電子器件復(fù)習(xí)整理

1、電子器件 第一章 穩(wěn)壓器件圖1-3穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理：引起電壓不穩(wěn)定的因素包括電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化等。假如電源電壓增加，則隨之增加。但因穩(wěn)壓二極管處于穩(wěn)壓區(qū)擊穿狀態(tài)，當(dāng)稍有增加時(shí)，就顯著增加，因此導(dǎo)致 圖1-3 穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的R上的壓降增加，從而抵償?shù)脑黾?，使保?最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路近似不變。反之，減小時(shí)亦然。同理，若不變，負(fù)載電流增大時(shí)，則R上的壓降增大，因而減小。但稍有減小，便顯著減小，從而抵償?shù)脑龃?，使通過(guò)R的電流和壓降保持近似不變，因此也幾乎不變。負(fù)載電流減小時(shí)，穩(wěn)壓過(guò)程類(lèi)似。歸納起來(lái)，不管是哪種因素引起變化，經(jīng)過(guò)如下的負(fù)反饋過(guò)程： 最后都會(huì)使趨于近似不變，從而起到穩(wěn)壓作用。

2、圖1-5線性穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理：這是最簡(jiǎn)單的晶體管串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。其中，R和VS組成基本穩(wěn)壓電路，為調(diào)整管VT的基極提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。而VT的。假定由于某種因素導(dǎo)致上升（下降也類(lèi)似），因不變，于是減小，則和也減小，從而使負(fù)載電壓回落，保持 圖1-5 帶射極跟隨器的穩(wěn)壓電路近似不變。其反饋過(guò)程或自動(dòng)調(diào)整過(guò)程如下： 圖1-20由TL431構(gòu)成的可調(diào)輸出穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理: TL431的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)在R端引入輸出反饋時(shí)，通過(guò)陰極K到陽(yáng)極A較寬范圍的分流，控制輸出電壓。若上升，則反饋量增大，TL431的分流也增大，從而又導(dǎo)致下降。顯然，這個(gè)負(fù)反饋在R端電壓等于2.5V處穩(wěn)定。選

3、擇不同的 圖1-20 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電路和的值即可得到2.536V范圍內(nèi)的任意電壓輸出。需要注意的是，選擇電阻R時(shí)必須保證TL431的工作條件，就是通過(guò)陰極的電流應(yīng)在1.0100mA之間。圖1-16電路的電平移動(dòng)原理：穩(wěn)壓二極管和一個(gè)電阻組成電平轉(zhuǎn)移電路，把信號(hào)電平從09V變換成+50V，從而可與TTL電路相連。當(dāng)=0V時(shí)，穩(wěn)壓二極管所受反向電壓小于9V，未被擊穿，=+5V；當(dāng)=-9V時(shí)，穩(wěn)壓二極管所受反向電壓大于9V，反向擊穿，工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，=+=-9+9=0V。由圖所 圖1-16 數(shù)字電路中的電平轉(zhuǎn)移示波形可以看出，通過(guò)電平轉(zhuǎn)移電路后信號(hào)波形不變，但電平上移了。電平轉(zhuǎn)移時(shí)，信號(hào)幅值可根據(jù)后

4、級(jí)的要求而變，但只能減小，不能增大。 第二章 恒流器件推導(dǎo)單管恒流電路中R的取值范圍：圖中所示為由單個(gè)恒流二極管構(gòu)成的恒流電路，只要使恒流二極管VDR工作在恒流區(qū)，電阻R上便可流過(guò)恒定電流。顯然，R的取值范圍應(yīng)滿足如下關(guān)系： 圖2-5 單管恒流電路 即 其中，為恒流二極管起始電壓，為恒流二極管的擊穿電壓。圖2-9(c)電路的恒流原理：圖中所示是一種高精度的恒流電路，在VT的>>1的情況下，可把單管的恒定電流擴(kuò)大成輸出恒流，其中為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓，是射極電阻。 恒流原理：假定由于某種原因?qū)е略黾?，則也增加，射極電位必然升高。但幾乎不變，于是減小，也隨之減小，因此抑制了的增加，從而

5、使穩(wěn)定。過(guò)程如下： 圖2-9（c） 大電流恒流電路（高精度恒流電路）圖2-10(b)電路的恒流及擴(kuò)壓原理： 圖中所示是一種耐高壓、輸出功率大的恒流電路。恒流原理：、和組成的電路起恒流作用，要求輔助電源（其中為恒流管的起始電壓，是三只晶體管的之和）。若增加，則的射極電流增加，也隨之增大，但由于保持不變，所以的減小，則減小，也減小，即減小，實(shí)現(xiàn)恒流。擴(kuò)壓原理：用高反壓晶體管（也可用場(chǎng)效應(yīng)晶體管）來(lái)承受高電壓，要求的大于，電路的擊穿電壓大大提高了，即該恒流電路的電壓范圍展寬了。 圖2-10（b） 寬電壓恒流電路 （大電流輸出）圖2-22所示電路的原理：圖中所示為可調(diào)恒流管在電子秤傳感電橋中的應(yīng)用實(shí)例

