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高级维修电工 理论培训教材 2008.05.

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1 高级维修电工 理论培训教材 2008.05

2 §1.半导体三极管: 一.基本结构: 三层半导体(N、P、N或P、N、P); 三个电极(基极B、发射极E、集电极C); 两个PN结(发射结、集电结)。

3 按频率可分为:高频管和低频管 按功率可分为:大功率管、中功率管 和小功率管 按半导体材料可分为:硅管和锗管
1.类型: 按频率可分为:高频管和低频管 按功率可分为:大功率管、中功率管 和小功率管 按半导体材料可分为:硅管和锗管 按结构可分为:NPN型和PNP型。 目前国产的NPN型晶体管多为硅 管(3D系列),PNP型晶体管多为锗管 (3A系列)。

4 (1) 共发射极接法:将发射极作为输入与输出的公共端。 如下图(a) (2) 共集电极接法:将集电极作为输入与输出的公共端。 如下图(b)
2.放大器中晶体管的三种接线方式:以NPN型为例 (1) 共发射极接法:将发射极作为输入与输出的公共端。 如下图(a) (2) 共集电极接法:将集电极作为输入与输出的公共端。 如下图(b) (3) 共基极接法:将基极作为输入与输出的公共端。 如下图(c) 三种接法的性能比较见P.31表3-1

5 基极回路中基极电流IB与基极—发射极电压UBE IB=f (UBE)︱UCE=C 如下图所示:
3.特性曲线: (1) 输入特性曲线: 是当集电极—发射极电压UCE为常数时, 基极回路中基极电流IB与基极—发射极电压UBE 之间的关系曲线。即: IB=f (UBE)︱UCE=C 如下图所示:

6 性曲线有一段死区,只有在发射结电压 大于死区电压时,三极管才会导通,出 现基极电流IB,硅管的死区电压约为
从图中可以看出:三极管的输入特 性曲线有一段死区,只有在发射结电压 大于死区电压时,三极管才会导通,出 现基极电流IB,硅管的死区电压约为 0.5~0.6V,锗管约为0.2~0.3V。导通 后,在正常工作情况下,NPN型硅管的 发射结电压UBE=0.6~0.7V,PNP型锗 管的发射结电压UBE=-0.2~-0.3V。

7 (2) 输出特性曲线: 是当基极电流IB为常数时,集电极回路中集 电极电流IC与集电极—发射极电压UCE 之间的关 系曲线。即 IC=f(UCE)︱IB=C 如下图所示。 在不同的IB下可以得到不同的曲线,所以三极 管的输出特性曲线是一曲线组族。

8 在输出特性曲线上可以划分三个区域: 1°截止区: IB=0以下的区域。对NPN型硅管而 言,当UBE<0.5V时即已开始截止。为了 截止可靠,常使UBE≤0,此时集电结和 发射结都处于反向电压下,称为反向偏 置。但是由于温度影响,集电极回路中 仍有很小的电流ICEO—称为穿透电流流 过。硅管的穿透电流很小,常温下在微 安以下。 特点:集电结和发射结都处于反向偏置。

9 2°放大区: 当发射结正向偏置时,曲线较平坦的 部分是放大区。对硅管来说,当UBE>0.5V, 而集电结又有一定的反向电压时,发射区扩 散到基区的电子绝大部分被集电极所收集, IC≈IE, IB很小。此时IC只随着IB而改变,和 UCE的大小基本无关。从特性曲线和电流 形成过程都可以看出,IC的变化比IB的变 化大得多,晶体管具有很强的电流放大作 用。 特点:发射结正偏而集电结反偏。

10 UCE≤UBE,发射结和集电结都将处于正 向偏置,此时如果IB再增大,IC也不会按 IC=βIB增加,晶体三极管失去放大作用,
3°饱和区: 如果IC随IB增加时,使UCE下降为 UCE≤UBE,发射结和集电结都将处于正 向偏置,此时如果IB再增大,IC也不会按 IC=βIB增加,晶体三极管失去放大作用, 这种情况称为饱和。我们把UCE=UBE的 状态称为临界饱和,把UCE<UBE的状态 称为过饱和。 特点:发射结和集电结皆正偏。

11 §2.基本放大电路 一.共射极放大电路的组成: P.136图9-1(a)

12 1.三极管V:放大电路的放大元件,是电流控制
元件。 2.集电极电源UGB:直流电源, 一般为几~几十伏 作用:(1) 为输出信号提供能量。 (2) 保证集电结处于反偏状态以及发射结 处于正偏状态。这样才能使三极管起 到放大作用。 3.集电极负载电阻Rc:一般为几~几十千欧。 作用是将集电极电流变化成电压信号,以 实现电压放大。

13 4.基极电阻Rb:一般为几十~几百千欧。 作用是提供适当的基极电流,使放 大器有适的工作状态。 5.耦合电容C1与C2:一般为几~几十微法 作用:(1) 隔直:C1隔断放大器与信号源 之间的直流通道; C2隔断放大器与负载之 间的直流通道。 (2) 通交:(交流耦合)沟通信号源、 放大器和负载三者之间 的交流通道,使交流信 号畅行无阻。

14 二.直流通路与交流通路: 1.直流通路:即放大电路的直流等效电路。 也就是在静态时,放大电路输入回路和 输出回路的直流电流流过的路径。放大 电路进行静态分析时要用到直流通路。 见下图

15 (1) 静态——没有加入交流信号的放大电路。
(2) 静态分析——求静态工作点Q,即分析静 态时放大电路中各处的直流电流和直流电 压。即I bQ,I CQ,UceQ三个值。 (3) 直流通路的画法: 直流通路中,所有的电容器作开路处 理,其余的不变。 (4) 直流通路的作用: 用来求放大电路的静态工作点Q (即I bQ,I CQ,UceQ)。

16 2.交流通路:即放大电路的交流等效电路。 也就是在动态时,放大电路输入回路和输 出回路的交流电流流过的路径。放大电路 进行动态分析时要用到交流通路。见下图

17 (1) 动态——加入交流信号后的放大电路。 (2) 动态分析——求动态时(交、直流信 号的迭加) 的变化量。 (3) 交流通路的画法: 在交流通路中,将电容器和直 流电源都作短路处理(直流电源接地)。 (4) 交流通路的作用: 交流通路用来计算放大电路的 放大倍数,输入电阻,输出电阻等 交流电量。

18 三.近似估算法:以分压式偏置电路为例: P.137图9-2。

19 1.静态工作点:由直流通路求, 即求IbQ,ICQ,UceQ三个值。 其直流通路如下图所示:

20

21 2.电压放大倍数、输入电阻与输出电阻: 由交流通路求。如下图

22 A.求出三极管的输入电阻rbe: rbe=300+(1+β) 26mV/IeQmA B.求出交流负载电阻RL′: RL′= Rc∥RL
C.求输入电阻Ri: Ri=Rb1∥Rb2∥rbe ≈ rbe (∵Rb1 >>rbe,Rb2 >>rbe, ∴Ri ≈ rbe) D.求输出电阻R0:R0 ≈ Rc

23 其中:RL′= Rc∥RL “-”号表示U0与Ui反相位。

24 ☆ 计算放大电路的静态工作点时,应考 虑电路的名称正确的是 A、C 。 A.直流通道 B.交流通道 C.直流电路 D.交流电路 ☆ 估算放大电路的电压放大倍数,原则 上应考虑电路的名称正确的是 B、D 。

25 四.图解分析法:运用三极管的输出、输入特性曲
线簇,通过做图的方法,直观的分析放大电路 性能的方法,称为图解分析法。 1.静态分析:下图为三极管的输出特性曲线。

26 (1)直流负载线: 当Uce=0时,Ic=UGB/Rc,连接UGB与UGB/Rc 两点所作的直线称为直流负载线。见上图
由Uce=UGB-IcRc知,当Ic=0时,Uce=UGB, 当Uce=0时,Ic=UGB/Rc,连接UGB与UGB/Rc 两点所作的直线称为直流负载线。见上图 (因为它是在静态时得到的而且又与集电极负 载电阻Rc有关),其斜率为tgα=1/Rc。

27 (2)静态工作点Q: 直流负载线与三极管输出 特性曲线的交点即为静态工作 点。它与基极电流Ib的大小有 关。 Q点在两个坐标轴上所对 应的点即为其静态值ICQ与 UCeQ,再加上IbQ ,即为Q值。

28 (1) 交流负载线: 放大器加入交流信号后,交流 信号迭加在直流信号上, 如P.138图9-5所示。 当电路接入负载RL后,反映交流
2.动态分析: (1) 交流负载线: 放大器加入交流信号后,交流 信号迭加在直流信号上, 如P.138图9-5所示。 当电路接入负载RL后,反映交流 电压uce、交流电流ic之间关系的直线 称为交流负载线。其斜率为 tgα′=1/RL′。 (而RL′= Rc∥RL)

29 (2)直流负载线与交流负载线的比较

30 ∵RL′= Rc∥RL , ∴RL′< Rc, ∴1/RL′> 1/Rc, tgα′> tgα 交流负载线比直流负载线要陡一些(即其斜率要大一些)。也就是说,放大器带的负载RL 越小,RL′就越小,其交流负载线的斜率tgα′就越大,而电压放大倍数Au就越小。交流放大器带负载后,电压放大倍数会降低。

