电子技术基础和技能一体化教学案

..课题一半导体器件及其应用半导体器件的概念——利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。半导体器件的特点——体积小、质量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率。任务一半导体二极管及其应用学习目标1．掌握二极管的符号和工作特点,了解二极管的主要参数。2．熟悉二极管的识别方法。3．了解二极管的分类,熟悉它的实际应用。任务引入电子数码产品在人们的生活中无处不在电子数码产品在人们的生活中无处不在这些电子产品的电源是什么？如何将插座上的交流工频电变成直流电？二极管整流稳压显示电路方框图～交流电电源变压器整流电路稳压电路状态显示电路直流二级管整流稳压显示电路板二级管整流稳压显示电路板整流二极管发光二极管稳压二极管二极管是什么？它能起什么作用？相关理论一、二极管的的结构和符号半导体二极管制造材料有硅〔Si、锗〔Ge及其化合物。半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物体,常见的有硅和锗。不加杂质的半导体称为本征半导体。在本征半导体中加不同杂质,能产生P型半导体和N型半导体举例说明你在何处曾经见到过二极管,它在电路中起什么作用呢？按照所用材料不同,二极管可分为硅管和锗管两大类。二极管的内部分为P型半导体区和N型半导体区,交界处形成PN结,从P区引出的电极为正极,用符号"A"表示,从N区引出的电极为负极,用符号"K"表示。二、二极管的工作特点、主要参数和分类〔1二极管的单向导电性正偏导通正偏导通反偏截止二极管的导电性能实验定义：二极管导通时,其正极电位高于负极电位,此时的外加电压称为正向电压,二极管处于正向偏置,简称"正偏"；二极管截止时,其正极电位低于负极电位,此时的外加电压称为反向电压,二极管处于反向偏置,简称"反偏"。结论：二极管在加正向电压时导通,加反向电压时截止,这就是二极管的单向导电性。〔2二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线2．二极管的主要参数〔1最大整流电流IFM二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。〔2最高反向工作电压URM二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。〔3反向电流IR在规定的反向电压〔<UBR和环境温度下的反向电流。3．二极管的分类〔1以材料分类,有硅二极管和锗二极管等。〔2以二极管的构造分类,有点接触型二极管和面接触型二极管等。〔3以用途分类,有整流二极管稳压二极管发光二极管光电二极管点接触型：点接触型：PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等调频电路面接触型：PN结面积大,用于工频大电流整流电路点接触型面接触型点接触型、面接触型二极管的结构示意图及特点点接触型：PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等调频电路面接触型：PN结面积大,用于工频大电流整流电路整流二极管利用二极管的单向导电性能把交流电变换成直流电。稳压二极管利用二极管反向电击穿时两端电压保持稳定的特性稳定电路两端电压。发光二极管采用磷化镓或者磷砷化镓等制成,直接将电能变为光能。光电二极管能将光照强弱的变化转变成电信号。实训一、实训目的1．学会二极管的直观识别方法。2．掌握用万用表对二极管进行质量好坏判断和极性判别的方法。3．熟悉二极管在整流稳压显示电路中的应用。二、实训器材电路名称二极管整流稳压显示电路序号名称规格数量1示波器通用1台2无线电工具—1套3电源变压器220V/15V1只4电阻器R1300Ω1只5R21kΩ1只6二极管V11N40071只7稳压二极管V21N52471只8发光二极管V3Φ5红色1只9开关S单刀单掷1个10实验板—1块三、训练内容1．二极管的直观识别2．二极管的测试3．二极管在整流稳压显示电路中的应用四、实训报告要求1．分别画出二极管整流稳压显示电路图和装配图。2．完成测试记录。3．分别说明V1、V2和V3的二极管类型及其在电路中的作用。4．分析二极管整流稳压显示电路V2击穿开路后电路的故障现象。五、评分标准内容要求配分评分标准二极管的识别正确识别极性、材料、类型,画出电路符号401．名称每漏写或者写错,扣3分2．极性、材料、类型每漏写或者写错,扣3分3．不会识别,每件扣10分4．不会画电路符号,每件扣2分二极管的检测正确使用万用表判别二极管引脚极性及质量好坏401．万用表使用不正确,每件扣3分2．不会判别引脚极性,每件扣3分3．不会判别质量好坏,每件扣5分二极管的整流、稳压、显示电路的测量正确使用万用表判别二极管引脚极性及质量好坏40每错误测量一项二极管参数,扣10分任务二半导体三极管及其应用半导体三极管又叫晶体三极管,由于它在工作时半导体中的电子和空穴两种载流子都起作用,因此属于双极型器件,也叫做BJT〔BipolarJunctionTransistor,双极结型晶体管,它是放大电路的重要元件。学习目标1．掌握三极管的符号和工作特点,了解三极管的主要参数。2．熟悉三极管的识别方法。3．熟悉三极管的分类,了解它的实际应用。任务引入墙壁电灯开关墙壁电灯开关遥控电灯开关电灯开关照明电路中传统的机械开关与声控、光控、遥控开关工作方式有何不同？后面几种电灯开关是如何实现开、关灯功能的？什么是三极管？它有哪些工作特点？在三极管驱动电路中起什么作用？相关理论一、三极管结构和图形符号及其分类NPNNPN型三极管PNP型三极管三极管的结构和图形符号三极管的外形图三极管的外形图低频三极管高频三极管小功率三极管大功率三极管开关三极管二、三极管的电流分配关系发射极电流＝集电极电流＋基极电流IE＝IC＋IB集电极电流与发射极电流近似相等IC≈IE三、三极管的电流放大作用共发射极直流电流放大系数共发射极交流电流放大系数当IB有一微小的变化时,就能引起IC较大的变化,这种现象称为三极管的电流放大作用。β值的大小表明了三极管电流放大能力的强弱。必须强调的是,这种放大能力实质上是IB对IC的控制能力,因为无论IB还是IC都来自电源,三极管本身是不能放大电流的。四、三极管的伏安特性曲线1．输入特性UUCE=0.5VUCE≥1V死区电压,硅管约0.5V,锗管约0.1V工作压降：硅管UCE≈0.6～0.7V,锗管UBE≈0.2～0.3V三极管的输入特性是研究基极电流IB与发射结电压UBE之间的关系当UCB＞1V后,UCE数值的改变对输入特性曲线影响不大。但是环境温度变化时,三极管的输入特性曲线会发生变化三极管的输出特性曲线是研究集电极电流IC与电压UCE之间的关系,是在基极电流IB一定的情况下测试出来的。由三极管的输出特性曲线可以看出,三极管工作时有三个可能的工作工域三极管的三个工作区和特点

