非線(xiàn)性波形振蕩晶閘管

非線(xiàn)性波形振蕩晶閘管第一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)：1.輸出只有兩種可能+Uo

(sat)

或–Uo(sat)

當(dāng)u+>u－

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u－

時(shí)，uo=–

Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

2.i+=i－0仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性u(píng)o

u+–u–

–Uo(sat)+Uo(sat)飽和區(qū)O第二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)1.基本電壓比較器閾值電壓(門(mén)限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。uiuoOURURuouiR2++–R1+–++––當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時(shí)，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo=–

Uo

(sat)可見(jiàn)，在ui=UR處輸出電壓uo發(fā)生躍變。參考電壓動(dòng)畫(huà)第三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六uitOUROuot+Uo

(sat)–Uo

(sat)t1t2單限電壓比較器：

當(dāng)ui

單方向變化時(shí)，uo

只變化一次。URuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR第四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六ui>UR，uo=+Uo

(sat)ui

<UR，uo=–Uo

(sat)URuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在同相端電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR第五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六URuouiR2++–R1+–++––uiuoURR2++–R1+–++––Ot+Uo(sat)–Uo(sat)uo輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在同相端uitOUROuot+Uo

(sat)–Uo

(sat)t1t2第六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫tui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo=–UZUZ–UZuo'RDZURuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURui<UR時(shí)，uo'

=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo'

=–

Uo

(sat)

第七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六過(guò)零電壓比較器利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲║RuouiR2++–R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR=0tuiOtuo+Uo(sat)–Uo(sat)O第八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.滯回比較器上門(mén)限電壓下門(mén)限電壓

電路中引入正反饋(1)提高了比較器的響應(yīng)速度；(2)輸出電壓的躍變不是發(fā)生在同一門(mén)限電壓上。RF當(dāng)uo=+Uo(sat)，則當(dāng)uo

=–Uo(sat)，則門(mén)限電壓受輸出電壓的控制R2uoui++–R1+–+–－－第九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六上門(mén)限電壓U'+

：ui逐漸增加時(shí)的門(mén)限電壓下門(mén)限電壓U"+：ui

逐漸減小時(shí)的門(mén)限電壓uiuoO

–Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性u(píng)itOuoOt+Uo(sat)–Uo(sat)兩次跳變之間具有遲滯特性——滯回比較器RFR2uoui++–R1+–+–第十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六根據(jù)疊加原理，有改變參考電壓UR，可使傳輸特性沿橫軸移動(dòng)?？梢?jiàn)：傳輸特性不再對(duì)稱(chēng)于縱軸，+UR–RFR2uoui++–R1+–+–uiuoO–Uo(sat)+Uo(sat)電壓傳輸特性當(dāng)參考電壓UR不等于零時(shí)第十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六定義：回差電壓與過(guò)零比較器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.改善了輸出波形在躍變時(shí)的陡度。2.回差提高了電路的抗干擾能力，U越大，抗干擾能力越強(qiáng)。結(jié)論：1.調(diào)節(jié)RF

或R2

可以改變回差電壓的大小。2.改變UR可以改變上、下門(mén)限電壓，但不影回差電壓U。

電壓比較器在數(shù)據(jù)檢測(cè)、自動(dòng)控制、超限控制報(bào)警和波形發(fā)生等電路中得到廣泛應(yīng)用。第十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六解：對(duì)圖（1）

上門(mén)限電壓

下門(mén)限電壓例：電路如圖所示，Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，

RF

=20k，R2=10k，求上、下門(mén)限電壓。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）第十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六解：對(duì)圖（2）

例：電路如圖所示，Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，

RF

=20k，R2=10k，求上、下門(mén)限電壓。（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）第十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六（1）RFR2uoui++–R1+–+–+UR–RFR2uoui++–R1+–+–（2）uiuoO-6-226

圖(1)的電壓傳輸特性圖(2)的電壓傳輸特性u(píng)ouiO-661.335.33第十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.4

運(yùn)放在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用波形發(fā)生器的作用：產(chǎn)生一定頻率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等）。特點(diǎn)：不用外接輸入信號(hào)，即有輸出信號(hào)。第十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.4.1矩形波發(fā)生器1.電路結(jié)構(gòu)

由滯回比較器、RC充放電電路組成，

電容電壓uC

即是比較器的輸入電壓，2.工作原理設(shè)電源接通時(shí)，

uo

=+Uo(sat)

