電子技術(shù)基礎(chǔ)

第一節(jié)概述

一、電子技術(shù)的一般應(yīng)用1、能量轉(zhuǎn)換：應(yīng)用電子器件可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。2、自動(dòng)控制：應(yīng)用電子器件組成的各種線路和裝置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。如：組成無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，無(wú)觸點(diǎn)控制，各種繼電器，邏輯電路和運(yùn)算電路，程序控制、數(shù)字控制等。3、檢驗(yàn)和測(cè)量：實(shí)現(xiàn)物理量的檢驗(yàn)和測(cè)量。4、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理：電子計(jì)算機(jī)。2、在汽車上的應(yīng)用1、常用汽車電器。2、各種專用集成電路、先進(jìn)的傳感器、車載微處理器及以它為核心的電子控制裝置（燃油電控噴射系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)、ASR系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器)等。3、汽車的信息顯示系統(tǒng)、空調(diào)以及導(dǎo)航系統(tǒng)中，電控技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用。

電子技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié)常用電子元器件一、電阻器1、固定電阻器：

a、特點(diǎn)：其阻值不受自然環(huán)境的影響，與外加電壓、電流的大小無(wú)關(guān)，其阻值不變。流過(guò)電阻的電流與加在其兩端的電壓成正比例變化，這類電阻又稱為線性電阻。

b、分類：碳膜電阻RT、金屬膜電阻RJ、氧化膜電阻RY、線繞電阻RX等。

c、固定電阻的主要參數(shù)：標(biāo)稱阻值、阻值誤差、精度等級(jí)、溫度系數(shù)等。UI0R值不變線型電阻的特性曲線Vd、電阻的聯(lián)接方式：電阻的串聯(lián)：電阻的并聯(lián)：R1R2=R470510980R1R2R3100200300I=R600E=6VE=6VE=6VR12KR22KII1I2=R1KE=6V電阻串聯(lián)時(shí)：R=R1+R2+R3電阻并聯(lián)時(shí)：1/R=1/R1+1/R2+1/R3E=6VR3200I2I3=R50E=6VR2200R1100I1I電阻器阻值標(biāo)示方法

1、直標(biāo)法：用數(shù)字和單位符號(hào)在電阻器表面標(biāo)出阻值，其允許誤差直接用百分?jǐn)?shù)表示，若電阻上未注偏差，則均為±20%。

2、文字符號(hào)法：用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來(lái)表示標(biāo)稱阻值，其允許偏差也用文字符號(hào)表示。符號(hào)前面的數(shù)字表示整數(shù)阻值，后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)阻值和第二位小數(shù)阻值。

表示允許誤差的文字符號(hào)

文字符號(hào)DFGJKM

允許偏差±0.5%±1%±2%±5%±10%±20%

3、數(shù)碼法：在電阻器上用三位數(shù)碼表示標(biāo)稱值的標(biāo)志方法。數(shù)碼從左到右，第一、二位為有效值，第三位為指數(shù)，即零的個(gè)數(shù)，單位為歐。偏差通常采用文字符號(hào)表示。

4、色標(biāo)法：用不同顏色的帶或點(diǎn)在電阻器表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許偏差。國(guó)外電阻大部分采用色標(biāo)法。黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍(lán)-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、銀-±10%、無(wú)色-±20%

當(dāng)電阻為四環(huán)時(shí)，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字，第三位為乘方數(shù)，第四位為偏差。當(dāng)電阻為五環(huán)時(shí)，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字，第四位為乘方數(shù)，第五位為偏差。2、熔斷電阻器熔斷電阻器（RF）是具有電阻器和熔斷器的雙重作用的特殊元件，在正常情況下，具有普通電阻器的電氣特性，起普通電阻的作用。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，如電源電壓變化或元器件發(fā)生短路時(shí)，熔斷電阻就會(huì)超負(fù)荷而迅速熔斷，起熔絲的作用，使電路得到保護(hù)，防止故障擴(kuò)大。熔斷電阻器按其工作方式分可以分為可恢復(fù)式熔斷電阻器和一次性熔斷電阻器。電氣符號(hào)為：

標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號(hào)常用電氣圖形符號(hào)國(guó)外常用的電氣符號(hào)

3、敏感型電阻器

敏感型電阻器（M）是用不同的半導(dǎo)體材料及特殊工藝制成，具有對(duì)溫度、濕度、光照等非電物理量敏感的性質(zhì)。有壓敏電阻器、熱敏電阻器、光敏電阻器、力敏電阻器、氣敏電阻器、濕敏電阻器等。（1）熱敏電阻