截止区放大区饱和区条件发射结反偏或零偏发射结正偏且集电结反偏发射结和集电结都正偏特点IB=0、IC≈0△IC=β△IBiC不再受iB控制三极管饱和时的UCE值称为饱和压降,记作UCES,小功率硅管的UCES约为0.3V,锗管的UCES约为0.1V。五、三极管的主要参数和型号命名方法1．共射电流放大系数〔1共射直流电流放大系数〔有时用hFE表示。〔2共射交流电流放大系数β〔有时用hfe表示。同一三极管在相同工作条件下≈β。2．极限参数〔1集电极最大允许电流ICM集电极电流过大时,三极管的β值要降低,一般规定β值下降到正常值的2/3时,所对应的集电极电流。〔2集电极—发射极反向击穿电压U<BR>CEO基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压。〔3集电极最大允许耗散功率PCM集电极电流IC流过集电结时会消耗功率而产生热量,使三极管温度升高。根据三极管的最高温度和散热条件来规定最大允许耗散功率PCM,要求PCM≥ICUCE。例如,低频小功率三极管3CX200B,其β在55～400之间,ICM=300mA,U<BR>CEO=18V,PCM=300mW。3．国产三极管的型号命名方法3DG110B3DG110B同一型号中的不同规格三极管材料器件的种类同种器件型号的序号第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管任务实施一、实训目的1．学会三极管的直观识别方法。2．掌握用万用表对三极管进行极性判别的方法。3．通过三极管驱动电路的测量,理解三极管的工作特点。二、实训器材电路名称三极管驱动电路实训器材明细表序号名称规格数量15V和12V直流稳压电源—2台2无线电工具—1套3三极管V190131只4二极管V2IN40011只5电阻器R11kΩ1只6继电器JHK-DC12V-SHG1只7白炽灯泡HL40W2只8实验板—1块三、训练内容1．三极管的直观识别2．三极管的检测3．三极管在驱动电路中的应用四、实训报告要求1．画出三极管驱动电路图,分析电路工作原理。2．完成测试记录,分析为什么通过改变ui能控制白炽灯的状态,其中三极管在电路中起到什么作用？五、评分标准内容要求配分评分标准三极管的直观识别正确识别极性、材料、类型,画出符号401.名称每漏写或者写错,扣3分2.极性、材料、类型每漏写或者写错,扣3分3.不会识别,每件扣10分4.不会画电路符号,每件扣2分三极管的检测正确使用万用表判别引脚极性及质量好坏401.万用表使用不正确,每步扣3分2.不会判别引脚极性,每件扣5分3.不会判别质量好坏,每件扣5分三极管驱动电路的测量熟悉操作步骤、检查电路功能20一共四步,错误一步扣5分课题二放大电路及其应用利用电子器件把微弱的电信号〔电压、电流、功率增强到所需值的电路称为放大电路,它在实践中有非常广泛的应用。无论日常使用的收音机、扩音器或者精密的测量仪器和复杂的自动控制系统,其中都有各种各样的放大电路。任务一单管放大电路及其应用学习目标1．了解固定偏置放大电路的组成和工作原理以及图解分析的方法。2．掌握分压式射极偏置放大电路的组成和稳定静态工作点原理。3．掌握射极输出器的组成和工作特点。4．熟悉单管放大电路的装配、调试与检修。任务引入音乐门铃音乐集成电路音乐门铃音乐集成电路放大电路说一说：门铃是如何工作的？组装放大电路,理解放大电路的作用,熟悉放大电路调试方法。相关知识1．电路的组成和工作原理〔1电路组成三极管V基极偏置电阻Rb和RP′集电极负载电阻Rc耦合电容C1和C2〔2静态工作点的设置静态——放大电路未加信号,即ui=0。定义：静态时的直流电流IB、IC和直流电压UBE、UCE,称为静态工作点,或者简称为Q点。放大电路为什么要设置静态工作点呢？RP断开,此时IBQ=0,在输入端输入正弦信号电压ui。当ui处于正半周时,三极管发射结正偏,但是由于三极管存在死区,所以只有当信号电压超过开启电压以后,三极管才能导通。当ui处于负半周时,三极管因发射结反偏而截止。结论如果放大电路设置了合适的静态工作点,当输入正弦信号电压ui后,信号电压ui与静态电压UBEQ叠加在一起,三极管始终处于导通状态,基极总电流IBQ+ib就始终是单极性的脉动电流,从而保证了放大电路能把输入信号不失真地加以放大。〔3动态工作情况当放大电路输入交流信号,即ui≠0时,称为动态。uuBE=UBEQ+uiuCE=UCEQ-icRcuo=-icRc结论：在单级共发射极放大电路中,输出电压uo与输入电压ui频率相同,波形相似,幅度得到放大,而它们的相位相反。电压放大作用是一种能量转换作用,即在很小的输入信号功率控制下,将电源的直流功率转变成了较大的输出信号功率。2．直流通路和交流通路直流通路——放大电路中只允许直流电流通过的路径。交流通路——交流信号流通的路径。直流通路：放大电路中的电容可以视为开路,电感可以视为短路。交流通路：小容抗的电容以及内阻很小的电源,忽略其交流压降,都可以视为短路。[例2-1]如图所示,已知Vcc=6V,Rb=47kΩ,RP′=253kΩ,Rc=2kΩ,β=35。求静态工作点。直流通路直流通路解：由图可得ICQ=βIBQ=35×0.018=0.63mAUCEQ=Vcc－ICQRc=6－0.63×2=4.7V3．输入电阻、输出电阻和电压放大倍数〔1放大电路的输入电阻Ri定义：从放大电路输入端B点看进去的交流等效电阻〔不包括信号源的等效内阻,称为放大电路的输入电阻,用Ri表示。一般情况下,希望放大电路的输入电阻尽可能大。这样,向信号源〔或前一级电路汲取的电流小,有利于减小信号源的负担。〔2放大电路的输出电阻Ro定义：放大电路输出端看进去的交流等效电阻〔不包括负载称为放大电路的输出电阻,用Ro表示。Ro越小,放大电路带负载的能力越强。〔3放大电路电压放大倍数Au二、放大电路的图解分析方法在三极管的输入和输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况,这种通过作图分析放大电路性能的方法称为图解分析法。1．静态工作点的图解分析〔1先用估算的方法计算输入回路IBQ、UBEQ,在输出特性曲线上找到IB=IBQ曲线。IIB=IBQ的曲线三极管的输出特性曲线〔2作直流负载线根据uCE=VCC-IcRc式确定两个特殊点M、N令uCE=0,则Ic=VCC/Rc,在输出特性曲线纵轴〔iC轴可得M点。令Ic=0,则uCE=VCC,在输出特性曲线横轴〔UCE轴可得N点。直流负载线直流负载线三极管的输出回路和直流负载线〔3确定静态工作点输出特性曲线上IB=IBQ的曲线与直流负载线MN的交点直流负载线直流负载线静态工作点的确定[例2-2]如图所示单管共发射极放大电路及特性曲线中,已知Rb=280k,Rc=3k,集电极直流电源VCC=12V,试用图解法确定静态工作点。单管共发射极电路单管共发射极电路2．动态工作情况的图解分析〔1交流通路的输出回路交流通路的输出回路交流通路的输出回路〔2交流负载线1由于输入电压ui=0时,iC=ICQ,管压降为UCEQ,所以它必然会过Q点。2交流负载线斜率为：静态工作点静态工作点交流负载线交流负载线方程：交流负载线方程：交流负载线方程：〔3动态工作情况图解分析RL=3k,假设输入信号电压uBE幅度为0.02V,信号电流ib的幅度为20μA确定交流负载线3．图解法的应用〔1图解法分析非线性失真截止失真——静态工作点过低,引起iB、iC、uCE的波形失真。饱和失真饱和失真饱和失真——Q点过高,引起iC、uCE的波形失真。〔2用图解法估算最大输出幅度最大输出幅度输出波形没有明显失真时能够输出最大电压,即输出特性的A、B所限定的范围。用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度Q尽量设在线段AB的中点三、分压式射极偏置放大电路原理与分析1．温度对静态工作点的影响〔〔1温度对ICBO的影响〔2温度对的影响〔3温度对输入特性的影响IC增加温度上升时,参数的变化都会使集电极静态电流ICQ随温度升高而增加,从而使Q点随温度变化。要想使ICQ基本稳定不变,就要求在温度升高时,电路能自动地适当减小基极电流IBQ。2．分压式射极偏置放大电路分析〔〔1组成〔2稳定静态工作点原理适当选择满足：I1≈I2>>IBQ,UBQ>>UBEQVVBQ与温度无关[例2-3]分压式射极偏置放大电路如所示,已知Vcc=18V,Rb1=39kΩ,Rb2=10kΩ,Rc=3kΩ,Re=1.7kΩ,RL=6kΩ,β=50,求静态工作点。四、射极输出器原理与分析1．电路的组成2．静态工作点的估算[例2-4]如图所示,已知Vcc=12V,Re=2kΩ,β=30,=120kΩ。求静态工作点。IICQ＝βIBQ＝30×0.062＝1.86mAUCEQ＝VCC－IEQRe≈VCC－ICQRe＝12－1.86×2＝8.3V3．射极输出器的特点〔1电压放大倍数小于1,且接近于1。〔2输出电压与输入电压相位相同。〔3输入电阻大。〔4输出电阻小。由于射极输出器的输出电压uo和输入电压ui相位相同且近似相等,可以近似看作uo随着ui的变化而变化,所以射极输出器又称为射极跟随器。4．射极输出器的应用〔1用作输入级〔2用作输出级〔3用在两级共射放大电路之间作为隔离级〔或简称为缓冲级任务实施一、实训目的1．学会单管放大电路的装配,体验单管放大电路的放大作用。2．学会单管放大电路静态工作点和动态参数的测量方法。3．理解合理设置静态工作点的意义,观察静态工作点变化导致的波形失真。4．熟悉单管放大电路的检修方法。二、实训器材电路名称单管放大电路及其应用序号名称规格数量1示波器通用1台2低频信号发生器—1台3无线电工具—1套4电位器RP1500kΩ1只5RP210kΩ1只11电阻R1kΩ1只12R6100kΩ1只13电解电容C3,C410uF/25V2只16三极管V290141只17开关S单刀单掷1个18扬声器LS8Ω1只19实验板—1块三、训练内容1．单管放大电路装配图的设计步骤和方法〔1确定装配电路板及尺寸〔2装配图设计〔3装配图的修改2．单管放大电路的组装过程3．单管放大电路放大功能的体验4．单管放大电路的测试内容和操作方法〔1静态工作点的测量〔2电压放大倍数的测量〔3放大电路输入电阻的测量〔4放大电路输出电阻的测量〔5观察静态工作点对输出波形的影响5．单管放大电路的检修四、实训报告要求1．分别画出单管放大电路图和装配图。2．完成测试记录,分析调节RP1为什么会导致输出波形出现饱和和截止失真现象？五、评分标准内容要求配分评分标准三极管测试判断三极管的半导体类型和电极要正确20一处错误扣5分电路安装电路安装正确,完整10一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清5一处不符合扣1分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求5一处不符合扣1分按图接线5一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分静态工作点的测量正确使用万用表测量静态工作点〔UBE、UCE、IB、IC20一处错误扣4分动态参数的测量正确使用示波器测量并计算Au、Ri、Ro10一处错误扣2分失真波形的观察正确使用示波器分别观察饱和失真和截止失真输出电压波形。10一处错误扣5分任务二反馈多级放大器及其应用学习目标1．了解多级放大电路的概念、耦合方式的分类,以及电压放大倍数和输入输出电阻的计算。2．掌握负反馈的概念、作用和分类。3．熟悉实用负反馈多级放大电路的组成、原理、安装、调试及测量。任务引入在上一个任务中学习的音乐门铃电路有何缺点？改进：采用负反馈多级放大电路的音乐门铃电路相关知识一、多级放大电路1．耦合形式耦合问题产生原因：多级放大电路的连接产生了单元电路间的级联问题。直接耦合电抗性元件耦合阻容耦合变压器耦合直接耦合阻容耦合变压器耦合2．