實(shí)用模擬電子技術(shù)教程第9章電子學(xué)習(xí)教案

1、實(shí)用模擬電子技術(shù)實(shí)用模擬電子技術(shù)(jsh)教程第教程第9章電子章電子課件課件第一頁(yè)，共32頁(yè)。第1頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共32頁(yè)。（1）明確(mngqu)電路的基本功能 （2）了解應(yīng)用電路的基本結(jié)構(gòu)（3）了解電路各部件供電情況 （4）找出不熟悉的部件或元器件 2、畫出整機(jī)框圖3、框圖單元電路分析4、反饋電路分析5、核對(duì)主要的功能和特性第2頁(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，共32頁(yè)。2、以晶體管或者(huzh)場(chǎng)效應(yīng)管為核心劃分框圖3、根據(jù)交流信號(hào)流程和變化確定各框圖之間的關(guān)系4、根據(jù)反饋電路的類型確定反饋對(duì)電路性能的影響5、先直流后交流逐一分析單元電路第3頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共32頁(yè)。電路中各元件(yunji

2、n)參數(shù)：R1=1k ； Rc1=7.5k；Re1=1k；Re2=1k；Re3=1k；C1=10F；Ce1=100F； Ce2=220F；C2=10F， RF=10 k前級(jí)信號(hào)放大 后級(jí)功率放大第4頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共32頁(yè)。 金屬膜和駐極體上表面(biomin)組成電容，駐極體是固定電極，金屬薄膜是活動(dòng)電極，電容量約幾十pF作用：將話音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出特點(diǎn)：靈敏度高、體積小，輸出阻抗高第5頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共32頁(yè)。 若進(jìn)行有效傳輸話音信號(hào)，RS與Ri要匹配，如果話音信號(hào)等于(dngy)10mV，而主機(jī)輸入端得到的話音信號(hào)為5mV。周圍空間的50Hz電磁場(chǎng)作用產(chǎn)生很小的感生電流，為

3、1nA。 如果使RS和Ri都降為1k，主機(jī)輸入信號(hào)還是5mV，而干擾電壓下降為1nA1 k=1V，工頻干擾就不會(huì)影響話音信號(hào)。 假設(shè)RS=10M，該電流在主機(jī)輸入端產(chǎn)生的50Hz工頻干擾電壓等于感生電流和Ri的乘積，為10mV，比有用信號(hào)還要大。第6頁(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共32頁(yè)。（a）共漏極 ：話音信號(hào)從源極輸出，對(duì)外有三只引腳：正電源、地、話音信號(hào)輸出端。特點(diǎn)：輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，對(duì)話音信號(hào)沒有放大(fngd)作用。（b）共源極 ：漏極電阻及輸出耦合電容外接，對(duì)外只有兩只引腳 。特點(diǎn)：對(duì)話音信號(hào)有放大作用，第7頁(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共32頁(yè)。 由此可以畫出前置放大電路的框圖如圖9-5所

4、示，它由駐極體話筒(hutng)、VT1等組成的共射極放大電路、VT2等組成的共集電極放大電路組成。電路實(shí)現(xiàn)話筒(hutng)信號(hào)的放大，再輸出至后級(jí)進(jìn)行功率放大。 第8頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共32頁(yè)。 （1）靜態(tài)分析 電阻Rc1上的電壓(diny)降，加VT2管發(fā)射結(jié)電壓(diny)0.7V，加Re2上電壓降，再加Re3上的電壓(diny)降，應(yīng)等于電源電壓(diny)12V，由此可得方程： 12)(7 . 0)(31222121eBQEQeEQcBQCQRIIRIRII 此外，電阻RF上的電壓降加上VT1管發(fā)射結(jié)電壓0.7V，加上Re1上的電壓降，應(yīng)等于Re3上的電壓降，因此： 312111

5、)(7 . 0eBQEQeEQFBQRIIRIRI 將各電阻數(shù)值代入，并假設(shè)兩只晶體管的電流放大倍數(shù)均等于100，即1=2=100，式（9-1）、（9-2）化為： 第9頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共32頁(yè)。 忽略了IEQ1和ICQ1的差別(chbi)，忽略IEQ2和ICQ2的差別(chbi)整理上式，可得：3 .1193. 149. 721CQCQII7 . 011. 121CQCQII)(03. 11mAICQ)(84. 12mAICQ121)100/(17 . 05 . 7)100/(12221CQCQCQCQCQIIIII1)100/(17 . 010)100/(1211CQCQCQCQIIII

