導(dǎo)語：如何才能寫好一篇二極管的基本工作原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：單片機 發(fā)光二極管 閃爍

0 引言

單片機由于體積小、價格低廉、功能強、可靠性高、面向控制和價格低廉等優(yōu)點，不僅成為工業(yè)測控領(lǐng)域使用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和生活的各個角落。在工科學(xué)校中基本都開設(shè)有《單片機原理及應(yīng)用》這門課，而對所有學(xué)習(xí)單片機的人來說最入門的就是對發(fā)光二級管LED的控制。

1 發(fā)光二級管的工作原理

發(fā)光二極管Light-Emitting Diode簡稱為LED，由鎵（Ga）與砷（As）、磷（P）的化合物制成的二極管。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

LED只能往一個方向?qū)ǎl(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流來控制LED的亮度。限流電阻R可用下式計算：

R=（E-UF）/IF

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。

2 LED的編程方法

假設(shè)LED的連接電路圖如圖1所示，八個紅色發(fā)光二極管通過限流電阻分別接到單片機P1端口的8個引腳上，單片機選用AT89C51。

2.1 單個發(fā)光二極管的控制

在圖1中，如圖所示，如果要使發(fā)光二極管D1點亮，由于D1的正極通過電阻R1接到電源VCC上，那么D1要正向?qū)ū仨毷笵1的陰極為低電平，也就是P1.0引腳為低電平，這個可以通過軟件可以控制，完整的C51程序如下：

同樣的，如果要使發(fā)光二極管D1一亮一滅不停地閃爍，則工作原理是讓D1點亮并延時一段時間，接著使D1熄滅并延時一段時間并不斷的循環(huán)，這樣就可以觀察到D1一亮一滅不停地閃爍。延時可以采用軟件延時或者定時計數(shù)器定時延時兩種方式，本文采用軟件延時，其工作原理是利用每條指令運行都需要一定的時鐘周期，運行一定數(shù)量的時鐘周期可以實現(xiàn)延時的功能，本圖中晶振為12MHz，那么12個振蕩周期為1us，延時1ms的延時程序如下：

2.2 多個發(fā)光二極管的控制 多個多個發(fā)光二極管的控制原理與單個發(fā)光二級管的控制原理一樣，在圖1中，如果要控制8個發(fā)光二極管同時一亮一滅的閃爍，那么只需要同時使8個發(fā)光二級管點亮延時一段時間，再同時使8個發(fā)光二級管熄滅并延時一段時間，周而復(fù)始不斷循環(huán)就可以實現(xiàn)8個LED不停地閃爍，完整的C51程序如

下：

2.3 花樣流水燈的控制 對于花樣流水燈，工作原理和前面多個發(fā)光二極管的控制原理一樣，只需要把不同狀態(tài)下燈所對應(yīng)端口的值送到相應(yīng)的控制端口并延時一定的時間就可以實現(xiàn)，編程時可以把所以對應(yīng)狀態(tài)的端口值放在一個數(shù)組里存放，不停循環(huán)地取數(shù)組的值，每取一個值延時一段時間，即可以實現(xiàn)，程序略。

3 總結(jié)

單片機在各行各業(yè)中使用越來越多，文中對單片機中發(fā)光二極管的使用和編程方法進行總結(jié)，并給出各種方法的工作原理和完整的程序。

參考文獻：

[1]戴仙金.51單片機及其C語言程序開發(fā)實例.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2]李朝青.單片機原理與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[3]李廣軍等.實用接口技術(shù).成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.

篇2

1、本課程教學(xué)目的：

本課程是電氣信息類專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。其目的與任務(wù)是使學(xué)生掌握常用半導(dǎo)體器件和典型集成運放的特性與參數(shù)，掌握基本放大、負反饋放大、集成運放應(yīng)用等低頻電子線路的組成、工作原理、性能特點、基本分析方法和工程計算方法；使學(xué)生具有一定的實踐技能和應(yīng)用能力；培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程和深入學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容打好基礎(chǔ)。

2、本課程教學(xué)要求：

1．掌握半導(dǎo)體器件的工作原理、外部特性、主要參數(shù)、等效電路、分析方法及應(yīng)用原理。

2．掌握共射、共集、共基、差分、電流源、互補輸出級六種基本電路的組成、工作原理、特點及分析，熟悉改進放大電路，理解多級放大電路的耦合方式及分析方法，理解場效應(yīng)管放大電路的工作原理及分析方法，理解放大電路的頻率特性概念及分析。

3．掌握反饋的基本概念和反饋類型的判斷方法，理解負反饋對放大電路性能的影響，熟練掌握深度負反饋條件下閉環(huán)增益的近似估算，了解負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件及其消除原則。

4．了解集成運算放大器的組成和典型電路，理解理想運放的概念，熟練掌握集成運放的線性和非線性應(yīng)用原理及典型電路；掌握一般直流電源的組成，理解整流、濾波、穩(wěn)壓的工作原理，了解電路主要指標(biāo)的估算。

3、使用的教材：

楊栓科編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高教出版社

主要參考書目：

康華光編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分）第四版，高教出版社

童詩白編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社，

張鳳言編，《電子電路基礎(chǔ)》第二版，高教出版社，

謝嘉奎編，《電子線路》（線性部分）第四版，高教出版社，

陳大欽編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

問答、例題、試題》，華中理工大學(xué)出版社，

唐競新編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)解題指南》，清華大學(xué)出版社，

孫肖子編，《電子線路輔導(dǎo)》，西安電子科技大學(xué)出版社，

謝自美編，《電子線路

設(shè)計、實驗、測試》（二），華中理工大學(xué)出版社，

緒論

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生了解放大電路的基本知識；要求了解放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§1－1　電子系統(tǒng)與信號

0.5

§1－2

放大電路的基本知識

0.5

本章重點：

放大電路的基本認識；放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。

本章教學(xué)方式：

課堂講授

本章課時安排：

1

本章的具體內(nèi)容：

1節(jié)

介紹本課程目的，教學(xué)參考書，本課程的特點以及在學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意的事項和學(xué)習(xí)方法；

介紹放大電路的基本認識；放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。

重點:

放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。

第1章

半導(dǎo)體二極管及其基本電路

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生了解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識；理解PN結(jié)的結(jié)構(gòu)與形成；熟練掌握普通二極管和穩(wěn)壓管的V-I特性曲線及其主要參數(shù)，熟練掌握普通二極管正向V-I特性的四種建模。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§1－1　PN結(jié)

§1－2

半導(dǎo)體二極管

§1－3　半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用

§1－4　特殊二極管

本章重點：

PN結(jié)內(nèi)部載流子的運動，PN結(jié)的特性，二極管的單向?qū)щ娦浴⒍O管的特性、參數(shù)、應(yīng)用電路分析及穩(wěn)壓管的特性、參數(shù)及其特點。

本章難點：

PN結(jié)的形成原理，二極管的非線性伏安特性方程和曲線及其電路分析。

本章主要的切入點：

“管為路用”

從PN結(jié)是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，PN結(jié)的形成原理入手，通過對器件的非線性伏安特性的描述，在分析電路時說明存在的問題，引出非線性問題線性化的必要性和可行性。

本章教學(xué)方式：

課堂講授

本章課時安排：3

本章習(xí)題：

P26

1.1、1.2、1.7、1.9、1.12、1.13。

本章的具體內(nèi)容：

2、3節(jié)

1、介紹本課程目的，教學(xué)參考書，本課程的特點以及在學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意的事項和學(xué)習(xí)方法；

2、講解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識，半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體；

3、講解PN結(jié)的特點，PN結(jié)的幾個特性:單向?qū)щ娦?、伏安特性、溫度特性、電容特性?/p>

重點:

PN結(jié)的形成過程、PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴⒎蔡匦郧€的意義，伏安方程的應(yīng)用。

4節(jié)

1、講解半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)和電路符號，基本特點，等效電路；

2、講解穩(wěn)壓二極管工作原理，電路符號和特點，等效電路；

3、講解典型限幅電路和穩(wěn)壓電路的分析。

重點：兩種管子的電路符號和特點。

講解課后習(xí)題，讓學(xué)生更好地了解二極管基本電路及其分析方法。

【例1】電路如圖(a)所示，已知，二極管導(dǎo)通電壓。試畫出uI與uO的波形，并標(biāo)出幅值。

圖(a)

【相關(guān)知識】

二極管的伏安特性及其工作狀態(tài)的判定。

【解題思路】

首先根據(jù)電路中直流電源與交流信號的幅值關(guān)系判斷二極管工作狀態(tài)；當(dāng)二極管的截止時，uO=uI；當(dāng)二極管的導(dǎo)通時，。

【解題過程】

由已知條件可知二極管的伏安特性如圖所示，即開啟電壓Uon和導(dǎo)通電壓均為0.7V。

由于二極管D1的陰極電位為＋3V，而輸入動態(tài)電壓uI作用于D1的陽極，故只有當(dāng)uI高于＋3.7V時

D1才導(dǎo)通，且一旦D1導(dǎo)通，其陽極電位為3.7V，輸出電壓uO=＋3.7V。由于D2的陽極電位為－3V，

而uI作用于二極管D2的陰極，故只有當(dāng)uI低于－3.7V時D2才導(dǎo)通，且一旦D2導(dǎo)通，其陰極電位即為－3.7V，輸出電壓uO=－3.7V。當(dāng)uI在－3.7V到＋3.7V之間時，兩只管子均截止，故uO=uI。

uI和uO的波形如圖(b)所示。

圖(b)

【例1-8】

設(shè)本題圖所示各電路中的二極管性能均為理想。試判斷各電路中的二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出A、B兩點之間的電壓UAB值。

【相關(guān)知識】

二極管的工作狀態(tài)的判斷方法。

【解題思路】

（1）首先分析二極管開路時，管子兩端的電位差，從而判斷二極管兩端加的是正向電壓還是反向電壓。若是反向電壓，則說明二極管處于截止?fàn)顟B(tài)；若是正向電壓，但正向電壓小于二極管的死區(qū)電壓，則說明二極管仍然處于截止?fàn)顟B(tài)；只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時，二極管才能導(dǎo)通。

（2）在用上述方法判斷的過程中，若出現(xiàn)兩個以上二極管承受大小不等的正向電壓，則應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，其兩端電壓為正向?qū)妷?，然后再用上述方法判斷其它二極管的工作狀態(tài)。

【解題過程】

在圖電路中，當(dāng)二極管開路時，由圖可知二極管D1、D2兩端的正向電壓分別為

10V和25V。二極管D2兩端的正向電壓高于D1兩端的正向電壓，二極管D2優(yōu)先導(dǎo)通。當(dāng)二極管D2導(dǎo)通后，UAB=－15V，二極管

D1兩端又為反向電壓。故D1截止、D2導(dǎo)通。U

AB

=

－15V。

【例1-9】

硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖所示。其中硅穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓UZ=8V、動態(tài)電阻rZ可以忽略，UI=20V。試求：

(1)

UO、IO、I及IZ的值；

(2)

當(dāng)UI降低為15V時的UO、IO、I及IZ值。

【相關(guān)知識】

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。

【解題思路】

根據(jù)題目給定條件判斷穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)，計算輸出電壓及各支路電流值。

【解題過程】

(1)

由于

＞UZ

穩(wěn)壓管工作于反向電擊穿狀態(tài)，電路具有穩(wěn)壓功能。故

UO

=

UZ

=

8V

IZ=

I－IO=6－4=2

mA

(2)

由于這時的

＜UZ

穩(wěn)壓管沒有被擊穿，穩(wěn)壓管處于截止?fàn)顟B(tài)。故

IZ

=

【例1-10】電路如圖(a)所示。其中未經(jīng)穩(wěn)定的直流輸入電壓UI值可變，穩(wěn)壓管DZ采用2CW58型硅穩(wěn)壓二極管，在管子的穩(wěn)壓范圍內(nèi)，當(dāng)IZ為5mA時，其端電壓UZ為10V、為20Ω，且該管的IZM為26mA。

(1)

試求當(dāng)該穩(wěn)壓管用圖(b)所示模型等效時的UZ0值；

(2)

當(dāng)UO

=10V時，UI

應(yīng)為多大？

(3)

若UI在上面求得的數(shù)值基礎(chǔ)上變化±10%，即從0.9UI變到1.1UI，問UO

將從多少變化到多少？相對于原來的10V，輸出電壓變化了百分之幾？在這種條件下，IZ變化范圍為多大？

(4)

若UI值上升到使IZ=IZM，而rZ值始終為20Ω，這時的UI和UO分別為多少？

(5)

若UI值在6~9V間可調(diào)，UO將怎樣變化？

圖

(a)

圖

(b)

【相關(guān)知識】

穩(wěn)壓管的工作原理、參數(shù)及等效模型。

【解題思路】

根據(jù)穩(wěn)壓管的等效模型，畫出等效電路，即可對電路進行分析。

【解題過程】

(1)

由穩(wěn)壓管等效電路知，

(2)

(3)

設(shè)不變。當(dāng)時

當(dāng)時

(4)

(5)

由于U

I＜UZ0，穩(wěn)壓管DZ沒有被擊穿，處于截止?fàn)顟B(tài)

故UO將隨U

I在6~9

V之間變化

第2章

半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生正確理解放大器的一些基本概念，掌握BJT的簡化模型及其模型參數(shù)的求解方法，掌握BJT的偏置電路，及靜態(tài)工作點的估算方法；掌握BJT的三種基本組態(tài)放大電路的組成，指標(biāo)，特點及分析方法；理解放大器的頻率響應(yīng)的概念和描述，掌握放大器的低頻、高頻截止頻率的估算，單管放大器的頻率響應(yīng)的分析，波特圖的折線畫法。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方式）

§2－1

半導(dǎo)體BJT

§2－2

共射極放大電路

§2－3

圖解分析法

§2－4

小信號模型分析法

§2－5

放大電路的工作點穩(wěn)定問題

§2－6

共集電極電路和共基極電路

§2－7

多級放大電路

§2－8

放大電路的頻率響應(yīng)

習(xí)題課

本章重點：

以共射極放大電路為例介紹基本放大電路的組成、工作原理、靜態(tài)工作點的計算、性能指標(biāo)計算。

頻率響應(yīng)的概述，波特圖的定義；BJT的簡化混合高頻等效模型，單管共射放大器中頻段、低頻段、高頻段的頻率響應(yīng)的分析和波特圖的畫法。

本章難點：

對放大概念的理解；等效模型的應(yīng)用；對電路近似分析的把握。

本章主要的切入點：

通過易于理解的物理概念、作圖的方法理解放大的概念；通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)與物理意義的結(jié)合，加強對器件等效模型的理解；通過CB、CC、CS等基本電路的分析，強化工程分析的意識和分析問題的能力。

本章教學(xué)方式：

課堂講授+仿真分析演示

本章課時安排：

14

本章習(xí)題：

P84

2.3、2.4、2.7、2.8、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.18、2.19、2.20。

本章的具體內(nèi)容：

5、6、7節(jié)：

介紹半導(dǎo)體BJT的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。

重點：BJT內(nèi)部載流子的移動、電流的分配關(guān)系和特性曲線。

8、9、10節(jié)：

介紹共射放大器組成原則，電路各元件的作用，介紹Q點定義及其合理設(shè)置的重要性，放大電路的工作原理，信號在放大電路各點的傳輸波形變化；放大電路組成原則。

重點:

強調(diào)對于各個基本概念的理解和掌握。

11、12、13、14節(jié)：

對放大電路進行分析，介紹直流、交流通路的畫法原則，并例舉幾個電路示范；

采用圖解法對放大電路的Q點、電壓放大倍數(shù)和失真情況進行分析，強調(diào)交、直流負載線的區(qū)別。

再對一個典型共射放大電路進行完整的動態(tài)參數(shù)分析，并對其分析結(jié)果進行詳細分析和討論，從而作為此部分的一個小結(jié)。

重點:

直流、交流通路的畫法原則，典型共射放大電路進行完整的動態(tài)參數(shù)分析。

15、16節(jié)：

介紹三極管的小信號等效模型、并用小信號模型法分析基本放大電路的主要性能指標(biāo)Av，Ri，Ro。

重點：建立小信號電路模型，將非線性問題線性化。

講解課后習(xí)題，使學(xué)生熟悉用圖解法和小信號模型法分析放大電路的方式方法。

討論放大電路Q點的穩(wěn)定性。從影響Q點穩(wěn)定的因素入手，在固定偏流電路的基礎(chǔ)上介紹分壓偏置電路，并對其穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理進行詳細分析。

對典型分壓偏置共射放大器進行直流分析，強調(diào)直流分析中VCC的分割，工程近似法計算Q點；

重點:

對典型分壓偏置共射放大器進行交直流分析。

17、18節(jié)：

簡要介紹有穩(wěn)Q能力的其它電路結(jié)構(gòu)形式，

介紹共集放大器（CC）的原理圖、直流通路、交流通路、交直流分析，介紹其特點和典型應(yīng)用；給出一個典型CC放大器和其分析結(jié)論由學(xué)生課外完成分析；

介紹共基放大器（CB），原理圖，直流通路，交流通路，交直流分析，介紹其特點和典型應(yīng)用；

給出一個典型CB放大器和其分析結(jié)論由學(xué)生課外完成分析。

結(jié)合一個簡單綜合性例題小結(jié)三組態(tài)的特點。

給出一個CE，CC，CB放大器比較對照表由學(xué)生課外完成分析。

重點:

共集放大器（CC）的交直流分析，共基放大器（CB）的交直流分析。

頻率響應(yīng)的概述，基本概念，三個頻段的劃分，引入RC高通電路模擬低頻響應(yīng)，RC低通電路模擬高頻響應(yīng)，它們的幅頻響應(yīng)，相頻響應(yīng)；的頻率響應(yīng)；波特圖的定義；BJT的完整混合模型，簡化高頻等效模型，主要參數(shù)的推導(dǎo)；單管共射放大器中頻段、低頻段、高頻段的頻率響應(yīng)的分析和波特圖的畫法。放大器增益帶寬積的概念，影響因素，多級放大器的頻率響應(yīng)。以一個單管共射放大電路的分析為例題對以上內(nèi)容做一個小結(jié)。

重點:

頻率響應(yīng)的基本概念，簡化高頻等效模型，主要參數(shù)的推導(dǎo)；單管共射放大器頻率響應(yīng)的分析。

講解課后習(xí)題，并對本章內(nèi)容作個簡單的小結(jié)。

【例2-1】電路如圖所示，晶體管的β＝100，UBE＝0.7

V，飽和管壓降UCES＝0.4

V；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝4V，正向?qū)妷篣D＝0.7

V，穩(wěn)定電流IZ＝5

mA，最大穩(wěn)定電流IZM＝25

mA。試問：

（1）當(dāng)uI為0

V、1.5

V、25

V時uO各為多少？

（2）若Rc短路，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

【相關(guān)知識】

晶體管工作狀態(tài)的判斷，穩(wěn)壓管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的判斷以及限流電阻的作用。

【解題思路】

（1）

根據(jù)uI的值判斷晶體管的工作狀態(tài)。

（2）

根據(jù)穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)判斷uO的值。

【解題過程】

（1）當(dāng)uI＝0時，晶體管截止；穩(wěn)壓管的電流

在IZ和IZM之間，故uO＝UZ＝4

V。

當(dāng)uI＝15V時，晶體管導(dǎo)通，基極電流

假設(shè)晶體管工作在放大狀態(tài)，則集電極電流

由于uO＞UCES＝0.4

V，說明假設(shè)成立，即晶體管工作在放大狀態(tài)。

值得指出的是，雖然當(dāng)uI為0

V和1.5

V時uO均為4

V，但是原因不同；前者因晶體管截止、穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)，且穩(wěn)定電壓為4

V，使uO＝4

V；后者因晶體管工作在放大區(qū)使uO＝4

V，此時穩(wěn)壓管因電流為零而截止。

當(dāng)uI＝2.5

V時，晶體管導(dǎo)通，基極電流

假設(shè)晶體管工作在放大狀態(tài)，則集電極電流

在正電源供電的情況下，uO不可能小于零，故假設(shè)不成立，說明晶體管工作在飽和狀態(tài)。

實際上，也可以假設(shè)晶體管工作在飽和狀態(tài)，求出臨界飽和時的基極電流為

IB=0.18

mA＞IBS，說明假設(shè)成立，即晶體管工作在飽和狀態(tài)。

（2）若Rc短路，電源電壓將加在穩(wěn)壓管兩端，使穩(wěn)壓管損壞。若穩(wěn)壓管燒斷，則uO＝VCC＝12

V。

若穩(wěn)壓管燒成短路，則將電源短路；如果電源沒有短路保護措施，則也將因輸出電流過大而損壞。

【方法總結(jié)】

（1）

晶體管工作狀態(tài)的判斷：對于NPN型管，若uBE＞Uon（開啟電壓），則處于導(dǎo)通狀態(tài)；若同時滿足UC≥UB>UE，則處于放大狀態(tài)，IC＝βIB；若此時基極電流