多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻总电压放大倍数：Av=Av1×Av2……Avn输入电阻为第一级放大电路的输入电阻,即Ri=Ri1输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻,即Ro=Ron二、反馈的概念1．定义将电路的输出量<电压或电流>的部分或全部,通过一定的元件,以一定的方式回送到输入回路并影响输入量<电压或电流>和输出量的过程称为反馈。2．信号的两种流向正向传输：输入正向传输：输入输出——开环反向传输：输出输入闭环放大电路反馈电路输出输入三、反馈的分类1．正反馈和负反馈正反馈：增强放大电路净输入量变化趋势的反馈。负反馈：削弱放大电路净输入量变化趋势的反馈。判断法：瞬时极性法〔1先假设输入信号在某一瞬间对地极性为"+"。〔2从输入端到输出端,依次标出放大电路各点的瞬时极性。〔3根据反馈信号的极性,再与输入信号进行比较,最后确定反馈极性。反馈加到基极反馈加到基极反馈加到发射极判别反馈极性示意图2．电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自放大电路的输出电压。电流反馈：反馈信号取自放大电路的输出电流。判断法：输出短路法将负载短路,使输出电压为零,若反馈信号也为零,则为电压反馈,否则便是电流反馈。电压反馈电流反馈3．串联反馈与并联反馈串联反馈：反馈信号在输入端是与信号源串联。并联反馈：反馈信号在输入端是与信号源并联。串联反馈串联反馈并联反馈判断法：输入端短路法将输入端短路,如反馈信号同时被短路,即净输入信号为零,则为并联反馈；否则为串联反馈。也可以从反馈电路在输入端的连接方式来判别,若输入信号和反馈信号分别从不同端引入,为串联反馈；若二者从同一端引入则为并联反馈。4．直流反馈与交流反馈直流反馈：反馈量中只含有直流量。交流反馈：反馈量中只含有交流量。R5引入的为直流反馈去掉交流旁路电容C2后,R5引入的为交、直流反馈。四、负反馈对放大电路性能的影响直流负反馈——稳定静态工作点交流负反馈——改善放大电路的动态特性1．放大倍数下降,稳定性提高。2．减小了非线性失真。负反馈对非线性失真的影响负反馈对非线性失真的影响3．展宽通频带负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响4．改变了放大电路的输入、输出电阻〔1串联反馈使输入电阻增大,并联反馈使输入电阻减小。负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响〔2电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈使输出电阻增大。负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响电压负反馈具有稳定输出电压的作用,即当负载变化时,输出电压的变化很小,这相当于输出端等效电源的内阻减小了,也就是输出电阻减小了。五、负反馈多级放大电路的工作原理第一级放大电路〔第一级放大电路〔V1、R1～R5、C1、C2第二级放大电路〔V2、RP1、RP2、R6、C3、C4反馈电路〔Rf任务实施一、实训目的1．体验并且理解多级放大与单管放大之间的差异。2．体验并且理解负反馈对放大电路性能的影响。3．熟悉放大电路静态工作点和电路动态参数的测量方法。4．掌握调节静态工作点消除波形失真的方法。5．熟悉负反馈放大电路的装配、调试与检修。二、实训器材电路名称单管放大电路及其应用序号名称规格数量1示波器通用1台2低频信号发生器—1台3无线电工具—1套4电位器RP1500kΩ1只5RP210kΩ1只6Rf20kΩ1只6电阻R1kΩ1只7R6100kΩ1只8电解电容C3、C410uF/25V2只9三极管V290141只10开关S单刀单掷1个11扬声器LS8Ω1只12实验板—1块三、训练内容1．负反馈多级放大电路的组装过程2．单级与多级放大电路放大功能比较的体验3．体验负反馈对放大电路性能的影响4．负反馈多级放大电路的测试内容和操作方法5．负反馈多级放大电路的检修四、实训报告要求1．分别画出负反馈多级放大电路图和装配图。2．完成测试记录。3．说明负反馈对多级放大电路有何影响。五、评分标准内容要求配分评分标准三极管测量判断三极管半导体类型和电极要正确20一处错误扣2.5分电路安装电路安装正确,完整10一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线5一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分静态工作点的测量正确使用万用表测量静态工作点〔UBE、UCE、IB、IC20一处错误扣2分动态参数的测量正确使用示波器测量并计算Au、Ri、Ro10一处错误扣1分任务三功率放大器及应用学习目标了解功率放大电路的概念、技术要求及分类。2．理解功率放大电路的原理,掌握常用功率放大电路的功能和特点。3．熟悉OTL功率放大电路的组装、调试与检修。任务引入说一说：家庭影院都包括哪些组件？相关理论一、低频功率放大电路1．定义向负载提供低频功率的放大电路称为低频功率放大电路,简称"功放"。功放中使用的半导体功率三极管称为功率放大管,简称"功放管"。2．低频功率放大电路的特点及对它的要求〔1要求功放级的输出功率尽可能大。〔2要求功放级的效率尽可能高。〔3要求功放级的非线性失真尽可能小。〔4要考虑功放管的散热问题。3．功率放大电路的分类〔1按照功放管静态工作点的设置分类甲类功放：Q点在交流负载线的中点,静态电流大,效率低乙类功放：Q点在交流负载线的截止点,静态电流几乎为零,效率高。输出波形为半波,有失真甲乙类功放：Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处,功放管导通时间略大于半个周期,静态电流稍大于零,效率仍然较高。输出波形削波程度小于乙类〔2按照功率放大电路的输出端特点分类变压器耦合功率放大电路无输出变压器功率放大电路〔OTL无输出电容功率放大电路〔OCL桥式功率放大电路〔BTL二、单电源互补对称功率放大电路〔OTL1．电路的组成激励放大级功率放大输出级交越失真——如果两个功放管在零偏状态下工作,那么输入正弦信号在正负半周的交替过程中,由于存在死区,两个功放管都处于截止状态,输出信号的波形随输入信号的波形变化会出现失真的现象。交越失真波形交越失真波形2．工作过程ui为负半周→V1倒相放大→加到V2和V3管基极的为正半周信号,功放管V2导通,V3管截止→负载RL上获得正半周信号。ui为正半周→负载〔扬声器或者R5获得负半周信号。OTLOTL功率放大电路自举电容的作用功放管的最大效率η≈78.5%OTLOTL功率放大电路输出电压的平顶失真波形OTLOTL功率放大电路三、双电源互补对称功率放大电路〔OCL1．电路的组成一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成,这种电路也称为OCL互补功率放大电路。2．工作原理输入信号处于正半周且幅度远大于三极管的开启电压→NPN型三极管导电,电流通过负载RL,方向由上到下,与假设正方向相同。输入信号为负半周且幅度远大于三极管的开启电压→PNP型三极管导电,电流通过负载RL,方向由下到上,与假设正方向相反。可能存在的问题：交越失真输入信号很小时,达不到三极管的开启电压,三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处也会出现交越失真。解决方案：给三极管稍稍加一点偏置,使之工作在甲乙类。负载可获得的最大功率为功放管的最大效率η≈78.5%四、变压器耦合推挽功率放大电路1．电路的组成〔1功率放大管V1和V2。〔2T1是输入变压器；T2是输出变压器。2．工作过程变压器耦合推挽功率放大电路变压器耦合推挽功率放大电路五、集成功率放大器1．LM386集成功率放大器通用型集成功率放大器,特点是频带宽〔可达几百千赫、功耗低〔常温下为660mW、适用的电源电压范围宽〔4~16V,广泛用于收音机、对讲机、方波和正弦波发生器等。LM386LM386的外形和引脚排列LM386LM386内部电路原理图LM386LM386组成的OTL功放电路2．BTL互补功率放大电路主要特点：在同样的电源电压和负载电阻条件下,它可得到比OCL或OTL大几倍的输出功率。任务实施一、实训目的1．学会OTL功放电路静态工作点的调整方法,要求理解中点电压调整和交越失真的消除方法。2．掌握测量OTL功放电路最大不失真输出功率的方法。3．理解自举电路对最大不失真输出功率的影响。4．了解负载的变化与最大不失真输出功率之间的关系。5．熟悉OTL功放电路的检修。二、实训器材电路名称OTL功率放大电路序号名称规格数量1示波器通用1台2正弦信号发生器—1台3直流稳压电源—1台4无线电工具—1套5二极管VIN40071只6三极管V1VT90141只7V2TIP411只8V3TIP421只9电阻器R14.7kΩ1只10R2100Ω1只11R3510Ω1只12R4470Ω1只13R510Ω1只14电位器RP1100kΩ1只15RP2470Ω1只16电解电容器C110uF/25V1只17C2220uF/25V1只18C3100uF/25V1只19C4470uF/25V1只20扬声器LS8Ω1只21开关S1单刀双掷1个22S2和S3单刀单掷2个23铝型散热片—2块24实验板—1块三、训练内容1．OTL功率放大电路的组装过程2．OTL功率放大电路的测试内容和操作方法3．功率放大电路与负反馈多级放大电路放大功能比较的体验4．OTL功率放大电路的检修四、实训报告要求1．分别画出OTL功率放大电路图和装配图。2．完成测试记录。3．说明OTL功率放大电路中点电压的调整步骤。4．说明什么是交越失真以及OTL功率放大电路消除交越失真的操作步骤。五、评分标准内容要求配分评分标准三极管测量判断三极管的半导体类型和电极要正确12一处错误扣1分电路安装电路安装正确,完整10一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线5一处不符合扣8分静态工作点的调整1有交越失真的输出波形形状记录正确2调好的电路中点电压、电流表数值在允许的范围内,输出波形无交越失真。24一处错误扣6分最大不失真功率的测量正确使用示波器测量Ui和Uo并计算POM24一处错误扣1分课题三直流稳压电源任务一串并联型稳压电源学习目标1．掌握整流电路和滤波电路的组成和工作原理。2．掌握并联型稳压电源、串联型稳压电源的组成和工作原理3．掌握串联型稳压电源的装配、调试与检修。任务引入生活中什么地方用到了直流电源？家里墙壁上的插座提供的是直流电源吗？相关知识一、整流和滤波电路作用：对电网交流220V电压进行整流,将其变成脉动直流电压后滤波,输出较为平滑的直流电。种类：单相半波整流电路单相全波整流电路单相桥式整流电路1．单相半波整流电路电路原理图电路原理图波形图单相半波整流电路的输出波形有什么特点,与输入波形比较为何会发生变化呢？电路分析：忽略二极管的正向压降uu2＞0V导通uo=u2u2＜0V截止uo=0结论：二极管V在信号的正半周期导通,信号的负半周期截止。定义：电路在输入电压为单相正弦波时,负载RL上得到只有正弦波的半个波,称为单相半波整流电路。2．单相半波整流电容滤波电路电路原理图电路原理图波形图该电路与单相半波整流电路相比有何不同？不同之处有何作用？电路分析V导通时给C充电,V截止时C向RL放电。滤波后uo的波形变得平缓,平均值提高。结论滤波电容与负载并联,由于滤波电容的充放电作用,输出电压的脉动程度大为减弱,波形相对平滑,输出电压平均值也得到提高。定义：把脉动直流电中的交流成分滤除掉,这一过程称为滤波。RC越大Uo越大单相半波整流电容滤波电路电压和电流的估算整流电路形式输入交流电压〔有效值整流电路输出电压整流器件上电压和电流负载开路时的电压带负载时的电压〔估计值最大反向电压URM通过的电流IF半波整流U2

