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1、半導(dǎo)體導(dǎo)電特性一、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體自然界的各種物質(zhì)就其導(dǎo)電性能來(lái)說(shuō)、可以分為 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 三大類。導(dǎo)體具有良好的導(dǎo)電特性,常溫下,其內(nèi)部存在著大量的自由電子,它們?cè)谕怆妶?chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng)形成較大的電流。因而導(dǎo)體的電阻率很小,只有1 二 金屬一般為導(dǎo)體,如 銅、鋁、銀等。絕緣體幾乎不導(dǎo)電,如橡膠、陶瓷、塑料等。在這類材料中,幾乎沒(méi)有自由電子,即使受外電場(chǎng)作用也不會(huì)形成電流,所以,絕緣體的電阻率很大,在-'以上。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間,如硅、鍺、硒等,它們的電阻率通常在加-宀 之間。半導(dǎo)體之所以得到廣泛應(yīng)用,是因?yàn)樗膶?dǎo)電能力受摻雜、溫度和光照的影響十分顯著。

2、如純凈的半導(dǎo)體單晶硅在室溫下電阻率約為,若按百萬(wàn)分之一的比例摻入少量雜質(zhì)(如磷)后,其電阻率急劇下降為- -J,幾乎降低了一百萬(wàn)倍。半導(dǎo)體具有這種性能的根本原因在于半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)的特殊性。二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性常用的半導(dǎo)體材料是單晶硅(Si)和單晶鍺(Ge)。所謂單晶,是指整塊晶體中的原子按 定規(guī)則整齊地排列著的晶體。非常純凈的單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。一、本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體鍺和硅都是四價(jià)元素,其原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖Z0102所示。它們的最外層都有4個(gè)電子,帶4個(gè)單位負(fù)電荷。通常把原子核和內(nèi)層電子看作 一個(gè)整體,稱為慣性核,如圖Z0101所示。慣性核帶有4個(gè)單位正電荷,最外層有4個(gè)價(jià)電

3、子帶有4個(gè)單位負(fù)電荷, 因此,整個(gè)原子為電中性。二、本征激發(fā)一般來(lái)說(shuō),共價(jià)鍵中的價(jià)電子不完全象絕緣體中價(jià)電子所受束縛那樣強(qiáng), 如果能從外界獲得一定的能量(如光照、升溫、電磁場(chǎng)激發(fā)等),一些價(jià)電子就可能掙脫共價(jià) 鍵的束縛而成為自由電子。理論和實(shí)驗(yàn)表明:在常溫(T = 300K)下,硅共價(jià)鍵中的價(jià)電子只要獲得大于電離能eg (=1.1eV )的能量便可激發(fā)成為自由電子。本征鍺的電離能更小,只有0.72 eV。當(dāng)共價(jià)鍵中的一個(gè)價(jià)電子受激發(fā)掙脫原子核的束縛成為自由電子的同時(shí),在共價(jià)鍵中便留下 了一個(gè)空位子,稱為"空穴"。當(dāng)空穴出現(xiàn)時(shí),相鄰原子的價(jià)電子比較容易離開(kāi)它所在的共價(jià)鍵 而填

4、補(bǔ)到這個(gè)空穴中來(lái)使該價(jià)電子原來(lái)所在共價(jià)鍵中出現(xiàn)一個(gè)新的空穴,這個(gè)空穴又可能被相 鄰原子的價(jià)電子填補(bǔ),再出現(xiàn)新的空穴。價(jià)電子填補(bǔ)空穴的這種運(yùn)動(dòng)無(wú)論在形式上還是效果上都相當(dāng)于帶正電荷的空穴在運(yùn)動(dòng),且運(yùn)動(dòng)方向與價(jià)電子運(yùn)動(dòng)方向相反。為了區(qū)別于自由電子的 運(yùn)動(dòng),把這種運(yùn)動(dòng)稱為空穴運(yùn)動(dòng),并把空穴看成是一種帶正點(diǎn)荷的載流子電子一空穴對(duì)赳M豐導(dǎo)體的共輸殖鮭初U Z0102硅本征半本征激發(fā)復(fù)合:當(dāng)自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到空穴時(shí)可能會(huì)填充進(jìn)去從而恢復(fù) 一個(gè)共價(jià)鍵,與此同時(shí)消失一個(gè)"電子一空穴"對(duì),這一相反過(guò)程稱為復(fù)合。動(dòng)態(tài)平衡:在一定溫度條件下,產(chǎn)生的"電子一空穴對(duì)"和復(fù)合

5、的"電子 一空穴對(duì)"數(shù)量相等時(shí),形成相對(duì)平衡,這種相對(duì)平衡屬于動(dòng)態(tài)平衡,達(dá) 到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)"電子一空穴對(duì)"維持一定的數(shù)目。可見(jiàn),在半導(dǎo)體中存在著 自由電子和空穴兩種載流子,而金屬導(dǎo)體中 只有自由電子一種載流子,這也是半導(dǎo)體與導(dǎo)體導(dǎo)電方式的不同之處。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱,熱穩(wěn)定性也很差,因此,不宜直接用它制造半導(dǎo)體器件。半導(dǎo) 體器件多數(shù)是用含有一定數(shù)量的某種雜質(zhì)的半導(dǎo)體制成。根據(jù)摻入雜質(zhì)性質(zhì)的不同,雜質(zhì)半導(dǎo)N型豐導(dǎo)休 * -f亡:二體分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩種。一、N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體硅(或鍺)中摻入微量的5價(jià)元素,例如磷,

6、則磷 原子就取代了硅晶體中少量的硅原子, 占據(jù)晶格上的某些位置。如 圖Z0103所示。Z0103 N型半導(dǎo)體由圖可見(jiàn),磷原子最外層有5個(gè)價(jià)電子,其中4個(gè)價(jià)電子分別與 鄰近4個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),多余的1個(gè)價(jià)電子在共價(jià)鍵之外, 只受到磷原子對(duì)它微弱的束縛,因此在室溫下,即可獲得掙脫束縛 所需要的能量而成為自由電子,游離于晶格之間。失去電子的磷原 子則成為不能移動(dòng)的正離子。磷原子由于可以釋放1個(gè)電子而被稱 為施主原子,又稱施主雜質(zhì)。在本征半導(dǎo)體中每摻入1個(gè)磷原子就可產(chǎn)生1個(gè)自由電子,而本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴的數(shù)目不變。這樣,在摻入磷的半導(dǎo)體中,自由電子的數(shù)目就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了空 穴數(shù)目,成為多數(shù)載流子(簡(jiǎn)