6、。電路中，力敏傳感器由4只接作橋路的電阻應(yīng)變片構(gòu)成。電橋采用恒流、穩(wěn)壓供電。輸入電 圖2-22 可調(diào)恒流管在電子秤中的應(yīng)用壓為24V直流電壓。調(diào)整電位器RP，可使可調(diào)恒流管輸出的恒定電流。其中，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流，而流過(guò)傳感器電橋的電流。在稱(chēng)重時(shí)，應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變，傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓，再送至檢測(cè)儀表，顯示出被測(cè)物體的重量。由于供橋電壓是用恒流與穩(wěn)壓方式獲得的，七穩(wěn)定度可達(dá)0.05%，因此可保證稱(chēng)重比較準(zhǔn)確。第三章 單結(jié)晶體管簡(jiǎn)述圖3-3電路的工作原理，并推出R的取值范圍：電路由一個(gè)單結(jié)晶體管和RC充放電回路組成。其中是負(fù)載電阻，是溫度補(bǔ)償電阻。在滿足振蕩條件的情況下，電容C兩端和電阻兩端

7、可分別得到連續(xù)的鋸齒波電壓和正的尖峰脈沖電壓。 圖3-3 單結(jié)晶體管張弛振蕩電路及其電壓波形振蕩原理：電源E未接通以前，假定電容上的電壓為零。當(dāng)電源接通后，電源E通過(guò)、加到單結(jié)晶體管的兩個(gè)基極上，并通過(guò)電阻R以時(shí)間常數(shù)RC對(duì)電容C充電，電容上的電壓逐漸升高。在（峰點(diǎn)電壓）的區(qū)域，單結(jié)晶體管VU處于截止?fàn)顟B(tài)，電阻上基本無(wú)電流流過(guò)，輸出電壓。隨著電容兩端電壓的上升，當(dāng)達(dá)到時(shí)，單結(jié)晶體管VU開(kāi)始導(dǎo)通，電容C便通過(guò)VU內(nèi)部的PN結(jié)、電阻及外部電阻放電。由于這兩個(gè)電阻的阻值都很小，所以放電速度很快，于是由最大值迅速下降，并在上形成一個(gè)尖脈沖電壓。在電容放電過(guò)程中，急劇下降，當(dāng)（谷點(diǎn)電壓）時(shí)，VU跳變到截

8、止區(qū)。至此完成一次振蕩。此后電容又被電源重新充電（只是起始電壓不為零，而是從開(kāi)始），如此周而復(fù)始，便形成如圖所示的周期性振蕩電壓波形。R的取值范圍：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管的負(fù)阻特性是形成振蕩的基礎(chǔ)，但要產(chǎn)生連續(xù)振蕩，還必須保證在電容C的充放電過(guò)程中單結(jié)晶體管能夠可靠的導(dǎo)通和截止。為此，在時(shí)，通過(guò)電阻R流入VU的電流必須大于其峰點(diǎn)電流，即 或 這是保證VU由截止變導(dǎo)通的條件。而當(dāng)VU由導(dǎo)通變截止時(shí)，通過(guò)電阻R流入VU的電流必須小于其谷點(diǎn)電流，即 或 否則VU不能截止。因此，若要電路產(chǎn)生連續(xù)振蕩，電阻R應(yīng)滿足如下條件：若，則VU無(wú)法導(dǎo)通而進(jìn)入負(fù)阻區(qū)；若，則VU無(wú)法截止。一般R值的范圍大約在。 在R和C可自由選

9、擇的情況下，通常取 圖3-4電路的工作原理：圖3-4 單結(jié)晶體管用于可控整流的實(shí)例圖中，交流市電經(jīng)全波整流和穩(wěn)壓二極管削波后變?yōu)樘菪尾妷海茸鳛閱谓Y(jié)晶體管的電源電壓，又用于實(shí)現(xiàn)觸發(fā)電路與主電路的同步。每當(dāng)交流電壓的半個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，整流后的直流電壓經(jīng)R對(duì)C充電，當(dāng)達(dá)到峰點(diǎn)電壓時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通形成張弛振蕩，輸出的尖峰脈沖u用于控制晶閘管的開(kāi)啟導(dǎo)通，直至半周結(jié)束，回到零，晶閘管截止關(guān)閉。下半個(gè)周期重復(fù)上述過(guò)程。如此周而復(fù)始，在負(fù)載上形成脈動(dòng)直流輸出。調(diào)整電阻R的數(shù)值可改變電容C的充電快慢，從而改變晶閘管初始導(dǎo)通角的大?。磳?dǎo)通時(shí)間與RC有關(guān)，）使主電路的輸出直流平均電壓連續(xù)可調(diào)。為防止調(diào)整RP

