教學(xué)配套課件：電子技術(shù)及其應(yīng)用

電子技術(shù)及其應(yīng)用第1章二極管及其應(yīng)用1.1二極管的識別

1.2二極管的應(yīng)用下一頁返回第2章三極管及其應(yīng)用2.1三極管的識別2.2三極管的應(yīng)用上一頁下一頁返回第3章場效應(yīng)管及其應(yīng)用3.1場效應(yīng)管的識別3.2場效應(yīng)管的應(yīng)用上一頁下一頁返回第4章晶閘管及其應(yīng)用4.1晶閘管的識別4.2晶閘的應(yīng)用上一頁下一頁返回第5章集成運算放大器及其應(yīng)用5.1集成運算放大器識別5.2集成運算放大器的應(yīng)用上一頁下一頁返回第6章邏輯門及其應(yīng)用6.1邏輯門的識別6.2邏輯門的應(yīng)用上一頁下一頁返回第7章觸發(fā)器及其應(yīng)用7.1觸發(fā)器的識別7.2觸發(fā)器的應(yīng)用上一頁下一頁返回第8章集成定時器及其應(yīng)用8.1集成定時器的識別8.2集成定時器的應(yīng)用上一頁下一頁返回第9章數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用9.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器9.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上一頁下一頁返回第10章綜合應(yīng)用10.1模擬電子技術(shù)綜合應(yīng)用10.2數(shù)字電子技術(shù)綜合應(yīng)用上一頁返回第1章二極管及其應(yīng)用1.1二極管的識別1.2二極管的應(yīng)用返回1.1二極管的識別1.1.1二極管的結(jié)構(gòu)1.二極管的結(jié)構(gòu)及電路符號半導(dǎo)體二極管是由一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引出線，并用管殼封裝而成，結(jié)構(gòu)如圖1.1（a）所示。由P型區(qū)引出的電極稱為陽極（或正極+），N型區(qū)引出的電極稱為陰極（或負極-）。二極管在電路中的圖形符號如圖1.1（b）所示，文字符號用VD表示。常見二極管的外形如圖1.1（c）所示。2.半導(dǎo)體的基本知識自然界中的各種物質(zhì),按導(dǎo)電能力劃分為導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體三類，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。半導(dǎo)體具有熱敏性、光敏性和摻雜性的特點。下一頁返回1.1二極管的識別1）本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種純凈的、不含有任何雜質(zhì)的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。純凈的硅和鍺都是四價元素，其最外層原子軌道上具有四個價電子，每個原子的四個價電子不僅受自身原子核的束縛，還與周圍相鄰的4個原子發(fā)生聯(lián)系，形成共價鍵結(jié)構(gòu)，如圖1.2所示。當(dāng)外界溫度升高或受光照時，共價鍵中的價電子從外界獲得一定的能量，少數(shù)價電子會掙脫共價鍵的束縛，成為自由電子，同時在原來共價鍵的相應(yīng)位置上留下一個空位，這個空位稱為空穴，如圖1.3所示。2）雜質(zhì)半導(dǎo)體在純凈的四價半導(dǎo)體材料(主要是硅和鍺)中摻入微量三價(例如硼、鋁、銦等)或五價(例如磷、砷、銻等)雜質(zhì)元素，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就會發(fā)生顯著變化，這是由于摻雜后的半導(dǎo)體中，增加了載流子數(shù)目。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩大類。（1）P型半導(dǎo)體。在純凈的半導(dǎo)體中摻入少量的三價雜質(zhì)元素就形成P型半導(dǎo)體，如圖1.4所示。（2）N型半導(dǎo)體。在純凈的半導(dǎo)體中摻入少量的五價雜質(zhì)元素就形成N型半導(dǎo)體，如圖1.5所示。（3）PN結(jié)。在一塊純凈的半導(dǎo)體基片上，通過特殊的摻雜工藝使其一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體，那么在兩種半導(dǎo)體的交接面，會形成一個特殊的阻擋層，稱為PN結(jié)，如圖1.6所示。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別1.1.2二極管的種類（1）按制造材料分：有鍺（Ge）二極管、硅（Si）二極管、磷化鎵（GaP）二極管和磷砷化鎵（GaAsP）二極管等。（2）按照封裝形式分：有塑料封裝（塑封）二極管、玻璃封裝（玻封）二極管、金屬封裝二極管和片狀二極管等。（3）按照功率分:大功率二極管（5A以上）、中功率二極管（1～5A）和小功率二極管（1A以下）。（4）按照用途分：有普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管、光敏二極管和激光二極管等。2.半導(dǎo)體二極管的命名方法國內(nèi)半導(dǎo)體器件的命名由五個部分組成，如圖1.7所示。其型號組成部分的符號及其意義見表1.1所示。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別1.1.3二極管的特性二極管的基本特性可以用流過它的電流iVD與其兩端電壓uVD之間的關(guān)系來描述，稱伏安特性曲線，如圖1.8所示，通常可以用如圖1.9所示的實驗電路來測試。1.正向特性二極管正向特性測試電路如圖1.9（a）所示。測試時，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源電壓，觀察電壓表讀數(shù)，使二極管兩端的電壓從0V開始逐漸增加，逐點測量并記錄電壓表和毫安表的對應(yīng)數(shù)值，即可繪制出二極管正向特性曲線，如圖1.8中OB段。二極管正向偏置時，當(dāng)兩端的正向電壓很小時，正向電流幾乎為零,這一部分稱為死區(qū),如圖1.8中OA段。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別二極管兩端的電壓卻基本不變，稱為二極管的“正向?qū)▔航怠?，如圖1.8中AB段。2.反向特性二極管反向特性測試電路如圖1.9（b）所示。測試時，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源電壓，使二極管兩端的反向電壓從0V開始逐漸增加，逐點測量并記錄電壓表和微安表的對應(yīng)數(shù)值，即可繪制出二極管反向特性曲線，如圖1.8中OC段。3.反向擊穿特性4.溫度對特性的影響二極管的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)，溫度升高時二極管正向特性曲線向左移動，死區(qū)電壓及正向?qū)▔航刀紲p?。环聪蛱匦郧€向下移動，反向飽和電流增大，反向擊穿電壓減小。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別1.1.4二極管的參數(shù)用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。以整流二極管2CZ52系列為例，其主要參數(shù)如下。1.最大整流電流IF

最大整流電流指管子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URM

最高反向工作電壓指二極管在正常工作時允許加的最大反向電壓。3.反向飽和電流IR

反向飽和電流指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，管子未擊穿時流過二極管的反向電流。4.最高工作頻率fM

最高工作頻率是指二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡呓涣餍盘栴l率。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別1.1.4二極管的參數(shù)用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)，以整流二極管2CZ52系列為例，其主要參數(shù)如下。1.最大整流電流IF

最大整流電流是指管子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。實際使用中，若二極管的正向電流超過此值，會使管子過熱而損壞（硅管為140℃左右，鍺管為90℃左右）。2.最高反向工作電壓URM