6、電路中各元件(yunjin)參數(shù)：R1=1k； Rc1=7.5k；Re1=1k； Re2=1k；Re3=1k； C1=10F；Ce1=100F； Ce2=220F；C2=10F; RF=10 k; 將各電阻數(shù)值代入，并假設(shè)兩只晶體管的電流放大倍數(shù)均等于100，即1=2=100，式（1）、（2）化為： 解上式得：第10頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共32頁(yè)。VT1管靜態(tài)發(fā)射極電壓等于集電極電流在Re1上的壓降：)(03. 1103. 1111VRIUeEQEQVT1管靜態(tài)集電極電壓等于電源電壓減去Rc1上的壓降： )(2 . 45 . 704. 112)(1211VRIIEUcBQCQCCQ由此求得VT

7、1管靜態(tài)集電極-發(fā)射極電壓等于：)(17. 3111VUUUEQCQCEQ類似地可求得VT2管靜態(tài)集電極-發(fā)射極電壓等于：)(33. 8183. 1184. 112)(312222VRIIRIEUeBQEQeEQCCEQ電路中各元件(yunjin)參數(shù)：R1=1k； Rc1=7.5k；Re1=1k； Re2=1k；Re3=1k； C1=10F；Ce1=100F； Ce2=220F；C2=10F; RF=10 k;第11頁(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共32頁(yè)。電路(dinl)中各元件參數(shù)：R1=1k； Rc1=7.5k；Re1=1k； Re2=1k；Re3=1k； C1=10F；Ce1=100F； Ce

8、2=220F；C2=10F; RF=10 k;233)22. 25 . 7100(22. 2122. 21usA)(22. 2)03. 1026. 01013 . 0/(10/1krRRbeFi上式Rc1是電阻Rc1和輸入電阻的并聯(lián)，由于下一級(jí)是共集電極放大電路，其輸入電阻很高，因此用Rc1代替Rc1。輸入電阻Ri1等于RF和rbe1的并聯(lián)，因此有 代入（1）式 )(111111iciSiusRRRRRA第一級(jí)共射極放大電路的電壓放大倍數(shù)R1是駐極體話筒的輸出電阻，也是放大電路信號(hào)源的內(nèi)阻，即RS=R1=1k（1） 第二級(jí)共集電極電壓放大倍數(shù)近似為1，因此電路總電壓放大倍數(shù)即近似為233倍 第

9、12頁(yè)/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共32頁(yè)。（3）、反饋(fnku)電路的作用判斷反饋的方法： 如圖假設(shè)VT1基極(j j)電壓瞬時(shí)極性為“+” 直流反饋：反饋電阻RF接在VT1基極和VT2發(fā)射極電阻Re1和Re3連接點(diǎn)之間，由于旁路電路Ce2并聯(lián)在Re3兩端，這一連接點(diǎn)交流接地。引入的負(fù)反饋?zhàn)饔茫悍€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)+那么電阻Re2、Re3連接點(diǎn)極性也為“”，與原來的“+”極性相反，因此屬直流負(fù)反饋 第13頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共32頁(yè)。RP1=5k，R1=3 k，R2=300，R3=240，R4=51，R5=100 電路(dinl)的功能是：當(dāng)光強(qiáng)超過設(shè)定的上限值時(shí)，發(fā)光管VD1不發(fā)光，VD2發(fā)亮光；光

10、照強(qiáng)度低于設(shè)定的下限值時(shí)，發(fā)光管VD1發(fā)亮光，VD2不發(fā)光；光照強(qiáng)度處于上下限值之間的正常狀態(tài)時(shí)，兩只發(fā)光管都發(fā)光，但較為暗淡 光強(qiáng)下限的設(shè)定：在低限光強(qiáng)下，電位器RP1從高調(diào)低，直至VT2剛好截止(jizh)，VT3飽和導(dǎo)通，VT4截止(jizh)。光強(qiáng)上限的設(shè)定:可以通過電阻R1R4的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。第14頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共32頁(yè)。R40-16是超聲接收(jishu)傳感器，J1是繼電器 第15頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)，共32頁(yè)。1、超聲傳感器結(jié)構(gòu)(jigu)：前端面是一個(gè)金屬絲網(wǎng)，起保護(hù)作用，里面是壓電晶體，后面有兩只引腳。 引線：線圈2根，常開觸點(diǎn)(ch din)1根，常閉觸點(diǎn)(ch d

