课程设计：任务四放大电路及其应用工作页

1、任务六 三极管放大电路装调工作页一、 任务名称 三极管放大电路装调二、 任务描述1、 由三极管、电阻和少量元器件组装成三极管放大电路。一、基本放大电路的组成如图，是另外一种基本放大电路形式。三、 任务的要求1、 晶闸管调光电路采用手动控制指示灯，电位器进行明暗调节。2、 用万能板完成电路焊接，面积为10cm*8cm，元器件布局合理。3、 所有元器件采用插装方式安装，电源采用接线连接。四、 任务目标1.能阅读“晶闸管调光电路装调”工作任务单，明确工时、工艺要求，明确个人任务要求。2.能识别电路中元器件和电子材料，检测晶闸管、单结晶体管等元件质量，识读电路原理图，掌握电路工作原理。3.根据原理图，

2、绘制元器件安装布置图，制定工作计划。4.正确使用电子焊接常用工具，万用表，示波器，并根据任务要求和原理图，列举所需工具和材料清单，准备工具，领取材料。5.能按图纸、工艺要求、安装规程要求，进行电子线路焊接。6.现场安装完成后，能按施工任务书的要求直观检查，通电测试，观察波形图，进行调试和检修。7.按电子焊接作业规程，作业完毕后能清点工具、人员，收集剩余材料，清理工程垃圾等。8.能正确填写任务单的验收项目，并交付验收。9.工作总结与评价。10.培养独立分析、综合决策、改造创新能力。11.培养团队协助、与人沟通和正确评价能力。五、任务准备（一）晶闸管知识晶闸管又称可控硅SCR，是硅晶体闸流管的简称

3、。是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。利用其整流可控特性可方便地对大功率电源进行控制和变换。主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。它有普通型（单向型）、双向型、可关断型、快速型和光控型等。使用维护简单、控制灵敏等优点，所以在生产上得到了广泛的应用。1、晶闸管外形和符号晶闸管其外形及符号如图6-1所示。晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构形式： 螺栓式（中、大功率）、平板式（中功率）和塑料封装式（小功率）。平板式又分为风冷平板式和水冷平板式，使用时固定在散热器上。 （f）图6-1晶闸管的外形、符号及其结构。塑封式（b）（d） 平板式（c

4、） 螺栓式（e）符号 2、晶闸管的内部结构晶闸管有三个电极，阳极A、阴极K和控制极G，图6-2为晶闸管的内部结构。晶闸管由PNPN四层半导体构成，中间形成三个PN结：J1、J2、J3。，用铝片和钼片作为衬底。图6-2 晶闸管的内部结构示意图3、晶闸管的特性（1） 伏安特性图-6-3 晶闸管的伏安特性（2） 单向可控导电性晶闸管的导通条件为：在晶闸管的阳极和阴极之间加上一定大小的正向电压；在控制极和阴极之间加上正向触发电压。晶闸管的关断条件为：阳极电压降到足够小或反向，以使阳极电流降到（晶闸管的最小维持电流）以下。注：满足以上两个条件，晶闸管才能由阻断变为导通，但晶闸管一旦触发导通后，控制极就失

5、去了控制作用，这时只有满足关断条件才能由导通变阻断，否则一直处于导通状态。（3） 实验验证晶闸管特性 图6-4 晶闸管的实验 第一步：按图6-4(a)接线，晶闸管不导通，指示灯不亮。第二步：见图6-4(b)，在晶闸管的栅极阴极间加触发电压UGK，晶闸管导通，指示灯亮。第三步：按图6-4(c)接线，去掉触发电压，晶闸管仍导通，指示灯亮。第四步：按图6-4(d)接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，晶闸管电流减小，当电流减小到一定值时，晶闸管关断，指示灯熄灭。第五步：按图6-4(e)接线，去掉触发电压，将电源极性反接，晶闸管关断，指示灯熄灭。4、主要参数（1） 电压定额正向转折

6、电压；阻断态重复峰值电压（正向阻断峰值电压）；反向转折电压（反向击穿电压）；反向重复峰值电压（反向阻断峰值电压）；额定电压；额定电压 通常把和中较小的一个；正向平均电压，又称管压降，一般在0.6V1.2V范围内；其中：注：选用晶闸管时，额定电压应为正常工作峰值电压的23倍，以避免瞬时过电压损坏晶闸管。管压降与正向平均电流的乘积就是正向损耗，它是造成元件发热的主要原因。（2） 电流定额额定正向平均电流 在额定环境温度及标准散热条件下，允许通过工频正弦半波电流的平均值。当散热条件较差、环境温度较高和器件导通角较小时，所允许的电流要降低。一般为正常工作平均电流的1.52倍。擎住电流 由断态到通态的临