31 §3.多级放大电路: 一.耦合——多级放大电路中,每两个单 级放大电路之间的连接方式 叫耦合。 二.多级放大器的耦合方式:三种。
1.阻容耦合:如P.139图9-8所示。 (1) 电路组成:第一级和第二级之间用 耦合电容C2和电阻Rb22连接,即为 阻容耦合。 主要用于交流放大电路的前置级。

32 (2) 电路特点: A.由于电容的“隔直”作用,前后级的静态工 作点各自独立,互不影响,便于设置和调 整各级的静态工作点。 B.由于电容的“通交”作用,并不影响前后级 交流信号的传递。 C.结构简单,体积小,成本低。 D.耦合电容的容量对交流信号的传输有一 定的影响——缺点。 (3) 电压放大倍数:电路总的电压放大倍数等 于各个单级放大器电压放大倍数的乘积。 即Au=Au1·Au2·Au3 ……

33 2.直接耦合:如P.144图9-19所示 (1)电路组成: 把前一级的输出端直接接 到后一级的输入端,即为直接 耦合。主要用于放大直流信 号。

34 A.前后级静态工作点的相互影响: 其解决方法为: 1°提高后一级的发射极电位:即在后一 级三极管发射极中接入电阻或硅稳压 管即可。
(2)电路特点: A.前后级静态工作点的相互影响: 其解决方法为: 1°提高后一级的发射极电位:即在后一 级三极管发射极中接入电阻或硅稳压 管即可。 如P.144图9-20(a) (b)所示。 2°采用NPN—PNP管直接耦合:利用 两只三极管的极性不同,使得两级都 能获得合适的静态工作点。 如P.145图9-21所示。

35 1°零点漂移——指放大器的输入端短路 (即无输入信号)时,其输出端仍有缓 慢而无规则的输出电压。 2°引起零点漂移的原因:
B.零点漂移的影响: 1°零点漂移——指放大器的输入端短路 (即无输入信号)时,其输出端仍有缓 慢而无规则的输出电压。 2°引起零点漂移的原因: 电源电压波动;电路元件的参数 和晶体管特性的变化;温度的变化。 3°零漂的种类:时漂和温漂。 4°零漂的抑制:输入级采用差动放大电路

36 前后级之间采用变压器连接。 主要用于交流放大器的功率输出 级。 ☆ 多级放大器的级间耦合方式一般有 A、D、E 。
3.变压器耦合: 前后级之间采用变压器连接。 主要用于交流放大器的功率输出 级。 ☆ 多级放大器的级间耦合方式一般有 A、D、E 。 A.阻容耦合 B.电容耦合 C.电感耦合 D.变压器耦合 E.直接耦合

37 §4.差动放大电路: 一.电路组成:P.145图9-22

38 1.两只三极管V1与V2的型号、特性、参数 完全相同。 2.电路结构对称,各电阻元件参数也对称 3.两只三极管的静态工作点相同。 即Ic1=Ic2,Uce1=Uce2, 4.发射极电流为两管发射极电流之和。 即Ie=Ie1+Ie2 二.差动放大电路的特点: 静态时(无输入信号,即Ui=0), 输出电压Uo=0, (∵ Rc1Ic1=Rc2Ic2, ∴ Uo=Rc1Ic1-Rc2Ic2=0)

39 三.共模输入与差模输入: 1.共模信号与差模信号: (1) 共模信号——差动放大器的两输入信号 ui1与ui2的大小相等,极性相同,则称为
共模信号。 这种输入方式称为共模输入方式。 (2) 差模信号——差动放大器的两输入信号 ui1与ui2的大小相等,极性相反,则称为 差模信号。 这种输入方式称为差模输入方式。

40 2.放大电路对共模信号抑制能力的大小,反 映了它对零漂的抑制水平,而对差模信 号则进行放大。 3.若输入的两个信号既非共模信号又非差模 信号,则差动放大器只对其中的差模信 号进行放大,同时又对共模信号进行抑 制。 ☆ 差动放大器的输入信号方式可分为 A、B 。 A.共模输入 B.差模输入 C.同向输入 D.反向输入

41 四.对零漂的抑制: 1. 利用电路的对称性来抑制零漂: 零漂被抑制。有时还可加一调零电位器RP,通过
1. 利用电路的对称性来抑制零漂: 由于电路完全对称,∴输出电压Uo=0, 零漂被抑制。有时还可加一调零电位器RP,通过 调整以确保输出电压Uo=0。如上图所示。

42 对称性,只能抑制零漂, 而不能完全消除零漂。所以 差动放大电路中并不是没有 零漂。 2.利用发射极电阻Re的深度负反 馈来抑制零漂。
* 注意:差动放大电路中利用电路的 对称性,只能抑制零漂, 而不能完全消除零漂。所以 差动放大电路中并不是没有 零漂。 2.利用发射极电阻Re的深度负反 馈来抑制零漂。

43 五.共模抑制比: 放大电路的差模信号放大倍数Ad 与共模信号放大倍数Ac之比。 即KCMRR=Ad/Ac 它反映了放大器质量的好坏,即对 零漂的抑制水平。 六.差动放大电路的输出方式与电压放大倍 数的关系: 1.双端输出:电压放大倍数与每个单管 放大器的电压放大倍数相等。 2.单端输出:电压放大倍数是每个单管 放大器的电压放大倍数的一半。

44 §5.放大电路中的反馈: 一.反馈: 将放大器输出信号的一部分或全 部,经一定的电路送回到输入端,与 输入信号合成的过程,称为反馈。
其中:Xi ——原输入信号; Xd ——净输入信号 Xf ——反馈信号; Xo ——输出信号

45 二.反馈的分类: 正反馈——引回的反馈信号加强输入信号,使放大器能 力上升。 负反馈——引回的反馈信号削弱输入信号,使放大器能 力下降。
直流反馈——对直流量起反馈作用。 交流反馈——对交流量起反馈作用。 电压反馈——反馈信号与输出电压成正比。 电流反馈——反馈信号与输出电流成正比。 串联反馈——放大器的净输入信号由原输入信号和反馈 信号串联而成。 并联反馈——放大器的净输入信号由原输入信号和反馈 信号并联而成。

46 1.串联电压负反馈 2.并联电压负反馈 3.串联电流负反馈 4.并联电流负反馈
由反馈网络与放大器的输入、输出信号的不同而组成以下四种负反馈: 1.串联电压负反馈 2.并联电压负反馈 3.串联电流负反馈 4.并联电流负反馈

47 三.反馈的判断:—— 瞬时极性法 1. 正反馈与负反馈的判断: 2. 并联负反馈与串联负反馈的判断: ——从输入端判断。 3.电流负反馈与电压负反馈的判断: ——从输出端判断。

48 四.负反馈对放大电路性能的影响: 1.使电路的放大倍数降低。 2.使电路放大倍数的稳定性得到提高 3.使放大信号的非线性失真减小。 4.改变输入、输出电阻。输入电阻Ri 的变化与反馈的串联或并联有关; 输出电阻RO的变化与电压反馈或电 流反馈有关。 5.展宽通频带。

49 五.射极输出器:P.141图9-10 1.组成:输出信号由发射极取出,实际 上为共集电极电路。

50 (1) 放大电路的反馈系数为1,具有深度 负反馈。 (2) 电压放大倍数接近于1, 但略小于1。 (3) 具有电流放大作用。
2.特点: (1) 放大电路的反馈系数为1,具有深度 负反馈。 (2) 电压放大倍数接近于1, 但略小于1。 (3) 具有电流放大作用。 (4) 输出电压与输入电压同相位。 (5) 输入电阻大,输出电阻小。 (6) 属于串联电压负反馈。

51 §6.正弦波振荡电路: 一.振荡的基本概念: 1. 自激振荡: 放大器的输入端不接入外加信号 时,其输出端可以出现一定频率和
幅度的交流信号的现象叫自激振荡。 或者说,能够自动地将直流电能 转换成具有一定频率和一定幅度的 交变振荡的电路,称为自激振荡。

52 主要是在电路中引入了正反馈。 3.产生自激振荡的条件: (1)相位平衡条件: 反馈信号必须与输入信号同相位 (电路必须有正反馈性质)。
2.自激振荡产生的原因: 主要是在电路中引入了正反馈。 3.产生自激振荡的条件: (1)相位平衡条件: 反馈信号必须与输入信号同相位 (电路必须有正反馈性质)。 (2)振幅平衡条件: 反馈信号的幅值必须等于输入信 号的幅值。

53 4.正弦波振荡器的组成: (1)放大部分:利用晶体管的放大作 用,使电路有较大的输出电压。 (2)反馈部分:把输出信号反馈到输入
端,让电路产生自激振荡。 (3)选频部分:使电路只对某种频率的 信号能满足自激振荡和条件。

54 二.LC正弦波振荡器:用LC谐振回路作 为选频网络的反馈振荡器。
1.变压器反馈式振荡器: 通过互感实现耦合和反馈,很 容易实现阻抗匹配和达到起振要 求,效率高,应用普遍。但频率稳 定度不高,输出波形不够理想。 如P.143图9-15(a)

55 2. 电感三点式振荡器: 采用Lb和Lc紧耦合方式,容易起 振,频率调整范围较宽。但输出电压 中含有高次谐波,波形较差,频率稳 定度不高。如P.143图9-15(b) 3. 电容三点式振荡器: 电容Cb和Cc的容量可以选得很小, 使电路的振荡频率较高,输出波形较 好。如P.143图9-15(c)

