模块四汽车电子技术应用

1、单元单元1 1 二极管的特性及检测二极管的特性及检测 单元单元2 2 三极管三极管 单元单元3 3 半导体元件在汽车上的应用半导体元件在汽车上的应用 单元单元4 4 集成电路及其应用集成电路及其应用 单元单元5 5 微型计算机基础微型计算机基础 单元单元6 6 汽车计算机控制技术汽车计算机控制技术 单元单元1 1 二极管的特性及检测二极管的特性及检测 一、半导体一、半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。 制造半导体最常用的材料是硅晶体和锗晶体。制造半导体最常用的材料是硅晶体和锗晶体。 硅晶体结构硅晶体结构锗和硅本征半导体中的自由电子

2、和空穴锗和硅本征半导体中的自由电子和空穴 二、二极管二、二极管 二极管的结构及其符号二极管的结构及其符号 a)结构结构 b)图形符号图形符号 二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线 当当P型半导体和型半导体和N型半导体结合在一起时，得到的型半导体结合在一起时，得到的PN 结就是二极管。二极管按制造材料可分为硅二极管和锗结就是二极管。二极管按制造材料可分为硅二极管和锗 二极管。二极管。 流过二极管的电流随着加在二极管流过二极管的电流随着加在二极管 上的电压变化而变化的性质称为二极上的电压变化而变化的性质称为二极 管的伏安特性。管的伏安特性。 它包括正向特性、反向特性和反向它包括正向特性、反向特性和

3、反向 击穿特性。击穿特性。 （1）最大电流）最大电流IF 指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 （2）最高反向电压）最高反向电压URM 指二极管工作时两端所允许加的最大反向电压。指二极管工作时两端所允许加的最大反向电压。 三、特殊二极管及其在汽车上的应用三、特殊二极管及其在汽车上的应用 稳压管符号及其伏安特性曲线稳压管符号及其伏安特性曲线 稳压二极管是一种经过特殊工艺制造成的二极管，它稳压二极管是一种经过特殊工艺制造成的二极管，它 与电阻配合使用，具有稳定电压的功能。与电阻配合使用，具有稳定电压的功能。 发光二极管的外形及图形符号发光

4、二极管的外形及图形符号 光敏二极管的结构、图形符号和外形图光敏二极管的结构、图形符号和外形图 发光二极管发光二极管(简称简称LED)是采用砷是采用砷(As)、镓、镓(Ga)、磷、磷(P)材料材料 合成而制作的二极管，内部基本单元仍是一个合成而制作的二极管，内部基本单元仍是一个PN 结。结。 当光线照射在当光线照射在PN结上时，二极管的反向电流增加，其大结上时，二极管的反向电流增加，其大 小与光的照度成正比，利用这个特性制成的二极管就是光小与光的照度成正比，利用这个特性制成的二极管就是光 敏二极管。敏二极管。 技能训练技能训练二极管的检测二极管的检测 一、一、 用万用表检测普通二极管的极性并判断

5、好坏用万用表检测普通二极管的极性并判断好坏 1.根据二极管正向电阻小、反向电阻大的特点，将万用根据二极管正向电阻小、反向电阻大的特点，将万用 表拨到表拨到R1 k挡。挡。 2.用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个电阻值。用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个电阻值。 二、二、 特殊二极管的检测特殊二极管的检测 发光二极管检测电路发光二极管检测电路 单元单元2 2 三极管三极管 一、晶体三极管一、晶体三极管 （1）三极管的基本概念）三极管的基本概念 三极管的结构示意图和图形符号三极管的结构示意图和图形符号 半导体三极管也称为晶体三极管。它是由两个相距很半导体三极管也称为晶体三极管。它是由两个相