，uC(0)=0。

電阻R2兩端的電壓UR即是比較器的參考電壓。uo

通過(guò)RF對(duì)電容C充電，uC

按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。RFCuC+–R1R2uo++–+–充電UR+–第十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六當(dāng)uo

=+Uo(sat)時(shí)，電容充電，uC上升，電容放電，

uC下降，當(dāng)uC=UR

時(shí)，uo

跳變成–Uo(sat)當(dāng)uC=–UR

時(shí)，uo

跳變成

+Uo(sat)

，電容又重新充電。放電2.工作原理RFCuC+–R1R2uo++–+–充電UR+–RFCuC+–R1R2uo++–+–UR+–動(dòng)畫(huà)第十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.工作波形充電放電uouCt1t3t2T=T1+T2電容充放電過(guò)程，uC的響應(yīng)規(guī)律為4.周期與頻率T1T2T–Uo(sat)+Uo(sat)第十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六在充電過(guò)程中在放電過(guò)程中矩形波的周期矩形波的頻率充放電時(shí)間常數(shù)相同：

=RC

矩形波常用于數(shù)字電路中作為信號(hào)源第二十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

A1：滯回比較器

因

u–=0，所以當(dāng)u+=0時(shí)，A1狀態(tài)改變5.4.3三角波發(fā)生器1.電路結(jié)構(gòu)A2：反相積分電路Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1第二十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.工作原理A1：滯回比較器因

u-=0，所以當(dāng)u+=0時(shí)，A1狀態(tài)改變輸出uo1

改變(+UZ

躍變到–UZ

或–UZ

躍變到+UZ)，當(dāng)同時(shí)積分電路的輸入、輸出電壓也隨之改變。Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1動(dòng)畫(huà)第二十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六TT1T23.工作波形4.周期與頻率T=T1+T2

=2T1=2T2uo1UZ

–UZtOuo(1)改變比較器的輸出uo1、電阻R1、R2即可改變?nèi)遣ǖ姆怠?/p>

(2)改變積分常數(shù)RC

即可改變?nèi)遣ǖ念l率。動(dòng)畫(huà)第二十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.4.3鋸齒波發(fā)生器1.電路Cuo1R3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1三角波發(fā)生器CR3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1uo1R'4D在三角波發(fā)生器的電路中，使積分電路的正、反向積分的時(shí)間常數(shù)不同，即可使其輸出鋸齒波。第二十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.波形5.4.3鋸齒波發(fā)生器CR3DZR2++–R6uoR5R4+–++–A2A1R1uo1R4'D1.電路tUZ–UZuouo1Ouo動(dòng)畫(huà)第二十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.5

運(yùn)放在信號(hào)測(cè)量方面的應(yīng)用

在自動(dòng)控制和非電測(cè)量等系統(tǒng)中，常用各種傳感器將非電量(如溫度、應(yīng)變、壓力和流量等)的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(電壓或電流)，而后輸入系統(tǒng)。但這種非電量的變化是緩慢的，電信號(hào)的變化量常常很小(一般只有幾毫伏到幾十毫伏)，所以要將電信號(hào)加以放大。測(cè)量放大電路的作用是將測(cè)量電路或傳感器送來(lái)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，再送到后面電路去處理。一般對(duì)測(cè)量放大電路的要求是輸入電阻高、噪聲低、穩(wěn)定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、線(xiàn)性度好、失調(diào)小、并有一定的抗干擾能力。第二十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六測(cè)量放大器的原理電路ui1++∞R2++∞uo2uo1uoR6R6R4R4++∞R2R1+ui2ui++A2A1A3–––––––+對(duì)A1和A2有對(duì)A3有

改變R1的阻值，即可調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)第二十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.6

集成功率放大器

使喇叭相當(dāng)于純電阻負(fù)載去耦，防止低頻自激消振，防止高頻自激集成功放LM386接線(xiàn)圖特點(diǎn):

工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線(xiàn)，即可向負(fù)載提供一定的功率。。++∞.32ui。。+_++4758++UCCLM386+uo+_第二十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.7

運(yùn)算放大器電路中的負(fù)反饋5.7.1

并聯(lián)電壓負(fù)反饋i1if

iduoRFuiR2R1++––++–RL－設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)