10、時(shí)張弛振蕩器停振，在電位器上串聯(lián)了一個(gè)電阻。注意，電路中同步變壓器的作用，是保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時(shí)過(guò)零（即兩者同步），使電容在每半個(gè)周期均從零開(kāi)始充電，從而保證每半個(gè)周期的第一個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻相同，以使輸出平均電壓不變。穩(wěn)壓二極管的作用，是將整流后的電壓變成梯形波，以使單結(jié)晶體管的工作電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值上，從而保證單結(jié)晶體管產(chǎn)生的脈沖幅度和每半個(gè)周期產(chǎn)生第一脈沖的時(shí)間不受交流電源電壓變化的影響。每半個(gè)周期中，單結(jié)晶體管可能產(chǎn)生一系列觸發(fā)脈沖，但只有第一個(gè)起作用。因?yàn)榫чl管一旦被觸發(fā)導(dǎo)通，在陽(yáng)極電壓足夠大的情況下，即使去掉觸發(fā)信號(hào)，仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)。圖3-10電路的工作

11、原理：圖中所示為一個(gè)由單結(jié)晶體管與晶體管組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。未加觸發(fā)脈沖時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài)，即晶體管VT飽和，輸出低電平。適當(dāng)選擇和，可使單結(jié)晶體管VU的發(fā)射極電壓稍低于其峰點(diǎn)電壓，于是VU截止。而電容C被充電，因此a點(diǎn)電位高 圖3-10 單結(jié)晶體管單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器于b點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)幅度足夠大的負(fù)脈沖加到VU的基極時(shí)，突然降低，導(dǎo)致，因此VU導(dǎo)通，使得a點(diǎn)接近于地電位，而b點(diǎn)（低于a點(diǎn)）對(duì)地為負(fù)。于是電容C經(jīng)VU和VT放電，VT被反偏而截止，輸出由低電平跳到高電平，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。觸發(fā)脈沖過(guò)后，VU再次截止，電容C又被充電，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，VT再次導(dǎo)通，輸出端又由高電平跳到低電平，電路恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀

12、態(tài)。第四章 隧道二極管圖4-7電路的振蕩原理： (a) (b) (c) 圖4-7 隧道二極管多謝振蕩器 由隧道二極管構(gòu)成的多諧振蕩器的基本電路如圖(a)所示，要產(chǎn)生自激振蕩，所用電壓E和電阻R，應(yīng)使直流負(fù)載線與二極管的伏安特性曲線只有一個(gè)交點(diǎn)即平衡點(diǎn)，且此平衡點(diǎn)應(yīng)位于負(fù)阻區(qū)，這樣才能使電路沒(méi)有穩(wěn)定的直流狀態(tài)。此外，要產(chǎn)生多諧振蕩還需要滿足如下條件：式中，為隧道二極管引線和半導(dǎo)體材料的電阻；為引線電感；是結(jié)電容；為負(fù)載區(qū)的典型負(fù)電阻。上式表明，電感的時(shí)間常數(shù)需大于電容的時(shí)間常數(shù)。改變L取值，可形成不同的輸出波形，通常L大時(shí)為方脈沖，L較小時(shí)為正弦波，L過(guò)小時(shí)不振蕩。振蕩過(guò)程：圖(c)所示為隧道二

13、極管典型的伏安特性曲線。設(shè)電源剛接通時(shí)，工作點(diǎn)位于0點(diǎn)，于是它將沿特性曲線上升，這時(shí)電感L充電。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)（不穩(wěn)端）時(shí)，它會(huì)迅速投向D點(diǎn)。從B到D時(shí)的快速充電過(guò)程，L的電流幾乎不變。到達(dá)D點(diǎn)后，工作點(diǎn)將沿曲線向F點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)電感L釋放能量。當(dāng)?shù)竭_(dá)F點(diǎn)（不穩(wěn)端）時(shí)，它會(huì)迅速投向G點(diǎn)，這是的快速放電過(guò)程。到達(dá)G點(diǎn)后，工作點(diǎn)將再次沿曲線自G向B移動(dòng)，如此周而復(fù)始，形成振蕩。圖4-9電路的振蕩原理: 電源接通瞬間，因晶體管VT截止，輸出高電平，電容C被充電。在隧道二極管電壓低于峰點(diǎn)電壓時(shí)，隧道二極管的等效電阻遠(yuǎn)小于，只有二級(jí)管電流。當(dāng)時(shí)，二級(jí)管電流急劇減小，VT迅速導(dǎo)通，輸出低電平，C通過(guò)和放電

14、，直至VT截止，一個(gè)周期終了。如此周而復(fù)始，形成振蕩，輸出方波。其振蕩周期和輸出幅度分別為 圖4-9 多諧振蕩器 式中 圖4-19電路的工作原理：圖4-19 隧道二極管過(guò)電流保護(hù)電路及其伏安特性 圖中晶體管VT和負(fù)載電阻是串聯(lián)的，利用隧道二極管電壓的變化控制VT，進(jìn)行保護(hù)。如伏安特性圖所示，在限制電流（即隧道二極管的逢點(diǎn)電流）以下時(shí)，隧道二極管工作在低電壓狀態(tài)，在這種情況下，晶體管VT由于而處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載有輸出。當(dāng)隧道二極管的電流超過(guò)時(shí)，隧道二極管上的電壓便迅速升高為。于是，晶體管VT的變得非常小，同時(shí)通過(guò)對(duì)VT加反向偏壓，因此VT截止，使負(fù)載輸出電壓為零。這個(gè)過(guò)程也可簡(jiǎn)要表示如下：采用這