7、稱多子),空穴則為少數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱少子)。顯然,參與導(dǎo)電SZ0105 PN貉的張成的主要是電子,故這種半導(dǎo)體稱為電子型半導(dǎo)體,簡(jiǎn)稱N型半導(dǎo)體。二、P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體硅(或鍺)中,若摻入微量的 3價(jià)元素,如硼,這時(shí) 硼原子就取代了晶體中的少量硅原子,占據(jù)晶格上的某些位置,如圖 Z0104所示。由圖可知,硼原子的3個(gè)價(jià)電子分別與其鄰近的3個(gè)硅 原子中的3個(gè)價(jià)電子組成完整的共價(jià)鍵,而與其相鄰的另1個(gè)硅原子的共價(jià)鍵中則缺少1個(gè)電子,出現(xiàn)了 1個(gè)空穴。這個(gè)空穴被附近硅原子中的價(jià)電子來(lái)填充后,使3價(jià)的硼原子獲得了 1個(gè)電子而變成負(fù)離 子。同時(shí),鄰近共價(jià)鍵上出現(xiàn)1個(gè)空穴。由于硼原子起著接受電子的作用,故

8、稱為受主原子,又稱受主雜質(zhì)在本征半導(dǎo)體中每摻入 1個(gè)硼原子就可以提供 1 個(gè)空穴,當(dāng)摻入一定數(shù)量的硼原子時(shí),就可 以使半導(dǎo)體中空穴的數(shù)目遠(yuǎn)大于本征激發(fā)電子的數(shù)目,成為多數(shù)載流于,而電子則成為少數(shù)載 流子。顯然,參與導(dǎo)電的主要是空穴,故這種半導(dǎo)體稱為空穴型半導(dǎo)體,簡(jiǎn)稱P型半導(dǎo)體。1. 直觀檢查法; 2.電壓測(cè)量法; 3.電流測(cè)量法 4.電阻的在路測(cè)量方法; 5.晶體二極管的在路測(cè)量 方法;6.晶體三極管的在路測(cè)量方法; 7.替換法; 8.并聯(lián)法; 9.干擾信號(hào)注入法; 10.信號(hào)注入 檢測(cè)法; 11.示波器檢測(cè)法電路圖是電子技術(shù)的語(yǔ)言。看不懂電路圖猶如 “文盲”,也就無(wú)法深入地學(xué)習(xí)和掌握電子技術(shù)

9、。 因此,廣大初學(xué)者都迫切地希望能掌握看懂電路圖的基本功。為了滿足大家的要求,五六電子 網(wǎng)將刊出怎樣看電路圖講座 ,以供電子愛(ài)好者學(xué)習(xí)參考。內(nèi)容分兩大部分,第一部分介 紹電路圖中經(jīng)常出現(xiàn)的元器件和基本電路;第二部分是以常見(jiàn)的家用電器為例,具體說(shuō)明它們 的工作原理和閱讀電路圖的方法。本講座力求寫(xiě)得深入淺出,通俗易懂,理論聯(lián)系實(shí)際。初學(xué)者只要逐篇細(xì)心讀下去,再配合 學(xué)習(xí)一些電子技術(shù)初級(jí)知識(shí)的讀物,就一定能掌握閱讀電路圖的方法,學(xué)會(huì)電子技術(shù)的共同語(yǔ) 言,進(jìn)一步掌握電子技術(shù)。我們誠(chéng)懇地歡迎廣大網(wǎng)友提出寶貴意見(jiàn),以便互通信息,提高講座質(zhì)量,更好地為廣大初學(xué) 者服務(wù)。電子設(shè)備中有各種各樣的圖。能夠說(shuō)明它們

10、工作原理的是電原理圖,簡(jiǎn)稱電路圖。電路圖有 兩種,一種是說(shuō)明模擬電子電路工作原理的。 它用各種圖形符號(hào)表示電阻器、電容器、開(kāi)關(guān)、 晶體管等實(shí)物,用線條把元器件和單元電路按工作原理的關(guān)系連接起來(lái)。這種圖長(zhǎng)期以來(lái)就一 直被叫做電路圖。另一種是說(shuō)明數(shù)字電子電路工作原理的。 它用各種圖形符號(hào)表示門(mén)、觸發(fā)器 和各種邏輯部件,用線條把它們按邏輯關(guān)系連接起來(lái),它是用來(lái)說(shuō)明各個(gè)邏輯單元之間的邏輯 關(guān)系和整機(jī)的邏輯功能的。為了和模擬電路的電路圖區(qū)別開(kāi)來(lái),就把這種圖叫做邏輯電路圖, 簡(jiǎn)稱邏輯圖。除了這兩種圖外,常用的還有方框圖。它用一個(gè)框表示電路的一部分,它能簡(jiǎn)潔 明了地說(shuō)明電路各部分的關(guān)系和整機(jī)的工作原理。一張

11、電路圖就好象是一篇文章,各種單元電路就好比是句子,而各種元器件就是組成句子的 單詞。所以要想看懂電路圖,還得從認(rèn)識(shí)單詞 元器件開(kāi)始。有關(guān)電阻器、電容器、電感 線圈、晶體管等元器件的用途、類別、使用方法等內(nèi)容,本刊近期已作了很多介紹,因此在講 座中不再重復(fù)介紹。本文只把電路圖中常出現(xiàn)的各種符號(hào)重述一遍,希望初學(xué)者熟悉它們,并 記住不忘。電阻器與電位器符號(hào)詳見(jiàn)圖 1 所示,其中( a )表示一般的阻值固定的電阻器,( b )表示半可調(diào)或微調(diào) 電阻器;( c )表示電位器;( d )表示帶開(kāi)關(guān)的電位器。電阻器的文字符號(hào)是 “R ”,電位器是“RP ”,即在R的后面再加一個(gè)說(shuō)明它有調(diào)節(jié)功能的字符“P在

12、某些電路中,對(duì)電阻器的功率有一定要求,可分別用圖1中(e )、( f)、( g)、(h )所示符號(hào)來(lái)表示。還有幾種特殊電阻器的符號(hào),第1種是熱敏電阻符號(hào),熱敏電阻器的電阻值是隨外界溫度而 變化的。有的是負(fù)溫度系數(shù)的,用 NTC來(lái)表示;有的是正溫度系數(shù)的,用 PTC來(lái)表示。它的 符號(hào)見(jiàn)圖(i ),用B或t。來(lái)表示溫度。它的文字符號(hào)是 “ RT ”。第2種是光敏電阻器符 號(hào),見(jiàn)圖1 ( j ),有兩個(gè)斜向的箭頭表示光線。它的文字符號(hào)是“RL ”。第3種是壓敏電阻器的符號(hào)。壓敏電阻阻值是隨電阻器兩端所加的電壓而變化的。符號(hào)見(jiàn)圖1 ( k ),用字符U表示電壓。它的文字符號(hào)是 “RV ”。這三種電阻器

13、實(shí)際上都是半導(dǎo)體器件,但習(xí)慣上我 們?nèi)园阉鼈儺?dāng)作電阻器。第 4種特殊電阻器符號(hào)是表示新近出現(xiàn)的保險(xiǎn)電阻,它兼有電阻器和 熔絲的作用。當(dāng)溫度超過(guò) 500C時(shí),電阻層迅速剝落熔斷,把電路切斷,能起到保護(hù)電路的作 用。它的電阻值很小,目前在彩電中用得很多。它的圖形符號(hào)見(jiàn)圖1 ( 1),文字符號(hào)是“電容器的符號(hào)詳見(jiàn)圖2所示,其中(a )表示容量固定的電容器,(b )表示有極性電容器,例如各種 電解電容器,(c )表示容量可調(diào)的可變電容器。(d )表示微調(diào)電容器,(e )表示一個(gè) 雙連可變電容器。電容器的文字符號(hào)是 C。半TJLb)變壓器的圖形符號(hào)見(jiàn)圖 4。其中(a )是空芯變壓器,(b )是滋芯或鐵芯