56 三.RC正弦波振荡器: 用RC谐振回路作为选频网络的振荡器。 用于较低频率(几赫兹到几千赫兹)的振荡信号 1.RC桥式正弦波振荡器: P. 143图9-16 (a) 2.RC移相式正弦波振荡器:P. 143图9-16 (b) 四.石英体振荡器:用石英晶体作为选频网络。 其频率稳定性较高。 1.并联型石英体振荡器:P.144图9-17 2.串联型石英体振荡器:P.144图9-18 ☆ 石英体振荡器可分为 A、D 两种。 A. 串联 B. 串并联 C. 并联 D. 混联

57 §7.集成运算放大器: P.255 一.运算放大器的定义: 是一种具有深度负反馈的、高 增益(105以上)的多级直流放大器。

58 二.运算放大器的输入端与输出端: 1.输入端:运算放大器有两个输入端 (1) 反相输入端u-: 当输入电压由反相输入端u-输 入时,输出电压u0与输入电压u- 反相位。 (2) 同相输入端u+: 当输入电压由同相输入端u+输 入时,输出电压u0与输入电压u+ 同相位。 2.输出端u0:

59 三.运算放大器的内部结构: 1.输入级:采用差动放大电路,有两个输 入端。要求Ri较大,为了抑制 零漂。 2.中间级:由一级或多级放大器组成,主 要用于电压放大, 要求Au较高。 3.输出级:有一个输出端,与负载相连, 要 求Ro较小, 以提高带负载能力。 ☆ 集成运算放大器的内部电路主要由 B、C、D 组成。 A.差动级 B.中间级 C.输入级 D.输出级

60 四.主要技术参数:P.255(1)~(9) 集成运算放大器的输入失调电压和输入失 调电流愈小愈好。(判断) 衡量一个集成运算放大器的内部电路对称程度的高低,是用输入失调电压来进行判断。 ☆ 运算放大器的 A、B 随温度改变而发生变化 的漂移叫温度漂移。 A. 输入失调电压 B. 输入失调电流 C. 输出失调电压 D. 输出失调电流 ☆ 运算放大器的 A、B 所能承受的最高电压值 称为最大差模输入电压。 A.反相输入端 B.同相输入端 C.输出端 D.接地端

61 五.分析理想运算放大器的两条规则: 1.理想运算放大器: (1)电压放大倍数AV ∞ (2)输入电阻Ri ∞ (3)输出电阻RO 0 2.分析理想运算放大器的两条规则: (1)两输入端电流近似为零, 即i+=0,i-= ——虚断路 (2)两输入端电压近似相等, 即u+=u ——虚短路 若为反相输入,则u-=0 ——虚地

62 六.几种典型的运算电路: 将运算放大器接上一定的 反馈电路和外接元件。 主要是求输出电压U0与输 入电压Ui的关系。

63 1.反相比例运算: (1)电路构成: 1°输入信号Ui由反相输入端经电 阻R1输入。 2°同相输入端接地。 3°输出信号经反馈电阻Rf反馈 到反相输入端。

64 (2)输出电压U0与输入电压Ui的关系 ☆ 反相比例运算放大器输出电压Uo与输入电压Ui 的关系为 A、B 。

65 2.同相比例运算: (1)电路构成: 1°输入信号Ui由同相输入端输 入。 2°反相输入端经电阻R1接地。 3°输出信号经反馈电阻Rf反馈 到反相输入端。

66 (2)输出电压U0与输入电压Ui的关系 ☆ 同相比例运算放大器输出电压Uo与输入电压Ui 的关系为 B、C 。

67 3.加法运算: (1)电路构成: 1°所有的输入信号U1、U2、U3由 反相输入端输入。 2°同相输入端接地。
3°输出信号经反馈电阻Rf反馈到 反相输入端。

68 (2)输出电压U0与输入电压Ui的关系

69 ☆ 已知:Ui1=0.5V,Ui2=1V,Ui3=-1V,
则UO= C、E 。 A. 12.5V B. 2.5V C.-2.5V D. -1V E.-5/2V

70 4.减法运算: (1)电路构成: 1°输入信号U1、U2分别由反相 输入端和同相输入端经电阻 R1和R2输入。 2°输出信号经反馈电阻Rf反馈 到反相输入端。

71 (2)输出电压U0与输入电压Ui的关系

72 §8.直流稳压电源:

73 一.整流电路: 1.单相半波整流: (1) 电路构成及工作原理:电路图与波形图如下: 只有一只二极管,利用二极管的单向导电性 ——正向导通,反向截止。

74 (2)输出直流电压平均值: UL=0.45U2 其中:U2为变压器副边交流 电压的有效值。 (3)二极管承受最高反向电压:

75 2.单相全波整流: (1)电路构成及工作原理:P.28图3-9

76 利用两只二极管在一个周期内轮流 导通,(正半周V1导通,负半周V2导通), 故负载上可得到较高的输出电压。 (2)输出直流电压平均值:UL=0.9U2 其中:U2为变压器副边交流电压的 有效值。 (3)二极管承受最高反向电压:

77 3.单相桥式整流: (1)电路构成及工作原理: P.29图3-10

78 ☆ 单相桥式整流电路中,输出直流电压平均值UL B、D 。 A.UL=0.45U2 B.UL=0.9U2
利用四只二极管在一个周期内两两轮流 导通,(正半周V1、V2导通,负半周V3、V4 导通),故负载上可得到较高的输出电压。 (2) 输出直流电压平均值:UL=0.9U2 其中:U2为变压器副边交流电压的有效值。 (3) 二极管承受最高反向电压: 每只管子: ☆ 单相桥式整流电路中,输出直流电压平均值UL 和变压器副边交流电压有效值U2的关系是 B、D 。 A.UL=0.45U B.UL=0.9U2 C.UL=0.7U D.UL=1/1.11U2

79 二.滤波电路: 滤波—把脉动的直流电变为平滑的直流电,保留脉动电压的直流成分尽量滤除它的交流成分称为滤波。 1.电容滤波电路: (1)电路构成及工作原理:P.29图3-12

80 利用电容的充、放电作用,使输 出电压的平均值得到提高,并且脉动系 数减小。 (2)输出直流电压平均值: UL=(1.1~1.4)U2 一般地:UL=1.2U2, 所以提高了输出直流电压平均值。 波形见上页图所示。 (3)适用场合:只适用于负载电流较小并保 持不变的场合。

81 2.电感滤波电路: (1)电路构成及工作原理: P.30图3-13

82 利用电感元件对交流的“阻碍”作 用,使流过电感元件的电流的变化变 慢,达到减小脉动电流的脉动程度的 目的 。 (2)输出直流电压平均值:
UL=(0.7~0.8)U2 虽然降低了输出电压,但波形平滑了。 见上页图。 (3)适用场合:适用于负载电流较大且经常 变化的场合。

83 将电容滤波和电感滤波结合 在一起。 (1)LC滤波:P.30图3—14(a) (2)π型滤波:分LC-π型滤波和 RC-π型滤波两种
3.复式滤波电路: 将电容滤波和电感滤波结合 在一起。 (1)LC滤波:P.30图3—14(a) (2)π型滤波:分LC-π型滤波和 RC-π型滤波两种 见P.30图3—14(b)(c) 4.电子滤波电路:

84 三.稳压电路: 1.硅稳压管稳压电路:P.31图3—17 2.串联型晶体管直流稳压电路:由四部分组成 (1)取样环节 (2)基准环节 (3)比较放大环节 (4)调整环节 晶体管串联反馈式稳压电源中的调整 管起调整管压降来保证输出电压稳定的作 用。(单选) 3.开关型直流稳压电路:效率最高。 ☆ 串联型晶体管直流稳压电路的四个组成 部分是 B、C、D、E 。 A.变压器环节 B.取样环节 C.基准环节 D.比较放大环节 E.调整环节

85 4.三端集成稳压器: 就是把调整管、取样放大、基准电压、启动和保 护电路全部集成在一个半导体芯片上,对外只有三个 端头的集成稳压电路。 (1) 分类:1°三端固定电压输出稳压器: 分为正极输出和负极输出 2°三端可调电压输出稳压器: (2) 主要参数:P.256 (3) 使用注意事项: 有金属封和塑料封两种结构,引脚的排列顺序不 尽相同,使用时须加以认清,应按要求装上散热片。 ☆ 三端集成稳压器可分为 A、B 稳压器两类。 A.三端固定电压输出 B.三端可调电压输出 C.三端固定电流输出 D.三端可调电流输出

86 §9.晶闸管及其应用: 一.晶闸管的构造和工作原理: 1.结构和符号:P. 146图9-23(b)、(c)

87 2.工作原理: 有电流流过晶闸管时称为导 通;反之称为截止。 (1)结构:为三端四层元件 四层半导体(P1、N1、P2、N2)
三个PN结(P1N1、N1P2、P2N2) 三个电极(阳极A、阴极K、门极G) (2)符号:见上页图 2.工作原理: 有电流流过晶闸管时称为导 通;反之称为截止。

88 (1)晶闸管阳极接直流电源正极,阴极接电源负极,此时晶闸管承受正向电压。而门极电路开关S断开,如下图所示,此时电灯不亮,说明晶闸管不导通。

89 (2)晶闸管阳极接直流电源正极,阴极接电源负极,而门极电路开关S接通,即门极也加正向电压,如下图所示,此时电灯亮,说明晶闸管导通

90 (4)在晶闸管阳极和阴极之间加反向电压, 如下图所示,无论门极加不加电压,晶 闸管都不导通。 (5)在门极加反向电压,而阳极回路无论加 正向电压还是方向电压,晶闸管都不导 通。