6、距很 近的近的PN结组成的，是在一块半导体晶片上制造三个掺结组成的，是在一块半导体晶片上制造三个掺 杂区，形成两个杂区，形成两个PN结，再引出三个电极，用管壳封装结，再引出三个电极，用管壳封装 而成。而成。 （2）三极管的基本参数）三极管的基本参数 1）电流放大倍数）电流放大倍数 2） 穿透电流穿透电流ICEO 3）极限参数）极限参数 包括集电极最大允许电流包括集电极最大允许电流ICM、集电极最大允许耗散功、集电极最大允许耗散功 率率PCM和反向击穿电压。和反向击穿电压。 二、三极管的三种工作状态二、三极管的三种工作状态 三极管的截止状态三极管的截止状态 a) NPN型型 b) PNP型型 三

7、极管的放大状态三极管的放大状态 a) NPN型型 b) PNP型型 三极管工作状态实验电路三极管工作状态实验电路 当三极管的基极电流增加到一定值时，再增大正向当三极管的基极电流增加到一定值时，再增大正向 偏压，加大基极电流，集电极偏压，加大基极电流，集电极c与发射极与发射极e之间的电流之间的电流 维持在一个最大值而不再增大了，这种状态称为三极维持在一个最大值而不再增大了，这种状态称为三极 管的饱和状态。管的饱和状态。 三、三极管放大电路在汽车电子电路中的应用三、三极管放大电路在汽车电子电路中的应用 三极管基本放大电路三极管基本放大电路 电压波形电压波形 NPN三极管的开关状态三极管的开关状态

8、a) VT进入饱和导通状态进入饱和导通状态 b) VT进入截止状态进入截止状态 技能训练技能训练 三极管管型和管脚极性的判别三极管管型和管脚极性的判别 一、一、 目测法目测法 1.管型的判别管型的判别 常用三极管的封装形式和管脚排列常用三极管的封装形式和管脚排列 一般情况下，管型是一般情况下，管型是NPN型还是型还是PNP型应该从管壳上型应该从管壳上 标注的型号来判别。依照部颁标准，在三极管型号的第标注的型号来判别。依照部颁标准，在三极管型号的第 二位二位(字母字母)，A、C表示表示PNP管，管，B、D表示表示NPN管。管。 2.管脚极性的判别管脚极性的判别 二、二、 万用表检测万用表检测 (

9、1) 基极的判别基极的判别 1）判别管脚时应首先确认基极。）判别管脚时应首先确认基极。 2）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触 另外两个极。另外两个极。 3）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触 另外两个极。另外两个极。 (2) 集电极和发射极的判别集电极和发射极的判别 1）对于）对于NPN 管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分 别接触另两个管脚，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针摆别接触另两个管脚，同时用

10、指尖轻触基极，观察万用表指针摆 动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。 2）对于）对于PNP管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分 别接触另两个管脚，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针别接触另两个管脚，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针 摆动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。摆动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。 三、三、 三极管好坏的判断三极管好坏的判断 （1）测三极管正向阻值很大时，表明三极管开路，如反向）测三极管正向阻值很大时，表明三极管开路，如反向 电阻值很小，或电阻值很小，或c-e极间的电阻值接近

11、零，说明三极管短路或极间的电阻值接近零，说明三极管短路或 已击穿。已击穿。 （2）如果）如果c-e极间的电阻值很小，则表明三极管的穿透电流极间的电阻值很小，则表明三极管的穿透电流 过大，已不能使用。过大，已不能使用。 也可以测量三极管直流电压来判断好坏，也可以测量三极管直流电压来判断好坏， 短接基极与发射极，如集电极不变化或低于电源电压，表示短接基极与发射极，如集电极不变化或低于电源电压，表示 三极管漏电或已击穿，检测三极管漏电或已击穿，检测NPN硅管放大器的直流状态时，硅管放大器的直流状态时， 可以测可以测Ve、Vc、Vb。Vb 应比应比Ve高约高约0.7V，即，即Vbe约为约为0.7V，