最高反向工作電壓指二極管在正常工作時允許加的最大反向電壓。3.反向飽和電流IR

下一頁返回上一頁1.1二極管的識別1.1.5二極管的測試1.普通二極管的測試1）普通二極管極性判別（1）直觀判別。一般二極管在管殼上都有極性標(biāo)志，有的畫有二極管符號，二極管極性與符號所示極性一致；有的在二極管負極引線端標(biāo)有色環(huán)或色點，如圖1.10所示。（2）用萬用表(模擬式)判別。①將萬用表置于“Ω”擋，選取R×100Ω或R×1kΩ量程。②將萬用表的兩個表筆分別接觸二極管的兩個管腳，測得第一次電阻值。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別③交換萬用表的兩表筆，測得第二次電阻值。④阻值較小的一次，黑表筆接觸的是二極管正極，如圖1.11所示。⑤阻值相同或相近則為壞管。2）普通二極管性能檢測（1）將萬用表置于“Ω”擋，選取R×100Ω量程。（2）測量小功率鍺管正向電阻在200～600Ω，反向電阻大于20kΩ，即可符合一般使用要求。（3）測量小功率硅管正向電阻在900Ω～2kΩ，反向電阻都要求在500kΩ以上，即可符合一般使用要求。正常硅管測其反向電阻應(yīng)為無窮大。（4）二極管正反向電阻相差越大越好，阻值相同或相近都視為壞管。下一頁返回上一頁1.1二極管的識別2.特殊二極管的測試1）穩(wěn)壓二極管測試穩(wěn)壓管是利用其反向擊穿時兩端電壓基本不變的特性來工作，所以穩(wěn)壓管在電路中是反偏工作的，其極性和好壞判斷同普通二極管一樣。2）發(fā)光二極管測試用萬用表R×10kΩ擋測量發(fā)光二極管正向電阻時，有的發(fā)光二極管會發(fā)出微弱的光，利用這一特性既可以判斷發(fā)光二極管的好壞，也可以判斷其極性。3）光敏二極管測試光敏二極管極性判別時，遮住二極管的透明窗口，其判別方法和普通二極管一樣，根據(jù)光敏二極管會隨著光照度的增加反向電流增加、反向電阻減小的特點檢測其質(zhì)量好壞。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用2.1.1二極管整流電路1.單相半波整流電路1）電路組成單相半波整流電路如圖1.12(a)所示，圖中Tr為電源變壓器，其作用是把220V的交流電壓變換為整流電路所需要的交流低電壓，VD是整流二極管，RL是負載電阻。2）工作原理當(dāng)u2為正半周時（即如圖1.12（a）中所示上正下負），整流二極管正向偏置導(dǎo)通，負載上有由上而下電流流過，忽略二極管的導(dǎo)通壓降，則uo=u2；當(dāng)u2為負半周時，整流二極管反向偏置截止，負載上沒有電流流過，則uo=0；下一頁返回1.2二極管的應(yīng)用電路的輸入輸出電壓波形如圖1.12（b）所示。3）負載上的平均電壓和電流負載上得到的直流電壓是指一個周期內(nèi)脈動電壓的平均值。4）整流二極管參數(shù)在電路中整流二極管與負載串聯(lián)，所以流過整流二極管的平均電流與流過負載的電流相等。半波整流電路把輸入的交流電變成脈動的直流電，電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，但是負載上得到的只有輸入信號的一半，所以電源利用率不高，且輸出直流電壓和電流的脈動較大，只適用于要求不高的場合，因而應(yīng)用較少，目前廣泛應(yīng)用的是單相橋式整流電路。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用2.單相橋式整流電路1）電路組成橋式整流電路如圖1.13所示，由電源變壓器、四個二極管及負載電阻組成，其中四個二極管接成電橋形式。2）工作原理當(dāng)u2為正半周時，整流二極管VD1、VD3正向偏置導(dǎo)通，VD2、VD4反向偏置截止，電流回路如圖1.14（a）所示，忽略二極管的導(dǎo)通壓降，則uo=u2；當(dāng)u2為負半周時，整流二極管VD2、VD4正向偏置導(dǎo)通，VD1、VD3反向偏置截止，電流回路如圖1.14（b）所示，忽略二極管的導(dǎo)通壓降，則uo=u2。電路的輸入輸出電壓波形如圖1.15所示。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用3）負載上的平均電壓和電流由以上分析可知，橋式整流電路負載電壓和電流是半波整流的兩倍。4）整流二極管參數(shù)在橋式整流電路中,因為四個二極管在電源電壓變化一周內(nèi)是輪流導(dǎo)通的,所以流過每個二極管的電流都等于負載電流的一半。例1已知某電路負載電阻RL=100Ω，負載工作電壓uo=18V，若用橋式整流電路為其供電，選擇合適的二極管及電源變壓器，并搭接電路進行測試。解1）選擇合適的整流二極管型號2）電路測試測試電路如圖1.16所示，元器件參數(shù)及型號如圖中所標(biāo)注。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用測試步驟：（1）選擇合適的電源變壓器，使變壓器次級電壓u2有效值為20V。（2）按照圖1.16，先將四只2CZ52B二極管和負載電阻正確連接，檢查無誤后將電源變壓器接入電路。（3）打開電源，用示波器分別觀察u2和uo的波形，并和理論分析結(jié)果(如圖1.15所示)進行比較。（4）用萬用表的直流電壓擋測量輸出電壓Uo的大小，和要求輸出電壓18V進行比較，分析誤差產(chǎn)生原因。常用的有“半橋堆”和“全橋堆”，半橋堆的內(nèi)部由兩個二極管組成，其結(jié)構(gòu)和外形如圖1.17（a）所示。全橋堆內(nèi)部由四個二極管組成，結(jié)構(gòu)及外形如圖1.17（b）所示。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用1.2.2二極管整流濾波電路及其測試整流電路將交流電變?yōu)槊}動的直流電，但其中含有很大的交流成分，這樣的直流電可以作為電鍍或蓄電池充電的電源，但如果作為大部分電子設(shè)備的電源，則將會影響電路的性能，甚至使電路不能正常工作，為此需要在整流電路后接濾波電路，來盡可能濾掉輸出電壓中的交流分量，使之接近于理想的直流電壓。1.電容濾波電路1）電路組成半波整流濾波電路如圖1.18（a）所示，即在半波整流電路中負載RL兩端并聯(lián)電解電容C構(gòu)成，由圖可見，輸出電壓uo與電容C兩端電壓uC相等，利用電容器兩端電壓不能突變的特性達到濾波效果。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用2）工作原理假定在t=0時接通電路，在輸入電壓u2的正半周，u2由零上升時，u2>uC，整流二極管VD導(dǎo)通，電路對電容C充電，電容C兩端得到上正下負的電壓uC，由于充電回路電阻很小，因而充電很快，若忽略二極管的內(nèi)阻，則uo=uC≈u2；當(dāng)u2到達峰值后開始下降，此時u2<uC

，二極管截止，電容C通過負載電阻RL放電，由于放電時間常數(shù)τ=RLC一般比較大，則電容電壓按照指數(shù)規(guī)律逐漸減小，直到第二個周期開始，又出現(xiàn)u2>uC，二極管VD導(dǎo)通，重復(fù)上述的過程，其波形如圖1.18（b）所示（虛線部分表示沒有濾波時的輸出波形，實線部分表示加濾波電容后的輸出波形）。橋式整流濾波電路的基本原理與半波整流濾波電路類似，其電路和波形如圖1.19所示，所不同的是在輸入電壓一個周期內(nèi)電容充放電各兩次，其輸出波形更加平滑。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用3）負載上的平均電壓

