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1、單片機(jī)原理及應(yīng)用(第二章 電子技術(shù)基礎(chǔ))教學(xué)內(nèi)容常用電子元器件集成電路數(shù)字電路DATE: 2022/7/17PAGE: 2 一、常用電子器件-電阻電阻器主要用于控制和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓,或用作消耗電能的負(fù)載。電阻的單位是歐姆(簡稱為歐),其它常用單位還有千歐(k),兆歐(M)。電阻通常分為固定電阻,可變電阻,特種電阻三大類DATE: 2022/7/17PAGE: 3 一、常用電子器件-電阻電阻的阻值和允許偏差的標(biāo)注通常采用5色環(huán)標(biāo)法,其中前3個(gè)色環(huán)標(biāo)示電阻的有效數(shù),第4位代表倍乘數(shù),第5位代表允許誤差(通常為金5%銀10%棕1%)。電阻色環(huán)表記憶口決:棕一紅二橙是三,四黃五綠六為藍(lán),七紫八
2、灰九對白,黑是零,金五銀十表誤差。 例如若5色環(huán)顏色依次為:紅黑黑橙金,那么阻值應(yīng)為200乘以1000,即200K,且允許誤差為5%。DATE: 2022/7/17PAGE: 4 一、常用電子器件-電容器電容器是由兩片平行金屬板,其間填充絕緣介質(zhì)(如云母、絕緣紙、空氣等)而構(gòu)成的器件。電容分為容量固定的與容量可變的。常見的是固定容量的電容,其中電解電容和瓷片電容最為常見。DATE: 2022/7/17PAGE: 5 一、常用電子器件-電容器 由于電容有“通交流,隔直流”的作用,因此在電子電路中用作耦合、旁路、濾波等。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,用于通過交流信號而阻隔直流信號。大容量的電
3、容往往是作濾波和存儲電荷使用。電容的基本單位為法拉(F)。常用的電容單位有微法(F)、納法(nF)和皮法(pF)等,它們的關(guān)系是:1法拉(F)= 1000000微法(F) 1微法(F)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)。一般1F以上的電容均為電解電容,而1F以下的電容多為瓷片電容。在瓷片電容上經(jīng)??吹?03,224等這樣的標(biāo)注。它的容量應(yīng)為前兩位讀數(shù)后加上第3位數(shù)字表示的“0”的個(gè)數(shù)。103=10*1000=10000pF=0.01F,224=22*10000=220000pF=0.22F,因此103是0.01uF, 104是0.1uF,而224是0.22uF。電解電容有正
4、負(fù)極的區(qū)分。負(fù)極通常在圓周上 以一窄條與其他部分明顯不同的顏色標(biāo)識。DATE: 2022/7/17PAGE: 6 一、常用電子器件-電感器電感器簡稱電感,用符號L表示,通常是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。電感器和電容器一樣,也是一種儲能元件,它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿?,并在磁場中儲存能量。DATE: 2022/7/17PAGE: 7 一、常用電子器件-電感器電感基本單位是亨利(H),常用毫亨(mH)和微亨(H)。1H=103mH=106uH。電感的感抗單位也為(歐姆)。電感具有阻交流、通直流的特性,且其感抗隨著信號頻率的增加而變大。電感在電路中主要起諧振、耦合、延遲、濾波、扼流抗干擾
5、等作用。電感常和電容一起工作,構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器。另外利用電感的特性,制造扼流圈、變壓器、繼電器等。DATE: 2022/7/17PAGE: 8 一、常用電子器件-二極管二極管是具有單向?qū)щ娞匦缘脑骷?,在正向電壓的作用下,?dǎo)通電阻很??;而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無窮大。在電路中用“D”加數(shù)字表示。利用二極管的單向?qū)щ娦院头聪驌舸┨匦?,可以?gòu)成整流、穩(wěn)壓等各種功能電路。點(diǎn)接觸型二極管的工作頻率高,不能承受較高的電壓和通過較大的電流,多用于檢波、小電流整流或高頻開關(guān)電路。面接觸型二極管的工作電流和能承受的功率都較大,但適用的頻率較低,多用于整流、穩(wěn)壓、低頻開關(guān)電路等方面。 DATE
6、: 2022/7/17PAGE: 9 一、常用電子器件-三極管三極管簡稱晶體管,在電路中常用“Q”加數(shù)字表示,如Q7表示編號為7的三極管。晶體管最基本的作用是放大作用,它把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號的能量,從而可以把微弱的電信號變成一定強(qiáng)度的信號。當(dāng)晶體管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí),在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流倍的電流,即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化,并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化,這就是晶體管的放大作用。DATE: 2022/7/17PAGE: 10 一、常用電子器件-場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)管是較新型的半導(dǎo)體材料,利用電場效應(yīng)來控制晶體管的電流。它的外型也是一個(gè)