則處于飽和狀態(tài)，式中ICS為集電極飽和電流，IBS是使管子臨界飽和時的基極電流。?。?）穩(wěn)壓管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的判斷：穩(wěn)壓管所流過的反向電流大于穩(wěn)定電流IZ才工作在穩(wěn)壓區(qū)，反向電流小于最大穩(wěn)定電流IZM才不會因功耗過大而損壞，因而在穩(wěn)壓管電路中限流電阻必不可少。圖示電路中Rc既是晶體管的集電極電阻，又是穩(wěn)壓管的限流電阻。

【例2-2】電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時UBE＝0.7V，β=50。試分析uI為0V、1V、1.5V三種情況下T的工作狀態(tài)及輸出電壓uO的值。

【相關(guān)知識】

晶體管的伏安特性。

【解題思路】

根據(jù)晶體管的管壓降與，以及基極電流和集電極電流的特點，直接可以判別出管子的

工作狀態(tài)，算出輸出電壓。

【解題過程】

（1）當(dāng)VBB＝0時，T截止，uO＝12V。

（2）當(dāng)VBB＝1V時，因為

μA

所以T處于放大狀態(tài)。

（3）當(dāng)VBB＝3V時，因為

μA

所以T處于飽和狀態(tài)。

【例2-3】試問圖示各電路能否實現(xiàn)電壓放大？若不能，請指出電路中的錯誤。圖中各電容對交流可視為短路。

圖(a)

圖(b)

圖(c)

圖(d)

【相關(guān)知識】

放大電路的組成原理。

【解題思路】

放大電路的作用是把微弱的電信號不失真地放大到負載所需要的數(shù)值。即要求放大電路既要有一定的放大能力，又要不產(chǎn)生失真。因此，首先要檢查電路中的晶體管（非線性器件）是否有合適的直流偏置，是否工作在放大狀態(tài)（線性狀態(tài)），其次檢查信號源、放大器和負載之間的信號傳遞通道是否暢通，并具有電壓放大的能力。

【解題過程】

圖(a)電路不能實現(xiàn)電壓放大。電路缺少集電極電阻，動態(tài)時電源相當(dāng)于短路，輸出端沒有交流電壓信號。

圖(b)電路不能實現(xiàn)電壓放大。電路中缺少基極偏置電阻，動態(tài)時電源相當(dāng)于短路，輸入交流電壓信號也被短路。

圖(c)

電路也不能實現(xiàn)電壓放大。電路中晶體管發(fā)射結(jié)沒有直流偏置電壓，靜態(tài)電流，放大電路工作在截止?fàn)顟B(tài)。

圖(d)電路能實現(xiàn)小信號電壓放大。為了保證輸出信號不失真（截止、飽和），當(dāng)輸入信號為正時，應(yīng)不足以使三極管飽和；當(dāng)輸入信號為負時，應(yīng)不會使三極管截止。

【例2-4】單級放大電路如圖所示，已知Vcc=15V，，,,

此時調(diào)到，，，，，，晶體管飽和壓降UCES為1V，晶體管的結(jié)電容可以忽略。試求：

（1）靜態(tài)工作點，：

（2）中頻電壓放大倍數(shù)、輸出電阻、輸入電阻；

（3）估計上限截止頻率和下限截止頻率；

（4）動態(tài)范圍=？輸入電壓最大值Ui

p=？

（5）當(dāng)輸入電壓的最大值大于Ui

p時將首先出現(xiàn)什么失真？

【相關(guān)知識】

（1）共射極放大電路。

（2）放大電路的頻率特性。

【解題思路】

（1）根據(jù)直流通路可求得放大電路的靜態(tài)工作點。

（2）根據(jù)交流通路可求得放大電路的、、。

（3）根據(jù)高頻區(qū)、低頻區(qū)的等效電路可分別求出和。

（4）根據(jù)靜態(tài)工作點及交流負載線的斜率可求得動態(tài)范圍

，同時可判斷電路出現(xiàn)失真的狀況。

（5）根據(jù)電壓放大倍數(shù)和動態(tài)范圍可求出Ui

p。

【解題過程】

（1）采用估算法求解靜態(tài)工作點。由圖可知

故

（2）利用微變等效電路法，求解放大電路的動態(tài)指標(biāo)。

（3）當(dāng)電路中只有一個慣性環(huán)節(jié)時，電路的截止頻率可以表示為，其中

為電容

所在回路的等效電阻。

在高頻區(qū)，根據(jù)題意，晶體管的結(jié)電容可以忽略，影響電路上限截止頻率的電容只有負載等效電容。故電路的上限截止頻率為

在低頻區(qū)，影響下限截止頻率的電容有、和?？梢苑謩e考慮輸入回路電容（、）和輸出回路電容（）的影響，再綜合考慮它們共同作用時對電路下限截止頻率的影響。

只考慮輸出回路電容時

只考慮輸入回路電容和時，為了簡化計算，忽略偏置電阻及射極電阻的影響，把射極旁路電容折算到基極回路，則有

由于，所以電路的下限截止頻率為

（4）

由于，即電路的最大不失真輸出電壓受截止失真的限制，故電路的動態(tài)范圍

輸入電壓最大值

（5）

由上述分析可知，當(dāng)輸入電壓的最大值大于U

ip時，電路將首先出現(xiàn)截止失真。

【例2-5】

圖示放大電路為自舉式射極輸出器。在電路中，設(shè)，，，，晶體管的，，各電容的容量足夠大。試求：

（1）斷開電容，求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。

（2）接上電容，寫出的表達式，并求出具體數(shù)值，再與（1）中的數(shù)值比較。

（3）接上電容，若通過增大來提高，那么的極限值等于多少？

圖(a)

【解相關(guān)知識】

射極輸出器、自舉原理、密勒定理。

【解題思路】

根據(jù)放大電路的微變等效電路求放大電路的輸入電阻。

【解題過程】

在分析電路的指標(biāo)之前，先對自舉式射極輸出器的工作原理作一簡要說明。在靜態(tài)時，電容相

當(dāng)于開路；在動態(tài)時，大電容相當(dāng)于短路，點

E和點A的交流電位相等。由于點E的交流電位跟隨輸入信號（點B的交流電位）變化，所以兩端的交流電位接近相等，流過的交流電流接近

于零。對交流信號來說，相當(dāng)于一個很大的電阻，從而減小了、對電路輸入電阻的影響。由于大電容C的存在，點A的交流電位會隨著輸入信號而自行舉起，所以叫自舉式射極輸出器。

這種自舉作用能夠減小直流偏置電阻對電路輸入電阻的影響，可以進一步提高射極輸出器的輸入電阻。

（1）在斷開電容C后，電路的微變等效電路如圖

(b)所示。圖中

圖（b）

。

由圖可以求出

可見，射極輸出器的原來是很大的，但由于直流偏置電阻的并聯(lián)，使減小了很多。

（2）接上自舉電容后，用密勒定理把等效為兩個電阻，一個是接在B點和地之間的

，另一個是接在A(E)點和地之間的，其中是考慮了與、以及并聯(lián)后的，如圖(c)所示。

圖(c)

由于，但小于1，所以是一個比大得多的負電阻，它與、、并聯(lián)后，總的電阻仍為正。由于很大，它的并聯(lián)效應(yīng)可以忽略，從而使

此時

所以，自舉式射極輸出器的輸入電阻

由于對的并聯(lián)影響小得多，所以比沒有自舉電容時增大了。

（3）

通過增大以增大的極限情況為，即用自舉電阻提高的結(jié)果，使

只取絕于從管子基極看進去的電阻，與偏置電阻幾乎無關(guān)。

【例2-6】試判斷圖示各電路屬于何種組態(tài)的放大電路，并說明輸出電壓相對輸入電壓的相位關(guān)系。

（a）

（b）

（c）?????????????????????????????????????????（d）

【相關(guān)知識】

共集－共射，共射－共集，共集－共基組合放大電路。

【解題思路】

根據(jù)信號流向分析各個晶體管放大電路的組態(tài)及輸出電壓與輸入電壓的相位關(guān)系。

【解題過程】

圖（a）所示電路第一級是共集電極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同相；第二級是共射極放大電路，輸出電壓與輸入電壓反相。因此，整個電路是共集－共射組合電路，輸出電壓與輸入電壓反相。

圖（b）所示電路第一級是共射極放大電路，輸出電壓與輸入電壓反相；第二級是共基極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同相。因此，整個電路是共射－共基組合電路，輸出電壓與輸入電壓反相。

圖（c）所示電路第一級是共集電極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同相；第二級是共基極放大電

路，輸出電壓與輸入電壓同相。因此整個電路是共集－共基組合電路，輸出電壓與輸入電壓同相。

圖（d）所示電路由于T1管集電極具有恒流特性，因而T1管是T2管的有源負載，所以T2管組成了有源負載的共射放大器，輸出電壓與輸入電壓反相。

【例2-7】

晶體管組成的共集－共射、共射－共集、共射－共基等幾種組合放大電路各有其獨特的優(yōu)點，請你選擇合適的組合放大電路，以滿足如下所述不同應(yīng)用場合的需求。

（1）電壓測量放大器的輸入級電路。

（2）輸出電壓受負載變化影響小的放大電路。

（3）負載為0.2kΩ，要求電壓增益大于60dB的放大電路。

（4）輸入信號頻率較高的放大電路。

【相關(guān)知識】

共集－共射，共射－共集，共射－共基組合放大電路。

【解題思路】

根據(jù)三種組合放大電路的特點，選擇滿足應(yīng)用需求的組合放大電路。三種組合放大電路的特點如下：

（1）共集－共射組合放大電路，不僅具有共集電極電路輸入電阻大的特點，而且具有共射電路電壓放大倍數(shù)大的特點；

（2）共射－共集組合放大電路，不僅具有共射電路電壓放大倍數(shù)大的特點，而且具有共集電極電路輸出電阻小的特點；

（3）共射－共基組合放大電路，共基極電路本身就有較好的高頻特性，同時將輸入電阻很小的共基極電路接在共射極電路之后，減小了共射極電路的電壓放大倍數(shù)，使共射極接法的管子集電結(jié)電容效應(yīng)減小，改善了放大電路的頻率特性。因此，共射－共基組合放大電路在高頻電路中獲得了廣泛的應(yīng)用。該組合電路的電壓放大倍數(shù)近似等于一般共射電路的電壓放大倍數(shù)。

【解題過程】

（1）電壓測量放大器的輸入級既要有較大的輸入電阻，又要有一定的電壓放大能力，應(yīng)采用共集－共射組合放大電路。

（2）輸出電壓受負載變化影響小的放大電路應(yīng)具有較小的輸出電阻，也要有一定的電壓放大能力，應(yīng)采用共射－共集組合放大電路。

（3）負載為0.2kΩ，電壓增益大于60dB的放大電路應(yīng)采用電壓放大倍數(shù)大、輸出電阻小的共射－共集組合電路，最好在輸入級再增加一級具有高輸入電阻的共集電極電路。

（4）輸入信號頻率較高時，應(yīng)采用頻率特性好的共射－共基組合放大電路。

第3章

場效應(yīng)管放大電路

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生了解JFET、MOSFET的結(jié)構(gòu)特點，理解其工作原理；掌握JFET、MOSFET的特性曲線及其主要參數(shù)，掌握BJT、JFET、MOSFET三者之間的差別；掌握FET的偏置電路，工作點估算方法，掌握FET的小信號跨導(dǎo)模型，掌握FET的共源和共漏電路的分析和特點。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)方式）

§3－1

結(jié)型場效應(yīng)管

§3－2

金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)管

§3－3

場效應(yīng)管放大電路

習(xí)題課

本章重點：

各種場效應(yīng)管的外特性及參數(shù)，場效應(yīng)管放大電路的偏置電路及特點。

本章難點：

場效應(yīng)管的工作原理以及靜態(tài)工作點的計算。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：8

本章的具體內(nèi)容：

19、20節(jié)：

介紹結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。

重點：對結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線的理解。

21、22、23節(jié)：

介紹MOS效應(yīng)管的工作原理、MOS效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。

重點：對MOS效應(yīng)管的特性曲線的理解。

24、25、26節(jié)：

FET放大電路的分類，Q點設(shè)置方法，兩種偏置方法的特點，以及用圖解法、計算法對電路進行分析。FET的小信號模型，并用它對共源、共漏放大器分析；加一習(xí)題課講解習(xí)題并對本章作一小結(jié)。

重點:強調(diào)分析方法的掌握，以及電路結(jié)構(gòu)、分析過程與BJT放大器的對比。

【例3-1】在圖示電路中，已知場效應(yīng)管的；問在下列三種情況，管子分別工作在那個區(qū)？

（1）,

（2）,

（3）,

【相關(guān)知識】

場效應(yīng)管的伏安特性。

【解題思路】

根據(jù)管子工作在不同區(qū)域的特點，判斷管子的工作狀態(tài)。

【解題過程】

(1)

因為

管子工作在截止區(qū)。

(2)

因為

管子工作在放大區(qū)。

(3)

因為

管子工作在可變電阻區(qū)。

【例3-2】

電路如圖(a)示。其中，，,,場效應(yīng)管的輸出特性如圖（b）

所示。試求電路的靜態(tài)工作點、和之值。

圖(a)

圖(b)

【相關(guān)知識】

結(jié)型場效應(yīng)管及其外特性，自給偏壓電路，放大電路的直流通路、解析法、圖解法。

【解題思路】

根據(jù)放大電路的直流通路，利用解析法或圖解法可求得電路的靜態(tài)工作點。

【解題過程】

由場效應(yīng)管的輸出特性可知管子的，

由式

及

得

與雙極型晶體管放大電路類似，分析場效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)工作點，也有兩種方法，解析法和圖解法

【另一種解法】

（1）在輸出特性曲線上，根據(jù)輸出回路直流負載線方程

作直流負載線MN，如圖(d)所示。MN與不同

的輸出特性曲線有不同的交點。Q點應(yīng)該在MN上。

圖(c)

圖(d)

（2）由交點對應(yīng)的、值在~坐標(biāo)上作曲線，稱為~控制特性，如圖

(c)所示。

（3）在控制特性上，根據(jù)輸入回路直流負載線方程

代入，可作出輸入回路直流負載線。該負載線過原點，其斜率為，與控制特性曲線的

交點即為靜態(tài)工作點。由此可得，

（4）根據(jù)，在輸出回路直流負載線上可求得工作點，再由點可得

。

【例3-3】

兩個場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線分別如圖

(a)、(b)所示，分別確定這兩個場效應(yīng)管的類型，并求其主要參數(shù)（開啟電壓或夾斷電壓，低頻跨導(dǎo)）。測試時電流iD的參考方向為從漏極D到源極S。

(a)

(b)

【相關(guān)知識】

（1）場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性。

（2）場效應(yīng)管的電參數(shù)。

【解題思路】

根據(jù)場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性確定其開啟電壓或夾斷電壓，及在某一工作點處的跨導(dǎo)。

【解題過程】

（a）圖曲線所示的是P溝道增強型MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線。其開啟電壓UGS（th）＝－2V，IDQ=

-1mA

在工作點（UGS＝－5V，

ID＝－2.25mA）處，跨導(dǎo)

（b）圖曲線所示的是N溝道耗盡型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線，其夾斷電壓，

在工作點（UGS＝－2V，

ID＝1mA）處，跨導(dǎo)

第4章

集成運算放大器

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生了解差分式放大低電路的基本概念，簡單差分式放大電路的組成、工作原理，差分放大電路靜態(tài)工作點與主要性能指標(biāo)的計算；了解集成運放電路的組成及特點；了解集成運放的主要參數(shù)和性能指標(biāo)；理解理想運放的概念，掌握理想運放的線性工作區(qū)的特點，運放在線性工作區(qū)的典型應(yīng)用；掌握理想運放的非線性工作區(qū)的特點，運放在非線性工作區(qū)的典型應(yīng)用。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§4－1

集成運放概述

§4－2

集成運放中的基本單元電路

§4－3　通用集成運放

§4－4　運放的主要參數(shù)幾簡化低頻等效電路

本章重點：

差分式放大電路的組成、工作原理，差分放大電路靜態(tài)工作點與主要性能指標(biāo)的計算；零點漂移現(xiàn)象；差動放大器對差模信號的放大作用和對共模信號的抑制作用；半電路分析方法。

電流源電路的結(jié)構(gòu)和工作原理、特點；

直接耦合互補輸出級電路的結(jié)構(gòu)原理、特點，交越失真的概念；

本章難點：

對差模信號共模信號的理解，對任意信號單端輸入、單端輸出差動放大器的分析；多級放大器前后級之間的相互影響。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：6

本章習(xí)題：

P144

4.1、4.2、4.3、4.5、4.6、4.10、4.11、4.12、4.13、4.19、4.20。

本章的具體內(nèi)容：

27、28、29節(jié)：

介紹集成電路運算放大器中的幾種電流源形式；介紹引入直接耦合放大電路的產(chǎn)生零點漂移的原因，零點漂移的抑制方法；直接耦合放大電路的直流分析。任意信號的差模共模分解，典型差分放大器的結(jié)構(gòu)，對共模差模信號的不同響應(yīng)。

重點:

產(chǎn)生零點漂移的原因，零點漂移的抑制方法；典型差分放大器的原理。

30、31、32節(jié)：

差分放大器對差模信號的放大作用的詳細分析，共模抑制比的概念。差放的四種典型接法，并對幾種結(jié)構(gòu)的交流特性做分析。簡要介紹改進型差放的改進原理。

介紹集成電路運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)和性能指標(biāo)。

重點：共模抑制比，差放的四種典型接法和集成運放的工作原理。

【例4-1】三個兩級放大電路如下圖所示，已知圖中所有晶體管的β均為100，rbe均為1

kΩ，所有電容均為10

μF，VCC均相同。

填空：

（1）填入共射放大電路、共基放大電路等電路名稱。

圖（a）的第一級為_________，第二級為_________；

圖（b）的第一級為_________，第二級為_________；

圖（c）的第一級為_________，第二級為_________。

（2）三個電路中輸入電阻最大的電路是_________，最小的電路是_________；輸出電阻最大的電路是_________，最小的電路是_________；電壓放大倍數(shù)數(shù)值最大的電路是_________；低頻特性最好的電路是_________；若能調(diào)節(jié)Q點，則最大不失真輸出電壓最大的電路是_________；輸出電壓與輸入電壓同相的電路是_________。

【相關(guān)知識】

晶體管放大電路三種接法的性能特點，多級放大電路不同耦合方式及其特點，多級放大電路動態(tài)參數(shù)與組成它的各級電路的關(guān)系。

【解題思路】

（1）通過信號的流通方向，觀察輸入信號作用于晶體管和場效應(yīng)管的哪一極以及從哪一極輸出的信號作用于負載，判斷多級放大電路中各級電路屬于哪種基本放大電路。

（2）根據(jù)各種晶體管基本放大電路的參數(shù)特點，以及單級放大電路連接成多級后相互間參數(shù)的影響，分析各多級放大電路參數(shù)的特點。

【解題過程】

（1）在電路（a）中，T1為第一級的放大管，信號作用于其發(fā)射極，又從集電極輸出，作用于負載（即第二級電路），故第一級是共基放大電路；T2和T3組成的復(fù)合管為第二級的放大管，第一級的輸出信號作用于T2的基極，又從復(fù)合管的發(fā)射極輸出，故第二級是共集放大電路。

在電路（b）中，T1和T2為第一級的放大管，構(gòu)成差分放大電路，信號作用于T1和T2的基極，又從T2的集電極輸出，作用于負載（即第二級電路），是雙端輸入單端輸出形式，故第一級是（共射）差分放大電路；T3為第二級的放大管，第一級的輸出信號作用于T3的基極，又從其發(fā)射極輸出，故第二級是共集放大電路。

在電路（c）中，第一級是典型的Q點穩(wěn)定電路，信號作用于T1的基極，又從集電極輸出，作用于負載（即第二級電路），故為共射放大電路；T2為第二級的放大管，第一級的輸出信號作用于T

2的基極，又從其集電極輸出，故第二級是共射放大電路。

應(yīng)當(dāng)特別指出，電路（c）中T3和三個電阻（8.2

kΩ、1.8

kΩ、1

kΩ）組成的電路構(gòu)成電流源，等效成T2的集電極負載，理想情況下等效電阻趨于無窮大。電流源的特征是其輸入回路沒有動態(tài)信號的作用。要特別注意電路（c）的第二級電路與互補輸出級的區(qū)別。