4）電容濾波的特點（1）電路結(jié)構(gòu)簡單，輸出電壓平均值高，脈動較小。（2）接通電源的瞬間有浪涌電流通過二極管，從而影響二極管的使用壽命，所以在選擇二極管時必須留有足夠的電流裕量。（3）如果負載電流太大（RL↓），則放電速度加快，使輸出的直流電壓下降，交流脈動成分上升，所以電容濾波只適用于負載電流較小場合。例2在圖1.19（a）所示的橋式整流電容濾波電路中，若要求輸出直流電壓為18V、電流為100mA，試選擇合適的濾波電容和整流二極管，并連接電路進行測試。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用1）整流二極管的選擇2）選擇濾波電容器3）橋式整流電容濾波電路測試根據(jù)以上分析，則測試電路如圖1.20所示，元器件參數(shù)及型號如圖中所標(biāo)注。測試步驟：（1）選擇合適的電源變壓器，使變壓器次級電壓u2有效值為15V。（2）按照圖1.20，先將四只2CZ52A二極管、濾波電容和負載電阻正確連接，檢查無誤后將電源變壓器接入電路。（3）打開電源，用示波器分別觀察u2和uo的波形，并和理論分析結(jié)果（如圖1.19(b)所示）進行比較。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用（4）用萬用表的直流電壓擋測量輸出電壓Uo的大小，和要求輸出電壓18V進行比較，分析誤差產(chǎn)生原因。2.電感濾波電路1）電路組成橋式整流電感濾波電路如圖1.21（a）所示，濾波電感與負載RL串聯(lián)。2）工作原理由于電感器的直流電阻很小，交流電抗很大，所以直流分量在電感上的壓降很小，負載上得到的直流分量就很大；而交流分量在電感上的壓降很大，負載上得到的交流分量就很小，波形如圖1.21（b）所示。3）電感濾波的特點電感線圈L的電感量越大，或負載電流越大，則輸出電壓的脈動就越小，濾波效果越好，所以適用于負載電流較大的場合。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用3.其他形式的濾波電路1）LC濾波電路(Γ型濾波)LC濾波電路如圖1.22所示，可以看成是電容濾波和電感濾波的綜合，先利用電感阻交流通直流，再利用電容旁路交流，這樣使負載上輸出更加平滑穩(wěn)定。2）π型LC濾波電路在LC濾波電路的基礎(chǔ)上再并聯(lián)一電容，就構(gòu)成π型濾波電路，如圖1.23所示。π型濾波電路的濾波效果更好，輸出電壓較高。3）π型RC濾波電路由于電感線圈體積較大、成本較高，將π型LC濾波電路中的電感用電阻代替就構(gòu)成了π型RC濾波電路，如圖1.24所示。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用1.2.3二極管穩(wěn)壓電路及其測試整流濾波電路雖然能把交流電變?yōu)檩^平滑的直流電，但其輸出電壓卻往往會隨著電網(wǎng)電壓的波動和負載的變化而變化，這顯然滿足不了實際需求，如果在整流濾波電路后再加上穩(wěn)壓電路，就可組成直流穩(wěn)壓電源。小功率直流穩(wěn)壓電源一般包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部分。如圖1.25所示。1.穩(wěn)壓電路主要的技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標(biāo)包括兩大類：一類是特性指標(biāo)，用來表示穩(wěn)壓電路的規(guī)格；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映穩(wěn)壓電路的性能。1）穩(wěn)壓系數(shù)Sr

下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用穩(wěn)壓系數(shù)是指在負載不變的條件下，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比。2）輸出電阻r輸出電阻是指輸入電壓不變的條件下，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對變化量與輸出電流的相對變化量之比。2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1）電路組成硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路如圖1.26（a）所示，由穩(wěn)壓管VDZ和限流電阻R構(gòu)成。穩(wěn)壓電路的輸入電壓UI為整流濾波電路的輸出，負載RL與穩(wěn)壓管并聯(lián)，即輸出電壓Uo與穩(wěn)壓管兩端電壓UZ相等，如果穩(wěn)壓管兩端電壓穩(wěn)定，則輸出電壓也穩(wěn)定。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用2）工作原理穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)，如圖1.26（b）所示，只要流過穩(wěn)壓管的電流在IZmin～IZmax范圍內(nèi)變化，則穩(wěn)壓管兩端電壓基本穩(wěn)定。由于電網(wǎng)電壓的波動和負載電阻的變化是引起輸出電壓不穩(wěn)定的主要因素，所以從這兩個方面進行分析。（1）電網(wǎng)電壓不變，負載電阻變化。當(dāng)負載電阻RL增大時，輸出電壓UO將增大，穩(wěn)壓管兩端的電壓UZ也隨之上升，由穩(wěn)壓管的伏安特性知，當(dāng)UZ略有增加時，穩(wěn)壓管的電流IZ會顯著增加，又IR=IZ+IO，所以IR增大，電阻R上的壓降UR增大，又由于UO=UZ=UI－IRR，從而使輸出電壓UO減小。（2）負載電阻不變，電網(wǎng)電壓變化。電網(wǎng)電壓升高時，輸入電壓UI升高，引起輸出電壓UO有增大的趨勢。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用3）限流電阻和穩(wěn)壓二極管的選擇（1）穩(wěn)壓二極管的選取。穩(wěn)壓二極管的參數(shù)可按下式選取UZ=UO

IZmax=(2~3)IOmax

（2）限流電阻的確定。當(dāng)輸入電壓UI最高、負載電流最小時，流過穩(wěn)壓管的電流不超過穩(wěn)壓管的最大允許電流IZmax，即R>UImax-UO/(IZmax+Iomin)當(dāng)輸入電壓UI最小，負載電流最大時，流過穩(wěn)壓管的電流不允許小于穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流的最小值IZmin，即R<UImin-UO/(IZmin+Iomax)

下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用3.三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器按照輸出電壓是否可調(diào)，分為三端固定式集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器；按照輸出電壓的極性分為正電源三端穩(wěn)壓器和負電源三端穩(wěn)壓器。1）三端固定式集成穩(wěn)壓器（1）三端固定式集成穩(wěn)壓器識別。常用國產(chǎn)的三端固定式穩(wěn)壓器有CW78XX系列（正電壓輸出）和CW79XX系列（負電壓輸出），輸出電壓有±5V、±6V、±8V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V等幾個擋次。其型號組成及意義如圖1.27所示。三端固定式集成穩(wěn)壓器的外形和管腳排列如圖1.28(a)所示。它有輸入（IN）、輸出（OUT）和公共地（GND）三個端子。其電路符號如圖1.28（b）所示。

下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用（2）三端固定式集成穩(wěn)壓器應(yīng)用。三端固定式集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖1.29所示。經(jīng)過整流濾波后的直流電壓作為穩(wěn)壓電路的輸入電壓UI，輸出端便可得到穩(wěn)定的輸出電壓UO，正常工作時，穩(wěn)壓器部分輸入輸出電壓差2~3V。圖中C1為濾波電容，C2用來旁路高頻干擾信號，C3的作用是改善負載瞬態(tài)響應(yīng)，二極管VD起保護作用。如果需要的輸出電壓高于三端穩(wěn)壓器輸出電壓時，可采用圖1.30所示電路。2）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器（1）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器識別。三端可調(diào)式穩(wěn)壓器型號由五部分組成，其意義如圖1.31所示。它有輸入（IN）、輸出（OUT）和調(diào)整（ADJ）端三個端子，外形和管腳排列如圖1.32(a)所示，電路符號如圖1.32（b）所示。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用2）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器應(yīng)用。三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路如圖1.33所示。為了使電路正常工作，輸入電壓UI的范圍在2～40V，輸出電壓可在1.25～37V調(diào)整。4.直流穩(wěn)壓電源測試多擋位直流穩(wěn)壓電源實用電路如圖1.34所示，分析電路工作原理，測試電路的性能指標(biāo)。測試步驟：（1）按照圖1.34所示，先斷開整流濾波電路和穩(wěn)壓電路（a，b點斷開），連接整流濾波部分測試電路，檢查無誤后接通電源。（2）用示波器觀察并分析整流濾波后的輸出波形Ua。（3）用萬用表直流電壓擋測量Ua的大小，并和理論值進行比較，若輸出電壓和理論值相符合，進行下一步操作，若不符，先排除前半部分電路故障，再進行下一步操作。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用（4）接通整個電路，輸出擋位開關(guān)撥到1.5V擋，檢查無誤接通電源。（5）用示波器同時觀察Ua和UO波形并進行比較，分析穩(wěn)壓的原理。（6）用萬用表直流電壓擋測試此時輸出電壓的大小，并和理論值進行比較。（7）把輸出擋位開關(guān)分別撥到3V、6V、9V擋位，測試輸出電壓的大小，并和理論值進行比較。（8）分析電路中R7電阻的功能。（9）若要再增加12V輸出電壓擋位，設(shè)計電路并驗證。下一頁返回上一頁1.2二極管的應(yīng)用1.2.4二極管的應(yīng)用及測試1.目的二極管的應(yīng)用與測試的目的，就是讓學(xué)習(xí)者掌握直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法，學(xué)會整流二極管、濾波電容、穩(wěn)壓二極管的參數(shù)計算和選擇，學(xué)會二極管及其應(yīng)用電路的測試。2.內(nèi)容選擇合適的整流二極管、穩(wěn)壓二極管及其他元器件，設(shè)計一個輸出電壓為12V的直流穩(wěn)壓電源。3.要求直流穩(wěn)壓電源輸入交流電壓為220V（50Hz），輸出直流電流IO=0～80mA，按照設(shè)計要求，參照直流穩(wěn)壓電源的組成框圖，選擇合適的元器件畫出測試電路，并進行功能測試，寫出測試報告。返回上一頁圖1.1二極管的結(jié)構(gòu)、符號及常見外形（a）結(jié)構(gòu)；（b）符號；（c）外形返回圖1.2本征半導(dǎo)體共價鍵結(jié)構(gòu)返回圖1.3電子空穴對示意圖返回圖1.4P型半導(dǎo)體返回圖1.5N型半導(dǎo)體返回圖1.6PN結(jié)返回圖1.7半導(dǎo)體器件的命名返回表1-1國產(chǎn)半導(dǎo)體器件型號組成部分的符號及意義返回圖1.8二級管伏安特性曲線返回圖1.9二極管伏安特性測試電路（a）正向特性測試；（b）反向特性測試返回圖1.10二級管極性標(biāo)識方法返回圖1.11用萬用表判別二極管極性返回圖1.12單相半波整流電路及波形圖（a）電路圖；（b）波形圖返回圖1.13單相橋式整流電路返回圖1.14橋式整流工作原理（a）u2正半周電流回路；（b）u2負半周電流回路返回圖1.15橋式整流電路波形圖返回圖1.16橋式整流電容濾波測試電路返回圖1.17半橋和全橋堆結(jié)構(gòu)和外形（a）半橋堆；（b）