7、界电流。维持电流 是指由通态到断态的最小电流。浪涌电流 指允许电流过载值。（3） 控制极定额控制极触发电压、电流一般为15V，为几十到几百毫安，为保证可靠触发，实际值应大于额定值。控制极反向电压 按规定，控制极所加反向电压不得超过10V，以免损坏晶闸管。5、检测方法（1） 判别各电极通过用万用表R×100或R×1k档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆（k），而另一次阻值为几百欧姆（），则可判定黑表笔接的是门极G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极

8、K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其它电极，直到找出三个电极为止（2） 判断好坏用万用表R×1k档测量普通晶体管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。测量门极G与阴极K之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电阻值（实际测量结果较普通二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于2 k），反向电阻值较大（大于80 k）。若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管G、K极之间

9、开路或短路。若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其G、K极间PN结已失去单向导电作用。测量阳极A与门极G之间的正、反向电阻，正常时两个阻值均应为几百千欧姆（k）或无穷大，若出现正、反向电阻值不一样（有类似二极管的单向导电），则是G、A极之间反向串联的两个PN结中的一个已击穿短路。（3） 触发能力检测 对于小功率（工作电流为5A以下）的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（）。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路，相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（具体阻值根据晶闸管的型号不同

10、会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A极与G极的连接（A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉），若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。（二）、 单结晶体管的知识1、单结晶体管的结构和符号单结晶体管（简称UJT）又称双基极二极管，它是一种只有一个 PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。从P半导体上引出的电极作为发射极e。如图6-5所示，a外形；b符号，如图6-6所示，a结构；b等效电路。图 6-5 单结晶体管的外形、 符号图 6-6 单结晶体管结构及等效电路2、 单结

11、管的伏安特性在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特性可用发射极电流IE和发射极与第一基极B1之间的电压UBE1的关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性，如下图所示单结晶体管伏安特性曲线（1）三个区域截止区：截止区对应曲线中的起始段(OP)。此段UE<UD+UA，电流极小，E和B1两电极间呈现高阻。负阻区：负阻区对应曲线中的PV段。当UE>UD+UA后，等效二极管导通，使RB1迅速减小， 增大；又进一步促使RB1减小。从E、B1两端看，UE 随 的增大而减小，即具有负阻特性，这是单结管特有的。饱和区：饱和区对应曲线中的V点以后段，过V点后 再继续增大，RB1将变大，单结管进

12、入饱和导通状态，又呈现正阻特性，与二极管正向特性相似。 （2）三个区域的分界点 P、V（分别称为峰点和谷点）。UP、IP分别称为峰点电压和峰点电流；UV、IV分别称为谷点电压和谷点电流。其中式中 称单结管分压比，一般为0.50.8。上式表明峰点电压随基极电压改变而改变，实用中应注意这一点。 （3）特点 当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到uE<UV时，管子由导通变为截止。一般单结管的谷点电压在25V。 单结管的发射极与第一基极之间的RB1是一个阻值随发射极电流增大而变小的电阻，RB2则是一个与发射极电流无关的电阻。 不同的单结管有不同的UP和UV。同一个

13、单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管4、检测方法判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。（三）、晶闸管触发电路要使晶闸管导通，除在它的阳极和阴极间加上正向电压外，还必须在它的门极加上适当的触发信号（电压和电流）。这种晶闸管提供触发信号的电路称为晶闸

14、管触发电路。对触发电路的要求是：与主电路同步，能平稳移相且有足够的移相范围，脉冲前沿陡且有足够的幅值与脉宽，稳定性与抗干扰性能好等。触发电路种类很多，主要有单结晶体管触发电路和发展很快的集成电路触发电路。1、单结晶体管振荡电路。利用单结晶体管的负阻特性与RC电路的充放电特性，组成频率可调的振荡电路，用来产生晶闸管的触发脉冲。该电路又称单结晶体管脉冲振荡电路，如图6-7（a）所示，工作原理如下： （a） （b）图6-7单结晶体管振荡器电路图及波形图（a）电路图（b）波形图当接通电源后，电源通过R2、R3加到单结管的两个基极上，同时又通过R4、RP向电容器C充电，电容两端的电压uC按指数规律上升。

15、在uC（uC=uE ）<UP时，单结晶体管截止，R3两端输出电压近似为0。当uC达到峰点电压UP时，单结晶体管的E、B1极之间突然导通，电阻RB1急剧减小，电容上的电压通过RB1、R3放电，由于RB1、R3都很小，放电很快，放电电流在R3上形成一个脉冲电压uR3。随着电容的放电，uc迅速下降，当uC下降到谷点电压UV时，E、B1极之间恢复阻断状态，单结晶体管从导通跳变到截止，输出电压uR3下降到零，完成一次振荡。当E、B1极之间截止后，电源又对电容C在次充电，并重复上述过程，结果在R3上得到一个周期性尖脉冲输出电压，如图6-7（b）所示。上述电路的工作过程是利用了单结晶体管负阻特性和RC