（2）比較三個電路的輸入回路，電路（a）的輸入級為共基電路，它的e?b間等效電阻為rbe/(1+β)，Ri小于rbe/(1+β)；電路（b）的輸入級為差分電路，Ri大于2rbe；電路（c）輸入級為共射電路，Ri是rbe與10

kΩ、3.3

kΩ電阻并聯(lián)，Ri不可能小于rbe/(1+β)；因此，輸入電阻最小的電路為（a），最大的電路為（b）。

電路（c）的輸出端接T2和T3的集電極，對于具有理想輸出特性的晶體管，它們對“地”看進去的等效電阻均為無窮大，故電路（c）的輸出電阻最大。比較電路（a）和電路（b），雖然它們的輸出級均為射極輸出器，但前者的信號源內(nèi)阻為3.3

kΩ，后者的信號源內(nèi)阻為10

kΩ；且由于前者采用復(fù)合管作放大管，從射極回路看進去的等效電阻表達式中有1/(1+β)2，而后者從射極回路看進去的等效電阻表達式中僅為有1/(1+β)，故電路（a）的輸出電阻最小。

由于電路（c）采用兩級共射放大電路，且第二級的電壓放大倍數(shù)數(shù)值趨于無窮大，而電路（a）和（b）均只有第一級有電壓放大作用，故電壓放大倍數(shù)數(shù)值最大的電路是（c）。

由于只有電路（b）采用直接耦合方式，故其低頻特性最好。

由于只有電路（b）采用±VCC兩路電源供電，若Q點可調(diào)節(jié)，則其最大不失真輸出電壓的峰值可接近VCC，故最大不失真輸出電壓最大的電路是（b）。

由于共射電路的輸出電壓與輸入電壓反相，共集和共基電路的輸出電壓與輸入電壓同相，可以逐級判斷相位關(guān)系，從而得出各電路輸出電壓與輸入電壓的相位關(guān)系。電路（a）和（b）中兩級電路的輸出電壓與輸入電壓均同相，故兩個電路的輸出電壓與輸入電壓均同相。電路（c）中兩級電路的輸出電壓與輸入電壓均反相，故整個電路的輸出電壓與輸入電壓也同相。

綜上所述，答案為（1）共基放大電路，共集放大電路；差分放大電路，共集放大電路；共射放大電路，共射放大電路；（2）（b），（a）；（c），（a）；（c）；（b）；（b）；（a），（b），（c）。

【例4-2】電路如圖所示。已知，，，，，。時，。

（1）試說明和、和、以及分別組成什么電路？

（2）若要求上電壓的極性為上正下負，則輸入電壓的極性如何？

（3）寫出差模電壓放大倍數(shù)的表達式，并求其值。

【相關(guān)知識】

（1）差分放大電路。

（2）多級放大電路。

（3）電流源電路。

【解題過程】

根據(jù)差分放大電路、多級放大電路的分析方法分析電路。

【解題過程】

（1）、管組成恒流源電路，作和管的漏極有源電阻，、管組成差分放大電路，并且恒流源作源極有源電阻。管組成共射極放大電路，并起到電平轉(zhuǎn)化作用，使整個放大

電路能達到零輸入時零輸出。管組成射極輸出器，降低電路的輸出電阻，提高帶載能力，這

里恒流源作為管的射極有源電阻。

（2）為了獲得題目所要求的輸出電壓的極性，則必須使基極電壓極性為正，基極電壓極性為負，也就是管的柵極電壓極性應(yīng)為正，而管的柵極電壓極性應(yīng)為負。

（3）整個放大電路可分輸入級（差分放大電路）、中間級（共射放大電路）和輸出級（射極輸出器）。

對于輸入級（差分放大電路），由于恒流源作漏極負載電阻，使單端輸出具有與雙端輸出相同的放大倍數(shù)。所以

式中，漏極負載電阻，而

為管的等效電阻。為管組成的共射放大電路的輸入電阻。

由于恒流源的。所以：

管組成的共射放大電路的電壓放大倍數(shù)

由于管組成的射極輸出器的輸入電阻，所以：

管組成的射極輸出器的電壓放大倍數(shù)

則總的差模電壓放大倍數(shù)的表達式為

其值為

【例4-3】下圖所示為簡化的集成運放電路，輸入級具有理想對稱性。選擇正確答案填入空內(nèi)。

（1）該電路輸入級采用了__________。

A．共集?共射接法

B.

共集?共基接法

C.

共射?共基接法

（2）輸入級采用上述接法是為了__________。

A.

展寬頻帶

B.

增大輸入電阻

C.

增大電流放大系數(shù)

（3）T5和T6作為T3和T4的有源負載是為了__________。

A.

增大輸入電阻

B.

抑制溫漂

C.

增大差模放大倍數(shù)

（4）該電路的中間級采用__________。

A.

共射電路

B.

共基電路

C.

共集電路

（5）中間級的放大管為__________。

A.

T7

B.

T8

C.

T7和T8組成的復(fù)合管

（6）該電路的輸出級采用__________。

A.

共射電路

B.

共基電路

C.

互補輸出級

（7）D1和D2的作用是為了消除輸出級的__________。

A.

交越失真

B.

飽和失真

C.

截止失真

（8）輸出電壓uO與uI1的相位關(guān)系為__________。

A.

反相

B.

同相

C.

不可知

【相關(guān)知識】

集成運放電路（輸入級，中間級，互補輸出級），基本放大電路的接法及性能指標(biāo)，有源負載，差模放大倍數(shù)，復(fù)合管。

【解題思路】

（1）用基本的讀圖方法對放大電路進行分塊，分析出輸入級、中間級和輸出級電路。

（2）分析各級電路的基本接法及性能特點。

【解題過程】

（1）輸入信號作用于T1和T2管的基極，并從它們的發(fā)射極輸出分別作用于T3和T4管的發(fā)射極，又從T3和T4管的集電極輸出作用于第二級，故為共集?共基接法。

（2）上述接法可以展寬頻帶。

為什么不是增大輸入電阻呢？因為共基接法的輸入電阻很小，即T1和T2管等效的發(fā)射極電阻很小，所以輸入電阻的增大很受限。因為共基接法不放大電流，所以不能增大電流放大系數(shù)。

（3）T5和T6作為T3和T4的有源負載是為了增大差模放大倍數(shù)。利用鏡像電流源作有源負載，可使單端輸出差分放大電路的差模放大倍數(shù)增大到近似等于雙端輸出時的差模放大倍數(shù)。

（4）為了完成“主放大器”的功能，中間級采用共射放大電路。

（5）由于第一級的輸出信號作用于T7的基極以及T7和T8的連接方式，說明T7和T8組成的復(fù)合管為中間級的放大管。

（6）T9和T10的基極相連作為輸入端，發(fā)射極相連作為輸出端，故輸出級為互補輸出級。

（7）D1和D2的作用是為了消除輸出級的交越失真。

（8）若在輸入端uI1加“＋”、uI2加“－”的差模信號，則T2的共集接法使其發(fā)射極（即T4的發(fā)射極）電位為“－”，T4的共基接法使其集電極（即T7的基極）電位也為“－”；以T7、T8構(gòu)成的復(fù)合管為放大管的共射放大電路輸出與輸入反相，它們的集電極電位為“＋”；互補輸出級的輸出與輸入同相，輸出電壓為“＋”；故uI1一端為同相輸入端，uI2一端為反相輸入端。

綜上所述，答案為（1）B，（2）A，（3）C，（4）A，（5）C，（6）C，（7）A，（8）B。

第5章

反饋和負反饋放大電路

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生理解反饋的基本概念，掌握四種反饋類型；掌握實際反饋放大器的類型和極性的判斷；掌握負反饋對放大電路的影響；掌握在深度負反饋條件下的計算；了解負反饋放大器的穩(wěn)定性。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§5－1

反饋的基本概念及類型

§5－2

負反饋對放大電路性能的影響

§5－3　負反饋放大電路的分析及近似計算

§5－4　負反饋放大電路的自激振蕩幾消除

本章重點：

反饋的基本概念；反饋類型的判斷；負反饋對放大器性能的影響；在深度負反饋條件下放大器增益的估算。

本章難點：

反饋的基本概念；反饋類型的判斷；自給振蕩條件及消除振蕩的措施

本章主要的切入點：為改善放大器的性能，引入負反饋的概念，通過方塊圖理解負反饋放大器的組成；通過方框圖理解負反饋放大器的四種組態(tài)；定性理解負反饋對放大器的性能的理解；根據(jù)深度負反饋條件，估算放大器的增益。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：12

本章習(xí)題：

P183

5.3、5.4、5.5、5.8、5.9、5.10、5.11、5.13。

本章的具體內(nèi)容：

33、34、35、36節(jié)：

反饋的基本概念，反饋放大器的組成，工作原理，反饋的判斷（有無、正負、交流直流），結(jié)合對運放和分離元件放大器反饋電路的分析介紹。

四種基本反饋方式的劃分，典型結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合例題判斷反饋組態(tài)。

重點:

反饋的基本概念，反饋組態(tài)判斷。

37、38、39、40、41節(jié)：

反饋的引入對放大電路性能的影響，增益帶寬積，負反饋引入的原則；

負反饋放大器的結(jié)構(gòu)，特點，一般表達式的分析和推導(dǎo)。

在深度負反饋條件，在深度負反饋條件下負反饋放大器的性能分析，例題2個；

四種基本反饋在深度負反饋條件下放大器不同增益的表達式；

重點:

反饋的引入對放大電路性能的影響，負反饋引入的原則；一般表達式的分析和理解。

42、43、44節(jié)：

負反饋放大器的穩(wěn)定性分析：負反饋放大器自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件，負反饋放大器的穩(wěn)定性的定性分析和判斷，負反饋放大器自激振蕩的消除方法。

重點:

負反饋放大器自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件，負反饋放大器的穩(wěn)定性的判斷，負反饋放大器自激振蕩的消除方法。

【例5-1】在括號內(nèi)填入“√”或“×”，表明下列說法是否正確。

（1）若從放大電路的輸出回路有通路引回其輸入回路，則說明電路引入了反饋。

（2）若放大電路的放大倍數(shù)為“＋”，則引入的反饋一定是正反饋，若放大電路的放大倍數(shù)為“?”，則引入的反饋一定是負反饋。

（3）直接耦合放大電路引入的反饋為直流反饋，阻容耦合放大電路引入的反饋為交流反饋。

（4）既然電壓負反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，即負載上的電壓，那么它也就穩(wěn)定了負載電流。

（5）放大電路的凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差，說明電路引入了串聯(lián)負反饋；凈輸入電流等于輸入電流與反饋電流之差，說明電路引入了并聯(lián)負反饋。

（6）將負反饋放大電路的反饋斷開，就得到電路方框圖中的基本放大電路。

（7）反饋網(wǎng)絡(luò)是由影響反饋系數(shù)的所有的元件組成的網(wǎng)絡(luò)。

（8）阻容耦合放大電路的耦合電容、旁路電容越多，引入負反饋后，越容易產(chǎn)生低頻振蕩。

【相關(guān)知識】

反饋的有關(guān)概念，包括什么是反饋、直流反饋和交流反饋、電壓負反饋和電流負反饋、串聯(lián)負反饋和并聯(lián)負反饋、負反饋放大電路的方框圖、放大電路的穩(wěn)定性

【解題思路】

正確理解反饋的相關(guān)概念，根據(jù)這些概念判斷各題的正誤。

【解題過程】

（1）通常，稱將輸出量引回并影響凈輸入量的電流通路為反饋通路。反饋是指輸出量通過一定的方式“回授”，影響凈輸入量。因而只要輸出回路與輸入回路之間有反饋通路，就說明電路引入了反饋，而反饋通路不一定將放大電路的輸出端和輸入端相連接。例如，在下圖所示反饋放大電路中，R2構(gòu)成反饋通路，但它并沒有把輸出端和輸入端連接起來。故本題說法正確。



（2）正、負反饋決定于反饋的結(jié)果是使放大電路的凈輸入量或輸出量的變化增大了還是減小了，若增大則為正反饋，否則為負反饋；與放大電路放大倍數(shù)的極性無關(guān)。換言之，無論放大倍數(shù)的符號是“＋”還是“?”，放大電路均可引入正反饋，也可引入負反饋。故本題說法錯誤。

（3）直流反饋是放大電路直流通路中的反饋，交流反饋是放大電路交流通路中的反饋，與放大電路的耦合方式無直接關(guān)系。本題說法錯誤。

（4）電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓，是指在輸出端負載變化時輸出電壓變化很小，因而若負載變化則其電流會隨之變化。故本題說法錯誤。

（5）根據(jù)串聯(lián)負反饋和并聯(lián)負反饋的定義，本題說法正確。

（6）本題說法錯誤。負反饋放大電路方框圖中的基本放大電路需滿足兩個條件，一是斷開反饋，二是考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對放大電路的負載效應(yīng)。雖然本課程并不要求利用方框圖求解負反饋放大電路，但是應(yīng)正確理解方框圖的組成。

（7）反饋網(wǎng)絡(luò)包含所有影響反饋系數(shù)的元件組成反饋網(wǎng)絡(luò)。例如，在上圖所示電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)由R1、R2和R4組成，而不僅僅是R2。故本題說法正確。

（8）在低頻段，阻容耦合負反饋放大電路由于耦合電容、旁路電容的存在而產(chǎn)生附加相移，若滿足了自激振蕩的條件，則產(chǎn)生低頻振蕩。根據(jù)自激振蕩的相位條件，在放大電路中有三個或三個以上耦合電容、旁路電容，引入負反饋后就有可能產(chǎn)生低頻振蕩，而且電容數(shù)量越多越容易產(chǎn)生自激振蕩。故本題說法正確。



綜上所述，答案為：（1）√，（2）×，（3）×，（4）×，（5）√，（6）×，（7）√，（8）√

【例5-2】

電路如圖所示，圖中耦合電容器和射極旁路電容器的容量足夠大，在中頻范圍內(nèi)，它們的容抗近似為零。試判斷電路中反饋的極性和類型（說明各電路中的反饋是正、負、直流、交流、電壓、電流、串聯(lián)、并聯(lián)反饋）。

【相關(guān)知識】

反饋放大電路。

【解題思路】

根據(jù)反饋的判斷方法判斷電路中反饋的極性和類型。

【解題過程】

圖示放大電路輸出與輸入之間沒有反饋，第一級也沒有反饋，第二級放大電路有兩條反饋支路。一條反饋支路是，另一條反饋支路是和串聯(lián)支路。支路有旁路電容，所以它是本級直流反饋，可以穩(wěn)定第二級電路的靜態(tài)工作點。和串聯(lián)支路接在第二級放大電路的輸出（集電極）和輸入之間（

基極），由于的“隔直”作用，該反饋是交流反饋。

和串聯(lián)支路交流反饋極性的判斷：

當(dāng)給第二級放大電路加上對地極性為?的信號時，輸出電壓極性為一，由于電容對交流信號可認為短路，所以反饋信號極性也為一，因而反饋信號削弱輸入信號的作用，該反饋為負反饋。判斷過程如圖所示。

負反饋組態(tài)的判斷：

若令輸出電壓信號等于零，從輸出端返送到輸入電路的信號等于零，即反饋信號與輸出電壓信號成正比，那么該反饋是電壓反饋；反饋信號與輸入信號以電流的形式在基極疊加，所以它是并聯(lián)反饋。

總結(jié)上述判別可知，圖示電路中和串聯(lián)支路構(gòu)成交流電壓并聯(lián)負反饋。

【例5-3】試判斷圖示各電路中是否引入了反饋；若引入了反饋，則判斷是正反饋還是負反饋，是直流反饋還是交流反饋；若引入了交流負反饋，則判斷是哪種組態(tài)的負反饋。設(shè)圖中所有電容對交流信號均可視為短路。

【相關(guān)知識】

分立元件放大電路（雙極型管放大電路和單極型管放大電路）各種接法的極性判斷，反饋的判斷方法，包括判斷是否引入了反饋、判斷反饋的正負、判斷直流反饋和交流反饋、判斷交流負反饋的四種組態(tài)。

【解題思路】

（1）根據(jù)反饋的定義，判斷電路中是否存在反饋通路，從而判斷是否引入了反饋。

（2）若引入了反饋，利用瞬時極性法判斷反饋的正負。

（3）根據(jù)直流反饋和交流反饋的定義，判斷引入的反饋屬于哪種反饋。

（4）根據(jù)交流反饋四種組態(tài)的判斷方法，判斷引入的反饋屬于哪種組態(tài)。

【解題過程】

在圖（a）電路中，Rf將輸出回路與輸入回路連接起來，故電路引入了反饋；且反饋既存在于直流通路又存在于交流通路，故電路引入了直流反饋和交流反饋。利用瞬時極性法，在規(guī)定輸入電壓瞬時極性時，可得到放大管基極、集電極電位的瞬時極性以及輸入電流、反饋電流的方向，如圖（e）所示。晶體管的基極電流等于輸入電流與反饋電流之差，故電路引入了負反饋，且為并聯(lián)負反饋。當(dāng)輸出電壓為零（即輸出端短路）時，Rf將并聯(lián)在T的b?e之間，如圖（e）中虛線所示；此時盡管Rf中有電流，但這個電流是uI作用的結(jié)果，輸出電壓作用所得的反饋電流為零，故電路引入了電壓負反饋。綜上所述，電路引入了直流負反饋和交流電壓并聯(lián)負反饋。

在圖（b）電路中，R1將輸出回路與輸入回路連接起來，故電路引入了反饋；且反饋既存在于直流通路又存在于交流通路，故電路引入了直流反饋和交流反饋。利用瞬時極性法，在規(guī)定輸入電壓瞬時極性時，可得到放大管各極電位的瞬時極性以及輸入電流、反饋電流方向，如圖（f）所示。由于反饋減小了T1管的射極電流，故電路引入了并聯(lián)負反饋。令輸出電壓為零，由于T2管的集電極電流（為輸出電流）僅受控于它的基極電流，且R1、R2對其分流關(guān)系沒變，反饋電流依然存在，故電路引入了電流負反饋。綜上所述，該電路引入了直流負反饋和交流電流并聯(lián)負反饋。

在圖（c）電路中，R4在直流通路和交流通路中均將輸出回路與輸入回路連接起來，故電路引入了直流反饋和交流反饋。按u

I的假設(shè)方向，可得電路中各點的瞬時極性，如圖（g）所示。輸出電壓uO作用于R4、R1，在R1上產(chǎn)生的電壓就是反饋電壓uF，它使得差分管的凈輸入電壓減小，故電路引入了串聯(lián)負反饋。由于uF取自于uO，電路引入了電壓負反饋。綜上所述，電路引入了直流負反饋和交流電壓串聯(lián)負反饋。

根據(jù)上述分析方法，圖（d）電路的瞬時極性如圖（h）所示。電路引入了直流負反饋和交流電流串聯(lián)負反饋。

從圖（c）和（d）電路可知，它們的輸出電流均為輸出級放大管的集電極電流，而不是負載電流。

【方法總結(jié)】

分立元件放大電路反饋的判斷與集成運放負反饋放大電路相比有其特殊性。電路的凈輸入電壓往往指輸入級放大管輸入回路所加的電壓（如晶體管的b?e或e?b間的電壓、場效應(yīng)管的g?s或s?g間的電壓），凈輸入電流往往指輸入級放大管的基極電流或射極電流。在電流負反饋放大電路中，輸出電流往往指輸出級晶體管的集電極電流、發(fā)射極電流或場效應(yīng)管的漏極電流、源極電流。

【常見錯誤】

在分立元件電流負反饋放大電路中，認為輸出電流是負載RL上的電流。

【例5-4】某一負反饋放大電路的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，反饋系數(shù)。試問：

（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為多少？

（2）如果發(fā)生20%的變化，則的相對變化為多少？

【相關(guān)知識】

（1）相對變化率

（2）閉環(huán)增益的一般表示式

【解題思路】

當(dāng)已知的相對變化率來計算的相對變化率時，應(yīng)根據(jù)的相對變化率的大小采用不同的方法。當(dāng)?shù)南鄬ψ兓瘦^小時，可對求導(dǎo)推出與的關(guān)系式后再計算。當(dāng)?shù)南鄬ψ兓瘦^大時，應(yīng)通過計算出后再計算。

【解題過程】

（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)

（2）當(dāng)變化20%，那么，

則的相對變化為

當(dāng)變化-20%，那么

則的相對變化為

【常見錯誤】

本例中已有20%的變化，

的相對變化率較大，應(yīng)通過計算出后再計算。

【例5-5】電路如圖所示，試合理連線，引入合適組態(tài)的反饋，分別滿足下列要求。

（1）減小放大電路從信號源索取的電流，并增強帶負載能力；

（2）減小放大電路從信號源索取的電流，穩(wěn)定輸出電流。

【相關(guān)知識】

雙極型管放大電路和單極型管放大電路各種接法的分析及其極性分析，反饋的基本概念，負反饋對放大電路性能的影響，放大電路中引入負反饋的一般原則。

【解題思路】

（1）分析圖中兩個放大電路的基本接法。

（2）設(shè)定兩個放大電路輸入端的極性為正，分別判斷兩個放大電路其它輸入端和輸出端的極性。

（3）根據(jù)要求引入合適的負反饋。

【解題過程】

圖示電路的第一級為差分放大電路，輸入電壓uI對“地”為“＋”時差分管T1的集電極（即④）電位為“?”，T2的集電極（即⑤）電位為“＋”。第二級為共射放大電路，若T3管基極（即⑥）的瞬時極性為“＋”，則其集電極（即⑧）電位為“?”，發(fā)射極（即⑦）電位為“＋”；若反之，則⑧的電位為“＋”，⑦的電位為“?”。

