9、零基础理论篇3模拟电子技术基础知识

1、智能小车模块化创新视频教程讲解：慧净 基于:HJ-4WD型智能小车8、零基础理论篇3 模拟电子技术基础知识模拟电路研究内容 研究半导体器件性能，各种模拟电子线路的工作原理、特点及其应用主要包括：基本的电子元件（二极管、三极管、集成电路等）基本的放大电路（电压放大、电流放大、功率放大等）由运放等集成器件组成的放大电路（运放的应用）滤波电路（滤波器）电源以及信号产生电路（方波、三角波、正弦波等）通过这些内容的学习，我们应能够对一般性的、常用的电子电路进行分析、设计安装调试。电子技术的发展 电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交

2、换机、电话、手机网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监测医学：刀、CT、B超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管半导体管集成电路1904年电子管问世1947年晶体管诞生1958年集成电路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管时代电子管收音机 1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管晶体管时代 开始了设备的小型化和微型化进程晶体管时代苏联产Spidola

3、牌10管七波段晶体管收音机 Intel Pentium 4微处理器生产年代：2004时钟频率：2.803.60GHz晶体管数量：125M制造工艺：90nm集成电路(IC)时代半导体元器件的发展1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管1958年 集成电路1969年 大规模集成电路1975年 超大规模集成电路 第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！第一只晶体管的发明者（by John Bardeen , William Schockle

4、y and Walter Brattain in Bell Lab）第一个集成电路及其发明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。42年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。 他们在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1956年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！模拟信号与模拟电路1. 电子电路中信号的分类数字信号：离散性 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。 2

5、. 模拟电路 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。 其它模拟电路多以放大电路为基础。“1”的电压当量“1”的倍数介于K与K+1之间时需根据阈值确定为K或K+1任何瞬间的任何值均是有意义的三、电子信息系统的组成模拟电子电路数字电子电路（系统）传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放模拟-数字混合电子电路模拟电子系统执行机构电子元器件-电阻电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。单位:导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是（希

6、腊字母，音译成拼音读作 u m ga )，1=1V/A。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）（兆=百万，即100万）。作用:主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。认识各种电阻敏感电阻器常识1、热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器。分为正温度系数和负温度系数电阻器。选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值,更要注意最高工作电流。敏感电阻器常识2、光敏电阻：硫化镉等材质，阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器。分为可见光光敏电阻、红外光光敏 光敏电阻电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确定电路的光谱特性。3

7、、压敏电阻：是对电压变化很敏感的非线性电阻器。当电阻器上的电压在标称值内时，电阻器上的阻值呈无穷大状态，当电压略高于标称电压时，其阻值很快下降，使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电压以下时，其阻值又开始增加。1、湿敏电阻：是对湿度变化非常敏感的电阻器，能在各种湿度环境中使用。它是将湿度转换成电信号的换能器件。选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻。电容电容（或电容量， Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就

8、是两片平行金属板。也是电容器的俗称。认识各种电容二极管二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率二极管稳压二极管发光二极管认识各种二极管 二极管的组成点接触型：结面积小，结电容小

9、，故结允许的电流小，最高工作频率高。面接触型：结面积大，结电容大，故结允许的电流大，最高工作频率低。平面型：结面积可小、可大，小的工作频率高，大的结允许的电流大。 二极管的伏安特性及电流方程材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.50.8V1A以下锗Ge0.1V0.10.3V几十A开启电压反向饱和电流击穿电压温度的电压当量二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。二极管的主要参数最大整流电流IF：最大平均值最大反向工作电压UR：最大瞬时值反向电流 IR：即IS最高工作频率fM：因PN结有电容效应第四版P20稳压二极管1. 伏安特性进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流 由一个PN结

10、组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变，为稳定电压。2. 主要参数稳定电压UZ、稳定电流IZ最大功耗PZM IZM UZ动态电阻rzUZ /IZ 若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的限流电阻！限流电阻斜率？三极管半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件认识三极管 三级管晶体

11、管的结构和符号多子浓度高多子浓度很低，且很薄面积大晶体管有三个极、三个区、两个PN结。小功率管中功率管大功率管为什么有孔？晶体管的放大原理 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散集成电路集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用

12、，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。各种集成电路电子信息系统传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放执行机构 信号的产生A/D转换电子信息系统的供电电源直流电源 1在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换效率高。2利用二极管的单向导电性可以构成整流电路，将交流电变为脉动直流电。在

13、整流电路的输出端接上各种滤波电路，可以大大减小输出电压中的脉动成分。滤波电路有电容滤波和电感滤波两大类。使用较多的是电容滤波电路。3为了保证直流电源的输出电压不发生波动，需要在整流滤波电路的后面再接上稳压电路。最常用的稳压电路是串联式稳压电路。串联式稳压电路是一种带有负反馈的闭环调节系统。它的调整管工作在线性放大状态，通过控制调整管的压降来调整输出电压的大小。串联式稳压电路早已实现了集成化。输出电压固定和输出电压可调的集成串联式稳压器已经大量使用。直流稳压电源的作用 将交流电网电压转换为直流，为放大电路提供直流工作电源。组成变压器：整流：滤波：稳压：降压滤除脉动交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路u1u2u3u4uo开关电源开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创