91 挚(擎)住电流——晶闸管导通后去掉控制信号, 要保持元件维持通态所需要的最小电流。约为维持电流的2~4倍。
3.晶闸管导通的条件: (1)晶闸管主电路必须加正向电压。 (2)门极加上适当的正向电压。 (3)流过晶闸管的阳极电流必须大于 挚(擎)住电流。 挚(擎)住电流——晶闸管导通后去掉控制信号, 要保持元件维持通态所需要的最小电流。约为维持电流的2~4倍。

92 ☆ 使晶闸管导通必须具备的条件是 A、B、C 。 A.晶闸管主电路必须加正向电压 B.门极加上适当的正向电压 C.流过晶闸管的阳极电流必须 大于挚住电流 D.晶闸管主电路必须加反向电压

93 二.晶闸管的主要参数:P.145 三.晶闸管型号:P.146 阻断能力,其正向导通受门极控制。 (2)晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用。要
4.晶闸管的特点: (1)晶闸管不仅具有反向阻断能力,还具有正向 阻断能力,其正向导通受门极控制。 (2)晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用。要 重新关断晶闸管,必须让阳极电流减小到低 于其维持电流。 维持电流——晶闸管导通后,从较大的 通态电流下降到维持通态所必须的最小电 流。 二.晶闸管的主要参数:P.145 三.晶闸管型号:P.146

94 四.晶闸管可控整流电路:以接电阻性负载为例。
1.单相半波可控整流电路: (1)电路构成及工作原理:P.147图9-24

95 (2) 输出电压平均值: UL=0.45U2(1+COSα)/2 其中: α—控制角,即晶闸管在正向 阳极电压下的不导通范围。 θ—导通角,即晶闸管在正向 阳极电压下的导通范围。 且α+θ=180° (3) 每只晶闸管承受的最大峰值电压为: U2

96 (1) 电路构成及工作原理:P.174图9-25 (2) 输出电压平均值: UL=0.9U2(1+COSα)/2
2.单相全波可控整流电路: (1) 电路构成及工作原理:P.174图9-25 (2) 输出电压平均值: UL=0.9U2(1+COSα)/2 (3) 每只晶闸管承受的最大峰值电压为2 U2

97 (1) 电路构成及工作原理:P.147图9-26 (2) 输出电压平均值: UL=0.9U2(1+COSα)/2
3.单相半控桥式整流电路: (1) 电路构成及工作原理:P.147图9-26 (2) 输出电压平均值: UL=0.9U2(1+COSα)/2 (3) 每只晶闸管承受的最大峰值电压为 U2

98 4.三相半波可控整流电路: (1) 电路构成及工作原理:P.147图9-27

99 (2) 输出电压平均值: UL=2.34U2(1+COSα)/2 (3) 每只晶闸管承受的最大正反向峰值 电压为: × U2= U2 其中:U2为变压器副边(二次侧) 相电压的有效值。 每只晶闸管流过的平均电流是 负载电流的1/3。 (4) 每只晶闸管的最大导通角为120°。 (5) 当负载为电感性时,负载电感量越 大,导通角θ越大。

100 ☆ 单相半波可控整流电路中,输出直流电压平均
值UL和变压器副边交流电压有效值U2的关系是 A、D 。 A.UL=0.45U2(1+COSα)/2 B.UL=0.9U2(1+COSα)/2 C.UL=0.7U2 (1+COSα)/2 D.UL=1/2.22U2(1+COSα)/2 5.三相桥式半控整流电路: (1) 电路构成及工作原理:P.256图15-2

101 与对应的晶闸管阳极相连,并接到三相电源上;三 只晶闸管V1、V2、V3的阴极接在一起,对外为正极,
在三相电源作用下,任何时刻都有一只二极管的阴 极电位最低而处于导通状态,当三只晶闸管中阳极 电位最高者又加上合适的触发脉冲而导通时,整流 电路就有整流电压UL输出。改变触发脉冲出现的角 度(即控制角α),就可以改变整流输出电压的高低。 (2) 输出电压平均值: UL=2.34U2 (1+COSα)/2 (3) 每只晶闸管承受的最大峰值电压为线电压的最 大值,即:URM= × U2=2.45U2 其中:U2为变压器副边相电压的有效值。 (4) 每只晶闸管流过的平均电流是负载电流的1/3。

102 6.晶闸管可控整流电路接电感性负载时, 必须加接续流二极管。 因为电感性负载中自感电动势的作用,使电流总是滞后于电压的变化,当电压下降到零时,电流却并不到零,在电压过零变负后,只要电流大于维持电流,晶闸管便不能关断,即当负载上出现了负电压后,晶闸管仍然导通,只有当电流下降到维持电流以下时,晶闸管才能关断。这种现象称为“失控”。为防止“失控”的出现,必须加接续流二极管。如下图:

103 ☆ 对称三相半控桥式整流电路带大电感负载时, 为
防止失控,并接了续流二极管。已知:U2=100V, RL=10Ω,求α=120°时输出的平均电压UL及 负载的平均电流IL,分别为 B、C 。 A.585V B.58.5V C.5.85A D.0.585A

104 两只晶闸管导通) ,同时向负载供电。 五.带平衡电抗器三相双反星形可控整流电路: 1.电路构成与工作原理:P.257图15-3。
变压器二次侧有两个绕组,都接成星形(同名端相反)。 平衡电抗器LP中心抽头作为输出电压的负极,使两组三相 半波可控整流以180°相位差并联,使得两组可控整流电 路中各有一只晶闸管导通且并联工作(即每时刻都有 两只晶闸管导通) ,同时向负载供电。

105 2. 输出电压平均值(两组输出电压相加的平均值):
UL=1/2(ULI+ULⅡ)=1.17U2 当控制角为0°<α≤60°时, UL=1.17U2COSα 当控制角为60°<α≤120°时, UL=1.17U2[1+COS(α+60°)] 3. 每只晶闸管承受的最高正反向电压为线电压的 最大值,即URM=2.45U2 每只晶闸管流过的平均电流为负载电流的1/6。 4. 应用: 应用在需要直流低压大电流的电工设备中 ☆ 带平衡电抗器三相双反星形可控整流电路一般 应用在需要 A、C 的电工设备中。 A.直流电压较低 B.直流电压较高 C.电流较大 D.电流较小

106 六.斩波器: 将直流电源的恒定电压UG变换为可调直 流电压Ud的装置称为直流斩波器。 1.电路组成与工作原理:P.257图15-4 斩波器内以晶闸管作为直流开关,控制其 接通与关断,在负载上可得到大小可调的直流 平均电压Ud,其方框图如下,其控制电路可改 变斩波器的输出脉冲宽度τ和通断时间T(1/ f)。

107 3.直流斩波器的作用:把直流电源的电压由固定的电压变为可调的电压。
2.输出电压平均值: Ud=(τ/T)UG 其中:τ/T ——为电路的导通比 τ——为输出脉冲电压的宽度 T ——为通断时间 3.直流斩波器的作用:把直流电源的电压由固定的电压变为可调的电压。

108 把直流电变换成交流电的过程称为 逆变。逆变器是变频器的一种。 晶闸管逆变器是一种将直流电能转 变为交流电能的装置。 可分为以下两种:
七.逆变器: 把直流电变换成交流电的过程称为 逆变。逆变器是变频器的一种。 晶闸管逆变器是一种将直流电能转 变为交流电能的装置。 可分为以下两种: A. 电源逆变:由直流电 逆变器 交流电 交流电网 B. 无源逆变:由直流电 逆变器 交流电(频率可调) 用电器

109 1.负载谐振式逆变器:P.257图15-5 是利用负载回路谐振特性来实现逆变 器中的换流。 在国内生产的晶闸管中频电源等装置 中多采用负载谐振式逆变器。 (1) 电路构成:下图为并联谐振逆变器主电路:

110 桥式电路。Ud为整流电路提供的直流电源, Ld为滤波电抗器,可使输出直流Id保持连续, 减小电流波纹,并限制中频电流进入电网。
V1、V4和V2、V3两对晶闸管构成单相全控 桥式电路。Ud为整流电路提供的直流电源, Ld为滤波电抗器,可使输出直流Id保持连续, 减小电流波纹,并限制中频电流进入电网。 电感线圈L是负载,电容C是偿电容,为了使 负载呈容性。 (2) 工作原理:四只晶闸管中,V1和V4,V2和 V3分别被同时触发导通,使得负载上得到 与交替触发脉冲频率相等的交变电压ua, 改变两组晶闸管的导通、截止时间,就可 改变交变电压ua的频率。

111 (1) 电路构成:下图为单相电流型脉冲换流式逆变 器的主电路图。
2.脉冲换流式逆变器:P.258图15-6 (1) 电路构成:下图为单相电流型脉冲换流式逆变 器的主电路图。 电抗器Ld的作用是使输入电流Id维持恒定;C1与C2相 等,称为换流电容;V1~V4为两对晶闸管构成单相全控桥 式电路;V5~V8为隔离二极管。RL为负载电阻。

112 (2) 工作原理: V1、V4同时被触发导通,V2、V3也是同时 被触发导通。在这两组晶闸管被轮流触发导通 时,利用换流电容的作用,在负载RL上获得频 率可调的交流电压。 (3) 特点:逆变器输出的波形由负载性质决定。 负载为电阻性RL时其波形接近正弦波,只 要改变触发脉冲的频率即可改变输出电压的频 率。目前,在笼型异步电动机的变频调速器中 多采用这种逆变器。 ☆ 常用逆变器根据换流方式的不同,分为 A、B 。 A.负载谐振式 B.脉冲式 C.电源波动 D.斩波式