15、種電路，保護(hù)快速，過(guò)電流切斷一般只需幾微秒，遠(yuǎn)快于熔絲的速度。S是復(fù)位開(kāi)關(guān)，在保護(hù)之后按動(dòng)該按鈕，可將隧道二極管的工作點(diǎn)由B點(diǎn)移回初始位置A處。第5章 光敏器件圖5-17(a)電路的工作原理：圖中光敏二極管受反向電壓，調(diào)制光弱時(shí)，只有很小的飽和反向漏電流即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止，VF門(mén)極為低電平而截止，輸出為低電平；調(diào)制光強(qiáng)時(shí)，光敏二極管的飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，此時(shí)光敏二極管導(dǎo)通，VF門(mén)極為高電平而導(dǎo)通，輸出為高電平。所以輸出可反映調(diào)制光的強(qiáng)弱。該電路響應(yīng)速 圖5-17(a) 調(diào)制光檢測(cè)電路（源極輸出）度快、噪聲低、可減少背景光的干擾，但只適用于交流信號(hào)的情況。圖5-23電路

16、的工作原理： 圖中所示為用晶閘管作驅(qū)動(dòng)器的光控報(bào)警器。有光照時(shí)，光敏晶體管導(dǎo)通，晶閘管因門(mén)極為低電平而呈關(guān)斷狀態(tài)，報(bào)警器不響。當(dāng)光被遮斷時(shí)，截止，輸出高電平使導(dǎo)通，報(bào)警器鳴叫。為使報(bào)警器停止鳴叫，可將S瞬間閉合，使晶閘管截止。 圖5-23 光控報(bào)警器圖5-27電路的工作原理： 圖中所示為由光耦合器與晶閘管組成的開(kāi)關(guān)電路。晶閘管VT的導(dǎo)通與否和光敏晶體管的電流有關(guān)，直接由其輸入信號(hào)控制。若輸入為高電平則VT導(dǎo)通，K吸合；否則K斷開(kāi)。該電路也適用于感性負(fù)載的開(kāi)關(guān)電路，用以隔離負(fù)載產(chǎn)生的尖峰脈沖對(duì)輸入邏輯電路的反饋影響。 圖5-27 光耦合器組合開(kāi)關(guān)第六章 熱敏器件圖6-5電路的工作原理： 圖中所示

17、為采用熱敏電阻的低噪聲測(cè)溫電路。它由橋式電路與運(yùn)算放大器組成，因此性能更好。熱敏電阻、與普通電阻、組成電橋。當(dāng)時(shí)電橋平衡，運(yùn)算放大器輸出為零，而溫度變化 圖6-5 熱敏電阻低噪聲測(cè)溫電路時(shí)，電橋失去平衡，運(yùn)算放大器產(chǎn)生電壓輸出。由此即可測(cè)的溫度T。該電路要求、的精度為0.1%，、的精度為1%。電容C用于減小電源噪聲對(duì)輸出的影響。圖6-10(b)電路的工作原理： 圖中將正溫度系數(shù)的電阻（如線圈等）與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻串聯(lián)和并聯(lián)，可使總的等效電阻在一定的溫度范圍內(nèi)變化很小甚至幾乎不變。由圖中特性曲線可見(jiàn)，經(jīng)補(bǔ)償之后，總電阻在-2080的范圍內(nèi)阻值變化很小。 圖6-10 電阻的溫度補(bǔ)償（串并聯(lián)補(bǔ)償

18、）圖6-19電路的工作原理：圖中所示為熱敏電阻流量計(jì)原理。兩個(gè)相同性能的熱敏電阻和，分別置于流體管道中央和不受介質(zhì)流速影響但溫度與流動(dòng)介質(zhì)相同的小室中，它們與電阻、電位器構(gòu)成電橋。電流表G用作流量指示。當(dāng)介質(zhì)靜止時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，電流表G沒(méi)有指示。當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，因介質(zhì)流動(dòng)而帶走熱量，其溫度將發(fā)生變化，阻值也隨之 圖6-19 熱敏電阻流量計(jì)原理改變，而阻值不變，于是電橋失去平衡，電流表G有指示。電表的讀數(shù)可直接反映所測(cè)介質(zhì)的流速。電位器用于調(diào)整電橋的零點(diǎn)，電位器可調(diào)整電表的靈敏度，用于消除溫度影響。 第七章 壓敏器件圖7-9電路的工作原理：圖中所示為由壓敏電阻和雙向晶閘管組成的過(guò)電壓保護(hù)電路