12、这可作为判断三极管好坏的依据。这可作为判断三极管好坏的依据。 四、特殊晶体管四、特殊晶体管 光敏三极管的等效电路及图形符号光敏三极管的等效电路及图形符号 a)等效电路等效电路 b)图形符号图形符号 光敏三极管的基本应用电路光敏三极管的基本应用电路 光敏三极管在原理上类似于三极管，只是它的集电极为光敏三极管在原理上类似于三极管，只是它的集电极为 光敏二极管结构。光敏二极管结构。 晶闸管也叫可控硅，从外观上看与三极管没有什么区晶闸管也叫可控硅，从外观上看与三极管没有什么区 别，是一种仅有开关功能别，是一种仅有开关功能(导通或阻断导通或阻断)的硅半导体元件。的硅半导体元件。 单元单元3 3 半导体元

13、件在汽车上的应用半导体元件在汽车上的应用 一、二极管在汽车上的应用一、二极管在汽车上的应用 汽车交流发电机整流二极管的安装示意图汽车交流发电机整流二极管的安装示意图 将交流电变成直流电的过程叫做整流。在汽车交流发电将交流电变成直流电的过程叫做整流。在汽车交流发电 机中，就是利用二极管组成的整流板将发电机发出的三相机中，就是利用二极管组成的整流板将发电机发出的三相 交流电整流为直流电。交流电整流为直流电。 汽车交流发电机的整流电路和电压波形汽车交流发电机的整流电路和电压波形 二极管的续流电路二极管的续流电路 二、特殊二极管在汽车上的应用二、特殊二极管在汽车上的应用 稳压管的实验及在汽车上的应用稳

14、压管的实验及在汽车上的应用 在汽车的仪表电路和一部分电子控制电路中，一些需在汽车的仪表电路和一部分电子控制电路中，一些需 要精确电压值的地方经常利用稳压二极管来获取所需电要精确电压值的地方经常利用稳压二极管来获取所需电 压。下图是利用稳压二极管为汽车仪表提供稳定电源的压。下图是利用稳压二极管为汽车仪表提供稳定电源的 电路，图中的稳压二极管与电阻串联，而与仪表并联。电路，图中的稳压二极管与电阻串联，而与仪表并联。 浮子舌簧管开关式液位传感器的应用电路浮子舌簧管开关式液位传感器的应用电路 主要应用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯。主要应用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯。 日照强度传感器及

15、其应用等效电路日照强度传感器及其应用等效电路 利用光敏二极管制成光电式传感器，可以把光信号转利用光敏二极管制成光电式传感器，可以把光信号转 变为电信号，以便控制其他电子元件。汽车上的许多传变为电信号，以便控制其他电子元件。汽车上的许多传 感器就是利用光敏二极管制成的，用于汽车自动空调系感器就是利用光敏二极管制成的，用于汽车自动空调系 统的日照强度传感器就是一个光敏二极管。统的日照强度传感器就是一个光敏二极管。 三、三极管的开关特性在汽车电路中的应用三、三极管的开关特性在汽车电路中的应用 JFT201型电压调节器电路型电压调节器电路 利用三极管的开关作用来控制励磁线圈电路的通断，来利用三极管的开

16、关作用来控制励磁线圈电路的通断，来 达到调节电压的目的。达到调节电压的目的。 磁感应式信号发生器磁感应式信号发生器 磁感应式点火信号发生器信号波形磁感应式点火信号发生器信号波形 晶体管点火电路的点火信号由装在分电器内的信号发晶体管点火电路的点火信号由装在分电器内的信号发 生器提供。生器提供。 信号电压极性变化与三极管的导通信号电压极性变化与三极管的导通 a)信号发生器产生正电压信号发生器产生正电压 b)信号发生器产生负电压信号发生器产生负电压 蓄电池液位报警电路蓄电池液位报警电路 a）蓄电池液量正常时）蓄电池液量正常时 b）蓄电池液量不足时）蓄电池液量不足时 四、光敏三极管四、光敏三极管 光电