113 §10.数字电路基础: 数字信号——信号不连续变化的脉冲信号 数字电路——用来处理数字信号的电路 脉冲信号——变化不连续,持续时间可短
模拟信号——信号随时间连续变化 数字信号——信号不连续变化的脉冲信号 数字电路——用来处理数字信号的电路 脉冲信号——变化不连续,持续时间可短 至几个微秒甚至几个纳秒。 如:矩形波,锯齿波,三角波,尖峰波 等。

114 一.晶体管的开关特性: 反向截止(相当于开关断开)。 二极管由截止到导通所需的时间极短, 可以忽略,但由导通转为截止 过程(称反
1.二极管: 正向导通(相当于开关接通), 反向截止(相当于开关断开)。 二极管由截止到导通所需的时间极短, 可以忽略,但由导通转为截止 过程(称反 向恢复过程)所需的时间(反向恢复时间) 则不可忽略。

115 2.三极管:以NPN管共射极接法为例 P.149图9-32

116 (1)饱和状态: 发射结与集电结皆处于正偏。 当基极输入一定幅值的正脉冲时,三极管进入饱和导通状态。此时Ube=0.7V,而Uces≈0.3V,c、e极之间近似短路,相当于一个开关的接通,电路中有稳定的电流流过。

117 发射结与集电结皆处于反偏。 当基极输入负脉冲时,三 极管进入截止状态。 此时Ube<0.5V,而 Ib≈0,Ic≈0,Uce≈UGB,
(2)截止状态: 发射结与集电结皆处于反偏。 当基极输入负脉冲时,三 极管进入截止状态。 此时Ube<0.5V,而 Ib≈0,Ic≈0,Uce≈UGB, c、e极之间近似开路,相当于 一个开关的断开。

118 ☆ 在数字电路中, 三极管主要工作在 A、B 区。 A.饱和 B.截止 C.放大 D.快速转换 个区域之间进行快速转换,经过放大区的
☆ 在数字电路中, 三极管主要工作在 A、B 区。 A.饱和 B.截止 C.放大 D.快速转换 ☆ 在数字电路中,三极管主要在 A、B 两 个区域之间进行快速转换,经过放大区的 时间是很短的。 A.饱和 B.截止 C.放大 D.基区

119 二.基本逻辑门电路: 1.“与”门电路: (1)逻辑“与”:只有当条件都具备时, 事件才能实现。 表示为:P = A · B · C ☆ 在正逻辑中以“1”表示 A ,以“0”表示 B 。 A.高电平 B.低电平 C.升高 D.降低

120 (2)“与”门电路:由二极管组成 P.150图9-33(a)

121 当输入端A与B与C全为高电平“1”(+3V)时,电源UGB(+5V)经电阻R向这三个输入端流通电流,三管都导通,输出端P的电位比3V略高,(因二极管的管压降硅管为0.7V,锗管为0.3V,此处一般采用锗管)但仍属于“3V左右”这一范围,因此输出端P为“1”,即其电位被钳制在3V左右。

122 当输入端不全为“1”,而有一个或两个为“0”(电位为0V)时,例如A端为“0”,因为“0”电位比“1”电位低,正电源将经电阻R向处于“0”态的A端流通电流,V1优先导通。这样,二极管V1导通后,输出端P的电位与处于“0”态的A端电位近似相等。因此P端为“0”。二极管V2与V3因承受反向电压而截止,把B、C端的高电位与输出端P隔离开了。

123 输入全“1”出“1”,有“0”出“0”。 B.逻辑符号:P.150图9-33(b)
A.逻辑关系: 输入全“1”出“1”,有“0”出“0”。 B.逻辑符号:P.150图9-33(b)

124 (2) “或”门电路:见P.150图9-34 由二极管组成。
2.“或”门电路: (1) 逻辑“或”: 只要有一个条件具备,事件便可实现; 只有条件全不具备时,事件才不能实现。 表示为:P=A+B+C (2) “或”门电路:见P.150图9-34 由二极管组成。

125 如果有一个以上的输入端为“1”时,输出端P也为“1”。只有当三个输入端全部都为“0”时,输出端P才为“0”。
如果A端为“1”(设其电位为3V),则A端电位比B、C(电位为“0”)高,电流从A端经V1和R流向电源负极,V1优先导通,输出端P电位近似等于A端电位3V(略低,因有管压降),因此输出为“1”。P端的电位比其它两输入端B与C为高,V2、V3因承受反向电压而截止。 如果有一个以上的输入端为“1”时,输出端P也为“1”。只有当三个输入端全部都为“0”时,输出端P才为“0”。

126 A.逻辑关系: 输入全“0”出“0”,有“1”出“1”。 B.逻辑符号:P.150图9-34(b)

127 (2) “非”门电路:见P.151图9-35 由三极管组成。
3.“非”门电路: (1) 逻辑“非”:输出总是输入的否定。 表示为:P= (2) “非”门电路:见P.151图9-35 由三极管组成。

128 管饱和,其集电极即输出端P为低电平(0V); 当A为低电平“0”(0V)时,三极管截止,输 出端P为高电平“1”(其电位接近于UGB)。
B.逻辑符号:P.151图9-35(b)

129 把基本的“与”、“或”、“非”门电路分别组合 在一起,可以构成许多复杂的门电路。 (1) “与非”门电路:由“与”门和“非”门组合而成。
4.复合门电路: 把基本的“与”、“或”、“非”门电路分别组合 在一起,可以构成许多复杂的门电路。 (1) “与非”门电路:由“与”门和“非”门组合而成。

130 A.逻辑关系: 输入全“1”出“0”,有“0”出“1” 表示为: B.逻辑符号:P.151图9-36(a)

131 “或非”门电路:由“或”门和“非”门组合而成
A.逻辑关系: 输入全“0”出“1”,有“1”出“0”。 表示为: B .逻辑符号:P.151图9-36(b) ☆ n个逻辑变量,共有 B 个最小项。 A.n B.2n C.n D.2n+1

132 三.逻辑代数基础:逻辑代数又称为布 尔代数。 1.三种基本的逻辑运算: (1) “与”运算:亦称逻辑乘,P=A·B (2) “或”运算:亦称逻辑加,P=A+B (3) “非”运算:亦称逻辑非,P=

133 2.逻辑代数的基本定律:P.151 (1)自等律:A+0=A, A · 1=A (2)0-1律:A+1=1, A · 0=0 (3)互补律:A+ =1, A · =0 (4)重叠律:A+A=A, A · A=A (5)还原律: =A (6)交换律:A+B=B+A, A · B=B ·A

134 (7)分配律:A(B+C)=AB+AC, A+BC=(A+B)· (A+C) (8)结合律:(A+B)+C=A+(B+C) =(A+C)+B, (A·B)·C=A·(B·C)=(A·C)·B (9)反演律(摩根定律): (10)吸收律:A+A·B=A, A·(A+B)=A, A+ ·B=A+B, (A+B)·(A+C)=A+BC (11)其他常用恒等式:AB+ C+BC=AB+ C, AB+ C+BCD=AB+ C

135 3.逻辑代数的基本规则: (1)代入规则: (2)反演规则: (3)对偶规则: 四.集成逻辑门电路 1. TTL集成“与非”门电路
采用的都是三极管,因此又称为晶体管—晶体 管逻辑电路。其英文简称为TTL。 因为晶体管是双极型元件,故称为双极型 集成门电路。

136 下图(a)为CT54/74H系列的典型电路图, (b)为其逻辑图。P.260图15-8

137 1°输入级V3:为多发射极三极管,它相当于发射 极独立而基极和集电极分别并在一起的三极 管。其发射结和集电结均可近似地看作二极管,
起到二极管“与”门电路的作用。 当集成逻辑“与非”门某一输入端接地,而 其余输入端悬空时,流 入这个输入端的电流 称为输入短路电流。 2°倒(反)相级V4:V4的集电极和发射极输出两个相 位相反的信号,起着直流放大的作用,驱动V5 和V7。 3°输出级V5、V6、V7:V5和V6组成复合管, 输入信 号从V3管发射极加入,输出信号从V7管集电极引 出。使得当V5、V6饱和导通时,V7截止;当V5、 V6截止时,V7饱和导通。

138 ☆TTL集成逻辑门电路内部大多是由 A、B、D 组成 A.输入级 B.输出级 C.同相级 D.反相级
管结构。 A.输入端 B.输出端 (2)逻辑功能: 当输入端全为“1”时,输出为“0”; 当输入端不全为“1”时,输出为“1”。 (3)主要参数:P.260(1)~(8) TLL“与非”门电路参数中的扇出系数N0 表示“与非”门的输出端最多能接几个同类的 “与非”门。(判断)

139 (1) MOS门电路的组成: 由金属—氧化物—半导体场效应管 构成的集成电路简称MOS电路。MOS 管作为开关元件,因为MOS管是一种单
2.CMOS集成逻辑门电路: (1) MOS门电路的组成: 由金属—氧化物—半导体场效应管 构成的集成电路简称MOS电路。MOS 管作为开关元件,因为MOS管是一种单 极型元件,故称为单极型集成门电路。 (2) 分类: 1°N沟道——增强型和耗尽型 2°P沟道——增强型和耗尽型