——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電壓——電壓反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較——并聯(lián)反饋

特點(diǎn)：輸入電阻低、輸出電阻低第二十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.7.2

串聯(lián)電壓負(fù)反饋+–uf+–uduoRFuiR2R1+–++–+–RL設(shè)輸入電壓ui為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

——負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電壓——電壓反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較

——串聯(lián)反饋

特點(diǎn)：輸入電阻高、輸出電阻低第三十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.7.3

串聯(lián)電流負(fù)反饋uouiR2RL+–++–ioR+–uf–+ud設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

——負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電流——電流反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較

——串聯(lián)反饋uf=Rio特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無(wú)關(guān)

——同相輸入恒流源電路或電壓-電流變換電路第三十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.7.4

并聯(lián)電流負(fù)反饋RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電流——電流反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較

——并聯(lián)反饋－第三十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.7.4

并聯(lián)電流負(fù)反饋RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋反饋電流取自輸出電流——電流反饋－特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無(wú)關(guān)

——反相輸入恒流源電路第三十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第6章正弦波振蕩電路6.1

自激振蕩6.2

RC振蕩電路6.3

LC振蕩電路

第三十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第6章正弦波振蕩電路本章要求：1.了解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件。2.了解LC振蕩電路和RC振蕩電路的工作原理。第三十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

正弦波振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號(hào)。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。6.1

自激振蕩常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無(wú)線(xiàn)電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)等。第三十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六1Su1.

自激振蕩

放大電路在無(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)的現(xiàn)象。

開(kāi)關(guān)合在“1”為無(wú)反饋放大電路。21Su

開(kāi)關(guān)合在“2”為有反饋放大電路，

開(kāi)關(guān)合在“2”時(shí),，去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。自激振蕩狀態(tài)2第三十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過(guò)調(diào)整放大倍數(shù)A

或反饋系數(shù)F達(dá)到)。自激振蕩的條件第三十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.起振及穩(wěn)幅振蕩的過(guò)程設(shè)：Uo

是振蕩電路輸出電壓的幅度，

B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)Uo

0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B。起振過(guò)程中Uo

<B，要求AuF

>

1，穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B，要求AuF

=

1，

從AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振蕩建立的過(guò)程?？墒馆敵鲭妷旱姆炔粩嘣龃蟆Ｊ馆敵鲭妷旱姆鹊靡苑€(wěn)定。起始信號(hào)的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號(hào)，它是個(gè)非正弦信號(hào)，含有一系列頻率不同的正弦分量。第三十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(hào)(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號(hào)即是

放大電路的輸入信號(hào)(3)選頻網(wǎng)絡(luò):

保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿(mǎn)

足自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):

使電路能從AuF

>1，過(guò)渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。第四十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六6.2RC振蕩電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)同相比例電路放大信號(hào)

用正反饋信號(hào)uf作為輸入信號(hào)

選出單一頻率的信號(hào)1.電路結(jié)構(gòu)uf–+R++∞RFR1CRC–uO–+第四十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。第四十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六u1u2u2與u1波形相頻特性（f）fo幅頻特性ffo13第四十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.工作原理

輸出電壓

uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui

。(1)起振過(guò)程第四十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)穩(wěn)定振蕩

A

=

0，僅在f

0處F=

0滿(mǎn)足相位平衡條件，所以振蕩頻率f

0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。(3)振蕩頻率

振蕩頻率由相位平衡條件決定。第四十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六振蕩頻率的調(diào)整++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1

改變開(kāi)關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率第四十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件AuF

>1，因?yàn)閨F|=1/3，則

考慮到起振條件AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個(gè)比值取得過(guò)大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。

由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。第四十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)

熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線(xiàn)性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。

在起振時(shí)，由于uO

很小，流過(guò)RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。隨著振蕩幅度的不斷加強(qiáng)，uO增大，流過(guò)RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時(shí)，穩(wěn)定于AuF=1，

振蕩穩(wěn)定。半導(dǎo)體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+第四十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)

熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線(xiàn)性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。半導(dǎo)體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+

穩(wěn)幅過(guò)程：

思考：

若熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，應(yīng)接在何處？uotRFAu第四十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)IDUD振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小

利用二極管的正向伏安特性的非線(xiàn)性自動(dòng)穩(wěn)幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)第五十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路（2）R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1