19、。電路在220V電壓正常工作時(shí)，壓敏電阻阻值很大，電流幾乎為零，此時(shí)零序互感器T中、電流大小相等，方向相反，處于平衡狀態(tài)，因此中無(wú)電流，雙向晶閘管VT截止。當(dāng)電路過(guò)電壓時(shí)，阻值急劇下降，電流劇增，導(dǎo)致、中電流不等，平衡打 圖7-9 壓敏電阻電路過(guò)電壓保護(hù)破，于是中有較大電流，觸發(fā)VT導(dǎo)通，熔絲FU燒斷，從而切斷電源，對(duì)電路起到保護(hù)作用。圖7-11(a)電路的保護(hù)原理： 電路正常工作時(shí)，開(kāi)關(guān)K閉合，工作電流產(chǎn)生磁通。當(dāng)開(kāi)關(guān)K瞬間打開(kāi)時(shí)，磁通在瞬時(shí)減小，很大，產(chǎn)生很高的電壓U，而此時(shí)開(kāi)關(guān)略微 圖7-11(a) 壓敏電阻用于開(kāi)關(guān)保護(hù)打開(kāi)，相當(dāng)于電容，加上高壓后產(chǎn)生很大的電勢(shì)，電感L產(chǎn)生過(guò)電壓，此時(shí)、

20、L和R形成續(xù)流回路，電感L產(chǎn)生的過(guò)電壓通過(guò)壓敏電阻得以釋放，側(cè)重于抑制L產(chǎn)生的過(guò)電壓，保護(hù)開(kāi)關(guān)免受損害。 圖7-11(a) 壓敏電阻用于開(kāi)關(guān)保護(hù) （與電感并聯(lián)）圖7-15電路的保護(hù)原理：圖中所示是晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)電路。當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，電感上儲(chǔ)存的能量通過(guò)VD續(xù)流，VD吸收L的關(guān)斷電流，壓敏電阻吸收VT兩端的高壓，避免VT被過(guò)大電壓擊穿,實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。和電容C組成的電路用于緩沖，因?yàn)楫?dāng)VT門(mén)極無(wú)觸發(fā) 圖7-15 晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)電路信號(hào)時(shí)，因?yàn)閂T內(nèi)有電容，因?yàn)閂T兩端有電壓，當(dāng)I達(dá)到一定值時(shí)，即使門(mén)極無(wú)信號(hào)VT也會(huì)導(dǎo)通，此電路用于降低，以防誤導(dǎo)通。第八章 磁敏器件寫(xiě)出霍爾電壓表達(dá)式及其含義：

21、磁場(chǎng)作用于載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電壓 其中，稱(chēng)為霍爾元件的靈敏度，它表征在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位激勵(lì)電流作用下產(chǎn)生的空載霍爾電壓，其值與霍爾元件所用材料的性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，大致正比于材料的電阻率和載流子遷移率，反比于元件厚度，一般，越大越好。I為導(dǎo)體或半導(dǎo)體薄片上通過(guò)的電流。B為薄片平面法線方向外加的磁場(chǎng)。為磁場(chǎng)B的方向與薄片平面法線方向所成的角度。圖8-12(b)電路的工作原理： 零磁通式（也稱(chēng)磁平衡式或反饋補(bǔ)償式）霍爾電流傳感器，電路如圖所示。被測(cè)電流流過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使霍爾元件產(chǎn)生霍爾電壓，將此電壓進(jìn)行放大，并用其自動(dòng)控制通過(guò)補(bǔ)償線圈的電流，使補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和被測(cè)電

22、流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，相互抵消。當(dāng)磁心中的磁通為零時(shí)，即當(dāng) 一次側(cè)與二次側(cè)的磁場(chǎng)達(dá)到平衡時(shí)，滿足關(guān)系，于是 式中，為被測(cè)電流，即磁心上一次繞組中的電流；為一次繞組的匝數(shù)；為補(bǔ)償繞組中的電流；為補(bǔ)償繞組的匝數(shù)。當(dāng)磁場(chǎng)平衡時(shí)，即可由補(bǔ)償電流求得一次電流。這個(gè)平衡是一個(gè)自動(dòng)建 圖8-12(b) 霍爾電流傳感器（零磁通式）立的動(dòng)態(tài)平衡，所需的時(shí)間極短。平衡時(shí)，霍爾元件處于零磁通狀態(tài)。磁心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度極低（理想狀態(tài)應(yīng)為零），不會(huì)使磁心飽和，也不會(huì)產(chǎn)生大的磁滯損耗和渦流損耗。恰當(dāng)?shù)剡x擇磁心材料和電路元器件，可做出性能優(yōu)良的零磁通式霍爾電流計(jì)。圖8-14電路的測(cè)磁原理： 讓負(fù)載電壓和負(fù)載電流分別與霍爾元件

23、的激勵(lì)電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，顯然負(fù)載功率就正比于霍爾電壓。由于霍爾元件的頻率響應(yīng)很寬，因此可用于從直流到微波很寬頻帶范圍的功率測(cè)量，不僅可測(cè)單相或多相的有功功率，還可測(cè)量無(wú)功功率或視在功率。 圖8-14 霍爾功率計(jì)圖8-25電路的放大原理： 圖中所示為磁敏電阻交流放大器。磁敏電阻位于磁隙中，磁敏電阻為負(fù)載電阻，采用兩個(gè)磁敏電阻可減小溫度影響。交流輸入信號(hào)通過(guò)磁心上的繞組，引起磁隙中的磁場(chǎng)變化和磁敏電阻的阻值變化，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)載電阻中的電流變化。輸出信號(hào)的交流部分可由電容C耦合到下一級(jí)，或者本身為負(fù)載 圖8-25 磁敏電阻交流放大器元件。電源E供給元件電流并把直流功率轉(zhuǎn)換成放大的交流功率。第九章