14、變壓器,( c )是繞組間有屏蔽層的鐵芯變壓器,(d )是次級(jí)有中心抽頭的變壓器,(e )是耦合可 變的變壓器,(f )是自耦變壓器,(g)是帶可調(diào)磁芯的變壓器,(h)中的小圓點(diǎn)是變 壓器極性的標(biāo)記。電感器與變壓器的符號(hào)電感線圈在電路圖中的圖形符號(hào)見(jiàn)圖 3。其中(a )是電感線圈的一般符號(hào),(b )是帶 磁芯或鐵芯的線圈,(c )是鐵芯有間隙的線圈,(d )是帶可調(diào)磁芯的可調(diào)電感,(e ) 是有多個(gè)抽頭的電感線圈。電感線圈的文字符號(hào)是 “L ”。送話器、拾音器和錄放音磁頭的符號(hào)送話器的符號(hào)見(jiàn)圖5( a )( b )( c),其中(a )為一般送話器的圖形符號(hào),(b)是電容式送話器,(c )是壓

15、電晶體式送話器的圖形符號(hào)。送話器的文字符號(hào)是“BM ”。匚Z1匚3C 口|匚<a)fb)(e)C It 3t: 8M£Js(c)B卜(e>chBEa1拾音器俗稱電唱頭。圖 5 ( d )是立體聲唱頭的圖形符號(hào),它的文字符號(hào)是“B ”。圖5(e )是單聲道錄放音磁頭的圖形符號(hào)。如果是雙聲道立體聲的,就在符號(hào)上加一個(gè)“2 ”字,見(jiàn)圖(f )。揚(yáng)聲器、耳機(jī)的符號(hào)揚(yáng)聲器、耳機(jī)都是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的換能元件。耳機(jī)的符號(hào)見(jiàn)圖5 ( g)。它的文字符號(hào)是“B E ”。揚(yáng)聲器的符號(hào)見(jiàn)圖 5 ( h ),它的文字符號(hào)是“BL ”。接線元件的符號(hào)電子電路中常常需要進(jìn)行電路的接通、斷開(kāi)或轉(zhuǎn)換

16、,這時(shí)就要使用接線元件。接線元件有兩 大類:一類是開(kāi)關(guān);另一類是接插件。(1 )開(kāi)關(guān)的符號(hào)在機(jī)電式開(kāi)關(guān)中至少有一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)和一個(gè)靜觸點(diǎn)。當(dāng)我們用手扳動(dòng)、推動(dòng)或是旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的機(jī) 構(gòu),就可以使動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)接通或者斷開(kāi),達(dá)到接通或斷開(kāi)電路的目的。動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)的 組合一般有3種:動(dòng)合(常開(kāi))觸點(diǎn),符號(hào)見(jiàn)圖 6 ( a );動(dòng)斷(常閉)觸點(diǎn),符 號(hào)是圖6 ( b );動(dòng)換(轉(zhuǎn)換)觸點(diǎn),符號(hào)見(jiàn)圖 6 ( c )。一個(gè)最簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)只有一 組觸點(diǎn),而復(fù)雜的開(kāi)關(guān)就有好幾組觸點(diǎn)。() 一當(dāng)開(kāi)總點(diǎn)(b)-<c)才點(diǎn)開(kāi)關(guān)在電路圖中的圖形符號(hào)見(jiàn)圖 7。其中(a)表示一般手動(dòng)開(kāi)關(guān);(b )表示按鈕開(kāi)關(guān), 帶一個(gè)動(dòng)斷

17、觸點(diǎn);(c )表示推拉式開(kāi)關(guān),帶一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn);圖中把扳鍵畫(huà)在觸點(diǎn)下方表示推拉的動(dòng)作;(d )表示旋轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān),帶 3極同時(shí)動(dòng)合的觸點(diǎn);(e )表示推拉式1 >6波段 開(kāi)關(guān);(f )表示旋轉(zhuǎn)式1X6波段開(kāi)關(guān)的符號(hào)。開(kāi)關(guān)的文字符號(hào)用 “S ”,對(duì)控制開(kāi)關(guān)、波段 開(kāi)關(guān)可以用“SA ”,對(duì)按鈕式開(kāi)關(guān)可以用 “SB ”。n-SBI占SAm-*<d)(e Jg T> if)(2 )接插件的符號(hào)接插件的圖形符號(hào)見(jiàn)圖8。其中(a )表示一個(gè)插頭和一個(gè)插座,(有兩種表示方式)左 邊表示插座,右邊表示插頭。(b )表示一個(gè)已經(jīng)插入插座的插頭。(c )表示一個(gè)2極插 頭座,也稱為2芯插頭座。(d )

18、表示一個(gè)3極插頭座,也就是常用的 3芯立體聲耳機(jī)插 頭座。(e )表示一個(gè)6極插頭座。為了簡(jiǎn)化也可以用圖(f )表示,在符號(hào)上方標(biāo)上數(shù)字 6,表示是6極。接插件的文字符號(hào)是X。為了區(qū)分,可以用“XP ”表示插頭,用“XS ”表 示插座。二 J 一-繼電器的符號(hào)因?yàn)槔^電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的,所以繼電器在電路圖中的圖形符號(hào)也包括兩部分:一個(gè)長(zhǎng)方框表示線圈;一組觸點(diǎn)符號(hào)表示觸點(diǎn)組合。當(dāng)觸點(diǎn)不多電路比較簡(jiǎn)單時(shí),往往把觸點(diǎn)組直接畫(huà)在線圈框的一側(cè),這種畫(huà)法叫集中表示法,如圖9 ( a)。當(dāng)觸點(diǎn)較多而且每對(duì)觸點(diǎn)所控制的電路又各不相同時(shí),為了方便,常常采用分散表示法。就是把線圈畫(huà)在控制電 路中,把觸

19、點(diǎn)按各自的工作對(duì)象分別畫(huà)在各個(gè)受控電路里。這種畫(huà)法對(duì)簡(jiǎn)化和分析電路有利。 但這種畫(huà)法必須在每對(duì)觸點(diǎn)旁注上繼電器的編號(hào)和該觸點(diǎn)的編號(hào),并且規(guī)定所有的觸點(diǎn)都應(yīng)該 按繼電器不通電的原始狀態(tài)畫(huà)出。圖9 ( b )是一個(gè)觸摸開(kāi)關(guān)。當(dāng)人手觸摸到金屬片A時(shí),555時(shí)基電路輸出(3端)高電位,使繼電器 KR1通電,觸點(diǎn)閉合使燈點(diǎn)亮使電鈴發(fā)聲。555時(shí)基電路是控制部分,使用的是 6伏低壓電。電燈和電鈴是受控部分,使用的是220伏市電。繼電器的文字符號(hào)都是“K ”。有時(shí)為了區(qū)別,交流繼電器用“KA ”,電磁繼電器和舌簧繼 電器可以用“KR ”,時(shí)間繼電器可以用 “KT電池及熔斷器符號(hào)電池的圖形符號(hào)見(jiàn)圖10。長(zhǎng)線表