U2

IL[例3-1]在图示单相半波整流电容滤波电路中,要求输出直流电压为6V,负载电流为60mA。求电源变压器二次侧电压U2、流过二极管的正向平均电流IF和二极管承受的最大反向电压URM。若将开关S断开,则输出的直流电压和负载电流又会是多少？解：负载电阻电源变压器二次侧电压流过二极管的正向平均电流二极管承受的最大反向电压若将开关S断开,则为单相半波整流电路。输出的直流电压负载电流3．单相桥式整流电路电路原理图电路原理图波形图电路分析忽略二极管的正向压降uu2＞0V2、V3导通V1、V4截止uo=u2u2＞0V2、V3截止V1、V4导通uo=－u2结论二极管V2、V3和V1、V4两组轮流导通,V2、V3在正半周导通,V1、V4在负半周导通,在负载上可得到全波脉动的直流电压和电流。4．单相桥式整流电容滤波电路电路原理图电路原理图波形图电路分析V2、V3或者V1、V4导通时给C充电,它们都截止时C向RL放电。滤波后uo的波形变得平缓,平均值提高。结论滤波电容与负载并联,由于滤波电容的充放电作用,输出电压的脉动程度大为减弱,波形相对平滑,输出电压平均值也得到提高。RC越大Uo越大单相桥式整流电容滤波电路电压和电流的估算整流电路形式输入交流电压〔有效值整流电路输出电压整流器件上电压和电流负载开路时的电压带负载时的电压〔估计值最大反向电压URM通过的电流IF桥式整流U2