全橋堆返回圖1.18半波整流濾波電路及波形（a）電路圖；（b）

波形圖返回圖1.19橋式整流濾波電路及波形（a）電路圖；（b）

波形圖返回圖1.20橋式整流電容濾波測試電路返回圖1.21橋式整流電感濾波電路及波形（a）電路圖；（b）

波形圖返回圖1.22LC濾波電路返回圖1.23π型LC濾波電路返回圖1.24π型RC濾波電路返回圖1.25小功率直流穩(wěn)壓電源組成框圖返回圖1.26硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（a）電路組成；（b）穩(wěn)壓二極管特性返回圖1.27三端固定式集成穩(wěn)壓器型號組成及意義返回圖1.28三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及電路符號（a）外形及管腳排列；（b）電路符號返回圖1.29三端固定式集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路返回圖1.30提高輸出電壓電路（a）提高輸出電壓電路1；（b）提高輸出電壓電路2返回圖1.31三端可調(diào)試集成穩(wěn)壓器型號組成及意義返回圖1.32三端可調(diào)試集成穩(wěn)壓器外形及電路符號（a）外形和管腳排列；（b）電路符號返回圖1.33三端可調(diào)試集成穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路返回圖1.34多擋位直流穩(wěn)壓電源返回第2章三極管及其應(yīng)用2.1三極管的識別2.2三極管的應(yīng)用返回2.1三極管的識別2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)三極管是由兩個PN結(jié)，三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成的。三極管的結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號如圖2.1所示，文字符號用VT表示。常見三極管的外形如圖2.2所示。如圖2.1（a）所示，三極管內(nèi)部分為三個區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。從三個區(qū)各引出一個金屬電極分別稱為發(fā)射極，用e表示；基極用b表示；集電極用c表示。三極管在制作時，要求發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄且摻雜濃度低，集電結(jié)面積大于發(fā)射結(jié)面積，其目的是滿足三極管各極的電流分配條件。三極管的電路符號如圖2.1（b）所示，發(fā)射極的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時的發(fā)射極電流的實際方向。下一頁返回2.1三極管的識別2.1.2三極管的種類1.三極管的分類三極管的種類很多,其分類方法也不盡相同。按其半導(dǎo)體組合方式不同，可分為NPN管和PNP管；按其制作材料不同，可分為硅管（多為NPN型）和鍺管（多為PNP型）；按工作頻率不同，可分為高頻管和低頻管；按其用途不同，可分為放大管、開關(guān)管；按其耗散功率不同，可分為大功率管和小功率管。2.三極管型號的命名方法（國產(chǎn)）三極管的型號一般由五大部分組成，如3AX31A、3DG12B等。下面以3DG12B為例說明各部分的命名含義。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別第一部分由數(shù)字組成，表示電極數(shù)。“3”代表三極管。第二部分由字母組成，表示三極管的材料與類型。A表示PNP型鍺管，B表示NPN型鍺管，C表示PNP型硅管，D表示NPN型硅管。第三部分由字母組成，表示管子的功能。如G高頻小功率管、X低頻小功率管、A高頻的功率管、D低頻的功率管、K開關(guān)管。第四部分由數(shù)字組成,表示三極管的序號。第五部分由字母組成,表示三極管的規(guī)格號。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別2.1.3三極管的特性1.三極管的特性三極管的特性是指三極管各電極間的電壓和電流之間的對應(yīng)關(guān)系。它包括輸入、輸出特性。如果在結(jié)上加上相應(yīng)的電壓，就可以得到各極間電流的對應(yīng)關(guān)系，如圖2.3所示。1）輸入特性三極管的輸入特性是指集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE為常數(shù)時，輸入回路中的基極電流iB和基射電壓uBE之間的關(guān)系曲線。如圖2.4（a）所示。從圖2.4(a)中可知，當(dāng)發(fā)射結(jié)加上正向電壓導(dǎo)通時，三極管具有恒壓特性。在常溫下，硅管導(dǎo)通電壓約為0.7V（鍺管約為0.3V）。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別2）輸出特性輸出特性是指當(dāng)iB一定時,輸出回路中的iC與uCE之間的關(guān)系曲線,由不同的iB，組成一組曲線。如圖2.4（b）所示，通常將輸出特性曲線劃分成三個區(qū)域。2.三極管的電流放大作用從三極管的特性可知：三極管工作在放大區(qū)時，發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏，具有電流放大作用。此時，三極管各極的電流如何分配的，其電流放大作用是如何體現(xiàn)的？圖2.5是三極管電流分配關(guān)系測試電路。調(diào)節(jié)RP，通過毫安表可測得IB、IC、IE的數(shù)據(jù)，見表2.1。例1三極管工作在放大區(qū)，測得兩個極的電流如圖2.6所示。（1）求另一極①的電流。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別（2）判別電極及管型。（3）估算β值。解（1）根據(jù)電流分配關(guān)系，可得①電流方向為流出，其值為6-5.9=0.1（mA）。

（2）①管腳電流最小，為b極；③管腳電流最大，為e極；②管腳，為c極。③管腳電流為流入，故為PNP型管。（3）IC=5.9mA，IB=0.1mA，故β=59。例2三極管各極的電壓如圖2.7所示，判斷下列三極管的工作區(qū)域。解(a)圖所示為NPN管，且有UB＞UC＞UE，故工作在飽和區(qū)；(b)圖所示為PNP管，且有UC＜UB＜UE，uBE=0.3，故工作在放大區(qū)。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別2.1.4三極管的參數(shù)1.電流放大系數(shù)ββ是表示三極管電流放大能力的參數(shù)。β值太小電流放大能力差，β值太大則穩(wěn)定性差，一般β值為20～200。2.穿透電流ICEO

ICEO是指基極開路時，集電極—發(fā)射極之間的電流。它隨溫度上升而劇增，是影響三極管穩(wěn)定性的主要參數(shù)，ICEO越小三極管質(zhì)量越好。3.集電極最大允許電流ICM

