《電子技術(shù)項(xiàng)目化教程》 課件 項(xiàng)目一 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與測試

《電子技術(shù)項(xiàng)目化教程》內(nèi)容簡介：電子技術(shù)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別與選用電子元器件，認(rèn)識(shí)和分析電子技術(shù)基本單元電路及其應(yīng)用的能力。通過課程的學(xué)習(xí)，了解電子技術(shù)的發(fā)展方向和應(yīng)用領(lǐng)域，以適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展的形勢，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和從事與本課程有關(guān)的工程技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。2參考學(xué)時(shí)：本書的參考學(xué)時(shí)為64～80學(xué)時(shí)，建議采用理論、實(shí)踐一體化教學(xué)，各章節(jié)參考學(xué)時(shí)如下。課程內(nèi)容參考學(xué)時(shí)項(xiàng)目1直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與測試8～10項(xiàng)目2音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與測試8～10項(xiàng)目3集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)與測試6～8項(xiàng)目4函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與測試4～6項(xiàng)目5三人投票表決器的設(shè)計(jì)與測試8～10項(xiàng)目6多路搶答器電路的設(shè)計(jì)與測試8～10項(xiàng)目7密碼電子鎖的設(shè)計(jì)與測試6～8項(xiàng)目8數(shù)字電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與測試8～10項(xiàng)目9鋸齒波電路的設(shè)計(jì)與測試8課時(shí)總計(jì)64～803項(xiàng)目一

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與測試學(xué)習(xí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：了解二極管的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)；掌握二極管的伏安特性；掌握整流電路的類型、特點(diǎn)和工作原理；掌握濾波電路的類型、特點(diǎn)和工作原理；掌握穩(wěn)壓電路的類型、特點(diǎn)和工作原理。技能目標(biāo)：能掌握二極管的主要性能參數(shù)并對二極管進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量鑒定。會(huì)對整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路進(jìn)行組裝和測試。5項(xiàng)目背景：一個(gè)性能良好的單相小功率直流穩(wěn)壓電源通常由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。變壓器電路：將電網(wǎng)電壓變成所需要的電壓整流電路：將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電濾波電路：將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，輸出比較平滑的脈動(dòng)直流成分。穩(wěn)壓電路：進(jìn)一步穩(wěn)定，整流后的脈動(dòng)直流電壓。6任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測任務(wù)分析：

用半導(dǎo)體制成的器件統(tǒng)稱為半導(dǎo)體器件，如半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、場效應(yīng)管和集成電路。半導(dǎo)體器件具有耗電少、體積小、壽命長、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因而在電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。本任務(wù)通過二極管的識(shí)別和檢測，學(xué)習(xí)二極管的基本知識(shí)。7任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：一.半導(dǎo)體基本知識(shí)1.半導(dǎo)體物理特性：熱敏特性：半導(dǎo)體的電阻率隨著溫度變化而顯著變化。利用這一特性制成的熱敏元件，常用于檢測溫度的變化。這一特性也影響了半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性光敏特性：某些半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，電阻率迅速下降，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。利用這一特性可制成各種光敏器件，如光敏二極管、光電管等。摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體材料中加入某種微量的雜質(zhì)元素后，其導(dǎo)電能力增大幾萬倍甚至幾百萬倍。這是半導(dǎo)體最突出的特性。8任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：一.半導(dǎo)體基本知識(shí)2.本征半導(dǎo)體:

本征半導(dǎo)體是化學(xué)成分純凈、。物理結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge).9（a）結(jié)構(gòu)示意圖

（b）本征激發(fā)圖1-2本征半導(dǎo)體任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：一.半導(dǎo)體基本知識(shí)3.雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體(Negative)P型半導(dǎo)雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量取決于雜質(zhì)濃度，少子的數(shù)量取決于溫度。不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。體(Positive)10（a）N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖

（b）P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖圖1-3雜質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：一.半導(dǎo)體基本知識(shí)4.半導(dǎo)體PN結(jié)1）PN結(jié)的形成:如果將N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體制作在同一塊本征半導(dǎo)體基片上，在它們的交界處就會(huì)形成一個(gè)很薄的導(dǎo)電層稱為PN結(jié)。如圖1-4所示。（1）多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（2）少子的漂移運(yùn)動(dòng)