20、示正極,短線表示負(fù)極,有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)可以把短線畫(huà)得粗 一些。圖10 ( b )是表示一個(gè)電池組。有時(shí)也可以把電池組簡(jiǎn)化地畫(huà)成一個(gè)電池,但要在旁 邊注上電壓或電池的數(shù)量。圖 10 ( c )是光電池的圖形符號(hào)。電池的文字符號(hào)為 “GB ”。熔 斷器的圖形符號(hào)見(jiàn)圖11,它的文字符號(hào)是“FU ”。半導(dǎo)體二極管在電路圖中的圖形符號(hào)見(jiàn)圖12。其中(a )為一段二極管的符號(hào),箭頭所指的方向就是電流流動(dòng)的方向,就是說(shuō)在這個(gè)二級(jí)管上端接正,下端接負(fù)電壓時(shí)它就能導(dǎo)通。圖(b )是穩(wěn)壓二極管符號(hào)。圖(c )是變?nèi)荻O管符號(hào),旁邊的電容器符號(hào)表示它的結(jié)電容 是隨著二極管兩端的電壓變化的。圖(d )是熱敏二極管符號(hào)。圖

21、(e)是發(fā)光二極管符號(hào), 用兩個(gè)斜向放射的箭頭表示它能發(fā)光。圖 (f )是磁敏二極管符號(hào),它能對(duì)外加磁場(chǎng)作出反應(yīng), 常被制成接近開(kāi)關(guān)而用在自動(dòng)控制方面。二極管的文字符號(hào)用“V ”,有時(shí)為了和三極管區(qū)別,也可能用“VD ”來(lái)表示。由于PNP型和NPN型三極管在使用時(shí)對(duì)電源的極性要求是不同的,所以在三極管的圖形 符號(hào)中應(yīng)該能夠區(qū)別和表示出來(lái)。圖形符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:只要是PNP型三極管,不管它是用鍺 材料的還是用硅材料的,都用圖 13 ( a )來(lái)表示。同樣,只要是 NPN型三極管,不管它是 用鍺材料還是硅材料的,都用圖 13 ( b )來(lái)表示。圖13 ( c )是光敏三極管的符號(hào)。圖13 ( d )

22、表示一個(gè)硅 NPN型磁敏三極管晶閘管、單結(jié)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)晶閘管是晶體閘流管或 可控硅整流器的簡(jiǎn)稱,常用的有單向晶閘管、雙向晶閘管和光控晶閘管,它們的符號(hào)分別為圖14中的(a)( b)( c )。晶閘管的文字符號(hào)是“VS ”。單結(jié)晶體管的符號(hào)見(jiàn)圖15。©M利用電場(chǎng)控制的半導(dǎo)體器件,稱為場(chǎng)效應(yīng)管,它的符號(hào)如圖 16所示,其中(a )表示N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,(b )表示N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管,(c )表示P溝道耗盡型 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。它們的文字符號(hào)也是 “VT ”。DDDSS前面介紹了電路圖中的元器件的作用和符號(hào)。一張電路圖通常有幾十乃至幾百個(gè)元器件,它們 的連線縱橫交叉,形

23、式變化多端,初學(xué)者往往不知道該從什么地方開(kāi)始,怎樣才能讀懂它。其 實(shí)電子電路本身有很強(qiáng)的規(guī)律性,不管多復(fù)雜的電路,經(jīng)過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn),它是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。好象孩子們玩的積木,雖然只有十來(lái)種或二三十種塊塊,可是在孩子們手中卻 可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同樣道理,再?gòu)?fù)雜的電路,經(jīng)過(guò)分析就可發(fā)現(xiàn), 它也是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。因此初學(xué)者只要先熟悉常用的基本單元電路,再學(xué)會(huì)分析 和分解電路的本領(lǐng),看懂一般的電路圖應(yīng)該是不難的。按單元電路的功能可以把它們分成若干類,每一類又有好多種,全部單元電路大概總有幾百 種。下面我們選最常用的基本單元電路來(lái)介紹。讓我們從電源電路開(kāi)始。一、

24、電源電路的功能和組成每個(gè)電子設(shè)備都有一個(gè)供給能量的電源電路。 電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。 常見(jiàn)的家用電器中多數(shù)要用到直流電源。直流電源的最簡(jiǎn)單的供電方法是用電池。但電池有成 本高、體積大、需要不時(shí)更換(蓄電池則要經(jīng)常充電)的缺點(diǎn),因此最經(jīng)濟(jì)可靠而又方便的是 使用整流電源。電子電路中的電源一般是低壓直流電,所以要想從220伏市電變換成直流電,應(yīng)該先把 220伏交流變成低壓交流電,再用整流電路變成脈動(dòng)的直流電,最后用濾波電路濾除脈動(dòng)直流電 中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設(shè)備對(duì)電源的質(zhì)量要求很高,所以有時(shí)還需要再增 加一個(gè)穩(wěn)壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分,見(jiàn)圖1。其

25、中變壓電路其實(shí)就是一個(gè)鐵芯變壓器,需要介紹的只是后面三種單元電路。二、整流電路整流電路是利用半導(dǎo)體 二極管的單向?qū)щ娦阅馨呀涣麟娮兂蓡蜗蛎}動(dòng)直流電的電路。(i)半波整流半波整流電路只需一個(gè)二極管,見(jiàn)圖 2 ( a)。在交流電正半周時(shí) VD導(dǎo)通,負(fù)半周時(shí)VD截止,負(fù)載R上得到的是脈動(dòng)的直流電(2 )全波整流全波整流要用兩個(gè)二極管,而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個(gè)圈數(shù)相同的次級(jí)線圈,見(jiàn)圖2 ( b )。負(fù)載R L上得到的是脈動(dòng)的全波整流電流,輸出電壓比半波整流電路高。(3 )全波橋式整流用4個(gè)二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個(gè)次級(jí)線圈的變壓器,見(jiàn)圖2 ( c),負(fù)載上的電流波形和輸出電壓值與

26、全波整流電路相同。(4 )倍壓整流用多個(gè)二極管和電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2( d )是一個(gè)二倍壓整流電路。當(dāng) U2為負(fù)半周時(shí) VD1導(dǎo)通,C1被充電,C1上最高電壓可接近1.4U2 ;當(dāng)U2正半周時(shí) VD2導(dǎo)通,C1上的電壓和 U2疊加在一起對(duì) C2充電,使C2上電壓接近 2.8U2,是C1 上電壓的2倍,所以叫倍壓整流電路。三、濾波電路整流后得到的是脈動(dòng)直流電,如果加上濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分,就可得到平 滑的直流電。(1 )電容濾波把電容器和負(fù)載并聯(lián),如圖 3 ( a),正半周時(shí)電容被充電,負(fù)半周時(shí)電容放電,就可使 負(fù)載上得到平滑的直流電。3K(2 )電感濾波把電感和負(fù)