ICM是指能保證三極管正常工作時所允許的最大電流。集電極工作電流iC，必須滿足iC＜ICM。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別4.集電極發(fā)射極間的擊穿電壓U(BR)CEO

U(BR)CEO是指基極開路時，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。集電極和發(fā)射極之間uCE必須滿足uCE＜U(BR)CEO。5.集電極最大耗散功率PCM

PCM是指三極管正常工作時最大允許消耗的功率。三極管消耗功率為PC=ICUCE，PC必須滿足PC＜PCM。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別2.1.5三極管的測試

1.三極管管型和管腳的判別1）直觀判別（1）根據(jù)三極管外殼所注型號，判別管型。（2）根據(jù)三極管的外形特點，判別管腳，常見三極管管腳排列如圖2.8所示。2）用萬用表判別用萬用表可判斷三極管管型和管腳：（1）數(shù)字萬用表測試用萬用表的二極管擋，用紅表筆去接三極管的某一管腳，假設(shè)作為基極，用黑表筆分別接另外兩個管腳，如果表的液晶屏上兩次都顯示有零點幾伏的電壓（鍺管為0.3左右。硅管為0.7左右）。下一頁返回上一頁2.1三極管的識別（2）模擬萬用表測試將萬用表置歐姆擋（R×100或R×1K），黑表筆試接被測三極管的任意一腳，紅表筆分別接第二、三腳時若表針都擺動，則被測三極管極性為NPN，且黑表筆所接第一腳是管子基極。反之，紅表筆試接被測三極管任意一腳，黑表筆分別接第二、三腳時若表針都擺動，則被測三極管極性為PNP，且紅表筆所接第一腳是管子基極。在確定管子的型號和基極后，再判別發(fā)射極和集電極。2.三極管質(zhì)量粗測用萬用表分別測量三極管兩個PN結(jié)的正、反向電阻，可判別三極管的好壞。若測得兩個PN結(jié)的正向電阻都很小，反向電阻都很大，則三極管正常，否則三極管已損壞。返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.1基本放大器及其測試1.基本放大器的組成1）放大器的三種組態(tài)放大器是由三極管、電阻、電容和電源等元件組成，其作用是對輸入的電信號進行放大。三極管有三個電極,在構(gòu)成放大器時，可有三種不同的連接方式，稱為三種組態(tài)。這三種接法分別以發(fā)射極、集電極、基極作為輸入回路和輸出回路的公共端,而構(gòu)成共射、共集、共基三種放大器，如圖2.9所示。2）基本放大器的組成基本放大器（共射極放大器）的組成，如圖2.10所示。下一頁返回2.2三極管的應(yīng)用電路中各元件的作用如下:（1）集電極電源UCC:其作用是為整個電路提供能源,保證三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置。（2）基極偏置電阻Rb:其作用是為基極提供合適的偏置電流。（3）集電極電阻Rc:其作用是將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。（4）耦合電容C1、C2:其作用是隔直流、通交流。3）放大器放大的條件（1）三極管必須偏置在放大區(qū)，即：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（2）輸入回路將變化的輸入電壓ui轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。（3）輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的電壓，經(jīng)電容濾波輸出uo。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.放大器的主要性能指標(biāo)放大器的放大性能有兩個方面的要求：一是放大倍數(shù)要盡可能大；二是輸出信號要盡可能不失真。衡量放大器性能的重要指標(biāo)有放大倍數(shù)、輸入電阻ri、輸出電阻ro、通頻帶。1）放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的指標(biāo)，常用的有電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)。2）輸入電阻如圖2.11所示，放大器的輸入端可以用一個等效交流電阻ri來表示。3）輸出電阻如圖2.11所示，放大器輸出端可以用一個等效交流電阻ro來表示。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用4）通頻帶通頻帶是衡量放大器對不同頻率信號的放大能力的指標(biāo)。由于放大器中電容、電感及三極管結(jié)電容等電抗元件的存在，在輸入信號頻率較低或較高時，放大倍數(shù)的數(shù)值會下降。如圖2.12所示為放大器的幅頻特性曲線。3.基本放大器的工作狀態(tài)分析1）靜態(tài)分析（1）靜態(tài)工作點。輸入信號為零時放大器的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)時，電路中的直流電壓、電流均為穩(wěn)定值。此時，三極管的靜態(tài)參數(shù)IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ稱為靜態(tài)工作點Q。靜態(tài)分析就是通過直流通路（如圖2.13(a)）分析放大電路中三極管的工作狀態(tài)，確定Q點（如圖2.13(b)所示）。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用（2）靜態(tài)工作點的估算。設(shè)置直流偏置電路，確定合適的靜態(tài)工作點（UBEQ硅管0.7V、鍺管0.3V)，是實現(xiàn)信號放大的前提。放大器常見的直流偏置電路有以下兩種。固定偏置式電路直流通路如圖2.13（a）所示。分壓式偏置電路直流通路如圖2.14所示。2)動態(tài)分析放大器輸入信號不為零時的工作狀態(tài)，稱為動態(tài)。因為放大器所放大的信號是交流信號，其動態(tài)分析是在放大器靜態(tài)工作點確定的條件下，通過微變等效電路計算放大器的性能指標(biāo)。（1）三極管微變等效電路。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用三極管是非線性元件，在一定的條件（輸入信號ui在很小范圍內(nèi)變化）下可以把三極管看成線性元件。即：基極與發(fā)射極之間等效為一個電阻rbe，集電極與發(fā)射極之間等效為一個電流為ic（ic=βib）的恒流源，如圖2.15所示。（2）放大器的微變等效電路。實用的基本放大器，如圖2.16（a）所示。作出交流通路，如圖2.16(b)所示，把三極管用微變等效電路代換，則可得到如圖2.17所示的放大器的微變等效電路。（3）放大器的性能指標(biāo)。3)失真分析放大器的輸出信號與輸入信號在波形上的畸變稱為失真，失真將影響到放大信號的真實性。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用1）失真現(xiàn)象。在如圖2.18所示的測試電路中，信號發(fā)生器輸出頻率為1kHz，有效值為10mV的正弦波信號，輸入放大器，調(diào)整輸入信號的幅值和電位器RP，通過示波器在輸出端可觀察到最大不失真輸出信號的波形，如圖2.19（a）所示。調(diào)節(jié)RP，使Rb減小，通過示波器在輸出端可觀察到如圖2.19（b）所示的底部失真信號。調(diào)節(jié)RP，使Rb增大，通過示波器在輸出端可觀察到如圖2.19（c）所示的頂部失真信號。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出信號幅度，增大輸出電壓，通過示波器在輸出端可觀察到如圖2.19（d）所示的雙向失真信號。通過實驗可知：失真現(xiàn)象有三種，即：底部失真、頂部失真、雙向失真。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用（2）現(xiàn)象分析。底部失真：Rb↓→IBQ↑→ICQ↑→UCEQ↓靜態(tài)工作點偏高，接近飽和區(qū)，交流量在飽和區(qū)不能放大，使輸出電壓波形負半周被削底，產(chǎn)生底部失真,也稱為飽和失真。改善方法是調(diào)低靜態(tài)工作點。頂部失真：Rb↑→IBQ↓→ICQ↓→UCEQ↑靜態(tài)工作點偏低，接近截止區(qū)，交流量在截止區(qū)不能放大，使輸出電壓波形正半周被削頂，產(chǎn)生頂部失真,也稱為截止失真。改善方法是提高靜態(tài)工作點。雙向失真：當(dāng)輸入信號幅度過大時，輸出信號將會同時出現(xiàn)飽和失真和截止失真，稱之為雙向失真。改善方法是減小輸入信號幅度。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用例3共發(fā)射極放大電路如圖2.20所示，UBEQ＝0.7V，β＝50，其他參數(shù)如圖中標(biāo)注。（1）畫出直流通路。（2）求靜態(tài)工作點Q。（3）畫出微變等效電路。（4）求電壓放大倍數(shù)Au。解（1）畫出直流通路。直流通路如圖2.21所示。（2）估算靜態(tài)工作點Q：（3）畫出其微變等效電路。微變等效電路如圖2.22所示。（4）電壓放大倍數(shù)Au：下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用4.基本放大器測試（1）測試要求：按測試程序完成測試內(nèi)容。（2）測試設(shè)備：電路綜合實驗臺、萬用表、毫伏表、信號發(fā)生器、雙蹤示波器。（3）測試電路：如圖2.23所示。（4）測試程序：（1）靜態(tài)工作點的調(diào)整與測試：①調(diào)整RW的阻值，改變?nèi)龢O管的狀態(tài)，用萬用表測量，其集電極與地之間的電壓UC=6.2V。②保持RW的阻值不變，測量UB、UE，分析三極管的工作狀態(tài)，并確定靜態(tài)工作點。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用(2)動態(tài)測試（保持靜態(tài)工作點不變）：帶載測試：①調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使輸出頻率為1KHz，有效值為5～10mV（用毫伏表測量）的正弦波信號，將其送入測試電路輸入端。②用示波器同時觀察放大電路的輸入信號和輸出信號。③觀察ui和uo的對應(yīng)波形，判別ui和uo的相位關(guān)系。④用毫伏表測量ui和uo的數(shù)值，記錄并計算實驗電路的電壓放大倍數(shù)?？蛰d測試：①保持上述實驗輸入信號ui和靜態(tài)工作點不變，將負載RL斷開。②用毫伏表測量ui和uo的數(shù)值，記錄并計算實驗電路的電壓放大倍數(shù)。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.2射極輸出器及其測試1.電路組成如圖2.24（a）所示，交流信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出,故該電路稱為射極輸出器。圖2.24（b）為該電路對應(yīng)的交流通路。由交流通路可看出，集電極為輸入、輸出的公共端,故稱為共集電極放大電路。2.性能指標(biāo)分析射極輸出器微變等效電路如圖2.25所示，由圖可求得射極輸出器的性能指標(biāo)。1）電壓放大倍數(shù)Au

