汽車電工電子第七章汽車電子電路

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主講:張閩臨贛州華堅(jiān)科技職業(yè)學(xué)校〔第七章汽車常用電子電路〕汽車電工與電子根底2本章要求：一、單相橋式整流、濾波、穩(wěn)壓電路的工作原理二、共射極放大電路的工作原理三、三極管的開關(guān)特性直流穩(wěn)壓電源的組成和功能3電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)檫m宜的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:去除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。4整流電路整流電路的任務(wù)：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓。常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。457.1.半波整流電路5

當(dāng)電路上正下負(fù)時，二極管導(dǎo)通。當(dāng)電路上負(fù)下正時，二極管截止。輸出電壓呈現(xiàn)半波形。參數(shù)：U0=0.45ULU0UL＋67.1.單相橋式整流電路67一、單相橋式整流電路電壓波形788一、整流輸出電壓平均值〔Uo〕：二、整流電路的主要參數(shù)二、負(fù)載上的(平均)電流:三、每只二極管的平均電流：9濾波電路9交流電壓脈動直流電壓直流電壓整流濾波濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。原理：利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保存其直流成份，到達(dá)平滑輸出電壓波形的目的。10電容濾波電路10濾波原理是：利用這些電容元件在整流二極管導(dǎo)通期間儲存能量、在截止期間釋放能量的作用，使輸出電壓變得比較平滑；電容濾波電壓：半波：U0=U2全波：U0=1.2U2

充電放電11電感濾波電路11

電感濾波是利用其感抗對交流電的阻礙作用：負(fù)載上電壓：Uo=0.9U2電感一般用于高壓濾波。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。12復(fù)式濾波12濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的結(jié)構(gòu)如下圖。(b)LC型濾波電路(c)LRLC-∏型濾波電路(d)LC-∏型濾波電路LC型濾波電路

LR-∏型濾波電路

LC-∏型濾波電路

13直流穩(wěn)壓電路13負(fù)載RL電源Ui分壓電阻R直流穩(wěn)壓電路分：并聯(lián)穩(wěn)壓電路和串聯(lián)穩(wěn)壓電路。其原理是根據(jù)電阻的分壓特性來穩(wěn)定電壓，見圖分析：輸出電壓UoUR14并聯(lián)穩(wěn)壓電路14穩(wěn)壓電路：是利用穩(wěn)壓管在反向擊穿原理，當(dāng)所加反向電壓小于擊穿電壓時，和普通二極管一樣其反向電流很小。一旦超過擊穿電壓時，反向電流會突然急劇上升，穩(wěn)壓管反向擊穿，管子兩端的電壓根本不變，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用，該電路輸出電流范圍較小，輸出電壓不可調(diào)，而且穩(wěn)壓程度也不高，因此應(yīng)用并不十分廣泛。穩(wěn)壓濾波整流RLRCUODzILIzUz7.2放大電路15放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。放大的實(shí)質(zhì):用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。根本放大電路的分類：16三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理偏置放大電路1717要保證放大電路三極管工作在放大狀態(tài)，即有適宜的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。雙電源供電單電源供電IBIBICIC共發(fā)射極放大電路組成18182.集電極電源UCC是放大電路的能源。為輸出信號提供能量，并保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，使晶體管工作在放大區(qū)。一般為幾伏到幾十伏。

1.晶體管V是放大電路的核心元件。利用晶體管在放大區(qū)的電流控制作用，即ic=βib的電流放大作用，將微弱的電信號進(jìn)行放大。

3.基極電阻R2為基極提供偏流，又稱偏流電阻。改變R2使晶體管有適宜的靜態(tài)工作點(diǎn)。一般取幾十千歐到幾百千歐。uiu0UCCC1RBRCC2RL19共發(fā)射極放大電路

5．耦合電容C1C2起隔直流通交流的作用。在信號頻率范圍內(nèi)，認(rèn)為容抗近似為零。所以分析電路時，在直流通路中電容視為開路，在交流通路中電容視為短路。4.集電極電阻R3是晶體管的集電極負(fù)載電阻。它向集極提供反向電流，并將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，實(shí)現(xiàn)電路的電壓放大作用。一般為幾千到幾十千歐。uiu0UCCC1RBRCC2RL7.2.1

晶體管偏置電路晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大，就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點(diǎn)。所謂工作點(diǎn)就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位〔可根據(jù)計(jì)算獲得〕。這些外部電路就稱為偏置電路。207.2.2