17、式曲轴位置传感器示意图光电式曲轴位置传感器示意图 在汽车上光敏三极管主要应用于传感器中。把发光二在汽车上光敏三极管主要应用于传感器中。把发光二 极管和光敏三极管组合在一起，可实现以光信号为媒介极管和光敏三极管组合在一起，可实现以光信号为媒介 的电信号的转换，采用这种组合方式的器件称为光电耦的电信号的转换，采用这种组合方式的器件称为光电耦 合器。当光电耦合器作为传感器来使用时，称为光电式合器。当光电耦合器作为传感器来使用时，称为光电式 传感器。传感器。 在汽车上，光电式传感器被应用到曲轴位置检测、车在汽车上，光电式传感器被应用到曲轴位置检测、车 高位置检测、转向角度检测、车速传感器等场合。高位置

18、检测、转向角度检测、车速传感器等场合。 光电式车速传感器示意图光电式车速传感器示意图 技能训练技能训练 晶体管电压调节器实验步骤晶体管电压调节器实验步骤 一、一、 目测法目测法 1.电压调节器根据配合使用的交流发电机形式，有内搭铁电压调节器根据配合使用的交流发电机形式，有内搭铁 和外搭铁之分。和外搭铁之分。 2.将一个将一个050V/5A直流可调电源、两只直流可调电源、两只2W/12V白炽灯和白炽灯和 开关，按照下图所示电路连接，接通开关，逐渐升高电压，开关，按照下图所示电路连接，接通开关，逐渐升高电压， 当电压升为当电压升为45V时，白炽灯发光。时，白炽灯发光。B+与与F之间白炽灯发光之间白

19、炽灯发光 表明调节器是内搭铁式；表明调节器是内搭铁式；F与之间白炽灯发光，表明调节与之间白炽灯发光，表明调节 器是外搭铁式器是外搭铁式 。 3.将不亮的白炽灯拆去，继续升高电压，白炽灯亮度会随将不亮的白炽灯拆去，继续升高电压，白炽灯亮度会随 之增强，表明调节器内部开关管闭合。当电压升高到预定调之增强，表明调节器内部开关管闭合。当电压升高到预定调 节值时，白炽灯会由亮转灭，说明调节器内部开关管断开。节值时，白炽灯会由亮转灭，说明调节器内部开关管断开。 当电压又降低到规定值以下时，白炽灯又亮，说明开关管又当电压又降低到规定值以下时，白炽灯又亮，说明开关管又 闭合。闭合。 4.如果晶体管调压器不能实

20、现上述过程，则说明调压器损如果晶体管调压器不能实现上述过程，则说明调压器损 坏。坏。 晶体管电压调节器实验电路晶体管电压调节器实验电路 单元单元4 4 集成电路及其应用集成电路及其应用 一、集成电路的分类一、集成电路的分类 集成电路按其功能的不同，可以分为数字集成电路和模集成电路按其功能的不同，可以分为数字集成电路和模 拟集成电路；按模拟集成电路的类型来分，又分为集成运拟集成电路；按模拟集成电路的类型来分，又分为集成运 算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频 放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数放大器、集成比较器、集成

21、乘法器、集成稳压器、集成数 / /模和模模和模/ /数转换器以及集成锁相环等。数转换器以及集成锁相环等。 二、集成电路脚位序列的判定规则二、集成电路脚位序列的判定规则 汽车中的集成电路常见的外形有三种：单列直插式、双列汽车中的集成电路常见的外形有三种：单列直插式、双列 直插式、四方扁平式直插式、四方扁平式 。 四方扁平式的脚位识别图四方扁平式的脚位识别图 技能训练技能训练 集成电路的检测集成电路的检测 一、一、 检查集成电路各管脚对地的直流电压检查集成电路各管脚对地的直流电压 用万用表测量集成电路各脚与地之间的直流电压后，再与用万用表测量集成电路各脚与地之间的直流电压后，再与 正常值相比较，就