（1）減小放大電路從信號源索取的電流，即增大輸入電阻；增強帶負載能力，即減小輸出電阻；故應(yīng)引入電壓串聯(lián)負反饋。

因為要引入電壓負反饋，所以應(yīng)從⑧引出反饋；因為要引入串聯(lián)負反饋，以減小差分管的凈輸入電壓，所以應(yīng)將反饋引回到③，故而應(yīng)把電阻Rf接在③、⑧之間。Rb2上獲得的電壓為反饋電壓，極性應(yīng)為上“＋”下“?”，即③的電位為“＋”。因而要求在輸入電壓對“地”為“＋”時⑧的電位為“＋”，由此可推導(dǎo)出⑥的電位為“?”，需將⑥接到④。

結(jié)論是，需將③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。

（2）減小放大電路從信號源索取的電流，即增大輸入電阻；穩(wěn)定輸出電流，即增大輸出電阻；故應(yīng)引入電流串聯(lián)負反饋。



根據(jù)上述分析，Rf的一端應(yīng)接在③上；由于需引入電流負反饋，Rf的另一端應(yīng)接在⑦上。為了引入負反饋，要求⑦的電位為“＋”，由此可推導(dǎo)出⑥的電位為“＋”，需將⑥接到⑤。

結(jié)論是，需將③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。

【方法總結(jié)】

（1）減小放大電路從信號源索取的電流，即增大輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負反饋。

（2）增強帶負載能力，即減小輸出電阻，應(yīng)引入電壓負反饋；穩(wěn)定輸出電壓，即減小輸出電阻，應(yīng)引入電壓負反饋。

（3）穩(wěn)定輸出電流，即增大輸出電阻，應(yīng)引入電流負反饋。

【常見錯誤】

在引入反饋時只注意保證引入的反饋組態(tài)正確，但沒有保證引入的反饋為負反饋。

第6、7章

信號的運算與處理電路

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生理解掌握理想運放的虛短與虛斷的特點，熟練掌握比例、加法、減法、微分、積分等幾種基本理想運算電路的工作原理及應(yīng)用；掌握實際運放的誤差分析；理解對數(shù)和反對數(shù)運算電路以及模擬乘法器的基本概念及應(yīng)用，有源濾波器的基本概念及一階、二階有源濾波器電路分析，單門限、雙門限電壓比較器電路分析。

本章的總體教學(xué)內(nèi)容：（采用多媒體教學(xué)）

§6－1

基本運算電路

§6－2

對數(shù)和反對數(shù)運算電路

§6－3

模擬乘法器及其應(yīng)用

§6－4

集成運放使用中的幾個問題

§7－1

電子系統(tǒng)概述

§7－2

信號檢測系統(tǒng)中的放大電路

§7－3

有源濾波電路

§7－4

電壓比較器

習(xí)題課

本章重點：

理想運放線性應(yīng)用的規(guī)律分析、基本運算電路分析、模擬乘法器的基本概念及應(yīng)用、有源濾波器、電壓比較器的基本概念、雙門限電壓比較器電路分析。

本章難點：

正確判斷運放的工作區(qū)，并靈活運用所在區(qū)的特點分析電路的功能。

本章主要的切入點：

通過引入理想運放的概念，建立虛短與虛斷的概念和零子模型電路；圍繞理想運放的兩個工作區(qū)各自的特點，分析比例、求和、，從而掌握運放應(yīng)用電路的一般分析方法。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：8

本章習(xí)題：P203

P233

6.1、6.9、6.10、6.11、6.13、6.14、6.16、7.3、7.13、7.20、7.21、7.22。

45、46節(jié)：

運用虛短與虛斷概念分析反相比例、同相比例、加法、減法、積分和微分運算電路的工作原理；對實際運算電路的誤差進行分析。

重點：基本運算電路的工作原理。

47、48、49節(jié)：

運用虛短與虛斷概念分析對數(shù)和反對數(shù)運算電路的工作原理。介紹模擬乘法器的工作原理及應(yīng)用。

重點:

模擬乘法器的工作原理。

習(xí)題課：應(yīng)用基本運算放大電路進行電路分析及計算。

50、51、52節(jié)：

濾波器的概念，分類，頻帶特性，對用運放構(gòu)成的簡單高通、低通濾波器電路進行分析。電壓比較器的概念，分類，應(yīng)用

重點:

有源高通、低通濾波器電路的分析；電壓比較器的分析方法、原理及應(yīng)用。

【例6-1】如圖所示的理想運放電路，可輸出對“地”對稱的輸出電壓和。設(shè)，。

（1）試求/。

（2）若電源電壓用15V，，電路能否正常工作？

【相關(guān)知識】

（1）運放特性。

（2）反相輸入比例運算電路。

【解題思路】

分析各運放組成哪種單元電路，根據(jù)各單元電路輸出與輸入關(guān)系，推導(dǎo)出總的輸出電壓的關(guān)系式。

【解題過程】

（1）由圖可知，運放A1和A2分別組成反相輸入比例運算電路。故

（2）

若電源電壓用15V，那么，運放的最大輸出電壓，當(dāng)時，，。運放A1和A2的輸出電壓均小于電源電壓，這說明兩個運放都工作在線性區(qū)，故電路能正常工作。

【例6-2】電路如圖所示，設(shè)運放均有理想的特性，寫出輸出電壓與輸入電壓、的關(guān)系式。

【相關(guān)知識】

運放組成的運算電路。

【解題思路】

分析各運放組成哪種單元電路，根據(jù)各單元電路輸出與輸入關(guān)系，推導(dǎo)出總的輸出電壓的關(guān)系式。

【解題過程】

由圖可知，運放A1、A2組成電壓跟隨器。

，

運放A4組成反相輸入比例運算電路

運放A3組成差分比例運算電路

運放A3組成差分比例運算電路

以上各式聯(lián)立求解得：

【例6-3】理想運放電路如圖所示，試求輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。

【相關(guān)知識】

加法器、減法器。

【解題思路】

由圖可知，本電路為多輸入的減法運算電路，利用疊加原理求解比較方便。

【解題過程】

當(dāng)時

當(dāng)時

利用疊加原理可求得上式中，運放同相輸入端電壓

于是得輸出電壓

【例7-1】現(xiàn)有有源濾波電路如下：

A、高通濾波器

B、低通濾波器

C、帶通濾波器

D、帶阻濾波器

選擇合適答案填入空內(nèi)。

（1）為避免50Hz電網(wǎng)電壓的干擾進入放大器，應(yīng)選用。

（2）已知輸入信號的頻率為1～2kHz，為了防止干擾信號的混入，應(yīng)選用。

（3）為獲得輸入電壓中的低頻信號，應(yīng)選用。

（4）為獲得輸入電壓中的低頻信號，應(yīng)選用。

（5）輸入信號頻率趨于零時輸出電壓幅值趨于零的電路為。

（6）輸入信號頻率趨于無窮大時輸出電壓幅值趨于零的電路為。

（7）輸入信號頻率趨于零和無窮大時輸出電壓幅值趨于零的電路為。

（8）輸入信號頻率趨于零和無窮大時電壓放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)的電路為。

【相關(guān)知識】

四種有源濾波電路的基本特性及其用途。

【解題思路】

根據(jù)四種有源濾波電路的基本特性及其用途來選擇填入。

【解題過程】

根據(jù)表7.1.3可知

答案為（1）D，（2）C，（3）B，（4）A，（5）A、C，（6）B、C，（7）C，（8）D。

【例7-2】已知由理想運放組成的三個電路的電壓傳輸特性及它們的輸入電壓uI的波形如圖所示。

（1）分別說明三個電路的名稱；

（2）畫出uO1～uO3的波形。

【相關(guān)知識】

單限比較器、滯回比較器和窗口比較器電壓傳輸特性的特征。

【解題思路】

（1）根據(jù)電壓傳輸特性判斷所對應(yīng)的電壓比較器的類型。

（2）電壓傳輸特性及電壓比較器的類型畫出輸出電壓的波形。

【解題過程】

（1）圖（a）說明電路只有一個閾值電壓UT（=2

V），且uI＜UT時uO1

=

UOL

=-0.7

V，uI＞UT時uO1

=UOH=6

V；故該電路為單限比較器。

圖（b）所示電壓傳輸特性的兩個閾值電壓UT1=2

V、UT2=4

V，有回差。uI＜UT1時uO2=

UOH

=+6

V，

uI＞UT2時uO2=

UOL

=-6

V,

UT1＜uI＜UT2時uO決定于uI從哪兒變化而來；說明電路為滯回比較器。

圖（c）所示電壓傳輸特性的兩個閾值電壓UT1=1

V、UT2=3

V，由于uI＜UT1和uI＞UT2時uO3=

UOL=-6

V，UT1＜uI＜UT2時uO1=

UOH

=+6

V，故該電路為窗口比較器。

答案是具有如圖（a）、（b）、（c）所示電壓傳輸特性的三個電路分別為單限比較器、滯回比較器和窗口比較器。

（2）根據(jù)題目給出的電壓傳輸特性和上述分析，可畫出uO1～uO3的波形，如圖(e)所示。

應(yīng)當(dāng)特別提醒的是，在uI＜4

V之前的任何變化，滯回比較器的輸出電壓uO2

都保持不變，且在uI=4

V時uO2從高電平躍變?yōu)榈碗娖剑敝羥I=2

V時uO2才從低電平躍變?yōu)楦唠娖?。?/p>

【方法總結(jié)】

根據(jù)滯回比較器電壓傳輸特性畫輸出電壓波形時，當(dāng)輸入電壓單方向變化（即從小逐漸變大，或從大逐漸變?。┙?jīng)過兩個閾值時，輸出電壓只跳變一次。例如本題中，當(dāng)uI從小逐漸變大時，只有經(jīng)過閾值電壓UT2=4

V時輸出電壓才跳變；而當(dāng)uI從大逐漸變小時，只有經(jīng)過閾值電壓UT1=2

V時輸出電壓才跳變。

【常見錯誤】

認為只要uI變化經(jīng)過閾值電壓UT1=2

V或UT2=4

V時輸出電壓就跳變。

圖(e)

第8章

信號發(fā)生器

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生理解掌握正弦波信號產(chǎn)生電路的基本概念，RC串聯(lián)、LC并聯(lián)正弦信號產(chǎn)生電路的組成、振蕩條件判斷、振蕩頻率計算；掌握理想運放非線性應(yīng)用的分析規(guī)律，方波產(chǎn)生電路組成及工作原理。

本章的總體教學(xué)內(nèi)容：（采用多媒體教學(xué)）

§8－1

正弦波信號發(fā)生器

§8－2

非正弦波信號發(fā)生器

本章重點：

正弦波振蕩電路的振蕩條件及比較器的基本原理。

本章難點：

振蕩條件的判別

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：4

本章習(xí)題：

P259

8.1、8.2、9.2.3、8.4、8.5、8.7、8.8、8.9、8.10、8.12

53、54節(jié)：

介紹正弦波發(fā)生器的工作原理，組成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生正弦波振蕩的條件；

重點:

正弦波發(fā)生器的工作原理。

55、56節(jié)：

典型的RC橋式電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理；電容三點式、電感三點式振蕩電路的結(jié)構(gòu)及工作原理，振蕩條件的判別；石英晶體振蕩電路的工作原來。

重點:

RC、LC振蕩電路的工作原理。

方波、鋸齒波產(chǎn)生電路的工作原理。

【例8-1】圖(a)所示電路是沒有畫完整的正弦波振蕩器。

（1）完成各節(jié)點的連接；

（2）選擇電阻的阻值；

（3）計算電路的振蕩頻率；

（4）若用熱敏電阻（的特性如圖(b)所示）代替反饋電阻，當(dāng)（有效值）多大時該電路出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波振蕩？此時輸出電壓有多大？

圖(a)

圖(b)

【相關(guān)知識】

RC正弦波振蕩器。

【解題思路】

根據(jù)RC正弦波振蕩器的組成和工作原理對題目分析、求解。

【解題過程】

（1）在本題圖中，當(dāng)時，RC串—并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的相移為零，為了滿足相位條件，放大器的相移也應(yīng)為零，所以結(jié)點應(yīng)與相連接；為了減少非線性失真，放大電路引入負反饋，結(jié)點

應(yīng)與相連接。

（2）為了滿足電路自行起振的條件，由于正反饋網(wǎng)絡(luò)（選頻網(wǎng)絡(luò)）的反饋系數(shù)等于1/3（時），所以電路放大倍數(shù)應(yīng)大于等于3，即。故應(yīng)選則大于的電阻。

（3）電路的振蕩頻率

（4）由圖(b)可知，當(dāng)，即當(dāng)電路出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波振蕩時，，此時輸出電壓的有效值

【例8-2】試判斷圖(a)所示電路是否有可能產(chǎn)生振蕩。若不可能產(chǎn)生振蕩，請指出電路中的錯誤，畫出一種正確的電路，寫出電路振蕩頻率表達式。

【相關(guān)知識】

LC型正弦波振蕩器。

【解題思路】

(1)

從相位平衡條件分析電路能否產(chǎn)生振蕩。

(2)

LC電路的振蕩頻率，L、C分別為諧振電路的等效電感和電容。

【解題過程】

圖（a）電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)由電容C和電感L（變壓器的等效電感）組成；晶體管T及其直流偏置電路構(gòu)成基本放大電路；變壓器副邊電壓反饋到晶體管的基極，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)；本電路利用晶體管的非線性特性穩(wěn)幅。靜態(tài)時，電容開路、電感短路，從電路結(jié)構(gòu)來看，本電路可使晶體管工作在放大狀態(tài)，若參數(shù)選擇合理，可使本電路有合適的靜態(tài)工作點。動態(tài)時，射極旁路電容和基極耦合電容短路，集電極的LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)諧振，其等效阻抗呈阻性，構(gòu)成共射極放大電路。利用瞬時極性法判斷相位條件：首先斷開反饋信號（變壓器副邊與晶體管基極之間），給晶體管基極接入對地極性為的輸入信號，則集電極對地的輸出信號極性為一，即變壓器同名端極性為一，反饋信號對地極性也為一。反饋信號輸入信號極性相反，不可能產(chǎn)生振蕩。若要電路滿足相位平衡條件，只要對調(diào)變壓器副邊繞組接線，使反饋信號對地極性為即可。改正后的電路如圖（c）所示。本電路振蕩頻率的表達式為

圖(c)

圖

(d)

圖（b）電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)由電容C1、C2和電感L組成；晶體管T是放大元件，但直流偏置不合適；電容C1兩端電壓可作為反饋信號，但放大電路的輸出信號（晶體管集電極信號）沒有傳遞到選頻網(wǎng)絡(luò)。本電路不可能產(chǎn)生振蕩。首先修改放大電路的直流偏置電路：為了設(shè)置合理的偏置電路，選頻網(wǎng)絡(luò)與晶體管的基極連接時要加隔直電容，晶體管的偏置電路有兩種選擇，一種是固定基極偏置電阻的共射電路，另一種是分壓式偏置的共射電路。選用靜態(tài)工作點比較穩(wěn)定的電路（分壓式偏置電路）比較合理。修改交流信號通路：把選頻網(wǎng)絡(luò)的接地點移到C1和C2之間，并把原電路圖中的節(jié)點2連接到晶體管T的集電極。修改后的電路如圖（d）所示。然后再判斷相位條件：在圖（d）電路中，斷開反饋信號（選頻網(wǎng)絡(luò)與晶體管基極之間），給晶體管基極接入對地極性為的輸入信號，集電極輸出信號對地極性為一（共射放大電路），當(dāng)LC選頻網(wǎng)絡(luò)發(fā)生并聯(lián)諧振時，LC網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗呈阻性，反饋信號（電容C1兩端電壓）對地極性為。反饋信號與輸入信號極性相同，表明，修改后的電路能滿足相位平衡條件，電路有可能產(chǎn)生振蕩。本電路振蕩頻率的表達式為

第9章

功率放大電路

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生了解功率放大電路的基本概念和特點；掌握乙類雙電源互補對稱功率放大電路的組成、工作原理及性能指標(biāo)的計算；掌握甲乙類互補對稱功率放大電路OCL和OTL的組成、工作原理及性能指標(biāo)的計算。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)方式）

§9－1

功率放大電路的特點及分類

§9－2

互補推挽功率放大電路

本章重點：

乙類、甲乙類互補對稱功率放大電路的輸出功率和效率的計算。

本章難點：

功率放大電路的工作原理及計算分析。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：4

本章的具體內(nèi)容：

57、58節(jié)：

介紹結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。

重點：對結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線的理解。

59、60節(jié)：

介紹MOS效應(yīng)管的工作原理、MOS效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。

重點：對MOS效應(yīng)管的特性曲線的理解。

FET放大電路的分類，Q點設(shè)置方法，兩種偏置方法的特點，以及用圖解法、計算法對電路進行分析。FET的小信號模型，并用它對共源、共漏放大器分析；加一習(xí)題課講解習(xí)題并對本章作一小結(jié)。

重點:強調(diào)分析方法的掌握，以及電路結(jié)構(gòu)、分析過程與BJT放大器的對比。

【例9-1】單電源互補功率放大電路如圖所示。設(shè)功率管、的特性完全對稱,

管子的飽和壓降，發(fā)射結(jié)正向壓降，，，，并且電容器和的容量足夠大。

（1）靜態(tài)時，A點的電位、電容器C兩端壓降和輸入端信號中的直流分量分別為多大？

（2）動態(tài)時，若輸出電壓仍有交越失真，應(yīng)該增大還是減小?

（3）試確定電路的最大輸出功率

、能量轉(zhuǎn)換效率，及此時需要的輸入激勵電流的值；

（4）如果二極管D開路，將會出現(xiàn)什么后果?

【相關(guān)知識】

甲乙類互補推挽功放電路的工作原理。

【解題思路】

（1）為了使單電源互補推挽功放電路輸出信號正負兩個半周的幅值對稱，靜態(tài)時，A點的電位應(yīng)等于電源電壓的一半，由此可推算電容器C兩端壓降和輸入端信號中的直流分量的大小。

（2）分析產(chǎn)生交越失真的原因，討論的作用。

（3）確定輸出電壓最大值，求解最大輸出功率、能量轉(zhuǎn)換效率及此時需要的輸入激勵電流的值。

（4）斷開二極管，分析電路可能出現(xiàn)的狀況。

【解題過程】

(1)

靜態(tài)時，調(diào)整電阻、和，保證功率管和處于微導(dǎo)通狀態(tài)，使A點電位等于電源電壓的一半，即。此時耦合電容C被充電，電容C兩端的電壓；輸入信號中的直流分量的大小，應(yīng)保證輸入信號接通后不影響放大電路的直流工作點，即。

(2)

電路中設(shè)置電位器和二極管D的目的是為功率管提供合適的靜態(tài)偏置，從而減小互補推挽電路的交越失真。若接通交流信號后輸出電壓仍有交越失真，說明偏置電壓不夠大，適當(dāng)增大電位器的值之后，交越失真將會減小。

（3）

功率管飽和時，輸出電壓的幅值達到最大值，則電路的最大輸出功率

此功放電路的能量轉(zhuǎn)換效率最大

當(dāng)輸出電壓的幅值達最大值時，功率管基極電流的瞬時值應(yīng)為

（4）當(dāng)D開路時，原電路中由電位器和二極管D給功率管和提供微導(dǎo)通的作用消失。、、和的發(fā)射結(jié)及將構(gòu)成直流通路，有可能使和管完全導(dǎo)通。若和的值較小時，將會出現(xiàn)，從而使功放管燒壞。

【例9-2】在圖示的電路中，已知運放性能理想，其最大的輸出電流、電壓幅值分別為15mA和15V。設(shè)晶體管和的性能完全相同，=60，

。試問：

（1）該電路采用什么方法來減小交越失真?請簡述理由。

（2）如負載分別為20、10時，其最大不失真輸出功率分別為多大?