27、載串聯(lián)起來(lái),如圖 3 ( b ),也能濾除脈動(dòng)電流中的交流成分。(3) L、C濾波用1個(gè)電感和1個(gè)電容組成的濾波電路因?yàn)橄笠粋€(gè)倒寫(xiě)的字母 “L ”,被稱為L(zhǎng)型,見(jiàn)圖 3 ( c )。用1個(gè)電感和2個(gè)電容的濾波電路因?yàn)橄笞帜?“冗”,被稱為 冗型,見(jiàn)圖3 ( d ),這是濾波效果較好的電路。(4 ) RC濾波電感器的成本高、體積大,所以在電流不太大的電子電路中常用 電阻器取代電感器而組成 RC濾波電路。同樣,它也有 L型,見(jiàn)圖3 ( e);冗型,見(jiàn)圖3 ( f )四、穩(wěn)壓電路交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化都會(huì)使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動(dòng),因此要 求較高的電子電路必須使用穩(wěn)壓電源。(1

28、)穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路用一個(gè)穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)的電路是最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路,見(jiàn)圖4( a)。圖中R是限流電阻。這個(gè)電路的輸出電流很小,它的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值V Z。VT1scb);d>(2 )串聯(lián)型穩(wěn)壓電路有放大和負(fù)反饋?zhàn)饔玫拇?lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的穩(wěn)壓電路。它的電路和框圖見(jiàn)圖4(b)、(c )。它是從取樣電路(R3、R4 )中檢測(cè)出輸出電壓的變動(dòng),與基準(zhǔn)電壓( V Z )比 較并經(jīng)放大器(VT2 )放大后加到調(diào)整管(VT1 )上,使調(diào)整管兩端的電壓隨著變化。如果 輸出電壓下降,就使調(diào)整管管壓降也降低,于是輸出電壓被提升;如果輸出電壓上升,就使調(diào) 整管管壓降也上升,于是輸出電壓被壓低

29、,結(jié)果就使輸出電壓基本不變。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上 發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路,如用復(fù)合管作調(diào)整管,輸出電壓可調(diào)的電路,用運(yùn) 算放大器作比較放大的電路,以及增加輔助電源和過(guò)流保護(hù)電路等。(3 )開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路近年來(lái)廣泛應(yīng)用的新型穩(wěn)壓電源是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。它的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),本身功耗 很小,所以有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn),但電路比較復(fù)雜。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見(jiàn)圖4( d )。圖中電感L和電容C是儲(chǔ)能和濾波元件,二極管 VD是調(diào)整管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)為 L、C濾波器提供電流通路 的續(xù)流二極管。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)頻率都很高,一般為幾幾十千赫,所以電感器的體積不 很大,輸

30、出電壓中的高次諧波也不多。它的基本工作原理是:從取樣電路(R3、 R4 )中檢測(cè)出取樣電壓經(jīng)比較放大后去控制 一個(gè)矩形波發(fā)生器。矩形波發(fā)生器的輸出脈沖是控制調(diào)整管(VT )的導(dǎo)通和截止時(shí)間的。如果輸出電壓U 0因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓或負(fù)載電流的變動(dòng)而降低,就會(huì)使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變 寬,于是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間增大,使 L、C儲(chǔ)能電路得到更多的能量,結(jié)果是使輸出電壓U 0被提升,達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。(4 )集成化穩(wěn)壓電路近年來(lái)已有大量集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品問(wèn)世,品種很多,結(jié)構(gòu)也各不相同。目前用得較多的有三端 集成穩(wěn)壓器,有輸出正電壓的 CW7800系列和輸出負(fù)電壓的 CW7900系列等產(chǎn)品。輸出電流 從 0

31、.1A 3A,輸出電壓有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等多種。這種集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端子,穩(wěn)壓電路的所有部分包括大功率調(diào)整管以及保護(hù)電路等都已 集成在芯片內(nèi)。使用時(shí)只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少,穩(wěn)壓精 度高,工作可靠,一般不需調(diào)試。圖4( e )是一個(gè)三端穩(wěn)壓器電路。圖中 C是主濾波電容,C1、 C2是消除寄生振蕩 的電容,VD是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護(hù)二極管。五、電源電路讀圖要點(diǎn)和舉例電源電路是電子電路中比較簡(jiǎn)單然而卻是應(yīng)用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時(shí),應(yīng)該:先按整流一濾波一穩(wěn)壓”的次序把整個(gè)電源電路分解開(kāi)來(lái),逐級(jí)細(xì)細(xì)分析。逐級(jí)

32、分析時(shí)要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件,弄清它們的作用和參數(shù)要求等。例如開(kāi) 關(guān)穩(wěn)壓電源中,電感電容和續(xù)流二極管就是它的關(guān)鍵元件。 因?yàn)榫w管有NPN和PNP型兩類,某些集成電路要求雙電源供電,所以一個(gè)電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和 好幾組輸出。讀圖時(shí)必須分清各組輸出電壓的數(shù)值和極性。在組裝和維修時(shí)也要仔細(xì)分清晶體 管和電解電容的極性,防止出錯(cuò)。 熟悉某些習(xí)慣畫(huà)法和簡(jiǎn)化畫(huà)法。 最后把整個(gè)電源電路從前到后全面綜合貫通起來(lái)。這張電源電路圖也就讀懂了。例1電熱毯控溫電路圖5是一個(gè)電熱毯電路。開(kāi)關(guān)在“1 ”的位置是低溫檔。220伏市電經(jīng)二極管后接到電熱毯, 因?yàn)槭前氩ㄕ?,電熱毯兩端?/p>

33、加的是約 100伏的脈動(dòng)直流電,發(fā)熱不高,所以是保溫或低溫 狀態(tài)。開(kāi)關(guān)扳到“2 ”的位置,220伏市電直接接到電熱毯上,所以是高溫檔。例2高壓電子滅蚊蠅器圖6是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。220伏交流經(jīng)過(guò)四倍壓整流后輸出電壓可達(dá)1100伏,把這個(gè)直流高壓加到平行的金屬絲網(wǎng)上。網(wǎng)下放誘餌,當(dāng)蒼蠅停在 網(wǎng)上時(shí)造成短路,電容器上的高壓通過(guò)蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后,電容器又被 充電,電網(wǎng)又恢復(fù)高壓。這個(gè)高壓電網(wǎng)電流很小,因此對(duì)人無(wú)害。由于昆蟲(chóng)夜間有趨光性,因此如在這電網(wǎng)后面放一個(gè) 3瓦熒光燈或小型黑光燈,就可以誘殺 蚊蟲(chóng)和有害昆蟲(chóng)。例3實(shí)用穩(wěn)壓電源圖7是一個(gè)實(shí)用的穩(wěn)壓電