1.2U2

0.5IL[例3-2]在桥式整流电容滤波电路中,要求输出直流电压为6V,负载电流为60mA。试选择合适的整流二极管。解：解：电源变压器二次侧电压U2=Uo/1.2=6/1.2=5V流过每只二极管的电流IF=0.5IL=0.5×60=30mA每只二极管承受的最大反向电压经查手册,整流二极管可以选用2CZ82A〔IFM=100mA,URM=25V。二、稳压管并联型稳压电路作用：使直流电源的输出电压稳定,基本不受电网电压或负载变动的影响。1．电路组成稳压管VZ反向并联在负载RL两端2．稳压原理〔1当输入电压变化时〔2当负载电流变化时三、串联型稳压电路1．电路组成串联型稳压电路的组成框图串联型稳压电路的组成框图2．稳压过程〔1输出电压Uo上升〔2输出电压降低3．输出电压的调节RP滑动触点移至最上端时RP滑动触点移至最下端时任务实施一、实训目的1．熟悉串联型稳压电源的工作原理,掌握调节电源输出电压的方法。2．掌握串联型稳压电源内阻的概念和测量方法。3．理解减小串联型稳压电源输出电压纹波的措施。4．熟悉串联型稳压电路的装配、调试与检修。二、实训器材电路名称串联型稳压电源序号名称规格数量1示波器通用1台2无线电工具—1套3电源变压器T220V/15V1只4整流二极管V1~V4IN40074只5稳压二极管V82CW141只6发光二极管V9Ф5红色1只7三极管V5VT90131只8V6TIP411只9V7VT90141只10电位器RP680Ω1只11电阻器R1、R62kΩ2只12R2、R3、R51kΩ3只13R4390Ω1只14RL100Ω/2W1只15开关S单刀单掷1只16电解电容器C12200μF/50V1只17C2100μF/50V1只18C3、C410μF/25V2只19C5470μF/25V1只20铝型散热片—1片21实验板—1块三、训练内容1．串联型稳压电源的组装过程2．串联型稳压电源的测试内容和操作方法3．串联型稳压电源的检修四、实训报告要求1．分别画出串联型稳压电源电路图和装配图。2．完成测试记录。3．分析串联型稳压电源有哪几部分组成,它们的作用是什么？五、评分标准内容要求配分评分标准电路安装电路安装正确,完整30一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范:布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线10一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分波形的测量正确使用示波器测量波形,测量的结果〔波形形状和幅度要正确。10一处不符合扣2分电压的测量正确使用万用表测量电压,测量的结果要正确15一处不符合扣2分任务二集成稳压电源学习目标1．熟悉CW78××和CW79××系列三端集成稳压器,掌握固定输出集成稳压电源的工作原理、安装、调试与检修。2．熟悉LM317,掌握可调输出集成稳压电源的工作原理、安装、调试与检修。任务引入集成稳压电源与分离元件制作的稳压电源相比有何不同？成本有何差异？相关知识按照稳压原理：串联调整式、并联调整式、开关调整式按照封装形式分：金属封装、塑料封装一、固定式三端稳压器CCW78〔79L××用数字表示输出电压值〔输出电流：L为0.1A,M为0.5A,无字母为1.5A78：输出固定正电压79：输出固定负电压国家标准稳压器输入端电容C1用于减小输入电压的脉动和防止过电压。输出端电容C2用于削弱电路的高频干扰,并具有消振作用。为保证稳压器正常工作,输入电压至少大于输出电压2~3V二、可调式三端稳压器产品序号为三位数：前一位的含义：1军工；2工业和半军工；3民用。后两位的含义：17为输出正电压,37为输出负电压。3脚为输入端1脚为调整端2脚为输出端可调稳压电路可调稳压电路Uo=UR1+URPUo≈1.25〔1+RP/R1V三、集成稳压电源的工作原理输出正负两组电压,其中电源变压器要求带中心抽头,分别经过桥式整流、滤波,再利用集成稳压器稳压,输出±12V两组电压。另外它也能输出可调直流电压。任务实施一、实训目的1．熟悉集成稳压电源的空载工作电压和电源内阻的测量方法。2．掌握可调稳压电源调节电源输出电压的方法。3．熟悉集成稳压电源的安装、调试与检修。二、实训器材电路名称集成稳压电源序号名称规格数量1无线电工具—1套2电源变压器T带中心抽头220V/15V13电阻器RL1、RL2100Ω/2W24R12kΩ15R2200Ω16电位器RP4.7kΩ17二极管V1~V4IN400448V6、V7IN400729发光二极管V5Ф5红色1只10电容器C1、C4电解2200uF/50V211C2、C50.1uF212C3、C6电解10μF/25V213C7电解10μF/50V114C8电解100μF/50V115集成稳压器CW7812—116CW7912