7、三極管,因此又稱場效應(yīng)三極管。場效應(yīng)管是電壓控制元件,由輸入端電壓控制輸出電流的大小,輸入電阻很大,可達(dá)1091014。和普通晶體管比較,場效應(yīng)管的源極、漏極和柵極相當(dāng)于普通晶體管的發(fā)射極、集電極和基極,兩者的放大電路也類似。由于場效應(yīng)管具有制造工藝簡單、占用芯片面積小、器件特性便于控制等特點(diǎn),從而可以用于制造高密度超大規(guī)模集成電路。DATE: 2022/7/17PAGE: 11 一、常用電子器件-電源獨(dú)立電源是二端元件,有電壓源和電流源兩種。實(shí)際電壓源模型是由理想電壓源和內(nèi)阻串聯(lián)而成,實(shí)際電流源模型是由理想電流源和內(nèi)阻并聯(lián)而成。電池就是典型的電壓源,電壓和容量是電池常見參數(shù) 。電池的容量指的
8、是容納多少電量,用放電電流和放電時(shí)間的乘積表示。例如容量為500mAh的電池,是指該電池用500mA的電流放電,能使用1個(gè)小時(shí)。DATE: 2022/7/17PAGE: 12 二、集成電路集成電路是一種采用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文縮寫為IC。TTL集成電路由晶體管為基礎(chǔ)構(gòu)成,使用5V的電壓,邏輯“0”輸出電壓小于等于0.2V,邏輯“1”輸出電壓約為3V。CMOS集成電路由MOS型場效應(yīng)管為基礎(chǔ)構(gòu)成,工作電壓范圍為3-18V,不必像TTL集成電路那樣要用確定的5V電壓。CMOS集成電路的輸入阻抗很高,能耗很低。DATE: 2022/7/1
9、7PAGE: 13 二、集成電路-放大電路放大電路是指以晶體管或場效應(yīng)管為核心,能夠?qū)⑽⑷醯慕涣餍⌒盘柗糯鬄榻涣鞔笮盘栞敵龅碾娐?。放大電路?shí)質(zhì)上是一種能量控制電路,通過輸入信號控制電源的能量,產(chǎn)生與輸入信號波形一致且幅值大得多的信號,因此為了實(shí)現(xiàn)放大,必須給放大器提供能量?,F(xiàn)代電子系統(tǒng)中,電信號的產(chǎn)生、發(fā)送、接收、變換和處理,幾乎都以放大電路為基礎(chǔ)。放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻是放大電路的主要性能指標(biāo)。DATE: 2022/7/17PAGE: 14 二、集成電路-放大電路放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的指標(biāo),定義為輸出變化量的幅值與輸入變化量的幅值之比,也稱增益。輸入電阻是用來衡量放大器對信號
10、源影響的一個(gè)性能指標(biāo),定義為放大電路輸入電壓與輸入電流的比值。通常希望輸入電阻高一些。輸入電阻越大,表明它從信號源取得的電流越小,信號電壓衰減的越少,從而放大電路輸入端所得到的電壓越接近信號真實(shí)電壓。輸出電阻是用來衡量帶負(fù)載能力強(qiáng)弱的性能指標(biāo),定義為放大電路的內(nèi)阻。通常希望放大電路的輸出電阻低一些,使負(fù)載電阻在較大范圍內(nèi)變化時(shí),可維持輸出信號電壓的基本恒定。DATE: 2022/7/17PAGE: 15 二、集成電路-放大電路基本放大電路晶體管是放大元件,根據(jù)基極輸入的電流信號控制電源供給的能量,使輸出端獲得一個(gè)能量較大的信號。電源VCC除供給能量外,還保證集電結(jié)處于反向偏置?;鶚O電源VBB和
11、基極電阻Rb的作用是使發(fā)射結(jié)處于正向偏置,并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流,以使放大電路獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。DATE: 2022/7/17PAGE: 16 二、集成電路-放大電路基本放大電路實(shí)際應(yīng)用中的放大電路基極電壓一般是由分壓取得的,如圖2-11中的基極電壓由 和 分壓取得,所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中的電容 稱交流旁路電容,可以通過交流信號但不能通過直流電流。發(fā)射極電阻 則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。所謂反饋是指把輸出的變化送到輸入端,作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的,就是負(fù)反饋。圖2-11中實(shí)際加在基極上的電壓是 上電壓和 上電壓的差值,所以是負(fù)反饋。負(fù)反饋可以穩(wěn)定晶體管的靜態(tài)工作