140 (3) CMOS门电路: 又称为互补对称式门电路,它兼有N型和P型两种 沟道的MOS管。其优点是工作速度高,静态功耗低。 1°CMOS集成电路的特点:(与TTL集成电路相比较) 优点:静态功耗低,电源电压范围宽,输入阻抗高, 扇出能力强,抗干扰能力强,逻辑摆幅大, 温度稳定性好。 缺点:工作速度低于TTL电路,功耗随频率的升高 显著增大。 2°CMOS“非”门电路: 又称为CMOS反相器。由两个场效应管组成互补 工作状态。如P.261图15-9所示。 逻辑功能:当输入端全为“1”时,输出为“0”; 当输入端为“0”时,输出为“1”。 ——实现反相。

141 3°CMOS“与非”门电路: 有两个以上CMOS反相器P沟道增强型MOS 管源极和漏极分别并接,N沟道增强型MOS管串 接而成。如P.261图15-10所示。 逻辑功能:当两个输入端全为“1”时,输出为“0”; 当输入端中有一个或全部为“0”时, 输出为“1”。 4°CMOS“或非”门电路: 将两个CMOS反相器的开关管部分并联,负 载管部分串联构成。如P.261图15-11所示。 逻辑功能:当两个输入端全为“1”或其中一个输 入端为“1”时,输出为“0”;只有当两 个输入端全为“0”时,输出才为“1”。

142 (4) NMOS门电路: 1°NMOS“非”门电路 2°NMOS“与非”门电路 3°NMOS“或非”门电路

143 五.组合逻辑电路: 1.组合逻辑电路的特点:在任意时刻的输出状态 仅取决于该时刻的输入状态,而与输入信号作 用前电路所处的状态无关。 即组合逻辑电路的输入与输出之间的关 系具有即时性。 在组合逻辑电路中,数字信号是单向 传递的,即只有从输入到输出的传递,而 没有从输出到输入的传递。 2.组合逻辑门电路的分析方法:步骤如下: 已知逻辑图 写出逻辑式 运用逻辑代 数进行化简或变换 列逻辑状态表 (真值表) 分析逻辑功能

144 C.(A · B) · (A · B) D.(A+B) · (A+B)
☆ 写出下图电路的逻辑表达式P= A、C 。 A.A · B B.A+B    C.(A · B) · (A · B) D.(A+B) · (A+B)

145 [例1]写出下图电路的逻辑表达式。

146 [例2]写出下图电路的逻辑表达式。

147 3. 组合逻辑电路的设计方法:步骤如下 已知逻辑要求 列出逻辑状态表 写出逻辑表达式 运用逻辑 代数进行化简或变换 画出逻辑图

148 [例3] 设计一个有A、B、C三个输入端,一个输出
端P的逻辑电路(用“与非”门组成)。它的逻辑 功能是:A和B都是1或A和C都是0时,P为 1,否则P为0。 解:1°按逻辑要求列出逻辑状态表(真值表)如下:

149 2°由逻辑状态表写出逻辑表达式: 3°按要求运用逻辑代数进行变换或化简: (变换为最简形式的“与非”门)

150 4°画出逻辑图。(用“与非”门)

151 A . 触发器——是一种基本逻辑元件。它具有“记 忆”功能, 可作储存和计数之用。 B. 触发器的分类: (1) 单稳态触发器
六.集成触发器: A . 触发器——是一种基本逻辑元件。它具有“记 忆”功能, 可作储存和计数之用。 B. 触发器的分类: (1) 单稳态触发器 (2) 双稳态触发器 (3) 无稳态触发器(亦称为多谐振荡器) 双稳态触发器原先处于“1”态,想让它翻转 为“0“态,可采用的触发方式是单边触发;若触 发脉冲过窄,将会使电路出现触发而不翻转的 后果。 以下讨论的皆为双稳态触发器,按其逻辑 功能可作如下分类:

152 它有两个输入端为R和S,有两个输出端为Q与 ,Q与 在正常状态下总能保持相反,
(1) 逻辑电路及逻辑符号:P.262图15-12 基本RS触发器由两个“与非”门作正反馈 闭环连接而构成。 它有两个输入端为R和S,有两个输出端为Q与 ,Q与 在正常状态下总能保持相反, 即当一个输出端为“0”时,另一个必定为“1”。

153 (2) 逻辑表达式: (3) 置位与复位:触发器Q端的状态作为触 发器的状态。 当Q=1, =0时称为置位状态(亦称“1”态); 当Q=0, =1时称为复位状态(亦称“0”态)。 (4) 置“1”端与置“0”端: 当S=0,R=1时使触发器置“1”(亦称置位), 故称S端为置“1”端; 当S=1,R=0时使触发器置“0”(亦称复位), 故称R端为置“0”端。

154 2.时钟脉冲控制的RS触发器(亦称为同步 RS触发器): 时钟脉冲(CP): (1)逻辑电路及逻辑符号:P. 262图15-13

155 (2)触发沿:前沿(即上升沿)。 其中: Qn—表示时钟脉冲到来之前触发 器的输出状态,即初态; Qn+1—表示时钟脉冲到来之后触 发器的输出状态,即次态。 SR=0—指不允许将S和R同时取为 “1”。

156 3.D触发器:具有锁存数据的功能。 (1) 逻辑电路及逻辑符号:P.263图15-14 (2) 触发沿:前沿(即上升沿)。 (3) 逻辑功能:输出端Q的状态随着输入端D 的状态而变化,但总比输入端状态的变化 晚一步。即某个时钟脉冲到来之后输出端 Q的状态和该脉冲到来之前输入端D的状 态一样。 (4) 特征方程: ☆ D触发器具有锁存数据的功能,即 C、D 的功能。 A.存储 B.译码 C.置1 D.置0

157 4.T触发器: (1) 逻辑电路及逻辑符号: P.263图15-15 (2) 触发沿:前沿(即上升沿)。 (3) 逻辑功能:(特点)
每来一个时钟脉冲,触发器就 翻转一次。具有计数功能。 (4) 特征方程: ☆ T触发器广泛应用于 A、B 。 A.计数电路 B.分频电路 C.存储电路 D.译码电路

158 5.JK触发器: (1) 逻辑电路及逻辑符号: P.264图15-17 (2) 触发沿:主从型JK触发器为后 沿(即下降沿) 触发。 (3) 特征方程:

159 七.时序逻辑电路:数字电路可分为以下两类:
(1) 组合逻辑电路: 它的输出变量状态完全由当时的输入变 量的组合状态来决定,而与电路原来的状态 无关,也就是组合电路不具有“记忆”功能。 组合逻辑电路的基本单元是门电路。 如:加法器(包括半加器和全加器)、编码 器、译码器和数码显示器等。 (2) 时序逻辑电路: 它的输出状态不仅决定于当时的输入状 态,而且还与电路的原来状态有关,也就是 时序电路具有“记忆”功能。 时序逻辑电路的基本单元是触发器。 如:寄存器、计数器和集成定时器等。

160 其功能是存储二进制代码。 A. 寄存器按其存放数码的方式有并行和串 行两种。并行方式就是数码各位从各对 应位输入端同时输入到寄存器中;串行
1.寄存器:由具有存储功能的触发器组成, 其功能是存储二进制代码。 A. 寄存器按其存放数码的方式有并行和串 行两种。并行方式就是数码各位从各对 应位输入端同时输入到寄存器中;串行 方式就是数码各位从一个输入端逐一输 入到寄存器中。 B. 寄存器取出数码的方式也有并行和串行 两种。在并行方式中,被取出的数码各 位在对应于各位的输出端上同时出现; 而在串行方式中,被取出的数码在一个 输出端逐一出现。

161 (1) 数码寄存器:只有寄存数码和清除原有数 码的
功能,而无移位功能。 其内部电路主要是由触发器组成。 A.双拍工作方式:P.264图15-18 优点:电路简单。 缺点:每次接受数据必须给两个脉冲, 操作不方便。 B.单拍工作方式:P.264图15-19 优点:当CP正脉冲接受指令到达时,触发器 同步翻转,寄存数据不需要清除原来 数据的过程,只要CP=1信号一到, 新的数据就会存入。 缺点:电路较双拍复杂。

162 (2) 移位寄存器: 不仅有存放数码而且有移位的功能。 即可以将数码向左移,也可以将 数码向右移。 移位——每当来一个时钟脉冲,触发 器的状态便向左或向右移一 位。也就是寄存器的数码可 以在移位脉冲的控制下依次 进行移位。 P. 265图15-20即为一个四位左 移位寄存器。

163 2.计数器:是一种能够记录脉冲数目的装 置。 按进位制分:有二进制计数器和十进制计 数器两种。 按运算功能分:有加法计数器、减法计数
其内部电路主要由双稳态触发器构成。 按进位制分:有二进制计数器和十进制计 数器两种。 按运算功能分:有加法计数器、减法计数 器和可逆计数器三种。 按各个触发器是否同时翻转分: 有同步计数器和异步计数器两种。

164 (1) 二进制计数器: 只有“1”和“0”两个数码,“逢二进一”。由于双稳态触 发器有“1”和“0”两个状态,所以一个触发器可以表示一 位二进制数。若要表示n位二进制数,就得用n个触发 器。凡具有两个稳定状态的器件,都可以构成二进制 计数器。 A. 同步加法(递增)计数器:P.265图15-22 同步——计数脉冲同时加到各位触发器的CP端, 它们 的状态变换和计数脉冲同步。 利用时钟脉冲去触发计数器中所有触发器,使之 发生状态变换的计数器,称为同步计数器。 加法计数器——计数前先清零,每输入一个脉冲,就 进行一次加一运算。 B. 同步减法(递减)计数器: 减法计数器——计数前先置1,每输入一个脉冲,就 进行一次减一运算。