11、in)2根，公共端1根。2、繼電器 組成：線圈、鐵芯、銜鐵、常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)圖（b）工作原理：若線圈失電，銜鐵處于釋放狀態(tài)，公共端與常閉觸點(diǎn)接觸，馬達(dá)M沒有電流通過，不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈通電，鐵芯被磁化，銜鐵被鐵芯吸合，常閉觸閉合，電源經(jīng)該觸點(diǎn)形成回路，馬達(dá)通電轉(zhuǎn)動(dòng)。 第16頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共32頁(yè)。1、電路(dinl)框圖 電容C4和二極管VD1作用：組成(z chn)檢波電路，檢出直流分量。第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)阻容耦合直接耦合VT4和VT5的作用：作電子開關(guān)，用來帶動(dòng)繼電器工作，控制玩具馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)。第17頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共32頁(yè)。2、單元(dnyun)電路分析 （1）靜態(tài)(jngti

12、)分析 VT3組成的共射極放大電路與前級(jí)的耦合方式是阻容耦合，因?yàn)檫@一級(jí)與前后級(jí)之間都有電容進(jìn)行直流隔離 ，不需要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。 VT4和VT5管沒有靜態(tài)偏置電阻，靜態(tài)時(shí)（無(wú)超聲信號(hào)輸入時(shí)）VT4和VT5管都沒有電流流過，因此，流過繼電器線圈的電流為零，繼電器銜鐵處于釋放狀態(tài)，活動(dòng)端處于常閉觸點(diǎn)位置，馬達(dá)不轉(zhuǎn) 第一、第二級(jí)放大電路采用直接耦合方式，通過電阻R2引入了極間直流負(fù)反饋，來增加靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性第18頁(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，共32頁(yè)。（2）動(dòng)態(tài)分析 超聲信號(hào)由傳感器R40-16接收后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)VT1和VT2管組成的二級(jí)共射極放大(fngd)電路放大(fngd)，從VT2

13、管集電極輸出。輸出信號(hào)經(jīng)電容C3耦合至第三級(jí)放大電路繼續(xù)放大，第三級(jí)共射極放大電路引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，反饋電阻為R7。由于是并聯(lián)反饋，有降低輸入(shr)電阻的作用，其目的是減小干擾。為了不因輸入(shr)電阻的降低而影響整個(gè)電路的放大倍數(shù)，第二級(jí)放大電路的輸出電阻被設(shè)計(jì)得較低（VT2集電極電阻為510）。此外，在第三級(jí)放大電路輸入(shr)端VT31基極并聯(lián)電容C3也有利于提高抗干擾的能力。 第19頁(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)，共32頁(yè)。 從VT3集電極（圖中的A點(diǎn)）輸出的是放大后的40kHz正弦波，正半周時(shí)經(jīng)二極管VD1、電阻R4、R5放電(fng din)，因此，在VT4管基極B點(diǎn)得到的電壓波形

14、如圖中的UB所示。 于是，在B點(diǎn)就形成(xngchng)相對(duì)于電源電壓來說為負(fù)的平均電壓，在這個(gè)電壓作用下，VT4管形成(xngchng)基極電流，經(jīng)放大，在電阻R8流過的是放大了4倍的集電極電流，這一電流又成為晶體管VT5的基極電流。 由于很大的基極電流注入，T5即進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，電流流過繼電器線圈，銜鐵吸合，常開觸點(diǎn)接通，馬達(dá)M通電轉(zhuǎn)動(dòng)。 第20頁(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。(3)電路功能(gngnng)應(yīng)用 將上圖所示的超聲接收電路用于遙控玩具汽車的方案如下：將接收電路安裝于玩具汽車，繼電器觸點(diǎn)按圖（b）所示的方式連接，使用時(shí)電路一直處于開通狀態(tài)。無(wú)超聲信號(hào)時(shí)，消耗的是靜態(tài)電流(d

15、inli)，馬達(dá)不轉(zhuǎn)。同樣的道理，也可以用于電動(dòng)窗簾的遙控。 按下超聲送器按鈕，接收電路即接收到超聲信號(hào)，經(jīng)過三級(jí)共射極電路的放大，C4、VD1檢波，控制繼電器吸合，馬達(dá)通電轉(zhuǎn)動(dòng)。只要超聲發(fā)送器按鈕一直按著，繼電器就保持吸合，馬達(dá)就連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。按鈕釋放，繼電器銜鐵就釋放，馬達(dá)失電立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。VT1為晶閘管，VT2為單結(jié)管，VDZ1為穩(wěn)壓(wn y)二極管，M代表風(fēng)扇電機(jī)，VD1VD4為整流二極管 第22頁(yè)/共32頁(yè)第二十三頁(yè)，共32頁(yè)。假設(shè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸入交流電壓電壓的極性為上方“+”，下方(xi fn)“”時(shí)，電流流動(dòng)的方向如圖所示，在電流經(jīng)過