34、源。輸出電壓 39伏可調(diào),輸出電流最大100毫安。這個(gè)電 路就是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路。要注意的是 : 整流橋的畫(huà)法和圖2 ( c )不同,實(shí)際上它就 是橋式整流電路。 這個(gè)電路使用PNP型鍺管,所以輸出是負(fù)電壓,正極接地。 用兩個(gè) 普通二極管代替穩(wěn)壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的,因此可用二極管代替穩(wěn)壓管。2AP型二極管的正向壓降約是 0.3伏,2CP型約是0.7伏,2CZ型約是1伏。圖中用了 兩個(gè)2CZ二極管作基準(zhǔn)電壓。 取樣電阻是一個(gè)電位器,所以輸出電壓是可調(diào)的。能夠把微弱的信號(hào)放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽(tīng)器里的關(guān)鍵部件就是一個(gè)放大放大電路的用途和組成放大器有交流放大器和

35、直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中源和高頻;接輸出 信號(hào)強(qiáng)弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運(yùn)算放大器和特殊晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復(fù)雜多變的電路。但初學(xué)者經(jīng)常遇到的也只是少數(shù)幾種較為典型的放大 電路。讀放大電路圖時(shí)也還是按照 逐級(jí)分解、抓住關(guān)鍵、細(xì)致分析、全面綜合”的原則和步驟進(jìn)行。 首先把整個(gè)放大電路按輸入、輸出逐級(jí)分開(kāi),然后逐級(jí)抓住關(guān)鍵進(jìn)行分析弄通原理。放大電路 有它本身的特點(diǎn):一是有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài),所以有時(shí)往往要畫(huà)出它的直流通路和交流 通路才能進(jìn)行分析;二是電路往往加有負(fù)反饋,這種反饋有時(shí)在本級(jí)內(nèi),有時(shí)是從后級(jí)反饋到 前級(jí),所以在分析這一級(jí)時(shí)還要

36、能 瞻前顧后”在弄通每一級(jí)的原理之后就可以把整個(gè)電路串 通起來(lái)進(jìn)行全面綜合。下面我們介紹幾種常見(jiàn)的放大電路。低頻電壓放大器低頻電壓放大器是指工作頻率在 20赫20千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很 強(qiáng)的電流的放大器。(1 )共發(fā)射極放大電路圖1 ( a )是共發(fā)射極放大電路。C1是輸入電容,C2是輸出電容,三極管VT就是起放大作用的器件, RB是基極偏置電阻,RC是集電極負(fù)載電阻。1、 3端是輸入,2、3端是輸出。3端是公共點(diǎn),通常是接地的,也稱 地”端。靜態(tài)時(shí)的直流通路見(jiàn)圖1 ( b ), 動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見(jiàn)圖1( c )。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多,輸出電壓的相位和輸入電壓

37、是相反的,性能不夠穩(wěn)定,可用于一般場(chǎng)合。(A) EC(2 )分壓式偏置共發(fā)射極放大電路圖2比圖1多用3個(gè)元件?;鶚O電壓是由RB1和RB2分壓取得的,所以稱為分壓偏置。 發(fā)射極中增加電阻 RE和電容CE, CE稱交流旁路電容,對(duì)交流是短路的;RE則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。所謂反饋是指把輸出的變化通過(guò)某種方式送到輸入端,作為輸入的一部分。如果 送回部分和原來(lái)的輸入部分是相減的,就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是 RB2上電壓和RE上電壓的差值,所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施,使電路工作穩(wěn)定性能提高,是 應(yīng)用最廣的放大電路。(3 )射極輸出器圖3 ( a )是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸

38、出的。圖3 ( b )是它的交流通路圖,可以看到它是共集電極放大電路1TnlT這個(gè)圖中,晶體管真正的輸入是 V i和Vo的差值,所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路。 由于很深的負(fù)反饋,這個(gè)電路的特點(diǎn)是:電壓放大倍數(shù)小于1而接近1,輸出電壓和輸入電壓同相,輸入阻抗高輸出阻抗低,失真小,頻帶寬,工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí)、 輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。(4 )低頻放大器的耦合一個(gè)放大器通常有好幾級(jí),級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種:RC耦合,見(jiàn)圖4 ( a )。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、成本低。但性能不是最佳。 變壓器耦合,見(jiàn)圖4 ( b )。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高,但變壓

39、器制作比較麻煩。 直接耦合,見(jiàn)圖4 ( c )。優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬,可作直流放大器使用,但前后級(jí)工作有牽制,穩(wěn)定性差,設(shè) 計(jì)制作較麻煩。0功率放大器能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放 大器就是功率放大器。(1 )甲類單管功率放大器圖5是單管功率放大器,C1是輸入電容,T是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻 Ri ' 是將負(fù)載電阻R L通過(guò)變壓器匝數(shù)比折算過(guò)來(lái)的:RC = ( N1 N2 )2 RL=N 2 RL負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器,用變壓器可以起阻抗變換作用,使負(fù)載得到較大的功率。這個(gè)電路不管有沒(méi)有輸入信號(hào),晶體管始終處于導(dǎo)通狀態(tài),靜態(tài)電流比較大

40、,困此集電極損 耗較大,效率不高,大約只有 35 %。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在 功率不太大的場(chǎng)合,它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是RC耦合。(2 )乙類推挽功率放大器圖6是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對(duì)稱電路, 在沒(méi)有輸 入信號(hào)時(shí),每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài),靜態(tài)電流幾乎是零,只有在有信號(hào)輸入時(shí)管子才導(dǎo)通, 這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí),正半周時(shí)VT1導(dǎo)通VT2截止,負(fù)半周時(shí)VT2導(dǎo)通VT1截止。兩個(gè)管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成,使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。乙類推挽放大器的輸出功率較

41、大,失真也小,效率也較高,一般可達(dá)60 %。(3 ) OTL功率放大器目前廣泛應(yīng)用的無(wú)變壓器乙類推挽放大器,簡(jiǎn)稱OTL電路,是一種性能很好的功率放大器。為了易于說(shuō)明,先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒(méi)有輸出變壓器的OTL電路,如圖7。這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管, 兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時(shí),VT1、VT2流過(guò)的電流很小,電容 C上充有對(duì)地為1 2 E c的直流電壓。在有輸入信號(hào) 時(shí),正半周時(shí)VT1導(dǎo)通,VT2截止,集電極電流i cl方向如圖所示,負(fù)載 RL上得到放大 了的正半周輸出信號(hào)。負(fù)半周時(shí) VT1截止,VT2導(dǎo)通,集電極電流i c2的方向如圖所示, RL上得到放大了的負(fù)半