圖示電路中，RF分為兩部分。在RF1上正反并聯(lián)兩個(gè)二極管，它們?cè)谳敵鲭妷簎O的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二極管導(dǎo)通，正向二極管近于開(kāi)路此時(shí)，RF>2R1。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導(dǎo)通，其正向電阻逐漸減小，直到RF=2R1，振蕩穩(wěn)定。第五十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六晶閘管及其應(yīng)用1

晶閘管2

可控整流電路3

晶閘管的保護(hù)第五十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和主要參數(shù)。2.理解可控整流電路的工作原理、掌握電壓平均值與控制角的關(guān)系。晶閘管及其應(yīng)用第五十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六晶閘管（Silicon

ControlledRectifier）晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦裕膶?dǎo)通時(shí)間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開(kāi)關(guān)等方面。

體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。

優(yōu)點(diǎn)：第五十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六G控制極1

晶閘管1.1基本結(jié)構(gòu)K陰極G陽(yáng)極

AP1P2N1N2四層半導(dǎo)體

晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu),其外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖。(c)結(jié)構(gòu)KGA(b)符號(hào)(a)外形晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)三個(gè)

PN

結(jié)第五十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK第五十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六T1T21.2工作原理A

在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均飽和導(dǎo)通，此過(guò)程稱(chēng)觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過(guò)程KGEA>0、EG>0EGEA+_R第五十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG

，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。2.2

工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反饋過(guò)程第五十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六晶閘管導(dǎo)通的條件：1.晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極與陰極之間)施加正向電壓。

2.晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。

晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。

依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：

1.必須使可控硅陽(yáng)極電流減小,直到正反饋效應(yīng)不能維持。

2.將陽(yáng)極電源斷開(kāi)或者在晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反相電壓。第五十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流U1.3伏安特性第六十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.4主要參數(shù)UFRM:正向重復(fù)峰值電壓（晶閘管耐壓值）晶閘管控制極開(kāi)路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM

=80%UB0

。普通晶閘管UFRM

為100V—3000V反向重復(fù)峰值電壓控制極開(kāi)路時(shí),允許重復(fù)作用在晶閘管元件上的反向峰值電壓。一般取URRM

=80%UBR

普通晶閘管URRM為100V—3000VURRM：第六十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六正向平均電流環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。

IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。第六十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六UF:

通態(tài)平均電壓（管壓降）在規(guī)定的條件下，通過(guò)正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰極間的電壓平均值。一般為1V左右。IH:

維持電流在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般IH為幾十~一百多毫安。UG、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流室溫下，陽(yáng)極電壓為直流6V時(shí)，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。第六十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別共九級(jí),用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類(lèi)型）P--普通晶閘管K--快速晶閘管S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。第六十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2

可控整流電路2.1單相半波可控整流

1.電阻性負(fù)載(1)

電路

u

>0時(shí)：若ug=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時(shí):

晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uo=0,uT=u，故稱(chēng)可控整流。控制極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，uuoRL+–+uT+––Tio第六十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)工作原理t12u

<

0時(shí):

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷

加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu

>0時(shí):tO第六十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六tO

接電阻負(fù)載時(shí)單相半波可控整流電路電壓、電流波形動(dòng)畫(huà)控制角t1tOtOt22tO導(dǎo)通角(3)工作波形第六十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。第六十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.電感性負(fù)載與續(xù)流二極管(1)電路

當(dāng)電壓u過(guò)零后，由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一段時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。uuoR+–+uT+––T?LeL?

在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(shì)(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升(見(jiàn)波形)。第六十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六tOtOtOt1tOt22

2)工作波形(未加續(xù)流二極管)第七十頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六uuoR+–+uT+––LTioDiou>0時(shí)：

D反向截止，不影響整流電路工作。u

<0時(shí)：

D正向?qū)?晶閘管承受反向電壓關(guān)斷,電感元件L釋放能量形成的電流經(jīng)D構(gòu)成回路(續(xù)流),負(fù)載電壓uo波形與電阻性負(fù)載相同(見(jiàn)波形圖)。3.電感性負(fù)載(加續(xù)流二極管)+–(1)電路第七十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六(3)工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2tO第七十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.2單相半控橋式整流電路1.

電路2.

工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T(mén)1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b(1)電壓u為正半周時(shí)io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此時(shí)，T2和D1均承受反向電壓而截止。第七十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(2)電壓u