【相關(guān)知識】

（1）乙類互補推挽功放。

（2）運算放大器。

（3）電壓并聯(lián)負反饋。

【解題思路】

（1）推導(dǎo)晶體管和即將導(dǎo)通時，管子發(fā)射結(jié)兩端電壓與輸入電壓關(guān)系，并由此分析電路減小交越失真的措施。

（2）根據(jù)運放輸出電流和輸出電壓的最大值，確定功放電路輸出電流和輸出電壓的最大值。在不同負載條件下，分析電路最大不失真輸出功率是受輸出電流的限制還是受輸出電壓的限制，從而可求出其最大不失真輸出功率。

【解題過程】

（1）當(dāng)輸入信號小到還不足以使晶體管和導(dǎo)通時，電路中還沒有形成負反饋。此時由電路圖可列出以下關(guān)系式

與

和死區(qū)電壓的關(guān)系為

當(dāng)時，和未導(dǎo)通；

當(dāng)時，

和導(dǎo)通。

由于運放的

很大，即使非常小時，

或也會導(dǎo)通，與未加運放的乙類推挽功放電路相比，輸入電壓的不靈敏區(qū)減小了，從而減小了電路的交越失真。

（2）由圖可知，功放電路最大的輸出電流幅值為

最大的輸出電壓幅值為

當(dāng)時，因為，那么，受輸出電壓的限制，電路的最大輸出功率為

當(dāng)時，因為，受輸出電流的限制，電路的最大輸出功率為

【例9-3】圖示為三種功率放大電路。已知圖中所有晶體管的電流放大系數(shù)、飽和管壓降的數(shù)值等參數(shù)完全相同，導(dǎo)通時b-e間電壓可忽略不計；電源電壓VCC和負載電阻RL均相等。填空：

（1）分別將各電路的名稱（OCL、OTL或BTL）填入空內(nèi)，圖（a）所示為_______電路，圖（b）所示為_______電路，圖（c）所示為_______電路。

（2）靜態(tài)時，晶體管發(fā)射極電位uE為零的電路為有_______。

（3）在輸入正弦波信號的正半周，圖（a）中導(dǎo)通的晶體管是_______，圖（b）中導(dǎo)通的晶體管是_______，圖（c）中導(dǎo)通的晶體管是_______。

（4）負載電阻RL獲得的最大輸出功率最大的電路為_______。

（5）效率最低的電路為_______。

【相關(guān)知識】

常用功率放大電路（OCL、OTL或BTL）。

【解題思路】

（1）根據(jù)三種功率放大電路（OCL、OTL或BTL）的結(jié)構(gòu)特點來選擇相應(yīng)的電路填空。

（2）功率放大電路采用雙電源供電時，其晶體管發(fā)射極電位uE為零。

（3）根據(jù)三種功率放大電路（OCL、OTL或BTL）的基本工作原理來選擇相應(yīng)的晶體管填空。

（4）分析三種功率放大電路的最大不失真輸出電壓，從而選出輸出功率最大的電路。

（5）根據(jù)三種功率放大電路的最大輸出功率以及功放管消耗的能量大小來確定效率最低的電路。

【解題過程】

（1）答案為OTL、OCL、BTL。

（2）由于圖（a）和（c）所示電路是單電源供電，為使電路的最大不失真輸出電壓最大，靜態(tài)應(yīng)設(shè)置晶體管發(fā)射極電位為VCC/2。因此，只有圖（b）所示的OCL電路在靜態(tài)時晶體管發(fā)射極電位為零。因此答案為OCL。

（3）根據(jù)電路的工作原理，圖（a）和（b）所示電路中的兩只管子在輸入為正弦波信號時應(yīng)交替導(dǎo)通，圖（c）所示電路中的四只管子在輸入為正弦波信號時應(yīng)兩對管子（T1和T4、T2和T3）交替導(dǎo)通。

因此答案為T1，T1，T1和T4。

（4）在三個電路中，哪個電路的最大不失真輸出電壓最大，哪個電路的負載電阻RL獲得的最大輸出功率就最大。三個電路最大不失真輸出電壓的峰值分別為

，，

（5）根據(jù)（3）、（4）中的分析可知，三個電路中只有BTL電路在正弦波信號的正、負半周均有兩只功放管的消耗能量，損耗最大，故轉(zhuǎn)換效率最低。因而答案為（c）。

第10章

直流穩(wěn)壓電源

本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：

要求學(xué)生掌握直流電源的組成，各部分的作用，了解穩(wěn)壓電源的發(fā)展趨勢和典型的元件。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§10－1　概述

§10－2　單相整流及電容濾波電路

§10－3　串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路

習(xí)題課，復(fù)習(xí)

本章重點：

直流電源的組成及各部分的作用；單相橋式整流電路、電容濾波、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的工作原理。

本章難點：

濾波電路的定量計算。

本章主要的切入點：

從前幾章電子電路對直流電源的要求，簡略說明直流電源的任務(wù)，進而說明直流電源的組成。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：4

本章習(xí)題：

P299

10.1、10.3、10.6、10.13、10.10、10.17

61、62節(jié)：

直流電源的組成框圖，各個部分的作用，主要參數(shù)，對器件的選擇的要求。介紹半波整流電路，分析典型的單相橋式整流電路。介紹濾波、穩(wěn)壓部分的典型結(jié)構(gòu)。重點:

單相橋式整流電路的工作原理。

63、64節(jié)

典型穩(wěn)壓電源電路的工作原理：簡介串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路和串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路的工作原理；介紹常用的三端集成穩(wěn)壓器件78XX和79XX系列。

重點:

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理。

習(xí)題課，講解本章節(jié)的重難點習(xí)題，傳授解題技巧；對本課程做總結(jié)性回顧。

【例10-1】在某一具有電容濾波的橋式整流電路中，設(shè)交流電源的頻率為1000HZ，整流二極管正向壓降為0.7V，變壓器的內(nèi)阻為2。要求直流輸出電流IO=100mA，輸出直流電壓UO=12V，試計算：

（1）估算變壓器副邊電壓有效值U2。

（2）選擇整流二極管的參數(shù)值。

（3）選擇濾波電容器的電容值。

【相關(guān)知識】

電容濾波的橋式整流電路。

【解題思路】

（1）根據(jù)估算變壓器副邊電壓有效值U2。

（2）根據(jù)電路中流過二極管的電流及二極管承受的最高反壓電壓選擇整流二極管。

（3）根據(jù)及電容器的耐壓選擇濾波電容器。

【解題過程】

(1)

由可得

。

(2)

流過二極管的電流

二極管承受的反壓為

選2CP33型二極管，其參數(shù)為URM＝25V，IDM＝500mA。

(3)

由，，可得

取，那么

選C＝22μF，耐壓25V的電解電容。

【例10-2】串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖所示。已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，負載。

(1)

標(biāo)出運算放大器A的同相和反相輸入端。

(2)

試求輸出電壓的調(diào)整范圍。

(3)

為了使調(diào)整管的，試求輸入電壓的值。

【相關(guān)知識】

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

【解題思路】

(1)

運算放大器的同相和反相輸入端的連接要保證電路引入電壓負反饋。

(2)

根據(jù)確定輸出電壓的調(diào)整范圍。

(3)

由，并考慮到電網(wǎng)電壓有波動，確定輸入電壓的值。

【解題過程】

(1)

由于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路實際上是電壓串聯(lián)負反饋電路。為了實現(xiàn)負反饋，取樣網(wǎng)絡(luò)（反饋網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)接到運放的反相輸入端，基準(zhǔn)電壓應(yīng)接到運放的同相輸入端。所以，運放A的上端為反相輸入端（–），下端為同相端（+）。

(2)

根據(jù)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理，由圖可知

式中，為可變電阻滑動觸頭以下部分的電阻，。

當(dāng)時，最小

當(dāng)時，最大

因此，輸出電壓的可調(diào)范圍為。

（3）由于

當(dāng)時，為保證，輸入電壓

若考慮到電網(wǎng)電壓有波動時，也能保證，那么，實際應(yīng)用中，輸入電壓應(yīng)取。

【常見的錯誤】

容易忽視電網(wǎng)電壓有波動。

【例10-3】圖中畫出了兩個用三端集成穩(wěn)壓器組成的電路，已知靜態(tài)電流IQ=2mA。

（1）寫出圖（a）中電流IO的表達式，并算出其具體數(shù)值；

（2）寫出圖（b）中電壓UO的表達式，并算出當(dāng)R2=0.51k時的具體數(shù)值；

（3）說明這兩個電路分別具有什么功能？

圖(a)

圖(b)

【相關(guān)知識】

三端集成穩(wěn)壓器。

【解題思路】

(4)

寫出圖(a)電路輸出電流與穩(wěn)壓器輸出電壓的表達式。

(5)寫出圖(b)電路輸出電壓與穩(wěn)壓器輸出電壓的表達式。

(6)由表達式分析各電路的功能。

【解題過程】

（1）

篇3

由于光伏電池、燃料電池和蓄電池等的輸出電壓較低，甚至低于48V，而針對AC220V電網(wǎng)，半橋、全橋并網(wǎng)逆變器的輸入一般為DC760V和DC380V，如何實現(xiàn)高增益升壓變換是可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中需解決的主要問題之一[1,2]。當(dāng)工作占空比D趨近于1時，基本Boost變換器的增益在理論上趨于無窮大，但在實際工程應(yīng)用中存在如下問題：①開關(guān)管及二極管的電壓、電流應(yīng)力大；②開關(guān)損耗、二極管反向恢復(fù)損耗大，導(dǎo)致變換效率低；③dv/dt大，導(dǎo)致EMI嚴重；④抗輸入電壓擾動能力及動態(tài)性能差。基于上述原因，基本Boost變換器一般用于電壓增益小于6的場合[3,4]。為提高電壓增益，進而提高變換效率，已經(jīng)提出了很多高增益變換拓撲[5-12]。文獻[5]提出采用級聯(lián)Boost變換器實現(xiàn)高電壓增益，變換效率較高，但主電路拓撲及控制較復(fù)雜，如何確保級聯(lián)Boost變換器穩(wěn)定工作也相對困難。采用耦合電感可提高電壓增益[6]，但漏感會影響變換效率，增加開關(guān)電壓應(yīng)力，EMI問題也更加突出。采用有源鉗位電路[7,8]可有效回收漏感能量，降低開關(guān)電壓應(yīng)力，但電路復(fù)雜，成本增加，而且鉗位電路也會產(chǎn)生附加損耗。文獻[9]通過增加一個鉗位電容及一個鉗位二極管實現(xiàn)有源鉗位電路的功能，電路簡單，但流過激磁電感及開關(guān)管的電流增加。本文從基本Boost變換器的開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)出發(fā)，通過在其三條支路串入合適極性的電壓源來提高電壓增益，得到三種高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)，通過對開關(guān)電壓應(yīng)力的分析，確定了最優(yōu)的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)，最后基于拓撲組合研究了電路實現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上，分析了所提出的高增益Boost變換器的工作原理，對其性能進行了詳細分析，最后進行了實驗研究。

2高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)

基本Boost變換器如圖1所示，工作于電感電流連續(xù)模式（CCM）時，電壓增益M為通過在由有源開關(guān)S、二極管VD、電感L組成的開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)的三條支路中串入合適極性的電壓源uc，從而得到圖2所示的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)伏秒平衡原理，當(dāng)工作于CCM模式時，采用圖2a～圖2c所示的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)所得到的變換器電壓增益分別為所示的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)可以降低有源開關(guān)S及二極管VD的電壓應(yīng)力，而采用圖2c所示的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致有源開關(guān)S及二極管VD的電壓應(yīng)力增加。對于圖2b所示的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)，增加uc一方面可以提高電壓增益，同時可以降低開關(guān)器件的電壓應(yīng)力，比較而言，它是一種更優(yōu)的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)。圖2b中的電壓源uc如何實現(xiàn)呢？當(dāng)電容電壓紋波相對于平均值很小時，可以等效為電壓源，因此考慮把uc用一個大容量電容Cc替代，但由于二極管VD的單向?qū)щ娦?，?dǎo)致電容Cc一直放電，因此必須增加一條支路引入電流ic為Cc提供充電電流，如圖3a所示。ic通過一個基本Boost型開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)引入，最后得到圖3b所示的基于拓撲組合的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)。

3工作原理由圖3b所示的基于拓撲組合的高增益開關(guān)電感三端網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的Boost變換器如圖4所示，在分析其工作原理之前作如下假設(shè)：①電感電流il1和il2連續(xù)；②電容Co、Cc足夠大，其上電壓保持不變；③所有器件都是理想器件，不考慮寄生參數(shù)等的影響。有源開關(guān)S1、S2采用交錯控制策略，由于開關(guān)占空比D＞0.5和D＜0.5時變換器的開關(guān)狀態(tài)有所

3.1D＞0.5D＞0.5時，在一個開關(guān)周期Ts內(nèi)變換器有3個開關(guān)狀態(tài)，見表1。其穩(wěn)態(tài)工作的主要波形如圖5所示，圖中D=0.6。變換器工作于狀態(tài)1時的等效電路如圖6所示，電感L1及L2兩端的電壓ul1、ul2均為輸入電壓uin，電流il1、il2線性上升，電容電流ic為零，電容電壓uc保持不變。采用同樣的方法，可以得到其他狀態(tài)時變換器的等效電路和工作情況。

3.2D＜0.5D＜0.5時，在一個開關(guān)周期Ts內(nèi)變換器有3個開關(guān)狀態(tài)，見表2。其穩(wěn)態(tài)工作的主要波形如圖7所示，圖中D=0.4。變換器工作于狀態(tài)1時的等效電路如圖8所示。電感L1兩端的電壓ul1為輸入電電流il1線性上升，電感L2兩端的電壓ul2為輸入電壓uin?uc，電流il2線性下降，電容電流ic為?il2，電容電壓uc上升。采用同樣的方法，可以得到其他狀態(tài)時變換器的等效電路和工作情況。

4性能分析由于在實際工程中，一般電壓增益M＞

4時才考慮采用高增益Boost變換器，由后面的分析可知，此時工作占空比D大于0.5，因此下面主要基于圖5分析D＞0.5時變換器的性能。

4.1電壓增益M根據(jù)電感L1、L2的伏秒平衡可得

4.2開關(guān)管電壓應(yīng)力有源開關(guān)開關(guān)S1及二極管VD1所承受的電壓應(yīng)力uvpS1和uvpVD1為

4.3開關(guān)管電流應(yīng)力設(shè)電感電流il1、il2的平均值分別為IL1和IL2，輸出電流io的平均值為Io。穩(wěn)態(tài)工作時，一個開關(guān)周期Ts內(nèi)電容Cc的充電與放電電荷必然相等，當(dāng)開關(guān)S1、S2的工作占空比D相等時，充電與放電時間均為(1?D)Ts，充電與放電電流分別為IL2、IL1，因此IL1與IL2必然相等，可實現(xiàn)自動均流，也就是

4.4電容電壓uCc的紋波峰峰值電容Cc的充放電電荷Qcc為

4.5輸入電流紋波峰峰值由于

4.6輸出電壓紋波峰峰值輸出電壓紋波峰峰值Δuopk為

5實驗研究

實驗參數(shù)如下：輸入電壓uin=10V，輸出電壓uo=50V，輸出功率po=150W，電感L1=L2=30μH，電容Cc=33μF，輸出電容Co=47μF，開關(guān)頻率fs=100kHz，有源開關(guān)S1、S2均選用IRFZ44N，二極管VD1、VD2選用Y20100DN。圖9a為輸入電壓uin，輸出電壓uo，開關(guān)管S1、S2的驅(qū)動Q1、Q2的波形，占空比為0.6左右，電壓增益為基本Boost變換器的2倍。圖9b為開關(guān)管S1、S2，二極管VD1、VD2兩端的電壓uds1、uds2、ud1、ud2的波形，可以看出S1、S2、VD1所承受的電壓應(yīng)力均為輸出電壓uo的1/2，二極管VD2說承受的電壓應(yīng)力就是輸出電壓uo，但二極管關(guān)斷時兩端的電壓為uo的1/2，有利于降低關(guān)斷損耗。圖9c為電感電流iL1、iL2及輸入電流iin的波形，可以看出兩相電感電流基本相等，實現(xiàn)了自動均流，輸入電流為兩相電感電流之和，由于iL1、iL2的相位相差180°，輸入電流紋波比電感電流紋波小得多，紋波頻率為開關(guān)頻率的2倍，有利于減小輸入濾波器。圖10所示為變換器效率曲線，效率最大值為92%。

篇4

【關(guān)鍵詞】高職 電子技術(shù)課程 教學(xué) 改進

【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）10C-

0147-02

電子技術(shù)是高職電子、通信等涉電專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程一般在一年級開設(shè)，是學(xué)生邁入專業(yè)學(xué)習(xí)的第一步，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定電子方面的知識、技能基礎(chǔ)。電子技術(shù)與先修的電路基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)等課程緊密聯(lián)系，學(xué)習(xí)起來相對困難。而且高職高專屬于大專教育層次，學(xué)生的入學(xué)成績普遍較低，基礎(chǔ)較差，在高職教育學(xué)習(xí)過程中，很多學(xué)生出現(xiàn)上課不聽、課后不做、動手不會等不愿學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。而高職院校的目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。因此，電子技術(shù)課程教學(xué)應(yīng)根據(jù)學(xué)生的具體情況并結(jié)合各專業(yè)自身特點和需求，改進教學(xué)模式，進行模塊化教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。此外，還應(yīng)突出實踐教學(xué)，增加實踐學(xué)時，改進實踐教學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的電子實踐能力，掌握高素質(zhì)技能型人才所必須具備的電子基本知識、技能。本文以柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，對高職電子技術(shù)課程教學(xué)改進進行探討。

一、進行模塊化教學(xué)

高職電子技術(shù)課程包括模擬電路和數(shù)字電路兩大部分，具有內(nèi)容多、范圍廣、理論較深、實踐性較強等特點，模擬電路相對復(fù)雜，比較抽象，如多級放大電路，而數(shù)字電路的邏輯性較強，對學(xué)生來說，學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程有一定的難度。根據(jù)高職學(xué)生的特點及培養(yǎng)目標(biāo)，高職電子技術(shù)課程教學(xué)應(yīng)本著“淡化理論、夠用為度、培養(yǎng)技能、重在應(yīng)用”的原則，教學(xué)中以定性解釋為主，定量計算為輔，著重了解各器件的基本功能，掌握電路的分析方法，簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計算。在具體教學(xué)實施過程中，將相關(guān)聯(lián)的知識放在同一模塊中，嘗試進行模塊化教學(xué)。模擬電路部分分為二極管電路、晶體管電路、集成運算放大器電路和負反饋電路等模塊，數(shù)字電路部分分為基本邏輯門電路、組合邏輯電路和時序邏輯電路等模塊，改變以往按章節(jié)順序教學(xué)的傳統(tǒng)模式，這樣，條理更清楚，知識結(jié)構(gòu)更完整，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握電子技術(shù)課程。值得一提的是，課前，教師應(yīng)詳細了解上課班級的學(xué)生的基本情況，了解學(xué)生對電路基礎(chǔ)等課程的掌握程度。如筆者曾經(jīng)教過通信技術(shù)班，該班女生較多且有部分學(xué)生是文科生，文科生、女生普遍對電路心存恐懼。因此，在電子教學(xué)內(nèi)容選取時盡量選取易懂、易學(xué)且后續(xù)專業(yè)課程所需的必備知識。

如進行二極管電路模塊教學(xué)時，按以下思路進行教學(xué)：一是二極管的結(jié)構(gòu)。講課時，由生活中常見的廣告牌、霓虹燈、交通紅綠燈等由什么構(gòu)成引入，學(xué)生討論后，教師簡要說明其工作過程，從而吸引學(xué)生的注意力。再展示普通二極管、發(fā)光二極管等元器件，讓學(xué)生有一個感性認識，了解各種二極管的形狀、外形結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生感覺到課程與生活緊密相連，消除學(xué)習(xí)疑慮，對二極管產(chǎn)生興趣。待學(xué)生情緒調(diào)動起來后，講解具體構(gòu)成，說明二極管實質(zhì)上就是一個PN結(jié)，再補充講解P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體及半導(dǎo)體（硅和鍺）的相關(guān)知識。

二是二極管的特性。在了解二極管組成的基礎(chǔ)上，先進行簡單實驗演示，用萬用表測試二極管的導(dǎo)電性能。演示時，讓學(xué)生協(xié)助完成，分別給發(fā)光二極管加正向和反向電壓，發(fā)光二極管就會亮或不亮，這時學(xué)生的好奇心被觸發(fā)，學(xué)習(xí)興趣更濃，求知欲望也會被激發(fā)，且在教學(xué)演示過程中，學(xué)生參與其中，學(xué)習(xí)積極性更高。再結(jié)合PN結(jié)分析二極管的單向?qū)щ娦?，介紹二極管的主要參數(shù)如導(dǎo)通電壓等。這樣，課堂氣氛更活躍，授課過程也不會顯得枯燥乏味，學(xué)生樂在其中，學(xué)習(xí)更輕松，效率更高，更容易理解并掌握二極管的工作特性。