24、 功率晶體管簡(jiǎn)述開(kāi)關(guān)損耗是如何形成的：通常，GTR在關(guān)斷時(shí)漏電流很小，導(dǎo)通時(shí)飽和壓降很小，因此GTR在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)下?lián)p耗都很小。但GTR在關(guān)斷和導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電流和電壓都較大，所以開(kāi)關(guān)過(guò)程中的功率損耗 (a)開(kāi)通過(guò)程 (b)關(guān)斷過(guò)程也較大。器件的開(kāi)關(guān)損耗大致如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗是總損耗的主要部分，因此縮短開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間對(duì)降低損耗、提高效率和提高運(yùn)行可靠性具有重要的意義。 圖9-12電路的工作原理： (a) 驅(qū)動(dòng)電路 (b) 相關(guān)波形 圖9-12 典型的GTR基極驅(qū)動(dòng)電路及相關(guān)波形 較典型的GTR基極驅(qū)動(dòng)電路如圖(a)所示。圖中，和構(gòu)成互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路，、和等組成抗飽和電路，C

25、起加速作用。圖(b)所示為該電路的波形變化情況?？刂菩盘?hào)加在A處。當(dāng)控制信號(hào)為正電平時(shí)，導(dǎo)通，截止，電源經(jīng)給GTR 的基極提供一個(gè)較大的正向電流，使其快速導(dǎo)通。當(dāng)控制信號(hào)為負(fù)電平時(shí)，截止，導(dǎo)通，電源經(jīng)給的基極提供一個(gè)較大的反向電流。這一反抽電流可以快速抽出基區(qū)中過(guò)剩的載流子，使迅速關(guān)斷。在截止，基極反向電流為零后，的基極與射極之間仍加有反向電壓，用于防止浪涌電壓或較高的使誤導(dǎo)通。在此，和分別提供開(kāi)通電流和關(guān)斷電流，形成互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)作用。在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中，由于C的充放電作用，初始的開(kāi)通電流和關(guān)斷電流均為過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，因此，電容C起到了加速開(kāi)通或關(guān)斷的作用。當(dāng)大電流導(dǎo)通時(shí)，其集電極與發(fā)射極之間的電壓會(huì)

26、降到飽和電壓，但由于鉗位二極管的作用，使，而，于是，即不會(huì)降到以下，因此不會(huì)進(jìn)入到過(guò)飽和狀態(tài)。假如飽和較深，則集電極電位會(huì)低于基極電位，于是導(dǎo)通，使部分電流流過(guò)，從而減小了流入的基極電流，使其退出深飽和狀態(tài)。在此，、起抗飽和作用，用于為反向基極電流提供通路。抗飽和電路可使GTR在大電流導(dǎo)通時(shí)處于準(zhǔn)飽和狀態(tài)，從而可縮短存儲(chǔ)時(shí)間及關(guān)斷時(shí)間，被廣泛地應(yīng)用于高頻工作的GTR電路中，其主要缺點(diǎn)是GTR導(dǎo)通時(shí)的壓降較高，通態(tài)損耗較大。圖9-16電路的逆變?cè)砗虶TR反向并接VD的作用： 圖9-16 單相逆變電路 圖中所示為電焊機(jī)用單相逆變電路。工頻交流電源首先經(jīng)二極管橋式整流電路變換為直流電源，再經(jīng)逆變電

27、路變成高頻交流電源，由高頻變壓器輸出高頻交流電壓，最后經(jīng)高速二極管整流電路再變換為直流電壓，供給負(fù)載直流功率。由于采用高頻變壓器，可使其體積小、重量輕。另外由高頻逆變電路來(lái)控制輸出電流，可對(duì)突變負(fù)載作出快速響應(yīng)，有利于提高焊接質(zhì)量。其中的逆變部分為典型的單相全橋逆變電路。GTR反向并接VD的作用：在換流過(guò)程中提供續(xù)流回路。 第十章 門(mén)極關(guān)斷晶閘管（GTO）簡(jiǎn)述GTO緩沖電路的工作原理： 比較典型的GTO緩沖電路如圖所示，圖中，電容C、二極管和電阻組成極性緩沖器，限制GTO的，并降低關(guān)斷損耗。用于在GTO開(kāi)通時(shí)限制電容C的放電電流。電感L則用于限制GTO導(dǎo)通時(shí)的。電阻和二極管 電感L的阻尼緩沖器