42、周輸出信號(hào)。這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器C,它上面的電壓就相當(dāng)于VT2的供電電壓。以這個(gè)電路為基礎(chǔ),還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正OTL電路,用PNP管和NPN管組成的互補(bǔ)對(duì)稱式 OTL電路,以及最新的橋接推挽功率放大器,簡(jiǎn)稱BTL電路等等。直流放大器能夠放大直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測(cè)量和控制 方面常用到這種放大器。(1 )雙管直耦放大器直流放大器不能用 RC耦合或變壓器耦合,只能用直接耦合方式。圖8是一個(gè)兩級(jí)直耦放大器。直耦方式會(huì)帶來(lái)前后級(jí)工作點(diǎn)的相互牽制, 電路中在VT2的發(fā)射極加電阻R E以提高 后級(jí)發(fā)射極電位來(lái)解決前后級(jí)的牽制。直流放大器的另

43、一個(gè)更重要的問(wèn)題是零點(diǎn)漂移。所謂零 點(diǎn)漂移是指放大器在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí),由于工作點(diǎn)不穩(wěn)定引起靜態(tài)電位緩慢地變化,這種變化 被逐級(jí)放大,使輸出端產(chǎn)生虛假信號(hào)。放大器級(jí)數(shù)越多,零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。所以這種雙管直耦 放大器只能用于要求不高的場(chǎng)合。(2 )差分放大器解決零點(diǎn)漂移的辦法是采用差分放大器,圖9是應(yīng)用較廣的射極耦合差分放大器。它使用雙 電源,其中VT1和VT2的特性相同,兩組電阻數(shù)值也相同,R E有負(fù)反饋?zhàn)饔?。?shí)際上這是一個(gè)橋形電路,兩個(gè) R C和兩個(gè)管子是四個(gè)橋臂,輸出電壓 V 0從電橋的對(duì)角線上取出。 沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí),因?yàn)?RC仁RC2和兩管特性相同,所以電橋是平衡的,輸出是零。由于是接 成橋

44、形,零點(diǎn)漂移也很小。KI I+EC差分放大器有良好的穩(wěn)定性,因此得到廣泛的應(yīng)用。 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是一種把多級(jí)直流放大器做在一個(gè)集成片上,只要在外部接少量元件就能完 成各種功能的器件。因?yàn)樗缙谑怯迷谀M計(jì)算機(jī)中做加法器、乘法器用的,所以叫做運(yùn)算放 大器。它有十多個(gè)引腳,一般都用有3個(gè)端子的三角形符號(hào)表示,如圖10。它有兩個(gè)輸入端、 1個(gè)輸出端,上面那個(gè)輸入端叫做反相輸入端,用“一”作標(biāo)記;下面的叫同相輸入端,用牛 作標(biāo)記。集成運(yùn)算放大器可以完成加、減、乘、除、微分、積分等多種模擬運(yùn)算,也可以接成交流或 直流放大器應(yīng)用。在作放大器應(yīng)用時(shí)有:(1 )帶調(diào)零的同相輸出放大電路圖11是帶

45、調(diào)零端的同相輸出運(yùn)放電路。引腳 1、 11、 12是調(diào)零端,調(diào)整 RP可使輸 出端(8 )在靜態(tài)時(shí)輸出電壓為零。9、6兩腳分別接正、負(fù)電源。輸入信號(hào)接到同相輸入端(5),因此輸出信號(hào)和輸入信號(hào)同相。放大器負(fù)反饋經(jīng)反饋電阻R2接到反相輸入端(4 )。同相輸入接法的電壓放大倍數(shù)總是大于1的。R2 100kRP ik 寧片t I2V(2HH3 l 伸 弋IFV, IGji-31UJO(2)反相輸出運(yùn)放電路也可以使輸入信號(hào)從反相輸入端接入,如圖12。如對(duì)電路要求不高,可以不用調(diào)零,這時(shí)®R2 lQUk可以把3個(gè)調(diào)零端短路R2 1M輸入信號(hào)從耦合電容 C1經(jīng)R1接入反相輸入端,而同相輸入端通過(guò)

46、電阻 R3接地。反相輸 入接法的電壓放大倍數(shù)可以大于 1、等于1或小于1。(3 )同相輸出高輸入阻抗運(yùn)放電路圖13中沒(méi)有接入R1,相當(dāng)于R1阻值無(wú)窮大,這時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)等于1 ,輸入阻抗可達(dá)幾百千歐。放大電路讀圖要點(diǎn)和舉例放大電路是電子電路中變化較多和較復(fù)雜的電路。在拿到一張放大電路圖時(shí),首先要把它逐級(jí)分解開(kāi),然后一級(jí)一級(jí)分析弄懂它的原理,最后再全面綜合。讀圖時(shí)要注意: 在逐級(jí)分析時(shí)要區(qū)分開(kāi)主要元器件和輔助元器件。放大器中使用的輔助元器件很多,如偏置電路中的溫 度補(bǔ)償元件,穩(wěn)壓穩(wěn)流元器件,防止自激振蕩的防振元件、去耦元件,保護(hù)電路中的保護(hù)元件 等。 在分析中最主要和困難的是反饋的分析,要

47、能找出反饋通路,判斷反饋的極性和類型, 特別是多級(jí)放大器,往往以后級(jí)將負(fù)反饋加到前級(jí),因此更要細(xì)致分析。一般低頻放大器常用RC耦合方式;高頻放大器則常常是和 LC調(diào)諧電路有關(guān)的,或是用單調(diào)諧或是用雙調(diào)諧 電路,而且電路里使用的 電容器容量一般也比較小。 注意晶體管和電源的極性,放大器中 常常使用雙電源,這是放大電路的特殊性。例1助聽(tīng)器電路圖14是一個(gè)助聽(tīng)器電路,實(shí)際上是一個(gè) 4級(jí)低頻放大器。VT1、VT2之間和VT3、 VT4之間采用直接耦合方式,VT2和VT3之間則用RC耦合。為了改善音質(zhì),VT1和VT3的本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋(R2和R7 )。由于使用高阻抗的耳機(jī),所以可以把耳機(jī)直接 接在V

48、T4的集電極回路內(nèi)。R6、 C2是去耦電路,C6是電源濾波電容。VT1 VT2VT3 VT43L>6 1DGWG 3DG例2收音機(jī)低放電路圖15是普及型收音機(jī)的低放電路。電路共 3級(jí),第1級(jí)(VT1 )前置電壓放大,第2 級(jí)(VT2)是推動(dòng)級(jí),第3級(jí)(VT3、VT4 )是推挽功放。VT1和VT2之間采用直接 耦合,VT2和VT3、VT4之間用輸入變壓器(T1 )耦合并完成倒相,最后用輸出變壓器(T2 )輸出,使用低阻揚(yáng)聲器。此外, VT1本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋(R1), T2次級(jí)經(jīng) R3送回到VT2有串聯(lián)電壓負(fù)反饋。電路中C2的作用是增強(qiáng)高音區(qū)的負(fù)反饋,減弱高音以增 強(qiáng)低音。R4、 C4為