22、可发现不正常的部位，但是这种直流电压正常值相比较，就可发现不正常的部位，但是这种直流电压 测量法必须事先知道正常时各脚的直流电压值。测量法必须事先知道正常时各脚的直流电压值。 二、二、 检查集成电路各脚对地电阻值检查集成电路各脚对地电阻值 1.用万用表测量集成电路各脚对地的电阻值，然后同正常值用万用表测量集成电路各脚对地的电阻值，然后同正常值 进行比较，判断其不正常的部位。进行比较，判断其不正常的部位。 2.通过测量集成电路外围相关元器件来判断集成电路是否有通过测量集成电路外围相关元器件来判断集成电路是否有 故障。故障。 三、集成运算放大器在汽车电子电路中的应用三、集成运算放大器在汽车电子电路

23、中的应用 （1）反向放大器）反向放大器 反向放大器反向放大器 （2）同向放大器）同向放大器 同向放大器同向放大器 电压跟随器电压跟随器 （3）差分放大器）差分放大器 差分放大器差分放大器 （1）电桥信号放大电路）电桥信号放大电路 电桥信号放大电路电桥信号放大电路 压敏电阻式进气压力传感器压敏电阻式进气压力传感器 的结构和工作原理图的结构和工作原理图 技能训练技能训练 桑塔纳桑塔纳2000Gli轿车轿车进气压力传进气压力传 感器感器的检测的检测 1用一台直流稳压电源调整到用一台直流稳压电源调整到+5V输出连接到端子输出连接到端子3，负极，负极 连接到端子连接到端子1。 2用万用表的电压挡测量端子

24、用万用表的电压挡测量端子4和端子和端子1之间的电压，标准值之间的电压，标准值 应该是应该是3.84.2V。 3真空枪接在进气压力传感器的通气口上，并使其产生真空。真空枪接在进气压力传感器的通气口上，并使其产生真空。 这时端子这时端子4、1间的电压应在间的电压应在0.81.3V之间，而且电压随着真空之间，而且电压随着真空 度的加大而升高。度的加大而升高。 桑塔纳桑塔纳2000GLI轿车进气压力传感器的外形示意图轿车进气压力传感器的外形示意图 光电测量电路光电测量电路 四、电压比较器在四、电压比较器在ABS控制、充电系电压控制、充电系电压 监视电路中的应用监视电路中的应用 （1）基本电路）基本电路

25、 反相滞回比较器反相滞回比较器 （2）滞回比较器在汽车电子电路中的应用）滞回比较器在汽车电子电路中的应用 霍尔轮速传感器结构示意图霍尔轮速传感器结构示意图 在汽车在汽车ABS(电控防抱死电控防抱死)系统中，车轮的速度是靠轮系统中，车轮的速度是靠轮 速传感器来传递给速传感器来传递给ECU的。霍尔轮速传感器就是轮速的。霍尔轮速传感器就是轮速 传感器的一种。传感器的一种。 霍尔轮速传感器电子电路原理图霍尔轮速传感器电子电路原理图 霍尔轮速传感器滞回整形的脉冲信号霍尔轮速传感器滞回整形的脉冲信号 （1）基本电路）基本电路 窗口比较器窗口比较器 窗口电压比较器是由两个阈值电压不等的简单比较器组窗口电压比

26、较器是由两个阈值电压不等的简单比较器组 成的，阈值小的采用反相接法，阈值大的采用同相接法。成的，阈值小的采用反相接法，阈值大的采用同相接法。 （2）窗口比较器在充电系电压监视电路中的应用）窗口比较器在充电系电压监视电路中的应用 汽车充电系统电压监视器电路汽车充电系统电压监视器电路 技能训练技能训练 蓄电池电压过低报警电路实验蓄电池电压过低报警电路实验 1按图示蓄电池电压过低报警电路进行接线。按图示蓄电池电压过低报警电路进行接线。 2当蓄电池电压高于当蓄电池电压高于10 V 时，比较器输出电压为时，比较器输出电压为12V，发，发 光二极管不发光，指示电压正常；光二极管不发光，指示电压正常； 3当