28、，限制GTO關(guān)斷時(shí)所承受的再加電壓。另外，GTO關(guān)斷時(shí)陽(yáng)極電流通過(guò)緩沖電路產(chǎn)生的尖峰電壓應(yīng)盡可能小，為此引線要短，C應(yīng)采用無(wú)感電容。 圖10-10 GTO的緩沖電路圖10-15電路的斬波原理： 圖中所示為GTO直流升壓斬波電路。圖中，GTO VT為主開(kāi)關(guān)，為儲(chǔ)能電感，為隔離二極管，為濾波電容。當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)，中建立電流，因而儲(chǔ)存一定的能量。當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，由于中的電流不能突變，其感應(yīng)的高電壓使處于導(dǎo)通狀態(tài)。于是儲(chǔ)存在中的部分能量便傳送到和負(fù)載上，且輸出電壓高于電源電壓。若濾波電容足夠大，輸出電壓可基本恒定。、和、組成緩沖電路。 圖10-15 GTO直流升壓斬波器圖10-16電路的工作原理： 圖中所

29、示為GTO并聯(lián)單相逆變器電路。圖中，為直流電源，電感L用于限制GTO 導(dǎo)通時(shí)的，、和、分別組成極性緩沖器，限制、的，并降低、的關(guān)斷損耗。、為續(xù)流 二極管，分別在或關(guān)斷時(shí)， 圖10-16 GTO并聯(lián)單相逆變器為變壓器的反電動(dòng)勢(shì)提供續(xù)流通路。穩(wěn)壓二極管、用于防止因電感L中的電流關(guān)斷等因素而使GTO兩端的電壓過(guò)高。一般情況下，極性緩沖器能夠在一定范圍內(nèi)限制超調(diào)電壓，因此該器件也可省去。利用控制電路使和交替導(dǎo)通和關(guān)斷，負(fù)載上便可得到交變電流。 第十一章 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VMOS）簡(jiǎn)述VMOS開(kāi)通、關(guān)斷的工作原理：由圖可以看出，若在柵源之間施加足夠大（大于等于開(kāi)啟電壓）的正電壓，則會(huì)在柵極下P區(qū)表層感

30、應(yīng)出電子，形成一個(gè)與原來(lái)半導(dǎo)體導(dǎo)電性相反的薄層即N反型層（稱(chēng)為N型溝道），把基底N-區(qū)與源極N+區(qū)溝通起來(lái)。這時(shí)，若在漏源之間施加正電壓，則會(huì)有電流從漏極經(jīng)過(guò)漏區(qū)、溝道和源區(qū)流入源極，于是VMOS呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)。柵源之間的電壓越高，在P區(qū)感應(yīng)出的電子越多，形成的反型層越厚，即導(dǎo)電溝道越寬或越深， 圖11-1(a)VMOS的結(jié)構(gòu)漏源之間的電流也越大。如果在柵源之間加負(fù)電壓，則柵極下的P區(qū)呈現(xiàn)空穴堆積狀態(tài)，不可能出現(xiàn)反型層，無(wú)法溝通源區(qū)與漏區(qū)；即使柵源電壓為正但數(shù)值不夠大時(shí)，柵極下的P區(qū)呈耗盡狀態(tài)也不會(huì)出現(xiàn)反型層，同樣無(wú)法溝通源區(qū)與漏區(qū)。這兩種情況下，VMOS都處于截止?fàn)顟B(tài)，即使施加漏源電壓也沒(méi)有漏

31、極電流?？梢?jiàn)，用柵源電壓可以控制溝道電阻，從而可控制漏極電流的大小。圖11-16電路的工作原理： 圖中所示為采用VMOS的PWM型半橋式開(kāi)關(guān)電源的主電路。開(kāi)關(guān)電源具有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛。該電路的簡(jiǎn)要原理如下：交流市電經(jīng)橋式整流和電容濾波得到直流電壓，約為300V。 圖11-16 PWM型半橋式開(kāi)關(guān)電源主電路兩只VMOS在柵極為低電平時(shí)均截止，經(jīng)電容分壓（用電容分壓而不用電阻可減少功耗），兩管的漏源極間電壓均為，此時(shí)高頻變壓器和電流互感器中均無(wú)電流和感應(yīng)電壓。當(dāng)兩個(gè)相差180°的方波脈沖分別加在兩只VMOS的柵極時(shí)，兩管便交替導(dǎo)通和截止，流過(guò)變壓器的電流方向也交替變化，

32、于是感應(yīng)出交變的準(zhǔn)方波。高頻變壓器輸出的交變電壓再經(jīng)整流濾波即可得到直流輸出電壓?？刂齐娐房捎肨L494脈寬調(diào)制（PWM）控制器等，其作用是為驅(qū)動(dòng)電路提供控制方波，通過(guò)脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和保護(hù)等功能?？刂圃頌椋寒?dāng)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)電路反饋和控制電路來(lái)控制兩開(kāi)關(guān)管的柵極，以調(diào)整其導(dǎo)通及關(guān)斷時(shí)間或工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓等功能。簡(jiǎn)述圖11-19電路的逆變?cè)恚癡F3、VF4作何用）： 圖11-19 由VMOS和GTR組成的混合逆變器電路圖中所示為由VMOS和GTR組成的混合逆變器電路。其中，GTR 和是逆變器的開(kāi)關(guān)管。VMOS 和用作驅(qū)動(dòng)管。加入和后，當(dāng)或關(guān)斷時(shí)，其基極電容可以通過(guò)或