165 异步——计数脉冲不是同时加到各位触发器的 CP端,而只加到最低位触发器,其它 各位触发器则由相邻低位触发器输出的
进位脉冲来触发,因此它们的状态变换 有先有后,是不同步的。它的计数速度 较同步计数器慢。 D.异步减法计数器: E.可逆计数器:同时兼有加法和减法功能的计数器 P.266图15-23 其逻辑功能为:当控制信号(加法 / 减法选择) X=1时,进行递增计数; 当X=0时,进行递减计数。

166 (2) 十进制计数器: 由四个触发器组成,每到第10个 脉冲就进一位。即“逢十进一”。 A.同步加法计数器 B.同步减法计数器 C.异步加法计数器 D.异步减法计数器

167 八.脉冲波形的产生、整形及分配电路 1.多谐振荡器:又称为无稳电路,主要用 来产生各种方波或时钟信号。 (1) 用CMOS反相器组成的自激多谐振荡器: P.266图15-25 (2) 石英晶体多谐振荡器:P.267图15-26 (3) 用555定时器组成的多谐振荡器: P.267图15-27 ☆ 多谐振荡器主要用来产生各种 B、C 信号。 A.正弦波 B.方波 C.时钟 D.脉冲

168 ☆ 数字显示电路通常由 B、C、D 等部分组成。 A.存储器 B.译码器 C.驱动器 D.显示器
2. 数字显示电路:由译码器、驱动器和显示器等 组成。 ☆ 数字显示电路通常由 B、C、D 等部分组成。 A.存储器 B.译码器 C.驱动器 D.显示器 (1) 译码器:将一组代码翻译为相应的逻辑信 号、具有译码功能的电路。 把寄存器中所存储的代码 (0、1) 转换成 输出通道相应状态的过程称为译码。完成这 种功能的电路称为译码器。 A.通用译码器: 输入二进制代码,输出与之对应的一组 高、低电平信号。

169 B.BCD—七段显示译码器: 把机器中运行的二—十进制的BCD 代码直接译成十进制数并显示出来。它有 七个输出端和四个输入端。 BCD码:用二进制表示的十进制方法, 称为二—十进制编码,简称 为BCD码。 (2) 数码显示器(简称数码管): 用来显示数字、文字或符号的器件。 A.显示方式:以下三种 字形重叠式;分段式;点阵式。

170 1°气体放电显示器:如辉光数码管、等离 子体显示板等。 优点:显示字形清晰,工作电流小,稳 定可靠。 缺点:工作电压高(150V以上)。
B.按发光物质可分为四类: 1°气体放电显示器:如辉光数码管、等离 子体显示板等。 优点:显示字形清晰,工作电流小,稳 定可靠。 缺点:工作电压高(150V以上)。 2°荧光数码显示器:如荧光数码管、场致 发光数字板等。 优点:驱动电流较小,字形清晰,工作 电压不高。 缺点:需加热灯丝,功率消耗较大,寿命 及可靠性稍差,机械强度也较差。

171 优点:工作电压低,体积小,寿命长,响应时 间短,可靠性高,亮度也较高。 缺点:工作电流比较大。(即耗电量大)
3° 半导体显示器:(发光二极管显示器) 优点:工作电压低,体积小,寿命长,响应时 间短,可靠性高,亮度也较高。 缺点:工作电流比较大。(即耗电量大) 4°液晶数字显示器:如液晶显示器、电泳显示器 等。 优点:工作电压低,功耗极小。 缺点:亮度较差,响应速度慢。 ☆ 数码显示器按发光物的不同,可分为 A、B、C、D 。 A.气体放电显示器 B.荧光数码显示器 C.半导体显示器 D.液晶数字显示器 E.电泳显示器 F.场致发光数字板

172 §11.磁路基础知识 一.磁路: 1.磁性——凡具有吸引铁、镍、钴等物质的性质 称为磁性。 2.磁体——具有磁性的物体称为磁体。
3.磁极——磁体两端磁性最强的区域称为磁极。 每个物体都有两个磁极,一个是南极 (S), 一个是北极 (N)。 4.磁体的特性——两个磁体之间具有同极性相排 斥,异极性相吸引的特性。 磁极间的这种相互作用力也叫磁力。 5.磁场——磁体周围存在的磁力作用的空间称为 磁场。

173 7.磁通——通过与磁场方向垂直的某一面积上磁 力线的总数,叫通过该面积的磁通量。 简称磁通,用“Ф”表示,单位为韦伯(Wb)
6.磁力线——用来直观、形象地表示磁场的强弱 和磁力的方向的闭合曲线。 在磁体外部,磁力线由N极指向S极; 在磁体内部,磁力线由S极指向N极。 7.磁通——通过与磁场方向垂直的某一面积上磁 力线的总数,叫通过该面积的磁通量。 简称磁通,用“Ф”表示,单位为韦伯(Wb) 8.磁路——磁力线所通过的闭合路径称为磁路。 或者说磁通的通路。 (1) 磁力线主要被限制在由铁磁材料制成的铁心中,称 为主磁通Ф;另外有少量通过铁心之外的空气形成 闭合回路,称为漏磁通ФS。 (2) 磁路的分类:按其结构可分为无分支磁路和分支磁路。 分支磁路又可分为对称分支磁路和不对称分支磁路。

174 度的乘积,称为该段磁路 的磁压。 10.磁通势——铁心线圈的匝数与其通 过的电流乘积,通常称 为磁通势。
9.磁压——某段磁路长度与其磁场强 度的乘积,称为该段磁路 的磁压。 10.磁通势——铁心线圈的匝数与其通 过的电流乘积,通常称 为磁通势。 ☆ 根据磁通的路径不同,一般可以把磁 路分为 A、B 两大类。 A.有分支 B.无分支 C.环形 D.直线形

175 二.磁路的计算: 1.安培环路定律: 磁场强度矢量H沿任何路径的线积分等于 贯穿由此路径所围成的面的电流的代数和。 即 其中:
L —— 闭合路径,一般指磁力线。 I —— 电流。它的正、负由它的方向与所 选路径的方向是否符合右手螺旋定 则而定。 ☆ 安培环路定律反映了 A、B 之间的关系。 A.磁场强度 B.产生磁场的电流 C.磁力线 D.磁通势

176 2.磁路的基本定律: (1) 磁路的欧姆定律: 如下图P.14图2-17即为一无分支磁路。 其中: NI——磁路中的磁通势(亦称磁动势)。 对应于电路中的电动势。 N为线圈匝数;I为通过线圈的电流。 Ф——主磁通。对应于电路中的电流。 Rm ——磁路中的磁阻。对应于电路中的电阻。

177 在实际应用中,磁阻Rm往往由几种 物质所具有的磁阻串联而成,因此磁路的 欧姆定律适用于多种媒介质的磁路。 (2) 磁路的基尔霍夫定律:
A. 基尔霍夫第一定律:P. 252图14-1 B. 基尔霍夫第二定律: P. 252 3.恒定磁通磁路的计算: (1) 无分支磁路中,已知磁通求磁通势: 采用分段法。 (2) 无分支磁路中,已知磁通势求磁通: 一般采用试算法进行计算。 (3) 对称分支磁路的计算:

178 §12.仪表与仪器 一.常用电工仪表: 1.电压表——用来测量电路中两点间电压的 仪表。   (1)分类:A.直流电压表:测量直流电压 B.交流电压表:测量交流电压 (2)使用注意事项: A.必须将电压表与被测电压并联,并且要 求电压表的内阻尽可能大。 B.测量直流电路的电压时,应注意极性的 选择,以免指针反偏而损坏仪表。

179 2.电流表——用来测量电路中电流大小 的仪表。 (1)分类: A.直流电流表:测量直流电流 B.交流电流表:测量交流电流 (2)使用注意事项: A.必须将电流表串联在被测电路中, 并且要求电流表的内阻尽可能小。 B.测量直流电路的电流时,应注意 极性的选择,以免指针反偏而损 坏仪表。

180 (3) 钳形电流表——是一种不需断开电路即可测量
电流的电工仪表。 A.交流钳形电流表:其工作原理为: 由电流互感器和整流系电流表组成, 只 能测量交流电流。电流互感器的铁心在握紧扳 手时钳形开口可以张开,被测电路的导线不必 断开就可以穿过铁心的缺口,然后再松开扳手, 使铁心闭合,这时位于铁心中间的载流导线就 相当于电流互感器的一次线圈,导线中的交流 电流产生交变磁场,在电流互感器的二次线圈 中产生感应电流。二次线圈是与测量机构连接 的,所以感应电流就流经整流系电流表,使指 针发生偏转,指示出被测电流的数值。 B.交、直流两用钳形电流表:

181 1°根据被测对象正确选择不同类型的钳形电流表。 2°被测线路电压不得超过钳形电流表所规定的使 用电压。以防止绝缘击穿,导致触电事故的发 生。
C.使用注意事项: 1°根据被测对象正确选择不同类型的钳形电流表。 2°被测线路电压不得超过钳形电流表所规定的使 用电压。以防止绝缘击穿,导致触电事故的发 生。 3°若不清楚被测电流的大小,应由大到小逐级选 择合适的档位进行测量,不能用小量程档去测 量大电流。 4°测量过程中,不得转动量程开关,需要转换量 程时,应先脱离被测线路,再转换量程。 5°为提高测量值的准确度,被测导线应置于钳口 中央,钳口必须闭紧。 6°不允许用钳形电流表去测量高压电路的电流, 以免发生事故。