117LM317T—118开关S1、S2单刀单掷219铝型散热片—320实验板—1三、实训内容1．集成稳压电源的组装过程2．集成稳压电源的测试内容和操作方法3．集成稳压电源可调稳压电路的检修四、实训报告要求1．分别画出集成稳压电源电路图和装配图。2．完成测试记录。3．分析可调集成稳压电源的工作原理。五、评分标准内容要求配分评分标准电路安装电路安装正确,完整30一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线10一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分波形的测量正确使用示波器测量波形,测量的结果〔波形形状和幅度要正确。10一处不符合扣2分电压的测量正确使用万用表测量电压,测量的结果要正确15一处错误扣1.5分课题四集成运算放大器及其应用任务一集成运放的线性应用学习目标了解差动放大电路的组成与特点。2．熟悉运算放大器的图形符号和工作特点。3．掌握运算放大器闭环状态下的分析方法。4．熟悉集成运放电路的装配、调试与检修。任务引入以下两块电路板都能实现相同功能,它们的优缺点体现在哪里？单管放大电路板单管放大电路板集成运放的放大电路相关知识一、差动放大电路1．零点漂移直流放大器——用于放大变化缓慢的信号或某个直流量变化的放大电路。微弱的信号→多级放大→直接耦合方式→带来零点漂移〔1零点漂移的定义当直流放大器输入信号为零时〔输入端对地短路,由于工作点的不稳定而引起静态电位发生缓慢的、时大时小时快时慢的不规则变化,这种变化又经过逐级放大,使直流放大器输出端的电压偏离了原来的初始值〔零值而作缓慢的、不规则的上下飘动。〔2出现零点漂移的原因环境温度的变化〔主要原因电源电压的波动元器件参数的变化等差动放大电路的组成三极管特性1=2=UBE1=UBE2=UBErbe1=rbe2=rbeICBo1=ICBo2=ICBo其它电路参数RC1=RC2=RC温度变化时：两管的集电极电流和输出电压有等量的变化,输出的漂移电压相互抵消仍然为零。Rb12=Rb22=Rb2R1=R2=R3．零点漂移的抑制作用输入ui=0→电路完全对称,Vb1=Vb2,Ib1=Ib2,Ic1=Ic2→Vc1=Vc2→输出电压Uo=Vc1－Vc2=0温度变化时：两管的集电极电流和输出电压有等量的变化,输出的漂移电压相互抵消仍然为零。4．放大作用〔1差模输入加到两管大小相等、极性相反的信号,称为"差模信号",这种输入方式称为"差模输入方式"。AAv1=Av2=Avuo=uo1－uo2=Auui差模电压放大倍数……〔2共模输入加到两管大小相等极性相同的信号,称为"共模信号",这种输入方式称为"共模输入方式"。AAv1=Av2=Avuo=uo1－uo2=0共模电压放大倍数〔3共模抑制比差模放大倍数与共模放大倍数之比〔共模抑制比衡量差动放大电路的质量。电路完全对称时,Auc=0,KCMR趋于无穷大。电路对称性越差,KCMR就越小,表明电路抑制零点漂移的能力越差。二、集成运放1．集成运放的符号和工作特性三角形符号表示放大器。三角形顶所指方向为信号传输方向。"∞"表示开环增益极高。同相输入端标"+"〔或P,输出端信号与该端输入信号同相。反相输入端标"—"〔或N,输出端信号与该端输入信号反相。集成运放的电压传输特性曲线：集成运放的输出电压与输入电压〔即同相输入端与反相输入端之间的电压之间的关系曲线。在线性区,输出电压uo随着输入电压〔up－un的变化而变化。在非线性区,uo只有两种可能：或者是+Uom或者－Uom。理想运放工作在线性区时："虚短"〔净输入电压up－uN=0,即up=uN"虚断"〔两个输入端的输入电流为零,即ip=iN=0理想运放工作在非线性区时：当当up>uN时,uo=Uom当up<uN时,uo=－Uomup≠uN,电路无"虚短"特性ip=iN比例运算器〔1反相比例运算器特点：输入信号和反馈信号都加在集成运放的反相输入端。Rf为反馈电阻。R2为平衡电阻,取值为R2=R1//Rf,抑制零点漂移。II1=If若取Rf=R1=R,则比例系数为－1,电路便成为反相器。〔2同相比例运算器uup=uN=uiIN=0若令Rf=0,R1=∞〔即开路状态,比例系数为1,电路又称为电压跟随器。3．加法器反相加法器：在反相放大器的基础上,增加几个输入支路。4．积分器积分器：反相放大器的反馈电阻Rf与电容C并联。积分器电路图积分器电路图利用积分器可以实现延时、定时和变换,在自动控制系统中可以用以减缓过渡过程所造成的冲击,使得外加电压缓慢上升,避免机械损坏。5．微分器微分器电原理图微分器电原理图输入波形输入波形输出波形微分器波形图1．理解反相比例运算器的放大作用。产生控制脉冲。任务实施一、实训目的1．理解反相比例运算器的放大作用。2．熟悉集成运放的装配、调试与检修。二、实训器材电路名称反相比例运算器序号名称规格数量1示波器通用1台2低频信号发生器—1台3常用无线电工具—1套4集成运放45581只5电位器Rf100kΩ1只6电阻R11kΩ1只7R210kΩ1只8电解电容C1、C210μF2只9实验板—1块三、训练内容1．反相比例运算器的组装过程2．反相比例运算器放大功能的体验过程3．反相比例运算器的测试内容和操作方法4．反相比例运算器的检修五、评分标准内容要求配分评分标准电路安装电路安装正确,完整30一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线5一处不符合扣1分调试通电调试不成功,扣10分波形的测量正确使用示波器测量波形,测量的结果〔波形形状和幅度要正确30一处不符合扣4分任务二集成运算的非线性应用学习目标1．掌握运算放大器开环状态下的分析方法2．熟悉单门限比较器、双门限比较器的组成和工作原理。3．熟悉方波发生器的工作原理、电路装配、调试与检修任务引入在前面的学习过程中,包括在实训室中是否见过函数信号发生器？它有什么样的功能？相关知识单门限比较器1．传输特性〔1当输入电压ui大于参考电压UR,即ui>UR时,集成运放输出电压为-Uom.。〔2当输入电压ui小于参考电压UR,即ui<UR时,集成运放输出电压为+Uom。原理电路原理电路传输特性曲线单门限电压比较器的传输特性2．电路图单门限比较器单门限比较器调节电位器调节电位器RPui<UR,uo=+Uomui>UR,uo=-UomV2亮V2灭二、双门限电压比较器〔迟滞比较器,也称施密特触发器双门限电压比较器电原理图双门限电压比较器电原理图回差电压原理电路回差电压原理电路传输特性曲线双门限电压比较器传输特性曲线三、窗口比较器1．传输特性UTL＜ui＜UTH时,窗口比较器输出为低电平〔或者负电压。ui＞UTH或者ui＜UTL时,窗口比较器输出为高电平。窗口比较器的传输特性曲线窗口比较器的传输特性曲线2．电路图及电路分析〔1UTL＜ui＜UTH时,uo1=uo2=－UOM,二极管V1、V2反偏截止,uo=0V。〔2ui＜UTL,则uo1=－UOM,uo2=+UOM,二极管V1截止,V2导通,uo=uo2=+UOM。〔3ui＞UTH,则uo1=+UOM,uo2=－UOM,二极管V2截止,V1导通,uo=uo1=+UOM。四、方波发生器任务实施一、实训目的1．掌握方波发生器的工作原理和测量方法。2．熟悉方波发生器的主要性能指标的测试和调整方法。3．熟悉方波发生器的电路装配、调试与检修。二、实训器材电路名称方波发生器序号名称规格数量1直流稳压电源—1台2无线电工具—1套3电阻R1100kΩ1只4R247kΩ1只5R31只

6R1只

7电位器Rf100kΩ1只8电容C2.2uF/50V1只9稳压管V1、V21N52372只10发光二极管V3Ф5红色1只11集成运放ICLF3531只12实验板—1三、训练内容1．方波发生器的组装过程2．方波发生器的测试内容和操作方法3．方波发生器的检修四、实训报告要求1．分别画出方波发生器的电路图和装配图。2．完成测试记录。3．说明调节方波发生器输出信号频率的方法。五、评分标准内容要求配分评分标准电路安装电路安装正确,完整25一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线10一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分波形的测量正确使用示波器测量波形,测量的结果〔波形形状、幅度和频率要正确。30一处不符合扣2.5分课题五晶闸管及其应用晶闸管是一种大功率半导体电子器件,主要用于大功率交流电能与直流电能的相互转换和交、直流电路的开关控制与调压,电路具有设备体积小、质量轻、效率高、无噪声、使用寿命长等优点。晶闸管在电子技术中的应用使半导体器件从弱电领域扩展到强电范围,使得用弱电控制和强电输出成为可能,为强电工业的电子化、自动化提供了良好的途径。学习目标1．了解晶闸管的基本结构,熟悉其工作原理、特性曲线和主要参数。2．理解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。3．熟悉晶闸管调光电路的工作原理、装配、调试与检修。任务引入调光台灯的原理是什么？它为什么能实现光线的明暗调节？相关理论一、晶闸管的知识晶闸管即硅晶体闸流管,俗称可控硅〔SCR。用途：以小功率信号去控制大功率系统。种类：普通型〔单向型、双向型、可关断型、快速型、光控型等。1．普通晶闸管的结构和符号2．普通晶闸管的工作特性〔1正向阻断晶闸管加正向电压〔即阳极接电源正极,阴极接电源负极此时晶闸管加正向电压,但是控制极未加正向电压时,晶闸管不能导通。〔2触发导通晶闸管加正向电压,且控制极与阴极加正向电压,晶闸管导通。晶闸管一旦导通后,控制极就失去了控制作用。要使晶闸管关断,必须减小晶闸管的正向电流,使其小于维持电流。〔3反向阻断晶闸管加反向电压,此时不管控制极加怎样的电压,晶闸管将关断。3．普通晶闸管的主要参数〔1断态重复峰值电压UDRM在控制极开路而器件的结温为额定值时,允许重复加在器件上的正向峰值电压。若加在管子上的电压大于UDRM,管子可能会失控而自行导通。〔2反向重复峰值电压URRM控制极开路而结温为额定值时,允许重复加在器件上的反向峰值电压。当加在管子上反向电压大于URRM时,管子可能会被击穿而损坏。〔3额定正向平均电流IF其定义和二极管的额定整流电流意义相同。要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期,即使IF值没超过额定值,但峰值电流将非常大,以致可能超过管子所能提供的极限。〔4正向平均管压降UF在规定的工作温度条件下,使晶闸管导通的正弦波半个周期内UAK的平均值。〔5维持电流IH在常温控制极开路时,晶闸管从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流。〔6控制极触发电流IG在常温下,阳极电压为6V时,使晶闸管能完全导通所需的控制极电流,一般为毫安级。〔7控制极触发电压UG产生控制极触发电流所必须的最小控制极电压,一般为5V左右。4．双向晶闸管触发方式：〔1T2为正,T1为负,G相对T1为正；〔2T2为正,T1为负,G相对T1为负；〔3T2为负,T1为正,G相对T1为正；〔4T2为负,T1为正,G相对T1为负。5．晶闸管的型号的含义第一部分：主称第二部分：类别第三部分：额定通态电流第四部分：重复峰值电压字母含义字母含义数字含义数字含义K晶闸管〔可控硅P普通反响阻断型11A1100V55A2200V1010A3300V2020A4400VK快速反响阻断型3030A5500V5050A6600V100100A7700V200200A8800VS双向型300300A9900V400400A101000V500500A121200V141400V举例：KP1-2〔1A200V普通反向阻断型晶闸管：K—晶闸管；P—普通反向阻断型1—通态电流,1A2—重复峰值电压,200V。二、晶闸管可控整流电路1．单相可控半波整流电路〔1在ωt=0~α期间〔2在ωt=α时〔3在ωt=α~π期间〔4在u2为负半周时晶闸管承受正向电压而不导通的范围称为控制角α,导通的范围称为导通角θ。2．单相半控桥式整流电路〔1在ωt=0~α期间2在ωt=α时〔3在ωt=α~π期间〔4在u2为负半周时3．三相半控桥式整流电路三、晶闸管交流调光电路1．双向触发二极管器件两端的电压小于正向转折电压UBO时,呈高阻态。当U>UBO时进入负阻区。当|U|超过反向转折电压|UBR|时,管子也能进入负阻区。2．交流晶闸管调光电路的工作原理任务实施一、实训目的1．学习普通晶闸管和双向晶闸管的简易测试方法。2．理解晶闸管交流调光电路的工作原理。3．熟悉晶闸管调光电路的装配、调试与检修。二、实训器材电路名称晶闸管调光电路序号名称规格数量1示波器通用1台2无线电工具—1套3电阻器R147Ω1只4R22kΩ1只5电位器RP470kΩ1只6白炽灯—1只7电容器C0.068μF/400V1只8晶闸管VTLC1只9双向触发二极管—1只10实验板—1块三、实训内容1．晶闸管的管脚电极测量判别2．晶闸管交流调光电路的组装和测试过程3．晶闸管交流调光电路的检修四、实训报告要求1．分别画出晶闸管交流调光电路图和装配图。2．完成测试记录。3．说明晶闸管交流调光电路的工作原理。五、评分标准内容要求配分评分标准晶闸管的测试判断晶闸管的电极要正确15一处错误扣5分电路安装电路安装正确,完整20一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分按图接线10一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分