33、迅速放電，這樣既可提高、的開(kāi)關(guān)速度和工作頻率，又可防止和同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。小信號(hào)驅(qū)動(dòng)經(jīng)VMOS過(guò)渡后，轉(zhuǎn)化為大電流驅(qū)動(dòng)。和驅(qū)動(dòng)和交替導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)逆變。該電路借助于VMOS使GTR的驅(qū)動(dòng)得以簡(jiǎn)化，而VMOS的寄生二極管又為關(guān)斷續(xù)流提供了通路。這種逆變器的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單且功耗小。 第12章 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）簡(jiǎn)述IGBT加接RG和RGE的必要性： 圖中所示電路主要用于柵極-發(fā)射極之間的緩沖保護(hù)，利用穩(wěn)壓二極管、串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)柵射之間的過(guò)電壓保護(hù)、抑制電流陡度和提高IGBT的抗干擾能力等。 圖12-11(a) IGBT的緩沖電路 加接以減小，防止振蕩，防干擾，限 （柵射緩沖）制門(mén)

34、極電流。加接防靜電、減小干擾，防止誤導(dǎo)通。 簡(jiǎn)述圖12-16電路中逆變部分的工作原理（及IGBT并接VD的何用）：圖12-16 IGBT逆變弧焊電源主電路 交變電源經(jīng)三相整流電路整流及濾波電路濾波后輸出直流電流。當(dāng)控制電路控制半橋中IGBT 導(dǎo)通（關(guān)斷）時(shí)，電流流過(guò)且在變壓器一次側(cè)電感中流向?yàn)?，?dāng)控制電路控制半橋中IGBT 導(dǎo)通（關(guān)斷）時(shí)，電流流過(guò)變壓器一次側(cè)電感方向?yàn)椋?dāng)控制電路通過(guò)PWM控制半橋IGBT的導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓即為交流，即實(shí)現(xiàn)從直流到交流的逆變。其中IGBT并聯(lián)VD的作用是續(xù)流。當(dāng)由開(kāi)通到關(guān)斷時(shí)，變壓器一次側(cè)電感電流不能突變，則電流通過(guò)續(xù)流，同理，當(dāng)關(guān)斷瞬間，還未導(dǎo)通時(shí)，電感電流

35、通過(guò)續(xù)流。圖12-18電路的工作原理： 圖中所示為由IGBT組成的互補(bǔ)放大電路。正半周由放大，負(fù)半周由放大。其特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、效率高，但有過(guò)零失真。 圖12-18 IGBT互補(bǔ)放大電路第13章 集成運(yùn)算放大器推導(dǎo)圖13-18電路的放大倍數(shù)： 根據(jù)虛短和虛斷可得： 根據(jù)分壓關(guān)系： 聯(lián)解即得： 圖13-18 T形反饋反相放大器推導(dǎo)圖13-21電路的放大倍數(shù)：理想運(yùn)算放大器組成的差分放大器如圖所示。為保證輸入端處于平衡狀態(tài)，兩個(gè)輸入端對(duì)地的電阻應(yīng)相等，同時(shí)為降低共模電壓增益，通常應(yīng)使，。 利用疊加定理可以求得反相輸入端和同相輸 圖13-21 差分放大器入端的電壓為 ； 根據(jù)虛短，可知，于是有 當(dāng)滿足

36、，時(shí)，可得 可見(jiàn)，差分放大器的輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓的差值成正比，電壓增益的數(shù)值與反相放大器相同。差分放大器的同相輸入端和反相輸入端有共模電壓存在，沒(méi)有虛地現(xiàn)象。推導(dǎo)圖13-31的回差電壓： (a) 基本電路 (b) 工作波形 圖13-31 遲滯比較器圖中所示電路為遲滯比較器（也稱(chēng)回差比較器，又稱(chēng)施密特電路），根據(jù)疊加定理可得 而根據(jù)虛短概念，于是解得代入高、低電平即得 相減即得回差 這種電路，即使輸入信號(hào)中疊加有噪聲，只要噪聲電平在回差范圍以內(nèi)，輸出就不會(huì)發(fā)生因噪聲所引起的“多重觸發(fā)”的誤動(dòng)作，當(dāng)然其響應(yīng)略有回差延遲。圖13-38電路的振蕩原理： 剛上電時(shí)，,，輸出高電平，同時(shí)給電容C充電；當(dāng)時(shí)，輸出低電平，電容C放電；當(dāng)時(shí)，輸出高電平，如此循環(huán)往復(fù)，形成振蕩。 圖13-38 張弛振蕩電路圖13-43的限溫原理： 圖13-43 雙限溫度控制器 圖中所示為雙限溫度控制電路。其中，運(yùn)算放大器、組成上、下限比較器，溫度傳感器的輸出端接的反相端和的同相端，參考電壓由TL431精密可調(diào)基準(zhǔn)源提供，經(jīng)分壓后分別接的同相端和的反相端，上、下限溫度可由、進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍在-25100之間。比較器、的輸出信號(hào)