S)。汲極電流值受閘極電壓控制汲極電流值受閘極電壓控制( (如如BJTBJT的基級電壓可的基級電壓可 控制電流控制電流) )。JFETJFET的特性曲線如圖處的特性曲線如圖處(b)(b)所示。所示。 功率功率MOSFETMOSFET可以可以處理大安培電流處理大安培電流，應(yīng)用更為廣泛。在圖，應(yīng)用更為廣泛。在圖 4.23(a)4.23(a)，

57、注意閘極甚至不與其它裝置接觸。意謂著，注意閘極甚至不與其它裝置接觸。意謂著閘極是電容閘極是電容 性結(jié)合性結(jié)合，產(chǎn)生一個很高的產(chǎn)生一個很高的DCDC輸入阻抗輸入阻抗且在所謂的增強型模式且在所謂的增強型模式 (enhancementmode(enhancementmode) )下動作。在增強模式下，全部閘極電壓是正下動作。在增強模式下，全部閘極電壓是正 的。的。JFETJFET需要的閘極電壓需要的閘極電壓，稱為空乏型摸式，稱為空乏型摸式(depletion mode)(depletion mode) 動作動作 。圖。圖23(b)23(b)所示為功率所示為功率MOSFETMOSFET的特性曲線圖。的

58、特性曲線圖。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)體六、了解六、了解矽控整流器矽控整流器的的特性特性和和動作動作及矽控制整流器的及矽控制整流器的 基本電路基本電路。 矽控整流器矽控整流器的的特性特性和和動作動作：矽控整流器：矽控整流器(silicon- controlled (silicon- controlled rectifier) rectifier)是一個有三隻腳的電力控制裝置，屬於閘流體是一個有三隻腳的電力控制裝置，屬於閘流體 的一員，此的一員，此 閘流體由四層半導(dǎo)體閘流體由四層半導(dǎo)體(PNPN)(PNPN)材料所組成，其

59、動作與開關(guān)相材料所組成，其動作與開關(guān)相 同；也就同；也就 是，可導(dǎo)通或是不導(dǎo)通，其結(jié)構(gòu)如圖是，可導(dǎo)通或是不導(dǎo)通，其結(jié)構(gòu)如圖4.25(a)4.25(a)（P134P134）所示。）所示。 SCRSCR有三有三 隻腳隻腳：陽極陽極(anode)(anode)陰極陰極(athode(athode) )和和閘極閘極(gate)(gate)，如圖，如圖4.25(b) 4.25(b) 所示。所示。 矽控制整流器（矽控制整流器（SCRSCR）的基本電路（如圖的基本電路（如圖4.264.26，P134P134）：一個簡單）：一個簡單 的的SCRSCR速度控制電路如圖速度控制電路如圖4.29(a)4.29(a)

60、（P136P136）所示?？煽闯?，閘極電壓經(jīng)由）所示。可看出，閘極電壓經(jīng)由 電阻電阻R R與二極體與二極體D D被交流電所供給。當(dāng)閘極電壓值夠大時，被交流電所供給。當(dāng)閘極電壓值夠大時， SCR.SCR.導(dǎo)通，導(dǎo)通， 且一直保留導(dǎo)通狀態(tài)直到正循環(huán)結(jié)束且一直保留導(dǎo)通狀態(tài)直到正循環(huán)結(jié)束。經(jīng)由電阻。經(jīng)由電阻R R的增加，觸發(fā)的時間的增加，觸發(fā)的時間 能被延遲，造成較短的導(dǎo)通時間。這些能量被平均放置負(fù)載內(nèi)能被延遲，造成較短的導(dǎo)通時間。這些能量被平均放置負(fù)載內(nèi)( (如馬如馬 達），成為一個有效的達），成為一個有效的DCDC電壓。電壓。泰山職業(yè)訓(xùn)練中心泰山職業(yè)訓(xùn)練中心第四章第四章 開關(guān)、繼電器和電力控制半導(dǎo)