白炽灯亮度变化的观察调节RP,观察白炽灯亮度的变化,结果要正确20一处错误扣10分任务二单结晶体管触发电路学习目标1．掌握单结晶体管的符号和工作特点,了解它的主要参数。2．熟悉单结晶体管的识别检测方法。3．熟悉微风扇调速电路的工作原理、装配、调试与检修。任务引入台灯的光线可以调节明亮,电风扇的转速可以调节快慢,比较一下它们的调节原理是否相同？相关知识一、单结晶体管的知识常见型号：BT31、BT33、BT35。最后一个数字——分别表示耗散功率为100mW、300mW、500mW。1．单结晶体管的结构和型号2．单结晶体管的特性〔1uE<UA时,PN结截止,单结晶体管也截止。〔2当uE达到峰点电压Up,PN结开始导通,Up=Uon+UA。〔3IE增大,rb1显著减小,uE也随之减小,直到下降到谷点电压UV。〔4在谷点之后,调大uE使IE继续增加时,uE略有上升,但是变化不大。〔5若发射极电压减小到uE<UV时,单结晶体管将重新截止。二、单结晶体管触发电路〔1电源接通,VCC通过RP、R4向电容C充电,电容电压uC按照指数规律上升。〔2当uC上升到使uE≥Up时,单结晶体管导通,电容C通过rb1、R3迅速放电,在R3上形成脉冲电压。〔3随着电容C放电,uE迅速下降,当uE<UV时单结晶体管截止,放电结束。〔4电容再次充电,重复上述过程。三、微风扇调速电路的组成和工作原理调节电位器RP,能改变晶闸管V7控制极电压的控制角,即改变微风扇正负极间的直流电压,从而能对微风扇的转速进行调速。任务实施一、实训目的1．学习单结晶体管的简易测试方法。2．熟悉微风扇调速电路的工作原理,加深对单结晶体管触发电路的工作原理的理解,掌握其装配、调试和测量方法。二、实训器材电路名称微风扇调速电路序号名称规格数量1示波器通用1台2无线电工具—1套3电源变压器T220V/9V1只4整流二极管V1、V2、V3、V4IN40074只5稳压二极管VZ2CW1321只6晶闸管VBT1511只7单结晶体管V5BT331只8电阻器R1、R3100Ω2只9R2470Ω1只10R41kΩ1只11电位器RP100kΩ1只12微风扇—1只13电容器C0.1uF1只14开关单刀单掷1个15实验板—1块三、实训内容1．单结晶体管的检测2．微风扇调速电路的组装过程3．微风扇调速电路的测试内容和操作方法4．微风扇调速电路的检修四、实训报告要求1．分别画出微风扇调速电路图和装配图。2．完成测试记录。3．说明微风扇调速电路的工作原理。五、评分标准内容要求配分评分标准单结晶体管测试判断单结晶体管的电极要正确15一处错误扣5分电路安装电路安装正确,完整15一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分

按图接线10一处不符合扣5分调试通电调试不成功,扣10分波形的测量正确使用示波器测量波形,测量的结果〔波形形状、幅度和频率要正确。25一处错误扣5分课题六组合逻辑电路及其应用随着电子技术的发展,数字逻辑电路已广泛应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。随着集成技术的发展,尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展,数字电路的应用范围将会更广,与我们的生活也会联系更紧密。数字电路主要由组合逻辑电路和时序逻辑电路组成,门电路是构成数字电路的基本单元。任务一门电路及其应用学习目标1．理解基本逻辑关系,掌握基本门电路的符号和功能。2．掌握常用复合逻辑门电路的符号和功能。3．了解一般数字集成电路芯片外形,并熟悉基本门电路芯片引脚功能。4．掌握表决器电路的安装、测试方法。任务引入在各级各类会议表决、体育比赛等场合中经常要用到表决器。它们是如何按照少数服从多数的原则,让结果直接显示出来呢？相关理论一、基本逻辑关系及其门电路门电路：实现一定逻辑关系的电路。在数字逻辑电路中的基本逻辑关系：与、或、非。三种基本门电路：与门电路、或门电路和非门电路。1．与逻辑和与门〔1与逻辑定义：只有当决定一个事件的所有条件都成立时,事件才会发生。表示：Y=A·B运算规则：0·0=01·0=00·1=01·1=1开关控制与逻辑电路开关控制与逻辑电路〔2二极管与门电路二极管与门电路二极管与门电路VA<V>VB<V>VY<V>0.30.30.30.330.330.30.3333只有当输入信号VA、VB均为高电平时,该电路的输出VY才是高电平。ABY000010100111真值表：用1和0表示的所有可能的输入状态的取值和相应的输出状态的取值所组成的表格。与门的逻辑表达式为：Y=AB2．与门逻辑符号与门逻辑符号与门逻辑符号与门电路的控制作用波形与门电路的控制作用波形3．或逻辑和或门<1>或逻辑定义：在决定一个事件发生的几个条件中,只要其中一个或者一个以上的条件成立,事件就会发生。表示：Y=A＋B开关控制或逻辑电路开关控制或逻辑电路〔2二极管或门电路ABY000011101111电路只要输入信号有一个以上高电平时,电路的输出就是高电平。正逻辑：电路的高电平代表逻辑1,低电平代表逻辑0；负逻辑：电路的低电平代表逻辑1,高电平代表逻辑0。通常情况下采用的是正逻辑。4．非逻辑和非门〔1非逻辑定义：在事件中,结果总是和条件呈相反状态的逻辑关系。表示：开关控制非逻辑电路开关控制非逻辑电路要使电灯亮,开关A必须断开。〔2非门晶体管工作在饱和或截止状态AY0110输入低电平时,输出为高电平；输入高电平时,输出为低电平。二、复合逻辑门名称逻辑结构逻辑符号逻辑表达式与非门