根本放大電路21直流負(fù)載線：即Ucc與Ucc/Rc兩點(diǎn)間的直線。1、當(dāng)放大器無輸入信號時，電路中的直流電稱為靜態(tài)。

2、當(dāng)放大器有輸入信號時，電路中的電流發(fā)生變化稱為動態(tài)。共射極放大電路的靜態(tài)分析UccRBRCICIBIEVT根據(jù)KVL，得一：得二：RLBEEC溫度對Q點(diǎn)的影響：232424用圖解法分析波形的非線性失真：如圖示出工作點(diǎn)Q偏高時的情況.在輸出特性曲線上可見,由于工作點(diǎn)已有一局部進(jìn)入飽和區(qū),使得iC和uCE的波形出現(xiàn)失真.這種失真稱為飽和失真。飽和失真000000u0QQQQuCEiCuiUBEUCICIBiBuBE具有穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路2525分壓式偏置放大電路：VB=UBE+UE建立負(fù)反響回路CE7.2.3

集成運(yùn)算放大電路集成電路:將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)體基片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。種類元件均由硅半導(dǎo)體構(gòu)成。集成電路的優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。集成電路的分類：模擬集成電路、數(shù)字集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；……26

運(yùn)放是直流放大器，也可放大低頻信號，不適用于高頻信號。符號和組成：27集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)28一、開環(huán)〔差?！畴妷悍糯蟊稊?shù)Auo：指無外加反響回路的差模放大倍數(shù)。二、差模輸入電阻ri：ri>1MΩ,有的可達(dá)100MΩ以上。三、輸出電阻ro：ro=幾Ω-幾十Ω。四、共模抑制比KCMR：即差模放大倍數(shù)Avb，與共模放大倍數(shù)Avc之比，越大越好。五、輸出電壓動態(tài)峰值Uopp：理想運(yùn)算放大器29理想運(yùn)算放大器的條件是：1、開環(huán)電壓放大倍數(shù)為無窮大：即2、運(yùn)算放大器的輸入電阻無窮大，即3、輸出電阻為0，即r0=04、共模抑制比，KCMR=∞7.2.4

根本運(yùn)算電路30301、反相比例運(yùn)算電路：因?yàn)椋杭僭O(shè)：那么有電路稱為反相器。RfR1R2uiu0++-∞PNiIif運(yùn)算放大器的根本電路二3131假設(shè)：那么有電路稱為電壓跟隨器。2、同相比例運(yùn)算電路RfR1R2uiu0∞++-PNiIifi1324、反相加法運(yùn)算電路3、同相加法運(yùn)算電路5、減法運(yùn)算電路假設(shè)：那么有電路稱為減法器。

7.3

三極管開關(guān)電路34三極管的開關(guān)特性35三極管的輸出特性

(1)放大區(qū)：ic平行于vce軸的區(qū)域，曲線根本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

(2)截止區(qū)：ic接近零的區(qū)域，相當(dāng)ib=0的曲線的下方。此時，vbe小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。

(3)飽和區(qū)：ic明顯受vce控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vce＜0.7V(硅管)。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏，電壓很小。3637名稱正向活性區(qū)反向活性區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)(forwardactive)(reverseactive)(saturation)(cutoff)BE接面正向偏壓反向偏壓正向偏壓反向偏壓BC接面反向偏壓正向偏壓正向偏壓反向偏壓用途線性信號放大器

數(shù)字電路

開關(guān)電路很少使用數(shù)字電路開關(guān)電路數(shù)字電路開關(guān)電路工作模式射極結(jié)面極集結(jié)面飽和正向偏壓正向偏壓線性正向偏壓反向偏壓反向反向偏壓正向偏壓截止反向偏壓反向偏壓向飽和電流，三極間可視作開路，也就是開關(guān)在關(guān)的狀態(tài)。

三極管的開關(guān)作用三極管在數(shù)字電路中的用途其實(shí)就是開關(guān)，利用電信號使三極管在正向活性區(qū)〔或飽和區(qū)〕與截止區(qū)間切換，就開關(guān)而言，對應(yīng)開與關(guān)的狀態(tài)，就數(shù)字電路而言那么代表0與1〔或1與0〕兩個二進(jìn)位數(shù)字。假設(shè)三極管一直維持偏壓在正向活性區(qū)，在射極與基極間微小的電信號〔可以是電壓或電流〕變化，會造成射極與集電極間電流相對上很大的變化，故可用作信號放大器。

38二極管的開關(guān)特性39二極管的開關(guān)作用(1)當(dāng)時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲。(2)當(dāng)時，，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的Vbe下，Ib減小，特性曲線右移。(3)輸入特性曲