16、B點(diǎn)時(shí)，電流分為兩路，一路流向晶閘管，另一路流向電阻R1，流過電阻R1的電流決定于BC兩點(diǎn)之間的電壓，晶閘管導(dǎo)通情況下其兩端的電壓降（即BC點(diǎn)間電壓）很低，一般在0.6V1.2V之間，R1的阻值為15k，因此流過R1的電流可以忽略。+第23頁(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。+若輸入交流電壓電壓的極性為上方(shn fn)“”，下方“+”時(shí)，電流的方向是從下方輸入端VD3VT1VD1回到上方(shn fn)輸入端?？梢?，無(wú)論正半周還是負(fù)半周，只要晶閘管導(dǎo)通，電機(jī)(dinj)就有電流通過，流過電機(jī)(dinj)的是交流電，流過晶閘管的是單向脈動(dòng)電流。假設(shè)晶閘管處于阻斷狀態(tài)，忽略流過電阻R1的電流，則

17、流過電機(jī)的電流為零。可見，只要控制流過晶閘管的電流，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于電機(jī)電流的控制。 第24頁(yè)/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。2、如何控制(kngzh)晶閘管的電流 圖中單結(jié)管VT2和電阻R2、R3，電位器RP1，電容(dinrng)C1組成觸發(fā)電路，晶閘管的導(dǎo)通與否即受這一觸發(fā)電路所控制。 R1的阻值為15k，穩(wěn)壓管選用2DW12E，穩(wěn)定電流5mA，穩(wěn)定電壓值10V左右。B點(diǎn)的電壓是橋式整流后的周期性單向脈動(dòng)電壓， 其波形如右圖（a）所示，當(dāng)B點(diǎn)電壓從零開始增加到10V以上，經(jīng)R1通過穩(wěn)壓管VDZ1的電流達(dá)到或超過5mA時(shí)，A點(diǎn)的電壓即穩(wěn)定為10V，從而為單結(jié)管提供穩(wěn)定的工作電壓。 第25頁(yè)/

18、共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。 在每半個(gè)周內(nèi)，A點(diǎn)電壓從零開始上升，達(dá)到穩(wěn)定電壓后即維持不變，經(jīng)電位器RP1向電容C1充電，電容電壓不斷上升，電壓上升到單結(jié)管的峰點(diǎn)電壓后，即發(fā)出一個(gè)脈沖(michng)，圖中（a）所示的是B點(diǎn)電壓波形（假如晶閘管始終處于阻斷狀態(tài)）。 （b）是單結(jié)管電路(dinl)加到晶閘管觸發(fā)極的觸發(fā)電壓。在觸發(fā)電壓的作用下，晶閘管即進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)，晶閘管兩端電壓降迅速降至0.6V1.2V，電源電壓幾乎全部降落在交流電機(jī)M的兩端。 圖（c）是晶閘管兩端的電壓降，觸發(fā)導(dǎo)通后降到0.6V1.2V的數(shù)值；圖（d）是流過晶閘管的電流。第26頁(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。 如右

19、圖電機(jī)(dinj)兩端的電壓是周期性的交變電壓，每半個(gè)周期中，都有一段時(shí)間晶閘管處于阻斷狀態(tài)，這時(shí)加到電機(jī)(dinj)兩端的電壓趨于零，另一段時(shí)間，晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電網(wǎng)電壓才加到電機(jī)(dinj)兩端。 右圖是電機(jī)M兩端的電壓降，晶閘管導(dǎo)通以前，電網(wǎng)(dinwng)電壓幾乎全部加到晶閘管兩端，晶閘管導(dǎo)通期間（由圖中導(dǎo)通角表示），電網(wǎng)(dinwng)電壓幾乎全部加到電機(jī)M的兩端。 第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。 導(dǎo)通角：描述有多少時(shí)間(shjin)晶閘管是處于導(dǎo)通狀態(tài)的位相角 導(dǎo)通角越大，每半個(gè)周期內(nèi)電機(jī)得到電網(wǎng)電壓(diny)的時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越高。導(dǎo)通角決定于單結(jié)管電路電容C1充電的速率，即決定電位器RP1的電阻值和電容C1的乘積，