16、充放电特性，如果改变RP阻值（或电容C的大小），便可改变电容充放电的快慢，使输出的脉冲波形前移或后移，从而改变控制角，控制了晶闸管触发导通的时刻。显然，充放电时间常数=RC大时，触发脉冲后移，大，晶闸管推迟导通；小时，触发脉冲前移，小，晶闸管提前导通。2、晶闸管触发调光电路组成和工作原理。晶闸管触发调光电路如图6-8所示，T为电源变压器，V1V4为单相桥式整流电路，R1和Vz并联稳压电路，而V5、R2、R3、R4、Rp、C等组成单结晶体管的张弛震荡器。电源电压220V交流电，由电源变压器T降压为9V，在经过V1V4二极管桥式整流后输出的全波整流电压，经R1和稳压管Vz削波后得到梯形波电压uz，

17、（削波：当整流输出的脉动电压小于稳压管Vz稳压值时，Vz不导通，其两端的电压与整流输出电压相等；当整流输出的脉动电压大于稳压管Vz稳压值时，使Vz击穿，其两端的电压保持稳压值，整流桥输出的电压高出稳压管的部分降在电阻R1上，近似得到一个梯形波。）此电压一方面作为指示灯的电源电压，同时也作为单结晶体管触发电路的同步直流稳压电源电压。单结晶体管触发电路振荡产生的尖脉冲信号uR3，当开关闭合时，uR3触发晶闸管V7的控制极，调节电位器RP，能改变晶闸管V7控制极电压的控制角，即改变指示灯正负极间的直流电压，从而对指示灯的亮度进行控制。图6-8 晶闸管触发调光电路。六、任务计划 各小组集体讨论，得出实

18、施决策，制定工作计划（见表11），合理安排工作步骤，小组成员根据自身技能操作水平和理论基础，结合实习场景，制定工作实施计划。表1-1晶闸管调光电路装调工作计划工作时间共_小时审核：_计划制定指南：计划制定需考虑合理性和可行性，计划制定可参考以下工序：熟悉任务学习理论任务准备实施装调总结、评价计划实施步骤1.2.3.4.5.七、 任务实施1、准备器材为准备工作任务。组员需要填写仓库借用仪器仪表清单（表1-2）和电子元器件领取清单（表1-3）。表1-2晶闸管调光电路装调借用仪器仪表清单生产单号：_ 领料部门：_ 年 月 日序号名称数量规格单位借出时间借用人签名归还时间归还人签名管理员签名备注表1-

19、3晶闸管调光电路装调电子元器件领取清单生产单号：_ 领料部门：_ 年 月 日序号名称规格型号单位申领数量实发数量归还时间归还人签名管理员签名备注2、 万能板安装和调试（1） 参考标准测试板元器件布局和布线（图1-1），设计晶闸管调光电路l 元器件整体布局方案_l 绘制元器件安装布置图：l 元器件安装流程_（2） 安装与测试元器件焊接顺序：_电阻器和电容器安装方式：_(立式或卧式安装) 晶闸管电极及符号安装方式：_ 单结晶体管电极及符号安装方式：_电源的引入方式：_ 图1-1参考标准测试板 3、 想一想（1）、进行晶闸管调光电路调试时，工作台控制面板电源面板（图1-2），应该怎么样调节和连接？_

20、（2）、怎么样用万用表测量出晶闸管各个电极，判断质量的好坏？_（3）、怎么样用万用表测量出单结晶体管各个电极，判断质量的好坏？_注意调试前先检查工作台电源输出是否正常，在进行调试时组员必须通过调试接口面板选择组别，避免调试时发生冲突而造成设备损坏。思考一下如果二极管V1接反，电路能否正常工作？V2反接对电路有什么影响？_如果二极管Vz接反，电路能否正常工作？对电路有什么影响？_C1容量大小对指示灯是否有影响，如果改为1F/25V，指示灯发生怎样变化？_4、调试数据和波形记录（1）晶闸管调光电路指示灯的亮暗与C和Rp参数有关，如想指示灯变亮，可把C容量_（增大或减小），或把Rp阻值_（增大或减小）（2） Ue波形图为_充放电波形，它充电和放电时间常数_（相同或不相同）。5、复习：查阅DC4322B示波器（图1-3）说明书，正确使用仪器进行测量。图1-3示波器写出图中标示处的功能（1）_（2）_（3）_（4）_（5）_（6）_（7）_晶闸管调光电路调试记录表整流电路输出波形Ue点波形当增大R