现代电子元件ch11课件

补充知识（一）继电器光耦扬声器一、小型继电器

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件，是自动控制电路中常用的一种元件。它可以用较小电流来控制较大的电流，在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等作用。

电磁式继电器、温度继电器、时间继电器、固体继电器1.1电磁式继电器

电磁式继电器是在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器等。它的特点是接点接触电阻很小（小于1欧），缺点是动作时间长（ms以上），接点寿命短（一般在10万次以下），体积较大

12345678109图1.5典型电磁式继电器内部结构图1、2、9－线圈3、6－动触点4、5－静触点7－衔铁8－返回弹簧10－铁芯2、主要参数（1）额定工作电压指继电器正常工作时线圈需要的电压。可以是交流，也可以是直流，随型号的不同而不同。（2）吸合电压及吸合电流继电器能够吸合动作的最小电压或电流值。一般吸合电压为额定工作电压的75％左右。因此为了保证可靠吸合，必须给线圈加上额定电压，或略高于额定工作电压，但一般不能超过额定工作电压的1.5倍，否则，容易烧毁线圈。（3）直流电阻指线圈的直流电阻值。（4）释放电压或电流值指继电器由吸合状态到释放状态所需最大电压或电流值，其值一般为吸合值的1/10至1/2。（5）触点负荷指继电器触点允许的电压电流值。3、电磁式继电器的选用（1）线圈工作电压是直流还是交流，电压大小是否适合电路工作电压。（2）线圈工作时所需功率与实际需要切换的触发驱动控制电路所输出的功率是否相当。（3）受控触点数量必须与受控电路需要相符，触点允许最大电流必须大于受控电路工作电流的1.5～2倍。（4）继电器吸合时，若受控电路是闭合的，则把常开触点与动触点接入电路；若受控电路是断开的，把常闭触点与动触点接入电路；若用于电路转换，则要全部接入电路。继电器的体积大小、安装方式、尺寸、吸合释放时间、使用环境、绝缘强度、接点数、接点形式、接点寿命(次数)、接点是控制交流还是直流等4.2固态继电器

固态继电器是指由固态电子元件组成的无触点开关，简称SSR（solidstateRelay）。和电磁式继电器相比，具有体积小、开关速度快、无触点、寿命长、耐振、无噪声、安装位置无限制，具有良好的防潮、防腐蚀、防爆、防臭氧污染等性能，性能极佳。应用领域越来越广泛。1、分类

固态继电器工作分为交流和直流两种。交流固态继电器又分为过零型和非过零型两种，目前应用最广泛的是过零型。直流固态继电器根据输出分为两端型和三端型两种，两端型应用较多。

2、交流过零型固态继电器（a）原理图3、固态继电器的特点1、实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制；2、功率极低；所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。3、工作中无任何机械动作；工作高可靠、长寿命；无动作噪声；耐振耐机械冲击；安装位置无限制；很容易用绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；防爆和防止臭氧污染性能极佳。4、能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流(2)额定输出电流和浪涌电流

额定输出电流是指在给定条件下所能承受的电流最大的有效值。一般生产厂家都提供热降额曲线。如周围温度上升，应按曲线作降额使用。浪涌电流指在给定条件下不会造成永久性损坏所允许的最大非重复性峰值电流。交流继电器的浪涌电流为额定电流的5-10倍，直流产品为额定电流的1.5-5倍。选用时，如负载为稳态阻性，固态继电器可全额或降额10%使用。对于电加热器、接触器等，初始接通瞬间出现的浪涌电流可达3倍的稳态电流，可降额20%-30%使用。白炽灯类负载，应按降额50%使用，且加上适当保护电路。对变压器负载，所选产品的额定电流必须高于负载工作电流的两倍。对于负载为感应电机，所选固态继电器的额定电流值应为电机运转电流的2—4倍，其浪涌电流值应为额定电流的10倍。

固态继电器对温度的敏感性很强，工作温度超过标称值后，必须降热或外加散热器。二、光电器件光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管、光电耦合器2.1光敏电阻光敏电阻是无结半导体器件，光照强度越强，电阻越小。可以用万用表直接检测其亮阻和暗阻。其方法是：将万用表置于R×1kΩ档，置光敏电阻于距25W白炽灯50cm远处。（其照度约为100Lx勒克斯），直接测量光敏电阻的亮阻；再在完全黑暗的条件下直接测量光敏电阻的暗阻。如果亮阻为数kΩ至数十Ω，暗阻为数MΩ至几十MΩ，则说明光敏电阻质量良好。2.3光电三极管光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只光电二极管和一只三极管相连，并只引出集电极和发射极，所以它具有放大作用。光电三极管也可用万用表R×1k档测试。用黑表笔接c极，红表笔接e极，无光照，电阻为无穷大，有光照时，阻值减小到几kΩ或1kΩ以下。若将表笔对换，无论有无光照，阻值均为无穷大。2.4光电耦合器

光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘的耦合在一起，。发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可以有效地抑制干扰。在输出回路常采用复合管形式以增大放大倍数，也可为CaS光电池、光电二极管、硅光三极管等。