27、蓄电池电压低于当蓄电池电压低于10 V时，比较器输出电压为零，发光时，比较器输出电压为零，发光 二极管发光，指示电压过低。二极管发光，指示电压过低。 蓄电池电压过低报警电路蓄电池电压过低报警电路 单元单元5 5 微型计算机基础微型计算机基础 一、数字信号一、数字信号 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 传感器输入传感器输入ECU的信号可以分为两大类：一类是连续变的信号可以分为两大类：一类是连续变 化的信号，另一类信号是电压化的信号，另一类信号是电压“高高”“”“低低”间隔变化的脉间隔变化的脉 冲式信号，如光电式曲轴位置传感器输出的信号是遮光盘冲式信号，如光电式曲轴位置传感器输出的信号是遮光盘

28、 不断通过光电耦合器而产生的不断通过光电耦合器而产生的“有有”“”“无无”(透光或遮光透光或遮光) 规律变化的脉冲信号，这类信号被称为数字信号。规律变化的脉冲信号，这类信号被称为数字信号。 二、二进制二、二进制 二进制顾名思义就是二进制顾名思义就是“逢二进一逢二进一”，位权的表示方法，位权的表示方法 是是2i (i=1，2，3，)，数字也是从右向左依次排列。，数字也是从右向左依次排列。 二进制数按照一定的规律组合在一起，表示一定的信二进制数按照一定的规律组合在一起，表示一定的信 息，这样的一组二进制数称为二进制码。息，这样的一组二进制数称为二进制码。 三、单片机三、单片机 单片机基本结构框图单

29、片机基本结构框图 单片机是将中央处理器（单片机是将中央处理器（CPU）、存储器、定时器）、存储器、定时器/ 计数器、输入计数器、输入/输出（输出（I/O）接口电路等主要计算机部）接口电路等主要计算机部 件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 中央处理器（中央处理器（CPU）是具有译码指令和数据处理能力的）是具有译码指令和数据处理能力的 电子部件，是汽车电子控制单元的核心，由运算器（电子部件，是汽车电子控制单元的核心，由运算器（Cal- culator）、寄存器（）、寄存器（Register）和控制器（）和控制器（Controller）组）组 成。成。

30、（1）只读存储器（）只读存储器（ROM） 只读存储器是一种一旦信息写入就不可变更，而只能读只读存储器是一种一旦信息写入就不可变更，而只能读 出的存储器。出的存储器。包括掩膜包括掩膜ROM、可编程、可编程ROM（即（即PROM）、）、 可改写可改写ROM（即（即EROM）。）。 （2）随机存储器（）随机存储器（RAM） 随机存储器与只读存储器相比，有两点不同：一是随机存储器与只读存储器相比，有两点不同：一是RAM 中的信息既可随时写入或读出，也可随时改写，改写时不中的信息既可随时写入或读出，也可随时改写，改写时不 必先擦除原有内容；二是半导体必先擦除原有内容；二是半导体RAM中的信息会因突然断中

31、的信息会因突然断 电而丢失。电而丢失。 I/O（Input/Output）接口是）接口是CPU与传感器或执行器之间与传感器或执行器之间 进行数据交换和下达控制指令的通道。进行数据交换和下达控制指令的通道。 总线是微机内部传递信息的电路连线。按传递信息不同，总总线是微机内部传递信息的电路连线。按传递信息不同，总 线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种。线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种。 数据总线主要用于传送数据与指令。地址总线用来传递地址数据总线主要用于传送数据与指令。地址总线用来传递地址 数码。数码。 微机中的器件都与控制总线连接，微机中的器件都与控制总线连接，CPU可通过控制总线可通过控制总线 随时掌握各个器件的状态，并根据需要随时向某个器件发出控随时掌握各个器件的状态，并根据需要随时向某个器件发出控 制指令。制指令。 MCS-51单片机基本结构图单片机基本结构图 输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是 根据微机发出的指令，控制执行器动作。根据微机发出的指令，控制执行器动作。 单元单元6 6 汽车计算机控制技术汽车计算机控制技术 一、汽车计算机控制系统的特点一、汽车计算机控制系统的特点 二、汽车计算机控制系统的组成二、汽车计算机控制系统的组成 汽车计算