三是二極管判別。利用萬用表結(jié)合二極管的單向?qū)щ娦耘袆e二極管的正負極，鑒定其優(yōu)劣。學(xué)生測試前，教師先講解并進行示范，注意指針式萬用表與數(shù)字萬用表的區(qū)別，再留時間給學(xué)生多次練習(xí)并加以指導(dǎo)，鍛煉學(xué)生的動手能力，要求學(xué)生熟練掌握二極管正負極以及優(yōu)劣的判斷方法。

四是二極管簡單應(yīng)用。講授時，借助Multisim電路仿真軟件建立開關(guān)、限幅、鉗位、檢波等二極管應(yīng)用電路，利用虛擬示波器，學(xué)生就可觀察各種電路的工作過程，進而了解二極管的不同功用。再簡要講解、分析各電路的工作原理，說明二極管的功能、作用。利用現(xiàn)代教育技術(shù)進行教學(xué)，將復(fù)雜的電路工作過程直觀化，消除電路的抽象感，利于學(xué)生理解、接受。

五是整流電路。講授時，利用Multisim模擬連接單相半波整流、全波整流、三相橋式整流電路，進行設(shè)置參數(shù)，借助虛擬示波器，學(xué)生就可以直觀地觀察到半波整流、全波整流的輸出波形，比較兩者之間的異同，學(xué)生對各種整流電路就會有一個直觀的了解，再分析整流原理，講解二極管在整流過程的作用。

六是直流穩(wěn)壓電源。在整流電路的基礎(chǔ)上，結(jié)合濾波電路和穩(wěn)壓電路，利用Multisim模擬連接一個完整的直流穩(wěn)壓電源電路，利用虛擬示波器進行調(diào)試，調(diào)試過程中，也可人為設(shè)置一些故障如二極管反接，以培養(yǎng)學(xué)生的電路故障排除能力，提高學(xué)生對電子電路的理解。如果條件許可，還可以要求學(xué)生在實驗箱上實現(xiàn)電路的連接，或做出實際產(chǎn)品，進一步提高電子電路實踐技能。

這樣，將相關(guān)聯(lián)的知識放在同一個模塊中進行教學(xué)，由簡入繁，從易到難，逐步提高，靈活采用適宜的教學(xué)模式、方法，利用多種教學(xué)手段，營造輕松活躍的課堂氛圍，觸發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，聯(lián)系實際，教學(xué)效果明顯改善，提高了教學(xué)質(zhì)量。

二、突出實踐教學(xué)

高職院校的目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，這就要求高職教育階段要突出實踐教學(xué)。在電子技術(shù)課程教學(xué)中，應(yīng)著重鍛煉學(xué)生的電路認知連接能力，提高學(xué)生的電子電路故障分析處理能力，培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力，培育學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

由于先修了電路基礎(chǔ)課程，進行了相應(yīng)的實驗、實訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生有了一定的實踐技能基礎(chǔ)，但很脆弱。而且電子技術(shù)課程中電路的元器件更多，電路更復(fù)雜，對高職學(xué)生來說難度更大，特別是數(shù)字電路部分，邏輯性較強，對高職學(xué)生的要求也就更高。

高職電子實踐教學(xué)包括實驗、實訓(xùn)教學(xué)，根據(jù)高職學(xué)生的實際情況，電子實驗、實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)遵循循序漸進的原則，由淺入深，逐步加大實踐教學(xué)的難度。為使學(xué)生有更多的機會鍛煉動手能力，應(yīng)調(diào)整教學(xué)計劃，增加實驗教學(xué)學(xué)時，因此，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信技術(shù)專業(yè)的電子技術(shù)課程由10學(xué)時增加到20學(xué)時。

“集成邏輯門”實驗是學(xué)生進行的第一個數(shù)字電路方面的實驗。應(yīng)先簡單介紹數(shù)字實驗箱的相關(guān)情況，讓學(xué)生明白數(shù)字電路與模擬電路實驗的區(qū)別。再逐一介紹74LS00、74LS10、74LS20等集成與非門的各引腳功能，強調(diào)芯片的放置方向及電源、接地和閑置引腳的連接方式等注意事項。接著逐一測試各邏輯門的邏輯功能。第一次進行數(shù)字電路連接，教師應(yīng)親自示范，詳細講解接線的步驟，這樣學(xué)生更容易入門并多加練習(xí)，掌握電路連接的方法，其他后續(xù)電路接線就可舉一反三了。電路連接好后，示范邏輯功能測試過程，詳細說明邏輯輸入（邏輯電平開關(guān)）和輸出（邏輯電平指示燈）的操作方法及所表示的含義。應(yīng)讓學(xué)生多次規(guī)范測試，培養(yǎng)學(xué)生良好的操作意識，使學(xué)生熟練掌握測試的方法。在完成邏輯功能測試后，為進一步熟悉和提升數(shù)字電路實踐能力，通過邏輯變換，由與非門實現(xiàn)基本邏輯與、或、非功能，畫出電路圖并在實驗箱上進行電路連接并驗證起功能。在學(xué)生進行實驗的過程中，教師應(yīng)巡視答疑，及時鼓勵學(xué)生，給予學(xué)生正方向的心理暗示，幫助學(xué)生樹立信心，這樣，學(xué)生就會更積極主動地學(xué)習(xí)，學(xué)生的動手實踐能力得到鍛煉，職業(yè)技能也會逐步提升。

為進一步錘煉學(xué)生的動手實踐能力，結(jié)合專業(yè)技能需求，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院還在不同專業(yè)開設(shè)不一樣的綜合性電子實訓(xùn)教學(xué)。如在電氣自動化專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程后開設(shè)電子基本技能實訓(xùn)課程，進行為期一周的調(diào)幅收音機的安裝、調(diào)試實訓(xùn)。通過實訓(xùn)，學(xué)生進一步掌握電子器件的識別及檢驗方法，鍛煉復(fù)雜電路的讀圖、分析能力，學(xué)會三極管靜態(tài)工作點的測試方法，了解三極管電路的信號放大過程，了解收音機的工作原理，掌握電路故障處理的方法。調(diào)試好的收音機可豐富學(xué)生的課余生活，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)所帶來的愉悅，讓學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，勤于動手，體會到學(xué)有所用。此外，在移動通信專業(yè)的電子技術(shù)課程后開設(shè)對講機組裝與維修實訓(xùn)課程，進行為期兩周的調(diào)頻收音對講機的組裝、維修實訓(xùn)。通過實訓(xùn)，學(xué)生進一步熟悉二極管、晶體管、電容等電子器件的判別測試方法，掌握對講機的工作原理，熟悉對講機的維修方法、步驟，掌握電路故障分析、處理方法。調(diào)試好的對講機可用來收聽新聞，也方便同學(xué)間的短距離聯(lián)系。通過實踐教學(xué)，將抽象的電子知識具體化，變成實際可用的電子產(chǎn)品，學(xué)生也就會更愿意學(xué)習(xí)、更主動實踐，職業(yè)技能就會提升得更快。

當(dāng)然，在增加實踐教學(xué)學(xué)時，加大實踐教學(xué)力度的同時，也要適時調(diào)整、更新實踐教學(xué)內(nèi)容，改善實驗實訓(xùn)條件，更新儀器設(shè)備，以滿足用人單位及實際工作對高職學(xué)生各方面的技能、素質(zhì)要求。柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)過多年的電子技術(shù)課程教學(xué)實踐，逐步完善教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方式方法，進行模塊化教學(xué)。學(xué)生的課堂表現(xiàn)更活躍，學(xué)習(xí)積極性也更高，課程成績也隨之大幅提高，教學(xué)效果大大改觀。

綜上所述，根據(jù)課程特點及高職學(xué)生的現(xiàn)狀，結(jié)合專業(yè)需求，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院在電子技術(shù)課程教學(xué)過程中，靈活采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法、教學(xué)模式，充分利用各種教學(xué)手段，進行模塊化教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，樂在其中，使學(xué)生掌握高素質(zhì)技能型人才所必須具備的電子電路基本知識。此外，突出實踐教學(xué)，更新實踐教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的動手實踐能力和電路認知、故障處理能力，培育學(xué)生的電路設(shè)計能力，以促進學(xué)生職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)的全面提升。

【參考文獻】

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[2]馮燕芳.高職院校實踐教學(xué)評價指標(biāo)體系研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2012（8）

[3]譚永紅.電子線路實驗進階教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008

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光耦的結(jié)構(gòu)

光耦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(剖面)如圖1所示。光耦輸入部分大都是紅外發(fā)光二極管，輸出部分有不同的光敏器件，如圖2所示。

這里要說明的是，圖2(c)的輸入部分有兩個背對背的紅外發(fā)光二極管，它用于交流輸入的場合；圖2(d)采用達林頓輸出結(jié)構(gòu)，它可使輸出獲得較大的電流；圖2(e)、2(f)的輸出由光觸發(fā)雙向可控硅組成，它們主要用來驅(qū)動交流負載。圖2(e)與圖2(f)的差別是圖2(f)有過零觸發(fā)控制(圖中的“ZC”即“過零”的意思)，而圖2(e)沒有過零觸發(fā)控制電路。

基本電路

光耦的基本電路如圖3所示。圖3(a)的負載電阻RL接在發(fā)射極及地之間，圖3(b)的負載電阻RL接在電源Vdd與集電極之間。

在圖3(a)中，輸入端加上Vcc電壓，經(jīng)限流電阻Rin后，有一定的電流IF流經(jīng)紅外發(fā)光二極管，IF與Vcc、發(fā)光二極管的正向壓降VF及Rin的關(guān)系為：IF=(Vcc-VF)/Rin。式中的VF取1.3V。IF的最大值由資料給出(一般工作時IF≤10mA)。

發(fā)光二極管發(fā)光后，光電三極管導(dǎo)通，集電極電流Ic由Vdd經(jīng)光電三極管流過RL到地，使輸出電壓Vout=Ic×RL(或Vout=Vdd-VCE，VCE為光電三極管的管壓降)。

圖3(b)的工作原理與圖3(a)相同，不再重復(fù)。圖3中輸入、輸出也可用各自的地。

從圖3(a)可以看出；輸入端不加Vcc電壓，輸出端Vout=0V，輸入端加了Vcc電壓，負載得電，這個功能相當(dāng)于“繼電器”。如果在輸入端加幅值為5V的脈沖(如圖4所示)，輸出端Vdd=12V，RL=10kΩ，則輸出的脈沖幅值接近12V，從這功一能來看，相當(dāng)于“變壓器”；若輸入電壓從0躍變到+5V，輸出則從0躍變到接近12V，它又可用作電平轉(zhuǎn)換。

特點及應(yīng)用范圍

光耦的主要特點：輸入與輸出之間絕緣(絕緣電壓可達數(shù)千伏)；信號傳輸為單方向，輸出信號不會對輸入信號有影響；能傳輸模擬信號也可傳輸數(shù)字信號；抗干擾能力強；體積小、壽命長；由于無觸頭，因此抗振性強。近年來由于生產(chǎn)工藝改進，SMT的發(fā)展，開發(fā)出性能更好、尺寸更小的貼片式光耦，它由DIP6管腳封裝改進成4管腳封裝，不僅改小尺寸，并且減小了干擾，如圖5所示，但有一些公司其管腳仍按6管腳排列，如圖2所示。頂面有圓圈者為第1管腳，如圖6所示。

由于該類器件有上述特點，它主要應(yīng)用于隔離電路、開關(guān)電路、邏輯電路、信號長線傳輸、線性放大電路、隔離反饋電路、控制電路及電平轉(zhuǎn)換電路等。

光耦主要參數(shù)

本文介紹NEC公司及TOSHIBA公司生產(chǎn)的一些常用的貼片式光耦及其主要參數(shù)。主要參數(shù)如表1及表2所示。

這里要說明一下電流傳輸比(CTR)這個參數(shù)的意義。CTR是Current Transfer Ratio 的縮寫。它是在一定工作條件下(IF及VCE)，光耦的輸出電流Ic與輸入電流IF的比值，一般用百分比表示，其值低的從幾到幾十，高的從幾十到幾百，達林頓輸出型可達上千。CTR大，則在同樣的IF下，輸出電流Ic大，驅(qū)動負載的能力也強(或者說IF較小可獲得大的Ic)。

這里順便指出，當(dāng)用光電耦合器作交流信號傳輸時，必須考慮它的頻率特性。采用GaAs發(fā)光二極管及硅光電三極管的光耦，其最高工作頻率約為500kHz；其響應(yīng)時間小于10μs。

在使用時要注意的紅外發(fā)光二極管的反壓VR一般是很低的，有的VR僅3V。因此在使用時輸入端不能接反，防止紅外發(fā)光二極管因反壓過高而擊穿(可在1腳、3腳接一個反向二極管來保護，如圖4所示)。

光耦的簡易測量方法

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焊接認識實習(xí)報告格式一

一、 實習(xí)目的

1、數(shù)字萬用表是一種能夠測試電壓，電流，電阻，二極管，三極管，頻 率等的電子儀表。

2、數(shù)字萬用表的組裝是為了更好的提高學(xué)生的動手能力， 識別元器件的 能力。

3、了解數(shù)字萬用表的工作原理，掌握萬用表的焊接，組裝與調(diào)試。

二、實訓(xùn)內(nèi)容

萬用表焊接

1、 所用工具：元器件、萬用表散裝套件、組裝工具、電烙鐵。

2、元件檢查：

線路板、二極管、電位器、金屬化電容、電解電容、電容、日字架、電源線、電池彈片、晶體管插座、保險絲架、 導(dǎo)電膠、保險絲、液晶顯示器片、康銅絲、自攻螺絲、外殼、 鋼珠、齒輪彈簧、接觸片V 、功能版、測試表筆、說明書、 9v 疊層電池、功能旋鈕。

3、焊接采用焊接技術(shù)按照圖紙進行

將各個元件焊接到焊板相應(yīng)的位置，并時刻按照焊接的要求來 并時刻按照焊接的要求來進行各部分的操作。焊接完成后檢查各個焊要求焊點符合標(biāo)準(zhǔn)、不虛焊、假焊、搭焊更不能錯焊和漏焊。 要求同類元件高度一致，接線準(zhǔn)確。

三、實訓(xùn)過程

(1)安裝電阻、電容、二極管等。 電阻、 二極管等安裝時，(臥式安裝立式安裝)

(2)安裝電位器、三極管插座。

(3)安裝保險座。

(4)安裝電池線。

(5)萬用表檢測

實訓(xùn)總結(jié)

這次實訓(xùn)顯然沒有成功，萬用表組裝完成后接觸不良。但是我也在這次失敗中學(xué)到了很多東西。 在這次的電子實訓(xùn)過程中，可以說是充滿了挑戰(zhàn)也因此有了驚喜， 在充滿了困惑的同時也多了些許的了解。雖然時間不是很長但過程確實值得回味的，每一個細節(jié)我們都親歷親為 ，也因此印象深刻。在學(xué)習(xí)和實踐中我們或多或少的掌握了一些知識，有了一些體會和感觸。

在一開始，看著簡單的電烙鐵心里很是期待。當(dāng)拿在自己手里的時候就迫不及待了，完全沒有聽老師講解要領(lǐng)，以至于在下面的操作中出現(xiàn)了不能將器件很好的焊在電路板上。

焊接認識實習(xí)報告格式二

實驗名稱：

實 驗 者：

班 級:

學(xué) 號:

實驗時間：20xx年12月1號-7號

指導(dǎo)老師：楊老師

一、 實習(xí)內(nèi)容：

(1) 學(xué)習(xí)識別簡單的電子元件與電子線路;

(2) 學(xué)習(xí)并掌握收音機的工作原理;

(3) 按照圖紙焊接元件，組裝一臺收音機，并掌握其調(diào)試方法。

二、實習(xí)器材介紹：

(1) 電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30 w，烙鐵頭是銅制。

(2) 螺絲刀、鑷子等必備工具。

(3)松香和錫，由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。

(4) 兩節(jié)5號電池。

三、實習(xí)目的：

電子技術(shù)實習(xí)的主要目的就是培養(yǎng)我們的動手能力，同金工實習(xí)的意義是一樣的，金工實習(xí)要求我們都日常的機械車床，勞動工具能夠熟練使用，能夠自己動手做出一個像樣的東西來。而電子技術(shù)實習(xí)就要我們對電子元器件識別，相應(yīng)工具的操作，相關(guān)儀器的使用，電子設(shè)備制作、裝調(diào)的全過程，掌握查找及排除電子電路故障的常用方法有個更加詳實的體驗，不能在面對這樣的東西時還像以前那樣一籌莫展。有助于我們對理論知識的理解，幫助我們學(xué)習(xí)專業(yè)知識。使我們對電子元件及收音機的裝機與調(diào)試有一定的感性和理性認識，打好日后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)。同時實習(xí)使我獲得了收音機的實際生產(chǎn)知識和裝配技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強獨立工作的能力。同時也培養(yǎng)同學(xué)之間的團隊合作、共同探討、共同前進的精神。

具體目的如下：

1.熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。

2.基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨立的完成簡單電子產(chǎn)品的安裝與焊接。熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝的生產(chǎn)流程。

3.熟悉印制電路板設(shè)計的步驟和方法，熟悉手工制作印制電板的工藝流程，能夠根據(jù)電路原理圖，元器件實物設(shè)計并制作印制電路板。

4.熟悉常用電子器件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書。

5.能夠正確識別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用普通萬用表和數(shù)字萬用表。

6.了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法。

四、原理簡述：

ZX-921型收音機是由8個三極管和2個二極管組成的，其中BG1為變頻三極管，BG2、BG3為中頻放大三極管，BG4為檢波三極管，BG5、BG6組成阻容耦合式前置低頻放大器，BG7、BG8組成變壓器耦合推挽低頻功率放大器。該機的主要技術(shù)指標(biāo)為：

頻率范圍：中波530～1605kHz

中頻：465kHz

靈敏度：小于lmV/m

選擇性：大于16dB

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關(guān)鍵詞：電解電鍍；靜電除塵；電源；整流技術(shù)；案例教學(xué)

“電力電子技術(shù)”課程闡述了四大變換技術(shù)及其控制方法，分別是AC/DC、AC/AC、DC/AC、DC/DC，而其中以AC/DC變換技術(shù)（整流）的原理與控制最為基本，已經(jīng)出版并廣泛使用的大多數(shù)教材都是從此開始講授并逐步展開的。因此，AC/DC變換是電力電子變換技術(shù)最基本的內(nèi)容，該變換技術(shù)所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域包括電解、電鍍、電機傳動、靜電除塵等需要提供直流電源的場所，應(yīng)用范圍十分廣泛，學(xué)好該技術(shù)對將來的應(yīng)用至關(guān)重要。

當(dāng)前課程講授時所采取的方式大多是從單相半波整流電路開始，到單相橋式全控、半控、全波以及三相半波、三相橋式全控、半控，再到多相整流電路的構(gòu)成與工作原理，分析各種整流電路的輸出電壓電流波形、晶閘管兩端的電壓波形、電流平均值有效值、諧波與功率因數(shù)等。這些知識都是實際電路工作工程過程中所呈現(xiàn)的，作為學(xué)員或使用者必須知道或掌握的內(nèi)容，但由于缺少工程背景的支撐，沒有實際應(yīng)用對象支持，學(xué)生把這些內(nèi)容當(dāng)成如高等數(shù)學(xué)類的抽象知識來學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味不濃，學(xué)習(xí)積極性不高。由于AC/DC變換在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，日常生活、工業(yè)現(xiàn)場隨處可見，因此，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)該技術(shù)的積極性，增強學(xué)習(xí)的趣味性，可以將現(xiàn)實裝置及其需求引入課堂，換一種方法來學(xué)習(xí)AC/DC變換，探討整流電路的工作原理、構(gòu)成與分析。

一、電解電鍍及靜電除塵的應(yīng)用場景

1.電解應(yīng)用

在自然界中，絕大多數(shù)化學(xué)元素均以與其他元素構(gòu)成化合物的形態(tài)出現(xiàn)，如氯（Cl）、氫（H）、鋁（Al）、鐵（Fe）、銅（Cu）等，真正以游離態(tài)出現(xiàn)的化學(xué)元素比較少，如氮氣（N2）、氧氣（O2）、金（Au）以及一些惰性氣體等。為了從自然界中提取所需要的元素，需要采取化學(xué)中的氧化還原反應(yīng)（有些帶催化）或者采用電化學(xué)中電解的方法實現(xiàn)，如電解水制氫氣、氧氣；電解食鹽水制備氯氣、氫氣；電解法提純銅；電解法制備鋁等。所有這些電解工藝中均需要提供穩(wěn)定可調(diào)的低電壓、大電流直流電源，而現(xiàn)實的供電系統(tǒng)采用的是工頻交流電，為此，需要探討直流電源的構(gòu)成方法及工作原理，以便為電解工藝有效實現(xiàn)提供必備的基本條件。