选用光电耦合器时主要根据用途选用合适的受光部分的类型。

光电耦合器也可用万用表检测，输入部分和检测发光二极管相同，输出部分与受光器件类型有关，对于输出为光电二极管、三极管的，则可按光电二极管、光电三极管的检测方法测量。3.1扬声器的种类结构1、

按声波辐射方向分：直射式（纸盆扬声器）、反射式（号筒扬声器）。2、按换能原理来分：电动式、电容式、电压式、电磁式。

3、按频率特性分：低音、中音、高音和全音域扬声器。A、高音扬声器：仅为重放音频中高频成分而设计的扬声器单元。通常采用口径较小的扬声器。B、中音扬声器：适用频域在500Hz－5KHz中频音发音的号筒型或锥型扬声器。C、低音扬声器：专为重放500Hz以下低音信号而设计的扬声器单元。低音通常分为中低音频段（100－500Hz）；低音频段（40－150Hz）；超低音频段（20－50Hz）。D、全音域扬声器：指一个扬声器单元能重放全音域的声音，此类扬声器一般频率范围控制在中低音至高音范围，低音频的下限大于100Hz，常使用在电视机，录音机等民用产品中。4、按用途来分：A、监听扬声器：供调音人员来评价音色质量的扬声器。要求：频响宽、失真低，指向性好，功率大，动态范围大，抗过载。B、主声扬声器：面对观众，辐射全场。C、补声扬声器：侧后方，弥补主声不足。D、巡回演出扬声器：大功率，移动方便。E、影院扬声器：适应数码技术，语言清晰，穿透力强。5、按外形来分：圆锥形、球顶形、号角形。

2、工作原理：当功率放大器输出的音频电流通过音圈时，由于磁场与音圈的相互作用，音圈就会产生高变运动，音圈被固定在纸盆上，音圈随信号振动，通过振动系统实现电声转换。纸盆面积越大越有利于声辐射，通常低音纸盆口径为20－30cm，高音纸盆口径在10cm以下。纸盆扬声器具有结构简单、音质柔和，频率范围宽、低音好的特点。

3.3扬声器的性能指标扬声器的技术性能决定音箱质量的高低，会场用扬声器要考虑其指向性，以保证会场有均匀的声压级；语言用扬声器，其频率范围不太宽，低音也不要太丰富，以免影响语言的清晰；高保真重放系统则频响要宽，动态范围要大，瞬间特性要好。

1、扬声器的口径尺寸：指声波辐射口的最大几何尺寸。对于低音扬声器而言，口径尺寸越大，放音频率越低；对于高音扬声器而言，口径尺寸越大，指向性越强。2、标称功率：分为额定功率和最大功率。A、额定功率：指扬声器在允许的失真范围内，所允许的最大输入功率（一般由厂家给出）。B、最大功率：指扬声器在某一瞬间所能承受的最大峰值功率，通常是额定功率的2－4倍。3、有效频率范围：当给扬声器一个恒压信号时，并使该信号由低频到高频改变频率时，扬声器产生的电压也随之变化，比变化曲线越宽说明放声特性越好。4、灵敏度：指给扬声器输入1W的电功率，在离扬声器轴向正面1米处所测得的声压值、灵敏度越高，说明扬声器效率越高。5、失真：A、谐波失真：由扬声器磁场不均匀及振动系统失衡引起，一般在低频重放时易产生，该指标不应超过7%。B、互调失真：因两种不同频率信号同时加入扬声器时，互相调制而引起。会造成音调失真，当该指标较大时会使合唱，合奏等节目音质变坏。C、瞬态失真：因扬声器振动系统的惯性而造成。惯性使纸盆不能紧跟瞬息变化的信号，从而引起输入信号变形。6、指向性：指扬声器将声波辐射各个方向的能力。300Hz以下的低频指向性不明显，而高频则尖锐，口径大，指向性尖锐，口径小，指向性宽；纸盆深，高频指向性强，纸盆浅，低频指向性强。3.4扬声器的使用（1）扬声器得到的功率不要超过它的额定功率，否则，将烧毁音圈，或将音圈振散。电磁式和压电陶瓷式扬声器工作电压不要超过30V。（2）注意扬声器的阻抗应与输出线路配合，具体做法可参看扩音机一节。（3）要正确选择扬声器的型号。如在广场使用，应选用高音扬声器；在室内使用，应选用纸盆式扬声器，并选好助音箱。也可将高、低音扬声器做成功扬声器组，以扩展频率响应范围。

（4）在布置扬声器的时候，要做到声扬匀且足够的声级，如用单只（点）扬声器不能满足需要，可多点设置，使每一位听众得到几乎相同的声音响度，提高声音的清晰度；有好的方位感，扬声器安装时应高于地面3米以上，让听众能够“看”到扬声器，并尽量使水平方位的听觉（声源）一视觉（讲话者）要尽量一致，而且两只扬声器之间的距离也不能过大。（5）电动号筒式扬声器，必须把音头套在号筒上后才能使用，否则很易损坏发音头。（6）两个人以扬声器放在一起使用时，必须注意相位问题。如果是反相，声音将显着削弱。测定扬声器相位的最简单方法利用高灵敏度表头或万用表的50~250μA电流挡，把测试表与扬声器的接线头