Au=uo/ui下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2）輸入電阻ri

分析圖2.25輸入回路，可得：ri=Rb∥［rbe+（1+β）R′L］由上式可知輸入電阻很大。3）輸出電阻ro

分析圖2.25輸出回路，可得：ro=Re∥rbe/(1+β)由上式可知輸出電阻很小。3.射極輸出器的測試（1）測試要求：按測試程序完成測試內(nèi)容。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用（2）測試設(shè)備：電路綜合實驗臺、萬用表、毫伏表、信號發(fā)生器、雙蹤示波器。（3）測試電路：如圖2.26所示。（4）測試程序：①射極輸出器的跟隨特性。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使其產(chǎn)頻率為1kHz，有效值為100mV（用毫伏表測量）的正弦波信號，將其加至實驗電路的B點。用示波器的兩個通道分別觀察放大電路的B點輸入信號和輸出信號波形，如輸出信號波形有失真，可調(diào)節(jié)電阻RW消除失真。觀察并記錄ui和uo的對應(yīng)波形，從中分析二者的相位關(guān)系。斷開負載電阻RL，觀察輸出電壓的變化。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用②測量放大器輸入電阻ri。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使其產(chǎn)頻率為1kHz，有效值為100mV的正弦波信號，將其加至實驗電路的A點。用示波器的兩個通道分別觀察放大電路的B點輸入信號和輸出信號波形，如輸出信號波形有失真，可調(diào)節(jié)電阻RW消除失真。③測量輸出電阻ro。在B點輸入頻率為1kHz，有效值為100mV的正弦波信號，接上負載RL=2K時，用示波器觀察輸出波形。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.3多級放大器及其測試基本放大器（單管）,其電壓放大倍數(shù)一般只能達到幾十至幾百。僅通過單級放大器放大，達不到實際要求，則必須通過多個單級放大器連續(xù)多次放大，才可滿足實際要求。1.多級放大器的組成多級放大器的組成可用圖2.27所示的框圖來表示。其中,輸入級與中間級的主要作用是實現(xiàn)電壓放大，輸出級的主要作用是功率放大,以推動負載工作。2.多級放大器的耦合方式多級放大器是由兩級或兩級以上的單級放大器連接而成的。常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用1）阻容耦合級與級之間通過電容連接的方式稱為阻容耦合方式，如圖2.28所示。由于電容具有“隔直”作用，所以各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，互不影響。2）直接耦合級與級之間直接用導(dǎo)線連接的方式稱為直接耦合，如圖2.29所示。直接耦合既可以放大交流信號,也可以放大直流和變化非常緩慢的交流信號。3）變壓器耦合級與級之間通過變壓器連接的方式稱為變壓器耦合，如圖2.30所示。由于變壓器的“隔直”作用，所以各級電路的靜態(tài)工作點相互獨立,互不影響。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用3.性能指標(biāo)分析1)電壓放大倍數(shù)根據(jù)電壓放大倍數(shù)Au=uo/ui

由圖2.28可得uo=Au2ui2，ui2=uo1，uo1=Au1ui

則Au=uo/ui=

Au1Au2

2）輸入電阻多級放大器的輸入電阻,就是輸入級的輸入電阻。

3）輸出電阻多級放大器的輸出電阻，就是輸出級的輸出電阻。4.多級放大器的測試下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用（1）測試要求：按測試程序完成測試內(nèi)容。（2）測試設(shè)備：電路綜合實驗臺、萬用表、毫伏表、信號發(fā)生器、雙蹤示波器。（3）測試電路：如圖2.31所示。（4）測試程序：①設(shè)置靜態(tài)工作點。②放大倍數(shù)測量。③放大器頻率特性測量。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.4功率放大器及其測試在實際放大電路中，多采用多級放大，其輸出級的任務(wù)是向負載提供較大的功率，這就要求輸出級不僅要有較高的輸出電壓，而且要有較大的電流。能夠輸出大功率的放大電路稱為功率放大器。1.功率放大器的特點和分類1）特點輸出功率大效率高失真小2）分類下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用根據(jù)放大器中三極管靜態(tài)工作點設(shè)置的不同,可分成甲類、乙類和甲乙類三種。甲類放大器的工作點設(shè)置在放大區(qū)的中間,輸入信號的整個周期內(nèi)三極管都處于導(dǎo)通狀態(tài),輸出信號失真較小,但靜態(tài)電流較大，管耗大,效率低。乙類放大器的工作點設(shè)置在截止區(qū),三極管的靜態(tài)電流為零,效率高,但只能對半個周期的輸入信號進行放大,失真大。2.互補對稱功率放大器1）雙電源互補功率放大器（1）電路分析。雙電源乙類互補功率放大器如圖2.32所示。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用（2）性能分析。①輸出功率PO。輸出功率為輸出電壓與輸出電流的乘積②直流電源提供的功率PDC。直流電源提供的功率為電源電壓與電流的乘積③輸出效率η。輸出效率為輸出功率與直流電源提供的功率之比④最大管耗PCM。管耗為直流電源提供的功率與輸出功率的差值\例4如圖2.33所示電路已知，UCC=20V，RL=8Ω。求電路的最大輸出功率、管耗、直流電源供給的最大功率和最高效率。解：輸出功率POM=25（W）管耗PCM=5（W）直流電源供給的功率PDCM=31.85（W）輸出效率ηM=78％下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2）單電源互補功率放大電路（OTL）在乙類互補對稱功率放大電路中,沒有施加偏置電壓,三極管工作在截止區(qū)。由于三極管存在死區(qū)電壓,當(dāng)輸入信號小于死區(qū)電壓時,三極管VT1、VT2不能導(dǎo)通,輸出電壓uo為零,這樣在輸入信號正、負半周的交界處,無輸出信號,使輸出波形失真,這種失真叫交越失真，如圖2.34所示。為此,給三極管加適當(dāng)?shù)幕鶚O偏置電壓，使三極管工作在截止區(qū)的邊沿，處在微導(dǎo)通狀態(tài)，放大器工作在甲乙類工作狀態(tài)，電路如圖2.35所示，可有效地解決交越失真現(xiàn)象。但仍需要雙電源供電,實際使用不便。因此在實際中多采用單電源互補功率放大電路，如圖2.36所示。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用3.功率放大器的測試（1）測試要求：按測試程序完成測試內(nèi)容。（2）測試設(shè)備：電路綜合實驗臺、萬用表、毫伏表、信號發(fā)生器、雙蹤示波器。（3）測試電路：如圖2.37所示。（4）測試程序：①設(shè)置靜態(tài)工作點。②最大輸出功率和效率。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.5TTL與非門