2.電鍍應(yīng)用

金屬材料如鐵、鋁、銅等在空氣中會被環(huán)境空氣中所含的活性氣體（如氧氣、二氧化硫、硫化氫等）所氧化，金屬材料表面形成氧化物或硫化物，致使金屬表面變色，影響美觀，或者使金屬表面被氧化脫落，縮短金屬材料的使用壽命。為此，必須在金屬表面進行處理，以阻止金屬材料與活性氣體、水等的接觸，保持金屬表面不被氧化銹蝕，電鍍就是一種有效的可以增強金屬美感并阻止金屬材料氧化的表面處理方法。

非金屬材料如ABS塑料在模塑成型之后，因為材料自身的顏色，使其在設(shè)計使用的裝備上不美觀，需要在塑料表面進行處理，以使其與裝備協(xié)調(diào)或者增強其美觀性，而在其表面進行電鍍就是一種很好的方法，可以使工程塑料表面看似具有金屬的式樣、質(zhì)感，并賦予金屬的性質(zhì)，集塑料及金屬的特性于一體。目前已經(jīng)有大量塑料電鍍產(chǎn)品應(yīng)用于電子、汽車、家庭用品上。

在電鍍工藝中，必須將被加工工件置于電鍍液中，將被鍍工件置于陰極，所鍍金屬置于陽極，在兩極通上低電壓、大電流的直流電，電鍍液中進行氧化還原反映，將陽極上的金屬遷移到被鍍工件表面，形成致密的金屬保護層，使工件表面光亮美觀。因此，需要研究直流電源的原理與構(gòu)成，以實現(xiàn)材料表面加工的電鍍工藝。

3.靜電除塵應(yīng)用

在工業(yè)化生產(chǎn)高度發(fā)達的今天，環(huán)境污染問題越來越嚴重，尤其是近兩年來所出現(xiàn)的霧霾，是大氣污染到一定程度之后自然界無法消解這些污染物所產(chǎn)生的爆發(fā)性結(jié)果。而在現(xiàn)實環(huán)境中，隨處可見的煙囪將工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣排放到大氣中。這些煙氣中富含PM2.5及其以上的顆粒物，富含物體燃燒之后所產(chǎn)生的氧化碳（COx）、氧化硫（SOx）、氧化氮（NOx）、硫化氫（H2S）等廢氣。煙氣中的廢氣可以采用水噴淋或者酸堿中和反應(yīng)的方式予以溶解或中和，形成具有二次污染的廢水或廢液，需要后續(xù)處理方可排入環(huán)境。針對煙氣中所含有的固體顆粒物的處理，早期采用旋風(fēng)收塵、袋式收塵等進行收集，以消除煙氣中固體顆粒物對環(huán)境的影響，但收塵效果不好，設(shè)備成本較高，效率較低，壽命較短。后續(xù)應(yīng)用的靜電除塵方法對消除煙氣中固體顆粒物效果明顯，基本可以消除煙氣中的固體顆粒。

所謂靜電除塵，就是將燃燒所產(chǎn)生的煙氣流過兩電極板所形成的高壓靜電場中，煙氣在經(jīng)過高壓靜電場時被電分離，煙氣中的顆粒物與負離子結(jié)合帶上負電成為帶有電荷的粒子，受電場力的作用，被電場吸引至陽極表面放電而沉積在極板上。顆粒物在極板上積聚到一定程度之后，因極板被外力敲擊產(chǎn)生振動，極板表面顆粒積聚的灰塵將隨自重下落，從而達到收塵的效果。靜電除塵可以達到很好的除塵效果，采用靜電除塵的煙氣排放中，基本不含固體物，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用十分廣泛。為保證靜電除塵的除塵效果，高壓電場的形成和控制是其基本條件，為此，需要探討為靜電除塵過程提供高壓電源的裝置。

二、整流電路的結(jié)構(gòu)及工作原理

整流電路是將工頻交流電變換成直流電的電路，按照現(xiàn)實整流電路的具體結(jié)構(gòu)，整流電路有多種類型。按整流電路相數(shù)，整流電路可以分為單相、三相、多相；按電路結(jié)構(gòu)，整流電路可以分為橋式電路和零式電路；按變壓器二次電流方向，整流電路可以分為單拍和雙拍電路。以整流電路相數(shù)來分類分析。

1.單相整流電路

（1）單相半波整流電路如圖1所示，圖中（a）為單相半波整流帶電阻性負載及其工作波形，（b）為單相半波整流帶電阻、電感性負載及其工作波形，（c）為單相半波整流帶電阻、電感性負載，并有續(xù)流二極管電路及其工作波形。從圖1可以看出：一是該單相半波整流電路負載上獲得單方向直流電，變壓器半周期工作，存在直流磁化，影響電路效率及輸出波形；二是負載性質(zhì)影響整流電路工作過程，也影響整流電流的輸出波形；三是電路只在工頻的半周期內(nèi)工作，效率不高，輸出功率??；四是負載上獲得的直流電脈動很大，諧波很高，電流很不平穩(wěn)；五是整流電路的輸入功率因數(shù)與效率很低。

正因為如此，單相半波整流電路在現(xiàn)實裝備中很少應(yīng)用，分析該電路原理及其波形的目的在于利用該電路簡單易學(xué)的特點，建立起整流電路的基本概念，為后續(xù)電路的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

圖1電路中，可以直接寫出各電路輸出電壓、電流及晶閘管電流、二極管電流的表達式，獲得相關(guān)器件兩端最高電壓數(shù)值。

圖1（a）單相半波整流帶電阻負載輸出直流電壓為：

（1）

圖1（b）單相半波整流帶電阻、電感負載時，因電感元件的儲能，在半周期內(nèi)晶閘管導(dǎo)通時間受電源電壓、觸發(fā)角、負載影響，彼此之間為復(fù)雜的非線性關(guān)系，甚至在電感較大時，電路輸出直流電壓很小，電路沒有實用價值。

圖1（c）單相半波整流帶電阻、電感負載，加上續(xù)流二極管，給整流電路負半周電流以續(xù)流通道，電路輸出直流電壓與（1）式同。

以上三種電路，晶閘管承受的最高正反向電壓為電源電壓峰值，整流電路輸出電流平均值、晶閘管中電流平均值IdVT、有效值IVT分別為：

（2）

（3）

（4）

（2）單相橋式整流電路如圖2所示，圖2（a）為單相橋全控整流帶電阻性負載及其工作波形，（b）為單相橋全控整流帶電阻、電感性負載及其工作波形，（c）為單相橋全控整流帶反電勢負載及其工作波形，（d）為單相橋半控整流帶電阻、電感性負載及其工作波形。從圖2可以看出，單相橋式整流電路不論是全控還是半控，變壓器副邊電流均雙向流動，屬于雙拍電路，輸出直流電壓比半波電路要平穩(wěn)，變壓器也沒有直流磁化問題。但其輸出電壓電流波形脈動仍然較大，且由于單相工作，電路輸出功率有限，只能在功率比較小、對輸出波形要求不高的應(yīng)用場合使用。（a）、（b）、（c）均為單相橋全控整流電路，與（d）圖的半控電路相比，二極管導(dǎo)通條件（承受正向電壓導(dǎo)通）與晶閘管（承受正向電壓時被觸發(fā)才導(dǎo)通）不同，因此電路輸出波形的分析也與前面的全控電路不同。

圖2（a）單相橋全控整流電阻性電路，正負半周期內(nèi)均流過電流，電路輸出電壓為：

（5）

圖2（b）單相橋全控整流電阻電感性電路，因電感儲能的作用，每半周期結(jié)束，晶閘管的導(dǎo)通均向下半個周期延伸，電壓波形連續(xù)（電感足夠大），電路輸出電壓為：

（6）

圖2（c）由于反電勢的存在，晶閘管關(guān)斷的時間受反電勢的影響，使得晶閘管在一個周期中的導(dǎo)通時間不確定，因此電路輸出無法表示。在實際應(yīng)用中，均在電路回路串電感元件，以給負載提供平穩(wěn)電流，此時電路分析類同于圖2（b）。

圖2（d）單相橋半控整流帶電阻、電感性負載時，因整流二極管承受正向電壓便導(dǎo)通，電路輸出電壓波形與圖2（a）相同，輸出電壓同（5）式。但該電路在突然丟失觸發(fā)脈沖情況下，會出現(xiàn)半波整流現(xiàn)象，即失控現(xiàn)象，為此，在電路輸出端并聯(lián)續(xù)流二極管。有無續(xù)流二極管，電路輸出電流波形不同，圖2（d）是有續(xù)流二極管時輸出波形。無續(xù)流二極管時，每個半周期結(jié)束時的續(xù)流過程由整流橋一橋臂承擔(dān)。

圖2四電路中，晶閘管承受最高正反向電壓為電源電壓峰值，輸出電流Id與（2）式同。

圖2（a）晶閘管電流平均值IdVT、有效值IVT、變壓器副邊電流有效值I2分別為：

（7）

（8）

（9）

因此有

圖2（b）中，IdVT與（7）式同，電感足夠大時，IVT、I2分別為：

（10）

（11）

圖2（d）無續(xù)流二極管時，IdVT、IVT、I2分別由式（7）、（10）、（11）決定。帶續(xù)流二極管時，橋臂整流二極管電流平均值、有效值與橋臂上晶閘管的電流平均值、有效值相同。IdVT、IVT、I2、續(xù)流管電流平均值IdVD、有效值IVD為：

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

除圖2之外，單相雙脈波整流電路仍有由兩個晶閘管和一臺中心抽頭變壓器構(gòu)成的單相全波整流電路，以及將二極管放置一側(cè)的單相橋式半控整流電路。前者因為變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜而很少采用，后者使用時可以省去橋式半控整流電路的續(xù)流二極管，可以簡化電路。

2.三相整流電路

（1）三相半波整流電路如圖3所示。圖3（a）為三相半波整流帶電阻性負載，觸發(fā)角和時工作波形，（b）為帶電阻電感性負載時工作波形。從圖3可以看出，晶閘管承受的最高正反向電壓為電源線電壓峰值，（a）圖中是電阻負載時電壓電流連續(xù)的分界點，（b）圖中，每一相導(dǎo)通后到達相電壓負向過零處，因為電感儲能，晶閘管將持續(xù)導(dǎo)通，一直到下一個晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。根據(jù)定義，不難寫出電路輸出電壓Ud、電流Id、晶閘管電流平均值IdVT、有效值IVT、變壓器副邊電流有效值I2：

電阻性負載時：

，α≤30° （17）

， （18）

電阻電感性負載時輸出電壓與（17）式同。

（19）

（20）

電阻性負載時，，電阻電感性負載時：

（21）

三相半波整流電路變壓器副邊流過單向電流，存在直流磁化問題，因此其應(yīng)用受到限制。

（2）三相橋式整流電路如圖4所示。圖4（a）電路為三相橋式整流帶電阻負載，波形為時電路輸出電壓，以及電阻電感性負載時整流電路輸出電流和變壓器二次側(cè)電流波形。圖4（b）電路為三相橋式整流帶電阻電感性負載，波形為時電路輸出電壓及晶閘管兩端電壓波形。由圖可見，是電壓波形連續(xù)到斷續(xù)的分界點，晶閘管兩端所承受的最大正反向電壓與三相半波整流電路一樣。同樣可寫出整流電路輸出電壓Ud、電流Id、晶閘管電流平均值IdVT、有效值IVT、變壓器副邊電流I2：

三相橋式整流帶電阻負載時：

，α≤60° （22）

， （23）

三相橋式整流帶電阻電感性負載時，輸出直流電壓Ud同式（22），直流電流Id、晶閘管電流平均值IdVT、有效值IVT同式（19）、（20）、（21）。

（24）

三相橋式整流電路除以上的全控型電路外，還有半控型電路，其分析方法與全控型電路類似，只是二極管的換向條件與晶閘管的換向條件不同。

3.多相整流電路

由于電力系統(tǒng)供電電源均為三相，實際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了要獲得更為平穩(wěn)的直流電壓，通常是通過變壓器移相之后獲得多相電源再進行整流，所得到的直流電壓脈動程度將大大減小，電壓更平穩(wěn)，其規(guī)律是整流電路的相數(shù)越多，輸出電壓越平穩(wěn)，直流電壓的最低脈動頻率將越高。

三、電解電鍍及靜電除塵電源的構(gòu)成

電解電鍍需要的電源為低電壓大電流的直流電源，而靜電除塵需要的電源則與之相反，它需要高電壓小電流的直流電源。工業(yè)生產(chǎn)中，為了給有關(guān)設(shè)備提供直流電源，大都采用三相橋式整流電路實現(xiàn)，而對于像電解電鍍與靜電除塵這樣的電氣設(shè)備，采用三相橋式整流電路時，其效率、功率因數(shù)較低，設(shè)備的成本較高，為此需要采取不同的電路結(jié)構(gòu)以構(gòu)成實用電源。

1.電解電鍍電源

電解電鍍工藝中，兩電極之間將通過低電壓（50V以下）、大電流，電流范圍從幾百安到上萬安不等，因輸出電流要求較大，采用三相橋式整流電路時晶閘管都無法選擇，必須采用不同的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。采用整流電路的并聯(lián)方式，可以解決這個問題。如圖5的雙反星形整流電路。

圖5中，變壓器副邊兩組三相半波整流電路通過平衡電抗器進行并聯(lián)，兩組三相半波整流電路將平均分擔(dān)負載電流的一半，而從公式（20）式可知，該電路中每個晶閘管將承擔(dān)負載電流的1/6，峰值電流為負載電流的1/2，每個晶閘管均導(dǎo)通120°。電路輸出直流電壓，電壓的數(shù)值可以通過控制α來實現(xiàn)。實際上，雙反星形整流電路是通過變壓器的兩組副邊獲得彼此相差60°的六相交流電壓，其中彼此相差120°的三相交流電給一組三相半波整流電路供電，另外彼此相差120°的三相交流電給另一組三相半波整流電路供電，這兩組三相半波整流電路通過平衡電抗器并聯(lián)，給負載供電。同樣，通過變壓器繞組的星三角連接，也可以使變壓器副邊電壓移相，獲得彼此相差30°的十二相交流電壓，兩兩之間通過平衡電抗器并聯(lián)，可以獲得比雙反星形整流電路輸出電壓更為平穩(wěn)的直流電壓，其晶閘管將承擔(dān)負載電流的1/12，電路可以輸出的直流電流將更大。其實，三相橋式整流電路相當(dāng)于六相整流電路，通過變壓器的星三角連接，對電源電壓進行30°移相，再通過兩組三相橋式全控整流電路整流，其輸出端通過平衡電抗器進行并聯(lián)，同樣可以獲得12脈波整流電路。

值得注意的是，電路構(gòu)成過程中平衡電抗器的存在至關(guān)重要，如果取消平衡電抗器，雙反星形整流電路任何時刻總電流將由一個晶閘管承擔(dān)，盡管此時每個管子承擔(dān)的電流平均值仍為負載電流的1/6，但在這個管子工作過程中，其他管子全部關(guān)斷，晶閘管導(dǎo)通的電角度變小，只有60°，電流幅值是雙反星形整流電路時的2倍，故晶閘管要選擇額定參數(shù)大的元件，電路改進的優(yōu)勢便已失去。此外，因為電路的輸出電壓較小，在電路設(shè)計時，晶閘管導(dǎo)通的壓降、線路損耗均需要考慮在內(nèi)，以便為電解電鍍槽提供合適的直流電壓。

2.靜電除塵電源

靜電除塵需要電源提供高電壓小電流（電壓可達上萬伏，電流只有幾十毫安），以便在兩電極之間形成高壓電場。因電壓很高，器件承受的額定電壓有限，因此靜電除塵電源的電路結(jié)構(gòu)需要調(diào)整。前面所介紹的電鍍電源因為需要輸出電流大而采用并聯(lián)方式，則靜電除塵電源因為需要輸出的電壓很高，可以采取串聯(lián)的方式獲得，如圖6所示。

圖6中，三相交流電經(jīng)過變壓器的星三角連接，使變壓器副邊三相電壓移位30°，因為三相橋式整流電路相當(dāng)于彼此相差60°的六相半波整流，兩組三相橋錯位30°工作，只要保證變壓器兩組副邊相電壓相等，串聯(lián)后，組合的電路相當(dāng)于12相脈波整流電路，整流電路輸出電壓的最低次脈動頻率為12*50=600Hz，輸出直流電壓為兩組橋輸出直流電壓的2倍。

變壓器副邊設(shè)置多組繞組，讓每組的輸出給一組整流橋供電，彼此之間按圖6方式進行串聯(lián)，就可以獲得靜電除塵所需要的高電壓小電流電源。變壓器副邊繞組的組數(shù)應(yīng)根據(jù)需要及變壓器鐵芯空間的可能來設(shè)置，比較科學(xué)的設(shè)置方法是組與組之間錯位移相60°/n，n為變壓器副邊所設(shè)置的繞組組數(shù)。變壓器副邊移相30°，電路很好實現(xiàn)，值需要采用星三角連接方式便可實現(xiàn)，如要實現(xiàn)15°移相，僅憑星三角連接方式是無法實現(xiàn)的，需要采用曲折連接方可實現(xiàn)。因此，變壓器副邊所設(shè)置的繞組組數(shù)很有限，最多也不會超過4。

圖6中，采用錯位30°移相供電，各組橋穩(wěn)定工作，輸出一定電流，它們經(jīng)過繞組移相，變壓器原邊繞組電流將是階梯波電流，一次電流中所含諧波大大減小，對電力系統(tǒng)的工作十分有利，可以大大減小進網(wǎng)濾波電抗器的體積。

四、結(jié)語

通過結(jié)合電解電鍍與靜電除塵工藝生產(chǎn)過程，了解實際生產(chǎn)過程對直流電源的需要，探索整流電路的工作原理、波形分析，使學(xué)生依據(jù)實際生產(chǎn)對象全面了解整流技術(shù)的原理與應(yīng)用，建立實際裝備的整體概念，形成整流技術(shù)應(yīng)用背景的感性認識，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性。這種教學(xué)活動已經(jīng)采取多年，學(xué)生對該教學(xué)方法十分感興趣，從教學(xué)過程中可以獲得相關(guān)專業(yè)知識，也比較容易建立起對整流電路工作原理的清晰印象，是一種很好的案例教學(xué)法。

參考文獻：

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[5]田金云，等.PLC 程序設(shè)計工程化教學(xué)方法探討[J].南陽理工學(xué)院學(xué)報，2010，（6）.