12、點(diǎn),從而提高電路的工作穩(wěn)定性。DATE: 2022/7/17PAGE: 17 共發(fā)射極放大電路放大電路基極電壓由RB1和RB2分壓取得,稱為分壓偏置。交流旁路電容CE和C2起通交流阻直流的作用,濾除信號中的直流成份,防止后續(xù)放大引起信號失真。發(fā)射極電阻RE起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。?fù)反饋可以穩(wěn)定晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn),從而提高電路的工作穩(wěn)定性。共發(fā)射極放大電路放大倍數(shù)大,輸入電阻和輸出電阻大小適中,一般應(yīng)用于低頻多級放大電路的輸入級、中間級或輸出級。二、集成電路-放大電路基本放大電路實(shí)際應(yīng)用中的放大電路基極電壓一般是由分壓取得的,如圖2-11中的基極電壓由 和 分壓取得,所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中的電容
13、稱交流旁路電容,可以通過交流信號但不能通過直流電流。發(fā)射極電阻 則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。所謂反饋是指把輸出的變化送到輸入端,作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的,就是負(fù)反饋。圖2-11中實(shí)際加在基極上的電壓是 上電壓和 上電壓的差值,所以是負(fù)反饋。負(fù)反饋可以穩(wěn)定晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn),從而提高電路的工作穩(wěn)定性。DATE: 2022/7/17PAGE: 18 射極跟隨器晶體管真正的輸入是輸入和輸出信號差值,具有很深的負(fù)反饋,使得電壓放大倍數(shù)小于1而接近1,輸出和輸入電壓同相,輸入阻抗高、輸出阻抗低,失真小,頻帶寬,工作穩(wěn)定。射極輸出器雖然不能放大電壓信號,但可以放大電流信號和功率,常應(yīng)
14、用于多級放大電路中高輸入阻抗的輸入級,低輸出阻抗的輸出級,或者作為實(shí)現(xiàn)阻抗變換的緩沖級,也常用來增大電流,提高驅(qū)動(dòng)后級電路的能力。一、常用電子器件-集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器簡稱運(yùn)放,是一種把多級直流放大器做在一個(gè)集成片上,只要在外部接少量元件就能完成各種功能的器件。集成運(yùn)算放大器是一種最為常用的集成電路,在放大器、振蕩器、濾波器、模擬運(yùn)算等諸多方面得到了廣泛的應(yīng)用。DATE: 2022/7/17PAGE: 19 二、集成電路-集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器內(nèi)部電路可分為輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個(gè)基本組成部分。輸入級的作用是提供與輸出端成同相關(guān)系和反相關(guān)系的兩個(gè)輸入,要求其輸入電阻高
15、,能減少零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號。中間級的作用是提供較高的電壓放大倍數(shù),一般由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成;輸出級與負(fù)載相接,要求其輸出電阻低,帶負(fù)載能力強(qiáng),能輸出足夠大的電壓和電流,一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。偏置電路的作用是為上述各級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電壓和電流,決定各級的靜態(tài)工作點(diǎn)。 DATE: 2022/7/17PAGE: 20 三、數(shù)字電路數(shù)字電路具有對數(shù)字量進(jìn)行邏輯運(yùn)算和邏輯處理的功能,與模擬電路相比,它主要對由高低電平表示的數(shù)字信號進(jìn)行處理,因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力。數(shù)字電路有 TTL和CMOS 等多種類型。TTL電路出現(xiàn)較早,至今仍為主要的基本邏輯器件,但有被CMOS器件所取代的趨勢。組合電路和時(shí)序電路是數(shù)字電路的兩大類。組合電路不具有記憶功能,而時(shí)序電路具有記憶功能。門電路是組合電路的基本單元,觸發(fā)器是時(shí)序電路的基本單元。DATE: 2022/7/17PAGE: 21 三、數(shù)字電路門電路是數(shù)字邏輯電路中最簡單的元件,目前有大量集成化產(chǎn)品可供選用。最基本的門電路有非門、與門和或門。把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復(fù)合門電路,如與門加非門組成與非門,或門加非門組成或非門。DATE: 2022/7/17PAGE: 22 三、數(shù)字電路觸發(fā)器是一種可以存儲電路狀態(tài)的電子元件,廣泛用于運(yùn)算器、計(jì)算器、存儲器
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