注冊設備工程師考試培訓講義電工電子2

1、1電工電子技術2013年5月25日2 二極管、穩(wěn)壓管原理及典型應用電路；二極管、穩(wěn)壓管原理及典型應用電路； 三極管結構、原理及單管電壓放大電路；三極管結構、原理及單管電壓放大電路； 集成運算放大器原理及應用。集成運算放大器原理及應用。 數字電路的基礎知識；數字電路的基礎知識； 基本的邏輯門電路與組合邏輯電路；基本的邏輯門電路與組合邏輯電路； 觸發(fā)器與時序邏輯電路。觸發(fā)器與時序邏輯電路。3第一節(jié)第一節(jié) 二極管、穩(wěn)壓管二極管、穩(wěn)壓管4PN結正向偏置：結正向偏置：P區(qū)加正電壓、區(qū)加正電壓、 N區(qū)加負電壓區(qū)加負電壓+內電場內電場外電場外電場變薄變薄PN+_內電場被削弱，內電場被削弱，多子的擴散加強多子

2、的擴散加強能夠形成較大的能夠形成較大的擴散電流。擴散電流。5PN結反向偏置結反向偏置P區(qū)加負電壓、區(qū)加負電壓、 N區(qū)加正電壓區(qū)加正電壓+內電場內電場外電場外電場變厚變厚NP+_內電場被被加強，內電場被被加強，多子的擴散受抑制。多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子漂移加強，但少子數量有限，只少子數量有限，只能形成較小的反向能形成較小的反向電流。電流。6、結構：在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結構分為點接觸型、面接觸型和平面型。例如：例如： 點接觸型二極管點接觸型二極管二極管符號二極管符號7開啟電壓開啟電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。工作電壓工作電壓 : : 硅管硅

3、管0.61V,鍺管鍺管0.20.5V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR)、伏安特性和主要參數、伏安特性和主要參數. .最大反向工作電壓最大反向工作電壓U UR R . .反向飽和電流反向飽和電流 I IS SuDiDISIF. .最大整流電流最大整流電流I IF F. .反向擊穿電壓反向擊穿電壓U UBRBR. .開啟電壓開啟電壓U UononuD8 若二極管是理想的，若二極管是理想的，92005、107.半導體二極管的正向伏安(V-A)特性 是一條：(A) 過坐標軸零點的直線(B).過坐標軸零點I隨U按指數規(guī)律變化的曲錢(C).正向電壓超過某一數值后才有電流的直線(D).正向電壓超過某一數值

4、后I隨U按指數規(guī)律變 化的曲錢 10例例1：D6V12V3k BAUAB+111213V sin18itu t 14UIUZIZIZmax UZ IZ穩(wěn)壓誤差穩(wěn)壓誤差曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。電壓越穩(wěn)定。+-主要參數主要參數1 1、穩(wěn)定電壓、穩(wěn)定電壓 U UZ Z2 2、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流I IZ Z、最大、最大、最小穩(wěn)定電流最小穩(wěn)定電流I Izmaxzmax、 I Izmianzmian。3 3、最大允許功耗、最大允許功耗maxZZZMIUP 15 電源變壓器電源變壓器: : 調整電壓大小，將交流電網電壓調整電壓大小，將交流電網電壓u u1 1 變?yōu)楹线m的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u

5、u2 2。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 整流電路整流電路: : 將交流電壓將交流電壓u u2 2變?yōu)槊}動的直流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓u u3 3。 濾波電路濾波電路: : 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u u3 3轉轉變?yōu)槠交闹绷髯優(yōu)槠交闹绷?電壓電壓u u4 4。 穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: : 減弱電網波動及負載變化對電壓的影減弱電網波動及負載變化對電壓的影 響響, ,保持輸出電壓保持輸出電壓u u0 0的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。 直流電源直流電源16RLuiuouiuott輸出電壓

6、平均值（輸出電壓平均值（U0）:20iiioU45. 0U2du21Ut二極管承受的最高電壓二極管承受的最高電壓:iRMUU2二極管的平均電流：二極管的平均電流：LoDoRUII17u20 時時u2uC時，二極管導通，時，二極管導通，電源在給負載電源在給負載RL供電的供電的同時也給電容充電，同時也給電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。UU22DRM uoU2U2u tO tO21DZIZu1u2RRLC+UOUIIO8-37. 整流濾波電路如圖所示已知 ， 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流 通過