11任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：一.半導(dǎo)體基本知識(shí)4.半導(dǎo)體PN結(jié)2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）正向?qū)ǎ?）反向截止

12任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：二.二極管1.二極管結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)

13任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：二.二極管2.二極管的伏安特性正向特性：正向電壓小于死區(qū)電壓（硅管約為0.5Ｖ，鍺管約為0.2Ｖ）時(shí)二極管截止，電流幾乎為零。正向電壓大于死區(qū)電壓后二極管導(dǎo)通，電流較大。導(dǎo)通后的二極管端電壓變化很小，基本上是一個(gè)常量，硅管約為0.7Ｖ，鍺管約為0.3Ｖ。

反向特性：反向電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)二極管截止，電流幾乎為零。反向電壓增大到反向擊穿電壓UBR時(shí)，反向電流突然增大，二極管擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?/p>

14任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測

15任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測知識(shí)鏈接：四、特殊二極管1.穩(wěn)壓管。2.光電二極管3.發(fā)光二極管4.變?nèi)荻O管

16任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測任務(wù)實(shí)施

：一、二極管器件識(shí)別1.二極管極性判別（1）從外觀上識(shí)別二極管的正負(fù)極一般可以從外形上識(shí)別出來，有的二極管直接標(biāo)注了二極管的圖形符號(hào)（箭頭指向的一端為負(fù)極）；有的用色環(huán)或色點(diǎn)來標(biāo)示（有色環(huán)或色點(diǎn)一邊為負(fù)極）；發(fā)光二極管、光電二極管可根據(jù)引腳長短判斷正負(fù)極（長正短負(fù)）。17任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測任務(wù)實(shí)施

：一、二極管器件識(shí)別1.二極管極性判別（2）用萬用表判斷二極管正向電阻小，反向電阻大。將萬用表撥到電阻檔（一般用R×100或R×1K檔）(R×1電流太大，R×10k電壓太高，易損壞管子),用表筆分別與二極管的兩極相接，測出兩個(gè)阻值。在所測得阻值較小的一次，與黑表筆相接一端為二極管的正極。同理，在所測得較大阻值的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的負(fù)極。18任務(wù)1.1二極管的識(shí)別與檢測任務(wù)實(shí)施

：一、二極管器件識(shí)別2.二極管質(zhì)量檢測通過測量而二極管的正、反向電阻來判斷二極管好壞：正、反向電阻值都很小或接近于零，則說明管子內(nèi)部出現(xiàn)短路或已擊穿；正、反向電阻值都很大或接近于無窮大，說明管子內(nèi)部已斷路；正、反向電阻值相差不大，說明性能變壞或已失效；反向電阻值比正向電阻值大幾百倍以上，說明性能良好。19任務(wù)1.2整流電路的測試任務(wù)分析：

利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒄?fù)交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動(dòng)電壓的電路，稱為整流電路。根據(jù)交流電的相數(shù)，整流電路分為單相整流、三相整流電路等。在小功率電路中(1kW以下)一般采用單相整流電路。常用的單相整流電路有單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。其中尤以單相橋式整流電路用得最為普遍。本任務(wù)通過整流電路的設(shè)計(jì)和仿真測試，學(xué)習(xí)整流電路的分析、測試方法，并會(huì)根據(jù)需求選擇適合的整流二極管。20任務(wù)1.2整流電路的測試