182 3.万用表——是一种多用途、多量限的可携带式
仪表。 (1) 结构: A.表头:一般采用磁电系测量机构,并以该机 构的满度偏转电流表示万用表的灵敏度。满 度偏转电流越小,表头的灵敏度越高,测量 电压时表的内阻也越大。一般地,万用表表 头的满度偏转电流为几微安到几百微安。由 于万用表是多用途仪表,测量各种不同电量 时都合用一个表头,所以在标度盘上有几条 标度尺,使用时可根据不同的测量对象进行 相应的读数。

183 万用表的关键部分。其作用是将 各种不同的被测电量转换成磁电系表 头能接受的直流电流。一般万用表包 括多量程直流电流表、多量程直流电
B.测量线路: 万用表的关键部分。其作用是将 各种不同的被测电量转换成磁电系表 头能接受的直流电流。一般万用表包 括多量程直流电流表、多量程直流电 压表、多量程交流电压表、多量程欧 姆表等几种测量线路。而测量范围越 广,测量线路就越复杂。

184 C.转换开关: 也称为功能与量限选择开关。用 于选择万用表的测量种类及其量程。 转换开关中有固定触点和活动触点。 当转换开关转到某一位置时,活动触 点就和某个固定触点闭合,从而接通 相应的测量线路。一般转换开关都安 装在万用表的面板上,操作很方便。

185 (2) 万用表的使用:P.79 A.表棒的插接: 1°测量时将红表棒短杆插入“+”插孔,黑表棒短 杆插入“-”插孔。 2°测量高压时,应将红表棒短杆插入2500V插 孔,黑表棒短杆仍插入“-”插孔。     B.交流电压的测量:将板面的转换开关置于位置 的相应量程,表棒不分正负。 C.直流电压的测量:将板面的转换开关置于位置 的相应量程,用红表棒金属头接触被测电压的 正极,黑棒金属头接触被测电压的负极。 应注意:表棒不能接反。

186 D.直流电流的测量: 将板面的转换开关置于位置的相应 量程,将两表棒串联在电路中,串联时 应注意按电流从正到负的方向。 E.电阻的测量: 将板面的转换开关置于Ω位置所需的 某一档次,再将两表棒金属头短接,使指 针向右偏转,调节调零电位器,使指针到 零,然后用两表棒分别接触被测电阻两 端。应注意:每转换一次量程时需要进行 一次欧姆调零,以保证测量的准确性。

187 (3) 使用注意事项: 1°使用万用表时,应仔细检查转换开 关位置的选择是否正确,若误用电 流档或电阻档测量电压,会造成万 用表的损坏。 2°万用表在测量过程中不能旋转转换 开关,需要旋转时,应将表棒离开 被测电路,以保证转换开关接触良 好。 3°电阻测量必须在断电状态下进行。

188 换开关旋转至“·”位置上,使万用表内部电 路呈开路状态。
4°为提高测量精度,倍率选择应使指针所指 示被测电阻之值尽可能指示在标尺中间 段,电压、电流的量限选择,应使仪表指 针得到最大的偏转。 5°为确保安全,测量交、直流2500V量限时, 应将测试表棒一端固定在电路地电位上, 另一测试表棒去接触高压电源,测试过程 中应严格执行高压操作规程,双手必须带 高压绝缘手套,地板上应铺置高压绝缘胶板。 6°万用表在携带时或每次用完后,最好将转 换开关旋转至“·”位置上,使万用表内部电 路呈开路状态。

189 二.常用仪器: 1.示波器: 示波器是一种利用电子射线的偏 转来复现电信号瞬时图象的仪器。 (1) 通用示波器: 是采用单束示波管、应用示波器 原理构成的示波器。 A.通用示波器由示波管、Y轴偏转系 统、X轴偏转系统、扫描系统、整步 系统及电源等部分组成。 B.使用注意事项:P.134 (1) —(8)

190 (2) 多束示波器: 是采用多束示波管的示波器。内 部具有多个独立的Y轴信道,能同时 接受并显示出两个以上被测信号的波 形,能较方便地对这些信号进行观察 和比较。 (3) 取样示波器: 采用取样技术,把高频信号模拟 转换成低频信号,然后再用类似通用 示波器的原理进行显示。

191 (4) 记忆、存储示波器: 有记忆示波管组成并具有保留信 号波形功能的示波器称为记忆示波器。 采用数字存储器并具有存储波形信息 功能的示波器称为存储示波器,它们 都能将单次瞬变过程、非周期现象、 重复的低频信号或慢速信号长时间的 保留在屏幕上或存储在电路中,供随 时分析、比较、研究、观测用。

192 (5) 专用示波器: 是一种能满足某些特殊用途或具有特 殊装置的示波器,如:电视示波器、矢量 示波器、电压示波器、超频示波器等。 (6) 智能示波器: 是一种在内部引入了微处理器,具有 智能化功能的新型示波器。 其智能表现为:不仅能对波形信息进 行数字化处理,而且具有自动操作、自动 校准、数字存储及将测量结果通过字符进 行显示功能等。

193 A.调整标尺亮度,一般观察时用红色标尺, 摄影时用黄色标尺。 B.调整聚焦和辅助聚焦旋钮,以线条或辉 点清晰为宜。
2.晶体管特性图示仪: 晶体管特性图示仪是一种能在示波器 荧光屏上观察晶体管特性曲线的专用仪 器。通过仪器的标尺度可直接读得被测晶 体管的各项参数。 使用时操作步骤如下: (1) 开启电源、预热。 (2) 示波管部分的调整: A.调整标尺亮度,一般观察时用红色标尺, 摄影时用黄色标尺。 B.调整聚焦和辅助聚焦旋钮,以线条或辉 点清晰为宜。

194 极性、峰值电压、功耗限制电阻)都调到预见 需要的范围。 (4) Y轴作用调整: 将毫安——伏/度与倍率调到待读测的范围。
(3) 集电极扫描调整: 将集电极扫描的全部旋钮(峰值电压范围、 极性、峰值电压、功耗限制电阻)都调到预见 需要的范围。 (4) Y轴作用调整: 将毫安——伏/度与倍率调到待读测的范围。 (5) X轴作用调整: 将伏/度调整到需读测的范围。 (6) 基极阶梯信号调整:将极性、串联电阻、阶梯 选择、伏/级调到需读测的范围。 (7) 测试台使用:测试选择置于中间位置,插上待 测晶体管后将测试选择拨到测试处,即有曲线 显示,再经Y轴、X轴和阶梯三部分的适当修 正,就能进行有关的测试。

195 1. 三相四线制对称电源 LIL2=380∠60°V,接入一 个Δ形联接的对称负载后, L1=10∠30°A, 该负
补 充 题 1. 三相四线制对称电源 LIL2=380∠60°V,接入一 个Δ形联接的对称负载后, L1=10∠30°A, 该负 载消耗的有功功率P及负载的性质分别为 A、D 。 A.6.6KW B.3.3KW C.5.7KW D.阻性 E.容性 F.感性 解:P=√3ULILCOSΦ=√3×380×10×COS[60° -( 30°+30°) ]=6582W=6.6KW 2. 交流电磁铁动作过于频繁,将使线圈过热以致烧坏的原 因是 D 。 A. 消耗的动能增大 B. 穿过线圈中的磁通变化太大 C.自感电动势变化过大 D. 衔铁前后磁路总磁阻相差太大 3. 调整晶体管特性图示仪聚焦和辅助聚焦按钮,可使荧光 屏上的 B、C 清晰。 A.亮度 B.线条 C.辉点 D.光度

196 A.动力 B.执行 C.控制 D.辅助 E.保护 5.齿轮传动的基本要求是 C、D 。 A.传动系数高 B.传动系数低

197 9. SB-3型三相步进电动机定子磁极对数P=3、转 子齿数Z=40,采用三相六拍通电方式,此时步 距角Q= B 。
8. 数字式磁栅测量仪是 B、C、D 由组成的。 A.光栅 B.磁栅 C.读磁头 D.测量线路 9. SB-3型三相步进电动机定子磁极对数P=3、转 子齿数Z=40,采用三相六拍通电方式,此时步 距角Q= B 。 A.3° B.1.5° C.1° D.0.5° 10. 下面关于步进电机的叙述正确的是 B、D、E 。 A.可以将转角变为电信号 B.把电脉冲信号转换成直线位移的执行元件 C.广泛应用于随动系统中机械设备之间角度 联动装置 D.在数控设备中可实现高精度的位移控制 E.把电脉冲信号转换成角位移的执行元件

198 11.以下关于晶闸管大多采用脉冲触发的理由叙
述正确的是 B、C 。 A.适用于热惯性较大的电热负载 B.保证了触发时刻的精确性 C.保证了触发时刻的稳定性 D.增加了门极损耗 E.减少了门极损耗 12.下列单位换算正确的是 B、D、E 。 A.1GB=103KB B.1MHZ=103KHZ C.1GB=1024KB D.1KHZ=1000HZ E.1KB=1024B 13.液压传动系统通常由 A、B、C、D 元件组成。 A.动力 B.执行 C.控制 D.辅助 E.启动


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