或非门

名称逻辑结构逻辑符号逻辑表达式与或非门

三、集成逻辑门电路数字集成电路——把电路元件都制作在一块芯片上的电路。常见种类：TTL集成电路〔晶体管-晶体管逻辑门电路、CMOS集成电路〔互补对的金属-氧化物-半导体场效应管。1．TTL与非门TTLTTL与非门电路与非门逻辑符号〔2TTL与非门电路的工作原理1>输入端不全为高电平的情况——输出为高电平2>输入端全为高电平的情况——输出为低电平逻辑表达式〔3TTL与非门电路的电压传输特性AB段——当Ui＜0.7V时,V1饱和,V2、V5截止,V3、V4导通,输出电压UO≈3.6V,与非门处于截止状态。BC段——0.7V≤Ui＜1.3V时,V2管开始导通,V2管的集电极电位VC2下降,输出电压UO随输入电压VI的增大而线性地减小。CD段——当Ui≥1.3V之后,V5管开始导通,输出迅速转为低电平,Uo≈0.3V。DE段——当Ui≥1.4V时,V5已饱和,保持输出为低电平。〔4主要参数参数名称符号典型值参数含义输出高电平UOH≥3.2V当输入端有"0”时,在输出端得到的输出电平输出低电平UOL≤0.35V当输入端全为"1"时,在输出端得到的输出电平开门电平UON≤1.8V在额定负载条件下,使输出为"0”〔V5管饱和导通,即开门所需的最小输入高电平值关门电平UOFF≥0.8V在额定负载条件下,使输出为"1”〔V5管截止,即关门所需的最大输入低电平值扇出系数NO≥8正常工作时能驱动的同类门的数目,也叫负载能力平均延迟时间tpd≤40ns其中,tPHL表示输出电压由0跳变到1时的传输延迟时间;tPLH表示输出电压由1跳变到0时的传输延迟时间2.集电极开路与非门〔OC门〔1OC门的结构和逻辑符号任务实施一、实训目的1．通过实践操作使学生增加集成门电路的感性知识,从而进一步牢固掌握基本门电路及复合门电路的功能,并熟悉其应用。2．通过实践操作不断提高学生的基本技能和组装电路的工艺水平。3．通过实践操作使学生掌握用万用表测量集成门电路的方法。二、实训器材1．工具电子钳、电烙铁、镊子等常用电子组装工具一套。2．仪表+15V稳压电源、万用表。3．元件代号名称型号数量V1红发光二极管

1V2绿发光二极管

1IC1IC2双四输入与非门CD40122IC3OC门ULN2003AN1

集成电路插座16脚1

集成电路插座14脚2S1-S3按钮开关

3R1-R6电阻器47kΩ17R7电阻器27kΩ1R8电阻器1kΩ2C1-C3电容0.01μF3

试验板

1三、实训内容1．测试电路2．识别集成电路3.装配电路4.测试5.故障实例检修流程四、实训报告要求1．分别画出三人表决器电路图和装配图。2．完成测试记录。3．分析测试记录,说明CD4012和2003的功能及其在电路中的作用。五、评分标准内容要求配分评分标准元件识别识别选用正确15每错一处扣5分装配焊接装配正确,符合工艺要求,焊点符合焊接要求电路安装正确,完整10一处不符合扣5分元件完好,无损坏5一处损坏扣2.5分布局层次合理,主次分清10一处不符合扣5分接线规范：布线美观,横平竖直,接线牢固,无虚焊,焊点符合要求10一处不符合扣2分调试通电调试成功10通电调试不成功扣10分测量万用表使用正确,测量方法、结果正确30一处不符合扣5分安全生产按国家颁发的安全生产法规或企业自定的规定考核101.每违反一项规定从总分中扣除2分2.发生重大事故加倍扣分。〔总扣分不超过10分任务二组合逻辑电路及其应用学习目标1．熟悉逻辑运算规则及定律,掌握逻辑函数的化简方法。2．学会分析由门电路构成的组合电路的原理。3．理解常用集成组合逻辑电路编码器、译码器和显示器等的概念。4．熟悉常用集成组合逻辑电路编码器、译码器和显示器的功能,掌握其应用。5．能正确安装、分析调试和测量十进制数编码、译码显示电路。任务引入生活中可以看到很多电子显示牌,如何由逻辑电平1和0得到最终的数字显示呢？基本原理：十进制数码十进制数码编码器译码器显示器相关理论一、逻辑代数的基本运算规则和定律1．逻辑代数的基本运算规则A+0=AA+A=AA·0=0A·A=A

A+1=1

A·1=A

2．逻辑代数的基本定律交换律A+B=B+AA·B=B·A结合律<A+B>+C=A+<B+C>A·<B+C>=A·B+A·C分配律<A·B>·C=A·<B·C>A+B·C=<A+B>·<A+C>反演律

吸收率

冗余率

二、逻辑函数的化简化简的原因：对于一个逻辑函数而言,如果表达式是最简式,那么实现这个逻辑表达式的电路所需要的元件就最少,从而功耗小、可靠性高。最简的与或表达式：在不改变逻辑关系的情况下,首先乘积项的个数最少,其次是每一个乘积项中变量的个数最少。化简的方法：并项法、吸收法、消去法、配项法1.并项法利用公式AB+A=A将两个乘积项合并为一项,合并后消去一个互补的变量。2.吸收法利用公式A+AB=A吸收多余的乘积项。3.消去法利用公式消去A+B=A+B多余的因子。4.配项法利用A=A<B+>可将某项拆成两项,然后再用上述方法进行化简。如何化简以下逻辑函数？例：已知逻辑函数的真值表,试着写出该函数的最简逻辑表达式。三、组合逻辑电路的分析分析步骤：1根据组合逻辑电路的逻辑图,逐级写出逻辑函数的表达式。2对表达式进行化简或变换,以得到最简的函数表达式。〔3根据最简的函数表达式,列出真值表。〔4分析真值表确定电路的逻辑功能。四、常用集成组合逻辑电路1．编码器〔1常用数制1十进制数：有十个不同的数码0、1、2……9。我们称它的基数为10。计数规律"逢十进一"。2二进制数：只有二个数码0和1,基数为2,计数规律"逢二进一"。3十六进制数：有十六个数码：0、1……9、A、B、C、D、E、F,基数为16,计数规律"逢十六进一"。2常用编码器把二进制数码0和1按一定的规律编排成一组组代码,并使每组代码具有一定的含义<如代表某个十进制数>,这就叫做编码。能完成编码的数字电路称为编码器。1二—十进制编码器将十进制数字0~9编成二进制代码的电路称为二—十进制编码器,也称为BCD码编码器。8421BCD码的编码表十进制数输入变量输出Y3Y2Y1Y00123456789I0I1I2I3I4I5I6I7I8I900000001001000110100010101100111100010012优先编码器实际应用中往往同时有多个信号输入编码器,这时编码器不可能对这些信号同时进行编码,只能按信号的轻重缓急,即按输入信号的优先级别进行编码。具有这种功能的编码器就称为优先编码器。五、译码器和显示器译码器的功能与编码器相反,它将具有特定含意的二进制代码按其原意"翻译"出来,并转换成相应的输出信号。这个输出信号可以是脉冲,也可以是电位。译码器也叫解码器。2．显示译码器〔1常用的数码显示器1半导体发光二极管显示器〔LED数字显示器LEDLED数码管引脚共阳极数码管共阴极数码管共阳极共阳极共阴极共阳极接法：将LED显示器中七个发光二极管的阳极共同连接,并接到电源。若要某段发光,该段相应的发光二极管阴极须经限流电阻R接低电平。共阴极接法：将LED显示器中七个发光二极管的阴极共同连接,并接地。若要某段发光,该段相应的发光二