7、負載和穩(wěn)壓管的電流和通過二極管的平均電流是【 】(a) 5mA, 2.5mA(b) 8mA, 8mA(c) 6mA, 2.5mA (d) 6mA, 4.5mAUIV 30UOV12R 2kRLk 4 IzminmA5IzMAx mA1822第三節(jié)第三節(jié) 三極管三極管NPN型型IBICTCEBIEPNP型型IBICTCEBIE23、三極管的特性曲線、三極管的特性曲線iC = F(uCE) IB =常數iB = F(uBE) UCE =常數iCiBuCEuBEVBBRw1RbRw2VCCmAVAV輸入特性輸出特性24iB = F(uBE) UCE =常數iB(A)uBE(V)204060800.4

8、0.8UCE1V1、輸入特性、輸入特性iC = F(uCE) IB =常數iC(mA )1234uCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當當UCE大于一定的數值時，大于一定的數值時，IC只與只與IB有關，有關，I C= I B。2、輸出特性、輸出特性CEB253、三極管工作區(qū)及判定：、三極管工作區(qū)及判定：iC(mA )uCE(V)IB=0截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū),0BI0CI,0BEU截止區(qū)：截止區(qū)：,7 .0VUBE,BCII放大區(qū)：放大區(qū)：,7 .0VUBE飽和區(qū)飽和區(qū)：反偏,0VUUUBECECB,7 . 0 V

9、UCE正偏,0VUUUBECECB,7 . 0 VUCEIBICCCViuTCEBJe 反偏反偏Je正偏正偏Je正偏正偏2638、圖示電路中的晶體管，當輸入信號為3v 時， 工作狀態(tài)是【 】（a）飽和 （b）截止（c）放大 （d）不確定27三 極 管 狀 態(tài) 分 析 舉 例 ： 圖 中 的 晶 體 管 均 為 硅 管 ， 測 量 的 靜 態(tài) 電 位 如 圖 所 示 ， 其 中 處 于 放 大 狀 態(tài) 的 晶 體 管 是 圖 【 】-9.2v-8.5v-3v例例3：（a） （b） （c） 28放放大大器器RSuSRLuiuoiioi29 靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法 利用靜態(tài)等效

10、電路利用靜態(tài)等效電路圖解法圖解法 利用晶體管特性曲線利用晶體管特性曲線微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法RBVBBRCuiuoTVCCRSuSiBiCiERLVui0Vui0IBQ ,UBEQ ,ICQ ,UCEQ Au, Ri, Ro30Rb+VCCRCC1C2TRSiURLoUSURb+VCCRCT31bBEQCCBQRUVIbCCR0.7VBQCQIIRb+VCCRCTCCCCERIVUQQC32晶體管晶體管微變等效模型微變等效模型ebcicibubeuce、微變等效電路icbecibibubeucerbe33微變等效電路微變等效電路短路短路短路短路+VCCRbRCC1C2TRSi

11、U RLo oU US SU URSrberceRbRCRLS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU U34、電壓放大倍數、電壓放大倍數 的計算：的計算：bebirIU LboRIU beLurRALCLR/RR 負載電阻越小，放大倍數越小。負載電阻越小，放大倍數越小。rberceRbRCRLRSS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU UuA35、輸入電阻和輸出電阻的計算：、輸入電阻和輸出電阻的計算：iiIUiRbeb/rRberrbeRbRCRLRSS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU

12、 UcoooRIUR36Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U分析分析: :. . 靜態(tài)：靜態(tài)：方法同前述的靜態(tài)偏置電路。方法同前述的靜態(tài)偏置電路。注意：注意：CeCe的影響的影響 。. . 動態(tài)：動態(tài)：利用微變等效電路。利用微變等效電路。372b1bCC2b1bRRVIIBQUCC2b1b2bVRRReBQCQRUI可以認為可以認為 I ICQ CQ 基本與溫度無關。基本與溫度無關。Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2ReBQ2bIIeBEQBQEQCQRUUII靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理：QBEBQUU38e eb be ei iR RI Ir rI IU U

13、b bb b)1 (LRIUbo ebeLuRrRA)1 ()1 (/21ebebbiRrRRRCoRR rbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R RReb b2 2R Re eI IRb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U39 對于動態(tài)信號來說，對于動態(tài)信號來說，Ce將將Re短路，短路，Re對信號不起作用，電壓放大倍數對信號不起作用，電壓放大倍數如何變化？如何變化？ 如果再如果再增加上增加上Ce，放，放大倍數怎樣？大倍數怎樣？Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U40Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL

14、i iU UO OU UrbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R Rb b2 2R R41e eb be ei iR RI Ir rI IU Ub bb b)1 (LRIUbo EbeLuR)1(rRA )1 (/EbeBiRrRRrbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R RReb b2 2R Re eI I對比含有Ce的性能分析：C CL LL L/ / /R RR RR RCoRR 42432005、108.圖示電路,R1=50k.R2=10k RE=1k,晶體管的=60。,靜態(tài) UBE=0.7V，所示電路靜態(tài)基極電流IB等于多少?(A) 0

15、.0152mA(B).0.0213mA(C). 0.0286mA(D). 0.0328mA44 0AiR0oR)(00uuAuAuio0Ii 放大倍數與負載無關，當有幾放大倍數與負載無關，當有幾級運放時可以分級分析。級運放時可以分級分析。 uu虛短路虛短路虛開路虛開路uiuoA045( (一一) )、 反相比例電路反相比例電路0 uu i1i2i 1 = i 2foiiRuRuRuu1110RRuuAfiuRfR1RbuiuoA虛短路虛短路虛開路虛開路46uo電路的輸入電阻：電路的輸入電阻：R i = u i / i i=R1輸出電阻很?。≥敵鲭娮韬苄?！平衡電阻，使輸入端對地平衡電阻，使輸入端

16、對地的的靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻相等相等,以消除以消除偏置電流的影響。偏置電流的影響。R2=R1/ RfRfR1Rbuii iAR o =047( (二二) )、 同相比例電路同相比例電路RfR1Rbuiuou-= u+=1RuRuuifioifouRRu)1 (1uiA48ifouRRu)1 (1RfR1RbuiuoA當當 Rf = 0 時時:iouu R1RbuiuoAuiuoA*電壓跟隨電路電壓跟隨電路iouuuu在電路中作用與分離元件的射極輸出器相在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。同，但是電壓跟隨性能好。49（一）、反相加法電路（一）、反相加法電路uo0uuFiii1

17、211)(22110ififuRRuRRuRfR2ui2i12R1ui1Rbi11iFA50u+ = ui1 則電壓放大倍數為：則電壓放大倍數為：uRRuF)1 (10u+ ui1 、ui2？2i2221211i222122uRRRuRRRuR22ui2)(1 (222212112221221iiFouRRRuRRRRRu所以：所以：注意注意:同相求和電路的兩個輸入信號的放同相求和電路的兩個輸入信號的放大倍數互相影響，不能單獨調整。大倍數互相影響，不能單獨調整。R1RFu i1+_uoR21A（二）、同相加法電路（二）、同相加法電路515253)(21IIfFUURR)(1 (21IIfFUU

18、RR)(221IIfFUURR)(1 (2121IIfFUURR（2005、109）圖示電路,該電路輸出電壓U。與輸入電壓UI1、UI2的關系式為:(A).(B). (C). (D). 54門電路的基本概念“與與”、“或或”、“非非”是三種基本的是三種基本的邏輯關系，任何其它的邏輯關系都可以邏輯關系，任何其它的邏輯關系都可以以它們?yōu)榛A表示。以它們?yōu)榛A表示。CBAF 與非：與非：條件條件A、B、C都具都具備，則備，則 F 不發(fā)不發(fā)生。生。&ABCF55CBAF 或非：或非：條件條件A、B、C任一任一具備，則具備，則 F 不不發(fā)生。發(fā)生。 1ABCFBABABAF 異或：異或：條件條件

19、A、B有一個具有一個具備，另一個不備，另一個不具備則具備則 F 發(fā)生。發(fā)生。=1ABF56、基本門電路、基本門電路 二極管與門二極管與門: FD1D2AB+12VuAuBuF0 V0 V0 .3 V0 V3 V0 .3 V3 V0 V0 .3 V3 V3 V3 .3 VCBAF &ABCF57二極管或門二極管或門uAuBuF0 V0 V- 0 .3 V0 V3 V2 .7 V3 V0 V2 .7 V3 V3 V2 .7 VFD1D2AB-12VCBAF 1ABCF58R1DR2AF+12V +3V三極管非門三極管非門uAuF3V0.30V3.3嵌位二極管嵌位二極管AF ABCF59ABF000011101110真值表真值表相同為相同為“0”不同為不同為“1”異或門異或門=1BAF 60例：分析下圖的邏輯功能。例：分析下圖的邏輯功能。 &2&3&4AMB1F=101被封鎖被封鎖1161&2&3&4AMB1F=010被封鎖被封鎖1選通電路選通電路622005、110.圖示電路,二極管視為理想元件，即正向電壓降為零，反向電阻為無窮大,三極管的=100，輸入信號VA、VB的高電平是3.5V (邏輯1)。低電乎是0.3V 邏輯0)，若該電路的輸出電壓V0為高電平時定為邏輯