21任務(wù)1.2整流電路的測試

22任務(wù)1.2整流電路的測試

任務(wù)實(shí)施任務(wù)：整流電路測試23表1-1整流電路仿真任務(wù)單

24

波形電壓值輸入電壓（電源電壓）

輸入電壓是

波形，極性是

(單極性/雙極性)半波整流電路輸出電壓

半波整流電路輸出電壓是

波形，極性是

(單極性/雙極性)橋式整流電路輸出電壓

橋式整流電路輸出電壓是

波形，極性是

(單極性/雙極性)故障設(shè)置1、當(dāng)整流橋四只二極管中有一只二極管短路，對整個(gè)電路有什么影響？

2、當(dāng)整流橋四只二極管中有一只二極管斷路，對整個(gè)電路有什么影響？

技能拓展任務(wù)1.3濾波電路測試

25任務(wù)1.3濾波電路測試

26任務(wù)1.3濾波電路測試注意：（1）濾波電容容量較大，一般選擇電解電容，且連接到電路中時(shí)極性不能接反。（2）濾波電路通電瞬間，會(huì)有較大的浪涌電流，選擇的二極管其允許通過的最大的平均整流要比正常工作電流大一些，還可以在整流電路輸出端串聯(lián)一個(gè)限流電阻以保護(hù)二極管。27任務(wù)1.3濾波電路測試

知識(shí)鏈接二、電感濾波電路28

任務(wù)1.3濾波電路測試

知識(shí)鏈接二、其它濾波電路29圖1-16L形濾波電路圖1-17π形濾波電路任務(wù)1.3濾波電路測試

任務(wù)實(shí)施任務(wù)：濾波電路仿真30

100uF500uF1000uF2000uF波形

直流分量/V

交流分量/mV

31表1-2濾波電路仿真任務(wù)單

波形

直流分量/V

交流分量/mV

L=1HL=2HL=4HL=8H波形

直流分量/V

交流分量/mV

結(jié)論電容C越大，輸出的電壓交流分量

(越大/越小);負(fù)載RL越大，輸出的電壓交流分量

(越大/越小);電感越大，輸出的電壓交流分量

(越大/越小);技能拓展32任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

任務(wù)分析

電子產(chǎn)品一般需要穩(wěn)定的電源電壓。通過整流濾波電路得到的直流電源并非是理想的直流電源，它還會(huì)隨電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載電流的變化而變化。為獲得更穩(wěn)定的直流電源，在整流濾波電路之后還需要穩(wěn)壓電路，從而使輸出電壓更加穩(wěn)定。常用的穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓器電路。33任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接一、并聯(lián)型穩(wěn)壓電路34

限流電阻的作用：（1）限制穩(wěn)壓管電流使其正常工作。（2）通過電壓調(diào)節(jié)作用配合穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓。

任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路35串聯(lián)型穩(wěn)壓點(diǎn)以穩(wěn)壓管電路為基礎(chǔ)，利用三極管的電流放大作用，增大負(fù)載電流；通過引入深度電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓；利用反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)。

任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接三、集成穩(wěn)壓器電路

36分類：按輸出電壓類型可分為固定式集成穩(wěn)壓器和可調(diào)式集成穩(wěn)壓器；

按結(jié)構(gòu)不同可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和開關(guān)型。集成穩(wěn)壓器體積小，外接元件少，性能穩(wěn)定可靠，使用方便，其中三端集成穩(wěn)壓器使用最為廣泛。任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接三、集成穩(wěn)壓器電路

371.固定式三端集成穩(wěn)壓器常用的固定式三端集成穩(wěn)壓器由78系列和79系列。78系列輸出正電壓，79系列輸出電壓值為負(fù)電壓。它們的輸出電壓值有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等，型號(hào)后面的兩位數(shù)字表示輸出電壓值；輸出電流有0.1A、0.5A等，通過78或79后面的數(shù)字區(qū)分,L表示0.1A、M表示0.5A。如W78L09表示輸出電壓值為9V，輸出電流為0.1A。圖1-2178系列典型直流穩(wěn)壓電路注意：79系列和78系列外形相同，但引腳排列有所不同，且不同的生產(chǎn)廠家，參數(shù)和引腳排列也會(huì)有所不同，使用時(shí)需注意。任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接三、集成穩(wěn)壓器電路

381.固定式三端集成穩(wěn)壓器圖1-2178系列典型直流穩(wěn)壓電路

任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接三、集成穩(wěn)壓器電路

392.可調(diào)式三端穩(wěn)壓器

任務(wù)1.4穩(wěn)壓電路測試

知識(shí)鏈接三、集成穩(wěn)壓器電路