邏輯門電路是指能夠?qū)崿F(xiàn)各種基本邏輯關(guān)系的電路，簡稱“門電路”或邏輯元件。在邏輯電路中,邏輯事件的是與否用電路電平的高、低來表示。TTL邏輯門是門電路的兩種類型之一，它具有速度快，抗靜電能力強，集成度低制造容易的特點。1.電路組成典型的TTL集成與非門電路結(jié)構(gòu)如圖2.38所示，電路由輸入級、中間級和輸出級三部分組成的。（1）輸入級（2）中間級（3）輸出級下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.工作原理該電路的高低電平分別為3.6V和0.3V。（1）輸入端A、B中至少有一個為低電平(電位約為0.3V)。設(shè)A端為低電平，其電位為0.3V；B端為高電平，其電位為3.6V。（2）輸入端A、B全為高電平(電位約為3.6V)。UCC通過R1、VT1的集電結(jié)向VT2提供基極電流，使VT2飽和,從而進一步使VT3飽和導(dǎo)通。綜上所述，當(dāng)VT1發(fā)射極中有任一輸入為低電平時，輸出為高電平；當(dāng)VT1發(fā)射極輸入全高電平時，輸出為低電平。實現(xiàn)了與非的邏輯功能，是一個與非門。邏輯表達式為Y=A?B

下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用2.2.6TTL三極管的應(yīng)用及測試1.目的三極管的應(yīng)用與測試的目的，就是讓學(xué)習(xí)者掌握三極管放大器設(shè)計方法，學(xué)會低頻小功率三極管、電容器、電阻的參數(shù)計算和選擇；學(xué)會電路的焊接、組裝；學(xué)會三極管放大器的調(diào)試和測試。2.內(nèi)容及要求選擇合適的放大三極管、耦合電容、旁路電容、偏置電阻、負載電阻及其他元器件，設(shè)計一個在信號源VPP＜50mV的情況下，輸出VPP＞5V，增益40dB，帶寬10Hz～1MHz的放大器。按放大器的設(shè)計方法設(shè)計出符合要求的電路，選擇合適的元器件畫出測試電路，并進行功能測試，寫出測試報告。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用3.應(yīng)用：助聽器的設(shè)計與制作1）工作原理耳聾助聽器的電路如圖2.39所示，它實質(zhì)上是一個由晶體三極管VT1～VT3構(gòu)成的多級音頻放大器。VT1與外圍阻容元件組成了典型的阻容耦合放大電路，擔(dān)任前置音頻電壓放大；VT2、VT3組成了兩級直接耦合式功率放大電路，其中：VT3接成發(fā)射極輸出形式，它的輸出阻抗較低，以便與8Ω低阻耳塞式耳機相匹配。駐極體話筒B接收到聲波信號后，輸出相應(yīng)的微弱電信號。該信號經(jīng)電容器C1耦合到VT1的基極進行放大，放大后的信號由其集電極輸出，再經(jīng)C2耦合到VT2進行第二級放大，最后信號由VT3發(fā)射極輸出，并通過插孔XS送至耳塞機放音。電路中，C4為旁路電容器，其主要作用是旁路掉輸出信號中形成噪音下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用的各種諧波成分，以改善耳塞機的音質(zhì)。C3為濾波電容器，主要用來減小電池E的交流內(nèi)阻（實際上為整機音頻電流提供良好通路），可有效防止電池快報廢時電路產(chǎn)生的自激振蕩，并使耳塞機發(fā)出的聲音更加清晰響亮。2）元器件選擇VT1、VT2選用9014或3DG8型硅NPN小功率、低噪聲三極管，要求電流放大系數(shù)β≥100；VT3宜選用3AX31型等鍺PNP小功率三極管，要求穿透電流ICEO盡可能小些，β≥30即可。XS選用CKX2-3.5型（?3.5mm口徑）耳塞式耳機常用的兩芯插孔，買來后要稍作改制方能使用。改制方法參見圖2.40所示，用鑷子夾住插孔的內(nèi)簧片向下略加彎折，將內(nèi)、外兩簧片由原來的常閉狀態(tài)改成常開狀態(tài)就可以了。下一頁返回上一頁2.2三極管的應(yīng)用3）制作與調(diào)試（1）制作：圖2.41所示是該助聽器的印制電路板接線圖。盒面板和上側(cè)面，事先分別為話筒B、插孔XS開出受音孔和安裝孔。裝配好的耳聾助聽器外形如圖2.42所示。（2）調(diào)試：首先，通過調(diào)整電阻器R2的阻值，使VT1集電極電流（直流毫安表串聯(lián)在R3回路）在1.5mA左右；然后，通過調(diào)整R4阻值，使助聽器的總靜態(tài)電流（直流毫安表串聯(lián)在電池G的供電回路），在10mA左右即可。（3）使用：將助聽器置于使用者的上衣口袋內(nèi)，注意話筒B的受音孔應(yīng)朝外。戴上耳塞式耳機，并將插頭插入助聽器的插孔XS內(nèi)，電路即自動通電工作；拔出插頭，助聽器即自動斷電停止工作。返回上一頁圖2.1三極管的結(jié)構(gòu)符號（a）構(gòu)造；（b）符號返回圖2.2常見三極管的外形圖返回圖2.3三極管特性測試電路返回圖2.4三極管的特性（a）輸入特性；（b）輸出特性返回圖2.5三極管電路分配關(guān)系測試電路返回表2.1三極管電流測試數(shù)據(jù)返回圖2.6例1圖返回圖2.7例2圖（a）NPN；（b）PNP返回圖2.8常見三極管的管腳排列圖返回圖2.9放大器中三極管的三種連接方法（a）共射極放大器；（b）共集電極放大器；（c）共基極放大器返回圖2.10基本放大器（共射極放大器）返回圖2.11放大器的方框圖返回圖2.12放大器的幅頻特性曲線返回圖2.13放大器的靜態(tài)情況（a）直流通路；（b）靜態(tài)工作點Q返回圖2.14分壓偏置式直流通路返回圖2.15三極管的微變等效電路返回圖2.16實用的基本放大器（a）電路；（b）交流通路返回圖2.17基本放大器的微變等效電路返回圖2.18失真現(xiàn)象演示電路返回圖2.19放大器輸出波形圖返回圖2.20例3圖返回圖2.21例3直流通路返回圖2.22例3微變等效電路返回圖2.23基本放大器測試電路返回圖2.24射極輸出器（a）電路；（b）交流通路返回圖2.25射極輸出器微變等效電路返回圖2.26射極輸出器測試電路返回圖2.27多極放大器的結(jié)構(gòu)框圖返回圖2.28兩級阻容耦合放大器返回圖2.29兩級直接耦合放大器返回圖2.30兩級變壓器耦合放大器返回圖2.31兩級阻容耦合放大器測試電路返回圖2.32雙電源乙類互補對稱功率放大器返回圖2.33例4圖返回圖2.34交越失真返回圖2.35雙電源互補對稱功率放大器（OCL）返回圖2.36單電源互補對稱功率放大器（OTL）返回圖2.37單電源互補對稱功率放大器測試電路返回圖2.38TTL集成與非門電路圖及邏輯符號返回圖2.39助聽器原理電路圖返回圖2.40CKX2-3.5型耳塞式耳機改裝示意圖返回圖2.41助聽器的印制電路板接線圖返回圖2.42助聽器的外形圖返回第3章場效應(yīng)管及其應(yīng)用3.1場效應(yīng)管的識別3.2場效應(yīng)管的應(yīng)用返回3.1場效應(yīng)管的識別3.1.1場效應(yīng)管的種類根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，場效應(yīng)管可分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵型場效應(yīng)管根據(jù)場效應(yīng)管制造工藝和材料不同，又分為N型溝道場效應(yīng)管和P型溝道場效應(yīng)管。根據(jù)工作方式的不同，又分增強型和耗盡型兩類。其中結(jié)型場效應(yīng)管全為耗盡型，絕緣柵型場效應(yīng)管既有增強型，也有耗盡型。場效應(yīng)管的分類如圖3.1所示。下一頁返回3.1場效應(yīng)管的識別3.1.2場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)1.結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號結(jié)型場效應(yīng)管簡稱JFET，實物外形如圖3.2(a)所示。結(jié)型場效應(yīng)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.2(b)所示，它是用一塊N型半導(dǎo)體作襯底，在其兩側(cè)做成兩個高濃度的P型區(qū)，形成兩個PN結(jié)。電路符號如圖3.2(c)所示。由于N溝道兩側(cè)對稱，所以漏極D和源極S兩極可以互換使用。若在P型硅兩側(cè)各擴散一個高濃度的N型區(qū)，形成兩個PN結(jié)。漏極和源極之間是由P型半導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)電溝道，就稱為P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。如圖3.3所示。2.絕緣柵型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號絕緣柵型場效應(yīng)管是由金屬（Metal）,氧化物（Oxide）和半導(dǎo)體下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別1）N溝道增強型MOS場效應(yīng)管圖3.4(a)所示為N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。電路符號如圖3.4(b)所示。2）N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管與增強型MOS管不同的是，耗盡型MOS管在制造過程中，預(yù)先在SiO2絕緣層中摻入大量的正離子，如圖3.5所示。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別3.1.3場效應(yīng)管的特性1.工作原理1）結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理研究場效應(yīng)管主要是分析輸入電壓對輸出電流的控制作用，以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例進行分析，如圖3.6所示。2）絕緣柵型場效應(yīng)管的工作原理（1）N溝道增強型MOS管。工作原理如圖3.7所示。（2）N溝道耗盡型MOS管。原理圖如3.8所示。2.特性曲線1）結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別（1）輸出特性。圖3.9為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管輸出特性曲線。以uGS為參變量時，漏極電流iD與漏源電壓uDS之間的關(guān)系，稱為輸出特性。根據(jù)工作情況，輸出特性可劃分為4個區(qū)域，即：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)和夾斷區(qū)。①可變電阻區(qū)。②恒流區(qū)。③擊穿區(qū)。④夾斷區(qū)。（2）轉(zhuǎn)移特性。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別圖3.10為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線。當(dāng)漏源電壓uDS保持不變時，漏極電流iD和柵源電壓uGS的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移特性。2）絕緣柵型場效應(yīng)管的特性曲線（1）N溝道增強型MOS管。增強型MOS管的輸出特性也包含了4個區(qū)域：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)、夾斷區(qū)，如圖3.11(a)所示。由圖3.11(b)的轉(zhuǎn)移特性曲線可見，當(dāng)uGS＜UT時，導(dǎo)電溝道沒有形成，漏極電流iD=0。（2）N溝道耗盡型MOS管。N溝道耗盡型MOS管的特性曲線如圖3.12所示。3.測試1）結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管可用萬用表判別其管腳和性能的優(yōu)劣。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別（1）管腳的判別：首先確定柵極，將萬用表置R×1K或R×100擋，用黑表棒接假設(shè)的柵極，再用紅表棒分別接另外兩腳。若測得的阻值小，黑、紅表棒對調(diào)后阻值很大，則假設(shè)的柵極正確，并知它是N溝道場效應(yīng)管，反之為P溝道場效應(yīng)管。2）質(zhì)量判定：把萬用表置R×1K或R×100擋，紅、黑兩表棒分別交替接源極和漏極，阻值均??；隨后將黑表棒接?xùn)艠O，紅表棒分別接源極和漏極，對N溝道管阻值應(yīng)很小，對P溝道阻值應(yīng)很大；再將紅、黑表棒對調(diào)，測得的數(shù)值相反，這樣的管子基本上是好的。2）絕緣柵型場效應(yīng)管由于絕緣柵型（MOS）場效應(yīng)管輸入阻抗極高，不宜用萬用表測量，必須用測試儀測量。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別3.1.4場效應(yīng)管的參數(shù)