篇8

1.合理安排學(xué)時

根據(jù)項目化教學(xué)的特點，為了更好地組織課堂教學(xué)，項目化教學(xué)采用了四節(jié)連排的方法，并且把實訓(xùn)室作為課堂來組織教學(xué)。以前“電子技術(shù)”課程教學(xué)主要考慮課堂教學(xué)和實驗教學(xué)的學(xué)時數(shù)，按照章節(jié)分配學(xué)時。而項目化教學(xué)是以學(xué)習(xí)情境為獨立授課單元，既要考慮理論知識的學(xué)時，又要考慮完成任務(wù)載體的學(xué)時。例如，學(xué)習(xí)情境一是二極管整流穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試，安排課堂教學(xué)時，首先由教師用1學(xué)時講解半導(dǎo)體的基本知識，PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?，二極管的基本結(jié)構(gòu)等。然后，再用1學(xué)時由教師指導(dǎo)學(xué)生講授萬用表的使用方法，完成二極管的識別與檢測，并由學(xué)生填寫表格記錄數(shù)據(jù)。

2.改進教學(xué)方法

在完成學(xué)習(xí)情境一的教學(xué)任務(wù)中，教師首先講解二極管橋式整流電路的工作原理，整流電路的種類、結(jié)構(gòu)特點、分析計算及濾波電路、波形分析等知識內(nèi)容。然后采用小組學(xué)習(xí)法開展教學(xué)。小組學(xué)習(xí)法是指多個學(xué)生在沒有教師或其他同學(xué)的直接幫助下，學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，解決實際問題。它是較獨立學(xué)習(xí)要求更高的、以學(xué)生為中心的主要教學(xué)步驟。方法為①教師布置題目，明確學(xué)習(xí)目標(biāo);②所有小組得到同樣的任務(wù);③完成任務(wù)協(xié)調(diào)組內(nèi)事物;④小組總結(jié)工作成果;⑤全班對工作成果進行比較和討論;⑥確定最終結(jié)果。班級以小組為單位，學(xué)習(xí)討論如何制作學(xué)習(xí)情境一中的工作任務(wù)載體，即二極管整流穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試。同學(xué)結(jié)合教材和相關(guān)參考書，自主設(shè)計穩(wěn)壓電源的原理電路圖，選用元器件，制定技術(shù)參數(shù)及各項性能指標(biāo)。采用“頭腦風(fēng)暴法”在全班進行集中討論。“頭腦風(fēng)暴法”的教學(xué)方法是教師引導(dǎo)學(xué)生就某一課題，自由地發(fā)表意見。學(xué)生在發(fā)表意見時，教師不對其正確性或準(zhǔn)確性進行任何評價。采用這種教學(xué)方法，教師和學(xué)生可以討論和收集解決問題的意見及建議。讓每個小組都將本組設(shè)計的方案拿到班上全體討論。通過集體討論，集思廣益，促使學(xué)生對設(shè)計方案產(chǎn)生自己的意見，通過同學(xué)間的相互討論，從而獲得大量的構(gòu)思，經(jīng)過組合和改進，達到創(chuàng)造性解決問題的目的。經(jīng)過全班的集體討論，最終確定完成二極管整流穩(wěn)壓電源的制作方案。每人填一份材料清單，經(jīng)指導(dǎo)教師簽字后，到實訓(xùn)室領(lǐng)工具材料，每人作一套穩(wěn)壓電源，自己完成焊接和調(diào)試。

3.注重課堂實際訓(xùn)練

為了更好地完成工作任務(wù)載體，必須進行基礎(chǔ)訓(xùn)練。首先進行焊接訓(xùn)練。每個同學(xué)發(fā)一塊電路板，進行焊接練習(xí)，由指導(dǎo)教師檢查每位同學(xué)的焊接練習(xí)情況，重點檢查焊接點是否光滑飽滿，有無虛焊，堆焊等問題。為保證穩(wěn)壓電源能順利調(diào)試，再用1學(xué)時進行常用儀器使用的練習(xí)，學(xué)生學(xué)會使用示波器，信號發(fā)生器，直流穩(wěn)壓電源進行測量和調(diào)試。以上是學(xué)習(xí)情境一課堂教學(xué)的組織過程。經(jīng)過學(xué)習(xí)情境一的學(xué)習(xí)訓(xùn)練后，學(xué)生掌握了二極管的基本知識，穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試，學(xué)會了元器件的焊接，二極管的識別與檢測，掌握了產(chǎn)品組裝與調(diào)試的基本技能，同時也學(xué)會了常用儀器儀表的使用。項目化教學(xué)過程中，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)知識和動手操作的積極性，真正使學(xué)生成為教學(xué)過程中的主體，學(xué)生用學(xué)習(xí)到的相關(guān)理論知識，進行了實際電子產(chǎn)品的設(shè)計、組裝和調(diào)試，培養(yǎng)了工作的基本方法和基本技能，為培養(yǎng)造就技術(shù)素質(zhì)優(yōu)秀的人才奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、考核評價體系是搞好項目教學(xué)的保障

1.采用考核表考核

為進一步提高考核的可操作性和準(zhǔn)確性，建立詳細的考核表進行項目教學(xué)課程的考核?？己税ㄐ纬尚钥己?學(xué)習(xí)態(tài)度，實習(xí)實訓(xùn)的報告等)和終結(jié)性考核(成果展示和技術(shù)說明書等)，考核表改掉過去考核內(nèi)容過多、表格種類過多的缺點，只保留考核內(nèi)容、評分標(biāo)準(zhǔn)、同學(xué)自評、小組互評、教師評價等內(nèi)容，并做成一張表格，便于操作執(zhí)行。教師參與課堂全過程管理，隨時巡察考核記錄表，并隨機抽樣考核部分同學(xué)，采取抓兩頭，帶中間的辦法，使考核具有可操作性，公平公正性。2.最終成績的確定“電子技術(shù)”課程項目化教學(xué)最終成績由以下幾個方面確定:①各個學(xué)習(xí)情境中實際電子產(chǎn)品的制作。這項成績通過考核表最終確定,占該門課程成績的60%。②實訓(xùn)報告。為了使同學(xué)養(yǎng)成良好的撰寫實訓(xùn)報告的能力，養(yǎng)成細心縝密的工作作風(fēng)和觀察實訓(xùn)過程、分析實訓(xùn)數(shù)據(jù)的工作能力，把每一個學(xué)習(xí)情境中的任務(wù)載體制作完成后，要求每個同學(xué)都要認真完成實訓(xùn)報告，并占總成績的10%。③期末理論考核。讓學(xué)生在掌握職業(yè)技能和培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的同時，更好地鞏固所學(xué)的相關(guān)專業(yè)的理論知識，在學(xué)期末集中系統(tǒng)復(fù)習(xí)本學(xué)期所講的相關(guān)理論知識，并進行理論考試，卷面成績占課程總成績的30%。

三、實訓(xùn)室開放是搞好項目化教學(xué)的措施

1.補充完成任務(wù)載體制作

部分同學(xué)在課堂上沒有完成所作的項目載體，可以另外找時間到實訓(xùn)室完成。實訓(xùn)室上班時間是全部開放的，各個實訓(xùn)室都有實訓(xùn)指導(dǎo)教師進行輔導(dǎo)。

2.完成補充實驗

項目化教學(xué)占用學(xué)時較多，有些基本的實驗內(nèi)容鼓勵同學(xué)以小組為單位自己去實訓(xùn)室作實驗。自己結(jié)合教材編寫實驗指導(dǎo)書，包括實驗?zāi)康摹嶒灧椒?、實驗原理圖的設(shè)計，實驗所需的儀器設(shè)備及原材料等。由任課老師審閱簽字后，送交實訓(xùn)室教師，學(xué)生利用業(yè)余時間去實訓(xùn)室完成實驗任務(wù)。

3.實驗的重要性

篇9

關(guān)鍵詞：MOSFET；靜態(tài)；動態(tài)；反向工作區(qū)

基金項目：本科教學(xué)建設(shè)與改革項目資助：面向電動車輛工程方向的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與探討，項目編號：JX201603-1.

【分類號】G643；G254.97-4

一、基本結(jié)構(gòu)

圖1垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)MOSFET和電氣圖形符號

功率MOSFET通常采用平面結(jié)構(gòu)和垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)中MOSFET的三個電極在硅片的同一側(cè)，這種結(jié)構(gòu)存在導(dǎo)通電阻大和通過電流低等弱點；垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)種MOSFET的源極和柵極在一側(cè)，而漏極則在芯片襯底一側(cè)。

功率MOSFET是單極性器件，只有一種載流子導(dǎo)電，不管是N溝道型還是P溝道型MOSFET，載流子從源極出發(fā)，經(jīng)漏極流出，由于P溝道的導(dǎo)通電阻較大，所以通常使用N溝道的MOSFET。

二、工作原理

從圖1的結(jié)構(gòu)可知，垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的MOSFET中有兩個PN結(jié)，分別是 和

截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。

P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)反偏，漏源極之間無電流流過。

導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS

當(dāng) 大于 時，P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)消失，漏極和源極導(dǎo)電。

三、基本特性與工況分析

（一） 靜態(tài)特性

2.輸出特性

a） 電阻性區(qū)域

在開關(guān)狀態(tài)下，這里 的大小僅僅由外電路決定，而與輸入信號無關(guān)，在該區(qū)域中，靜態(tài)導(dǎo)通壓降 。

b） 飽和區(qū)

當(dāng) 僅略大于柵極開啟電壓時，此時漏極電流受柵源電壓控制，這個區(qū)域成為飽和區(qū)，在飽和區(qū)中， 對 沒有影響，當(dāng) 一定時， 也近似恒定，只有通過改變 的大小才能改變 。

c） 電壓擊穿區(qū)

如果 太大，PN將發(fā)生雪崩擊穿， 驟增而使得器件失效。

（二）動態(tài)過程

該部分內(nèi)容看參考文獻[1]和[2]，這里不再贅述。

（三）正偏和反偏分析

模式1：正柵壓正向輸出

此時導(dǎo)電溝道已經(jīng)形成，當(dāng) 的數(shù)值大小不一樣的時，MOSFET經(jīng)過主動區(qū)域和電阻性區(qū)域。

模式2：無柵壓正向輸出

此時導(dǎo)電溝道沒有形成，當(dāng) 的數(shù)值在MOSFET安全工作區(qū)時，MOSFET處于截止區(qū)域。

模式3：正柵壓反向輸出

由于柵源電壓大于MOSFET的開啟電壓，導(dǎo)電溝道形成，雖然MOSFET漏極和源極之間施加反向電壓，但是此時仍然是通過導(dǎo)電溝道通電，因此MOSFET的導(dǎo)通壓降大大低于MOSFET寄生的二極管的導(dǎo)通壓降。

模式4：無柵壓反向輸出

此時導(dǎo)電溝道沒有形成，MOSFET漏極和源極之間施加的反向電壓，MOSFET寄生的二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通壓降為二極管的壓降。

四、MOSFET的選型與檢測

（一）重要參數(shù)

1.漏極電壓

該電壓是MOSFET的電壓定額，即Drain-to-Source Breakdown Voltage（ ），溫度發(fā)生變化時該電壓值發(fā)生改變，該指標(biāo)為Breakdown Voltage Temp. Coefficient， 。溫度越高，該電壓值越大。

2.漏極電流

對漏極電流的約束，有兩個部分，一是源極電流，即Continuous Source Current（ ）和Pulsed Source Current（ ），該電流是MOSFET寄生的二極管能夠通過的電流，二是漏極電流，即Continuous Drain Current（ ）和Pulsed Drain Current（ ），在不同的囟認賂玫緦韉氖值時不一樣的，溫度越高，該電流值越小。

3.柵源電壓

即MOSFET的Gate-to-Source Voltage（ ），該電壓必須大于MOSFET的Gate Threshold Voltage（ ），同時該電壓必須小于MOSFET柵源電壓的最大值。該電壓越高，MOSFET最大連續(xù)漏極電流越大，并且其穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通電阻越小，總等效的柵極電荷越大。

4.導(dǎo)通電阻

即RDS（on），Static Drain-to-Source On-Resistance，該電阻有一個典型值和最大值，不同的漏極電流和柵源電壓，此時MOSFET的導(dǎo)通電阻值時不一樣的，由該阻值引起的損耗為： ，因此該電阻越大，靜態(tài)損耗就越大。溫度越高，導(dǎo)通電阻越大。

5. 柵極電荷

該電荷分成三個部分，分別是Total Gate Charge（ ）、Gate-to-Source Charge（ ）、Gate-to-Drain （"Miller"） Charge（ ），該電荷數(shù)值越大，損耗就越大，同時柵極驅(qū)動功率就越大。

（二）用萬用表檢測

以N溝道功率MOSFET為例，使用萬用表判斷MOSFET是否正常：

1.萬用表二極管檔

紅表筆接MOSFET管的源極S端，黑表筆接MOSFET管的漏極D端，不同的MOSFET寄生二極管的導(dǎo)通壓降不一樣，如果此時數(shù)字萬用表顯示的數(shù)值為0.2-0.7之間，可以認為這項指標(biāo)合格；

2.萬用表電阻檔

首先紅表筆接MOSFET管的柵極G端，黑表筆接MOSFET管的源極S端，此時電阻值較大，在幾百KΩ以上；再次紅表筆接MOSFET管的柵極G端，黑表筆接MOSFET管的漏極D端，此時電阻值較大，在幾MΩ以上；最后紅表筆接MOSFET管的漏極D端，黑表筆接MOSFET管的源極S端，此時電阻值較大，在幾MΩ以上；如果以上三個數(shù)值都在范圍之內(nèi)，認為這項指標(biāo)合格；

當(dāng)（a）項、（b）項的指標(biāo)都合格時，可以斷定該MOSFET基本合格。在測試過程中需要注意的是，該測試方式是針對獨立的MOSFET，沒有任何外接電路，當(dāng)MOSFET管焊接在電路板上時，此測試方法容易帶來誤差，主要是電路中其他的元器件工作不正常可能影響該MOSFET上述的測試結(jié)果。

（三）用示波器檢測

按照圖1（b）所示，在MOSFET的柵極和源極之間施加一電壓脈沖信號，脈沖信號的幅值在8V-15V之間，用示波器測量MOSFET的漏極和源極之間的波形，如果該波形如圖1（c）所示，并且該波形的幅值小于1V，滿足這一條件可以認為該MOSFET正常。

參考文獻：

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]邢巖等.電力電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

篇10

論文關(guān)鍵詞：二極管電路，分析要領(lǐng)，計算舉例

 

二極管是電子技術(shù)中最基本、最重要的半導(dǎo)體器件之一，它在整流、檢波及限幅等各種電子電路中有著廣泛的應(yīng)用。但含二極管的電路分析計算問題是一個讓許多學(xué)生深感頭痛的問題。本文試對這一問題做一些探索，拋磚引玉，以期能對我們指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)有所借鑒。

一、含有二極管電路的分析要領(lǐng)

本人在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，含有二極管電路的分析計算問題是一個讓多數(shù)學(xué)生感到頭痛的問題，即使是學(xué)習(xí)好的學(xué)生，有時也會感到無從下手、束手無策。究其原因，是因為沒有掌握這類電路的分析計算要領(lǐng)。下面，筆者試通過一個典型例子的剖析，總結(jié)出這類電路的分析計算要領(lǐng)。

例一：在圖1所示電路中，若在B、D兩點之間接入一個硅二極管（設(shè)二極管的正向壓降為0.7v，反向電阻為無窮大），試計算下面兩種不同接法通過二極管的電流。

（1）二極管的正極接電路B點，二極管負極接電路D點。

（2）二極管的正極接電路D點，二極管負極接電路B點。

圖1

為了便于分析問題，我們把上述兩種接法的電路都畫出，如圖2所示。

（a）

（b）

圖2

第一種接法的計算：如圖2（a）所示，這是一個含二極管的復(fù)雜直流電路。但二極管不同于線性電阻，不能像線性電阻和直流電源那樣，寫出各段電壓，若直接用支路電流法去列方程組，將無法求解。

如圖2（a）可用支路電流法列出如下方程組：

I1-I2-I3=0

I1R1+UBD-E1=0

I2R2-E2-UBD=0

但因不知UBD的值計算舉例，仍然不能求得通過二極管的電流I3。

那么，解決問題的關(guān)鍵在哪里？關(guān)鍵在于先確定二極管接入電路后是處于導(dǎo)通狀態(tài)還是處于截止?fàn)顟B(tài)。為此，我們先要分析圖1電路中B、D兩點電位的高低。顯然，用“分段法”求電壓的方法不難求出圖1中UBD的大小，即

10+5

UBD=UBA+UAD=-I1R1+E1= - ———— *4+10=-2V

4+1

也就是說，B點電位比D點電位低2V。這樣，在圖2（a）電路中，二極管V正極接低電位端（B點），負極接高電位端（D點），二極管加反向電壓處于截止?fàn)顟B(tài)，二極管上無電流通過。二極管接入后對原電路工作狀態(tài)不產(chǎn)生影響。所以，第一種接法通過二極管V的電流I3為零。

第二種接法的計算：如圖2（b）所示，這同樣是一個含二極管的復(fù)雜直流電路。由上述分析可知，按圖2（b）連接時，二極管V加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)二極管的伏安特性曲線可知，二極管導(dǎo)通后正向壓降（一般硅二極管的導(dǎo)通壓降為0.7V，鍺二極管的導(dǎo)通壓降為0.3V）基本穩(wěn)定，幾乎不隨流過的電流大小而變化。由題設(shè)條件可知，硅二極管的正向壓降為0.7V，因此，圖2（b）電路中B、D兩點間的電壓不再等于-2V，而是被已導(dǎo)通的二極管V限定在0.7V，即UBD=-0.7V。二極管接入后對原電路工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，各支路電流將重新分配。圖2（b）和圖2（a）電路結(jié)構(gòu)相似,為兩個網(wǎng)孔的復(fù)雜電路,可進一步求解如下。

設(shè)各支路電流參考方向及回路繞行方向如圖2（b）所示，根據(jù)KCL和KVL可列方程組如下：

I1+I3-I2=0

I1R1+UBD-E1=0

I2R2-E2-UBD=0

代入UBD =-0.7V及其它已知數(shù)據(jù)得

I1+I3-I2=0

4I1-0.7-10=0

I2-5+0.7=0

解方程組后得：I1=2.7mA I2=4.3mA I3=1.6mA

因此，第二種接法通過二極管的電流I3為1.6mA免費論文。

綜上所述，含二極管的電路分析計算時，可抓住以下幾點要領(lǐng)：

（1）首先，分析確定電路中的二極管是處于導(dǎo)通狀態(tài)，還是處于截止?fàn)顟B(tài)。

（2）其次，分析電路的已知條件，如搞清楚二極管是硅管、鍺管或是理想二極管等情況。

（3）第三，分析電路的結(jié)構(gòu)及求解目的，找出快捷的求解方法。

二、含二極管的電路分析計算舉例

例二：圖3所示電路中，設(shè)V1和V2均為理想二極管，則V0 = V。

圖3

解題思路分析：初看本圖是個含兩個二極管的復(fù)雜電路，似乎求解不易。其實不然，我們就用上述這類電路的分析要領(lǐng)對它進行分析計算。首先，由圖3可知，6V直流電源的正極通過電阻R加到二極管V1的正極上，二極管V1負極則接在電源的負極上，顯然，二極管V1加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)。其次計算舉例，由題意知，二極管V1為理想二極管（即正向電阻為0，反向電阻為無窮大），其正向壓降（導(dǎo)通壓降）為0V，即UV1=0V。最后，分析電路結(jié)構(gòu)可以看出，輸出電壓V0取自二極管V1的兩端，即V0=UV1=0V?？梢?，解此題不需要列出復(fù)雜的方程組及進行復(fù)雜的計算。

順便提一下，本圖電路中，由于V1導(dǎo)通，二極管V2正極對地電位被限定在0V，而V2負極對地電位為3V，故二極管V2截止。

例三：圖4電路中，V為理想二極管，圖示電壓V0為（ ）。

（A）10V（B）13V

（C）7V（D）-3V

圖4

解題思路分析：本圖是一個簡單電路，兩個直流電源順向連接，二極管V加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，且V為理想二極管，其導(dǎo)通壓降為0V，那么，

V0=UV+10V=0V+10V=10V

故正確答案應(yīng)選（A）。

例四：圖5電路中V1和V2為理想二極管，輸出V0的波形為（ ）。

（A）①（B）②

（C）③（D）④

圖5

解題分析：（1）當(dāng)ui<0V時，二極管V1截止，二極管V2導(dǎo)通，則V0=UV2=0V。

（2）當(dāng)0V≤ui≤3V時，二極管V1和V2都截止，電阻R上無電流

通過，VR=i﹡R=0V,則V0=VR+ui=0+ui=ui

（3）當(dāng)ui>3V時，V1導(dǎo)通，V2截止，UV1=0V，則V0=UV1+3V=0V+3V=3V

綜上分析，只有圖5中②的波形與上述分析結(jié)果一致，故正確答案應(yīng)選擇（B）。

例五：圖6（a）所示電路中，UCC=5V，二極管為理想二極管，已知輸入正弦波的峰值為10V，試分析兩個二極管的工作情況，并畫出端電壓的波形。

圖6

解題分析：上圖示為限幅電路。（1）當(dāng)輸入電壓-5V≤ui≤5V時，V1和V2兩二極管都截止,u0=ui；（2）當(dāng)輸入電壓ui<-5V時,V1截止,V2導(dǎo)通,u0=UV2-UCC=0-UCC=-5V；（3）當(dāng)ui>5V時，V1導(dǎo)通，V2截止，u0=UV1+UCC=0+UCC=5V。綜上分析計算舉例，可畫出端電壓u0的波形如圖6（b）所示，為近似梯形波。

通過上述幾個含二極管的典型電路（常稱電子電路）研究討論，我們可以看出，電子電路的分析計算方法有別于一般的電工電路，是因為在電子電路中使用了半導(dǎo)體器件（如二極管等），各種電子電路的工作原理和不同功能與電路中半導(dǎo)體器件的類型、性能及工作狀態(tài)直接有關(guān)。所以，在進行電子電路的分析計算時，一定要先弄清楚電路中半導(dǎo)體器件的工作狀態(tài)、類型等，這是學(xué)習(xí)和分析電子電路的關(guān)鍵所在。但是，初學(xué)電子技術(shù)的技校生，往往不明白這一道理，造成學(xué)習(xí)和應(yīng)用上的困難。鑒于此，在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課教學(xué)中，我著重給學(xué)生介紹了上述分析要領(lǐng)。實踐證明：學(xué)生掌握了上述分析要領(lǐng)以后，解題的盲目性減少了，解題的正確率提高了。

總之，如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，是教師們關(guān)心的一個問題，值得研究。相信，只要我們潛心研究，善于發(fā)現(xiàn)，勇于探索，就一定能夠找到指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的門徑，從而為成功的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

1、《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第二版），中國勞動出版社。

2、《電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題冊》（第二版），中國勞動出版社。

3、《電子電氣類專業(yè)基礎(chǔ)知識》（第二版），廈門大學(xué)出版社。