49、去耦電路,C3為電源的濾波電容。整個(gè)電路簡(jiǎn)單明了。振湯電路的用途和振湯條件不需要外加信號(hào)就能自動(dòng)地把直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號(hào)的電路就 稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩?;蛘哒f(shuō),能夠產(chǎn)生交流信號(hào)的電路就叫做 振蕩電路。一個(gè)振蕩器必須包括三部分:放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對(duì)振蕩器輸入端所 加的輸入信號(hào)予以放大使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反 饋信號(hào)是相位相同的,只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率f 0能通過(guò),使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。振蕩器能不能振蕩起來(lái)并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個(gè)條件決定的;一個(gè)是

50、反饋電壓u f和輸入電壓U i要相等,這是振幅平衡條件。二是 u f和u i必須相位相同,這是相位平衡條 件,也就是說(shuō)必須保證是正反饋。一般情況下,振幅平衡條件往往容易做到,所以在判斷一個(gè) 振蕩電路能否振蕩,主要是看它的相位平衡條件是否成立。振蕩器按振蕩頻率的咼低可分成超低頻(20赫以下)、低頻(20赫200千赫)、咼頻 (200千赫30兆赫)和超高頻(10兆赫350兆赫)等幾種。按振蕩波形可分成正弦 波振蕩和非正弦波振蕩兩類。正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成LC振蕩器、RC振蕩器和石英晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度,只在要求很高的場(chǎng)合使用。在一般家用電器中, 大量

51、使用著各種L C振蕩器和RG振蕩器。LC振蕩器LC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是 LC諧振電路。它們的振蕩頻率都比較高,常見(jiàn)電路有3種。(1 )變壓器反饋LC振蕩電路(b)圖1( a )是變壓器反饋LC振蕩電路。晶體管 VT是共發(fā)射極放大器。變壓器 T的初級(jí)是起選頻作用的LC諧振電路,變壓器T的次級(jí)向放大器輸入提供正反饋信號(hào)。接通電源 時(shí),LC回路中出現(xiàn)微弱的瞬變電流,但是只有頻率和回路諧振頻率 f 0相同的電流才能在回 路兩端產(chǎn)生較高的電壓,這個(gè)電壓通過(guò)變壓器初次級(jí)L1、 L2的耦合又送回到晶體管 V的基極。從圖1( b )看到,只要接法沒(méi)有錯(cuò)誤,這個(gè)反饋信號(hào)電壓是和輸入信號(hào)電壓相位相同的,也就是說(shuō),它

52、是正反饋。因此電路的振蕩迅速加強(qiáng)并最后穩(wěn)定下來(lái)。變壓器反饋LC振蕩電路的特點(diǎn)是:頻率范圍寬、容易起振,但頻率穩(wěn)定度不咼。它的振蕩 頻率是:f 0 =1 / 2nLC o常用于產(chǎn)生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號(hào)。(2 )電感三點(diǎn)式振蕩電路圖2 ( a )是另一種常用的電感三點(diǎn)式振蕩電路。圖中電感L1、 L2和電容C組成起選頻作用的諧振電路。從 L2上取出反饋電壓加到晶體管 VT的基極。從圖2 ( b )看到, 晶體管的輸入電壓和反饋電壓是同相的,滿足相位平衡條件的,因此電路能起振。由于晶體管 的3個(gè)極是分別接在電感的 3個(gè)點(diǎn)上的,因此被稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是:頻率范圍

53、寬、容易起振,但輸出含有較多高次調(diào)波,波形較 差。它的振蕩頻率是:f 0 =1/2 n LC,其中L=L1 + L2 + 2M。常用于產(chǎn)生幾十兆赫以下 的正弦波信號(hào)(3 )電容三點(diǎn)式振蕩電路還有一種常用的振蕩電路是電容三點(diǎn)式振蕩電路,見(jiàn)圖3 ( a )。圖中電感L和電容C1、C2組成起選頻作用的諧振電路,從電容 C2上取出反饋電壓加到晶體管 VT的基極。從 圖3 ( b )看到,晶體管的輸入電壓和反饋電壓同相,滿足相位平衡條件,因此電路能起振。 由于電路中晶體管的3個(gè)極分別接在電容 C1、 C2的3個(gè)點(diǎn)上,因此被稱為電容三點(diǎn)式振 蕩電路。電容三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是:頻率穩(wěn)定度較高,輸出波形好,

54、頻率可以高達(dá)100兆赫以上, 但頻率調(diào)節(jié)范圍較小,因此適合于作固定頻率的振蕩器。它的振蕩頻率是:f 0 =1/2 nLC,其中 C= C 1 C 2 C 1 +C 2 o上面3種振蕩電路中的放大器都是用的共發(fā)射極電路。共發(fā)射極接法的振蕩器增益較高,容易起振。也可以把振蕩電路中的放大器接成共基極電路形式。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比 較高,而且頻率穩(wěn)定性好。RC振蕩器RC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是 RC電路,它們的振蕩頻率比較低。常用的電路有兩種。(1 ) RC相移振蕩電路圖4 ( a )是RC相移振蕩電路。電路中的3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)同時(shí)起到選頻和正反饋的作用。 從圖4 ( b )的交流等效電路看到:因?yàn)槭菃?/p>

55、級(jí)共發(fā)射極放大電路,晶體管 VT的輸出電壓 U o與輸出電壓U i在相位上是相差180 °。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過(guò) RC網(wǎng)絡(luò)后,變成反饋電壓U f又送到輸入端時(shí),由于 RC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)某個(gè)特定頻率f 0的電壓產(chǎn)生180°的相移,所以只有 頻率為f 0的信號(hào)電壓才是正反饋而使電路起振。 可見(jiàn)RC網(wǎng)絡(luò)既是選頻網(wǎng)絡(luò),又是正反饋電 路的一部分。RC相移振蕩電路的特點(diǎn)是:電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),但穩(wěn)定性不高,而且調(diào)節(jié)不方便。一般都用 作固定頻率振蕩器和要求不太高的場(chǎng)合。它的振蕩頻率是:當(dāng)3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同時(shí):f 0 =1 2n6RC。頻率一般為幾十千赫。2 ) RC橋式振蕩電路huTnv70nmT圖

56、5( a )是一種常見(jiàn)的 RC橋式振蕩電路。圖中左側(cè)的 R1C1和R2C2串并聯(lián)電路就是它的選頻網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)又是正反饋電路的一部分。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)某個(gè)特定頻率為f0的信號(hào)電壓沒(méi)有相移(相移為 0°),其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有 2級(jí),從V2輸出端取出的反饋電壓 U f是和放大器輸入電壓同相的(2級(jí)相移360°=0°) 因此反饋電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送回到VT1的輸入端時(shí),只有某個(gè)特定頻率為 f 0的電壓才能滿足相位平衡條件而起振??梢?jiàn) RC串并聯(lián)電路同時(shí)起到了選頻和正反饋的作用。實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)量,電路中還加有由R t和R E1組成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路。其中R t是一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,它對(duì)電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性 失真的作用。從圖5 ( b )的等效電路看到,這個(gè)振蕩電路是一個(gè)橋形電路。R1C1、 R2C2、 R t和R E1分別是電橋的4個(gè)臂,放大器的輸入和輸出分別接在電橋

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