1.主要參數(shù)1）開啟電壓UT

開啟電壓UT是增強型MOS管參數(shù)，當(dāng)漏源電壓uDS為固定一值時，漏極iD產(chǎn)生微小電流，此時需要施加的柵源電壓uGS的值，稱為開啟電壓UT。2）夾斷電壓UP

夾斷電壓UP是耗盡型MOS管參數(shù)，當(dāng)漏源電壓uDS為固定一值時，漏極電流iD為零，此時施加的柵源電壓uGS的值，稱為夾斷電壓UP。3）飽和漏極電流IDSS

飽和漏極電流IDSS是耗盡型MOS管參數(shù)，是指當(dāng)漏源電壓uDS為固定一值時，柵源電壓uGS=0時的漏極電流稱為飽和漏極電流IDSS。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別4）漏源擊穿電壓U(BR)DS

漏源擊穿電壓U(BR)DS是指發(fā)生雪崩擊穿時，iD開始急劇上升時的uDS值。5）柵源擊穿電壓U(BR)GS

柵源擊穿電壓U(BR)GS是指輸入PN結(jié)反向柵極電流開始急劇增大時的uGS值。6）直流輸入電阻RGS

直流輸入電阻RGS指柵源間加有一定電壓uGS和柵極電流iG的比值。7）漏極最大耗散功率PDM

耗散功率等于漏極電壓和漏極電流的乘積，即PDM=uDS?iD。8）低頻跨導(dǎo)gm

低頻跨導(dǎo)gm是指在uDS一定時，漏極電流iD與uGS的變化量之比。下一頁返回上一頁3.1場效應(yīng)管的識別2.場效應(yīng)管與三極管的比較場效應(yīng)管是一種與三極管在構(gòu)造和工作原理上完全不同的另一類半導(dǎo)體器件。兩種管子的比較如表3.1所示。3.場效應(yīng)管的命名場效應(yīng)管的型號，現(xiàn)行有兩種命名方法。一種是與雙極型三極管相同，第三位字母表示結(jié)構(gòu)類型，J代表結(jié)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵型場效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是N溝道，C是P溝道，例如3DJ6D是結(jié)型N溝道場效應(yīng)管，如圖3.13所示。第二種命名方法是國際通用的標(biāo)注，CS代表場效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格，例如CS14A、CS45G等。如圖3.14所示。為便于比較，將各種場效應(yīng)管的符號和特性曲線列于表3.2中。返回上一頁3.2場效應(yīng)管的應(yīng)用場效應(yīng)管具有輸入阻抗大、噪聲小、靜態(tài)功耗小和動態(tài)范圍大等特點，因此在電子電路中得到了廣泛應(yīng)用。在放大電路中，根據(jù)交流通路中輸入回路、輸出回路所用公共端的不同，可把場效應(yīng)管分成共源極、共漏極和共柵極三種基本組態(tài)，如圖3.15所示。3.2.1共源級放大電路1.靜態(tài)分析為使場效應(yīng)管不失真地放大信號，必須給其加一定的偏置電壓，建立合適穩(wěn)定的工作點。場效應(yīng)管是電壓控制器件，它需要合適的柵源電壓uGS。常用的偏置電路有如下兩種：1）自給偏壓電路N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的自給偏壓電路如圖3.16(a)