a、特性曲線：RT0T0RPTC熱敏電阻NTC熱敏電阻RTQ

熱敏電阻的特點(diǎn)是電阻值隨溫度的變化而發(fā)生明顯的變化，它分兩大類，正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。正溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。b、熱敏電阻器的主要參數(shù)：熱敏電阻器的主要參數(shù)有：標(biāo)稱電阻值、溫度系數(shù)、額定功率、時(shí)間常數(shù)、最高工作溫度等。標(biāo)稱電阻值是指環(huán)境溫度為25℃時(shí)的電阻值，溫度系數(shù)是指每變化1℃時(shí)阻值的變化率，額定功率是指熱敏電阻器在25℃時(shí)相對(duì)濕度為45%～80%，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的耗散功率，時(shí)間常數(shù)是指熱敏電阻對(duì)溫度變化響應(yīng)的速度。c、熱敏電阻器的應(yīng)用：負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻在電路中主要用作溫度補(bǔ)償和溫度控制的感溫元件。應(yīng)用較廣，在電冰箱、空調(diào)器、微波爐、電烤箱等家電中，汽車上的水溫傳感器、氣溫傳感器等。正溫度系數(shù)的熱敏電阻主要用在過(guò)熱保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的電路中，彩色電視機(jī)的自動(dòng)消磁電路、電冰箱壓縮機(jī)啟動(dòng)電路等。（2）壓敏電阻器壓敏電阻器用于過(guò)電壓吸收、穩(wěn)壓限幅、非線性補(bǔ)償及函數(shù)變換電路中，當(dāng)壓敏電阻器兩端所加的電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器的電阻值接近無(wú)窮大，其內(nèi)部幾乎無(wú)電流流過(guò)。當(dāng)壓敏電阻器兩端所加的電壓高于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻突然擊穿導(dǎo)通，由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，工作電流急劇增加，保險(xiǎn)管熔斷使電路得到保護(hù)。當(dāng)兩端所加的電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí)，壓敏電阻器又能恢復(fù)高阻態(tài)。（3）光敏電阻器光敏電阻是用硫化鎘或硒化鎘等半導(dǎo)體制成的特殊電阻器，其對(duì)光線十分敏感，它在無(wú)光照時(shí)，呈高阻態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ以上。當(dāng)有光照射時(shí)，材料中激發(fā)出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1kΩ以下。URV～220V～12VUSFU電氣圖形符號(hào)過(guò)電壓保護(hù)電路光敏電阻的光照特性在大多數(shù)情況下是非線性的，具有較大的離散性。光敏電阻的暗電阻越大越好，一般光敏電阻的暗阻與明阻間的阻值之比（靈敏度）約為1500：1。它主要用于各種自動(dòng)控制電路、光電計(jì)數(shù)、光電跟蹤、光控電燈、照相機(jī)的自動(dòng)閃光等場(chǎng)合。

RLRLR1RP470KE6VVT1VT2BL二、電容器1、電容器原理：將兩塊金屬板擺放得非常近，并用一絕緣體隔開(kāi)，當(dāng)把金屬板分別連接到電源的正極和負(fù)極時(shí)，金屬板相對(duì)的面上聚集了正電荷和負(fù)電荷。當(dāng)把電源撤消以后，電荷并不消失。這種能夠儲(chǔ)存電荷的裝置稱為電容器。2、電容量:電容儲(chǔ)存電荷的能力以法拉來(lái)測(cè)量。符號(hào)F3、電容量的類型以及特性:1）陶瓷電容器使用鈦、鈦酸鋇等陶瓷作絕緣體。多用于電子電路中，體積小，耐用。電容量較小。2）紙介質(zhì)電容器使用紙作絕緣體。多用于點(diǎn)火系統(tǒng)分電器白金觸點(diǎn)。電容量較大。3）電解電容器使用金屬氧化物薄膜作絕緣體。多用于汽車的轉(zhuǎn)向信號(hào)閃光燈裝置上。電容量最大。注意：電解電容器的終端有極性，連接時(shí)一定要按照極性正確連接。三、半導(dǎo)體二極管1、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（1）硅材料半導(dǎo)體和鍺材料半導(dǎo)體

半導(dǎo)體材料硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)外層電子都是四個(gè)。硅和鍺晶體中的共有電子，極易受到溫度、光照、輻射等影響，因?yàn)檫@些能量能夠轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，電子動(dòng)能的增加就會(huì)使部分電子掙脫共價(jià)鍵束縛每個(gè)共有電子掙脫共價(jià)鍵束縛而成為自由電子后，在原來(lái)的地方就留下一個(gè)空位，成為空穴。自由電子和空穴分別叫做電子載流子和空穴載流子。在理想的狀態(tài)下，硅和鍺沒(méi)有自由載流子。通過(guò)摻入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)或外加能量的方法，可使這種狀況改變，形成一種導(dǎo)電的半導(dǎo)體。

（2）N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

根據(jù)摻入的雜質(zhì)，可將半導(dǎo)體分為兩類：一類是摻入5價(jià)元素[如磷(P)]的半導(dǎo)體，由于磷的外層電子是5個(gè)，它們排列在硅晶格中，每個(gè)磷原子有4個(gè)價(jià)電子與相鄰的硅原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余一個(gè)電子，這就使半導(dǎo)體中含有多余的電子載流子，這種半導(dǎo)體主要靠電子導(dǎo)電，我們把它稱為N型半導(dǎo)體；另一類是摻入三價(jià)元素〔如硼(B)〕的半導(dǎo)體，由于硼原子外層電子是3個(gè)，每個(gè)硼原子有3個(gè)價(jià)電子與相鄰硅原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，在晶格中缺少一個(gè)電子，使半導(dǎo)體中含有多余的空穴載流子，這種半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，我們把它稱為P型半導(dǎo)體。（3）PN結(jié)a、在N型半導(dǎo)體中有較多的自由電子，P型半導(dǎo)體中有較多的空穴。當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩者結(jié)合在一起時(shí)，

由于它們的載流子在濃度上的差異，N型半導(dǎo)體中的一部分電子將擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體中，而

P型半導(dǎo)體中的一部分空穴，也將擴(kuò)散到N型半導(dǎo)體中來(lái)。在交界層N型區(qū)的簿層A中，由于失去了電子而帶正電，在P型區(qū)的簿層B中，由于失去了空穴而帶負(fù)電，形成了一個(gè)特殊的區(qū)域稱為PN結(jié)，

b、PN結(jié)的特點(diǎn)PN結(jié)的特點(diǎn)是單向?qū)щ娦浴?/p>

2、二極管（1）二極管的結(jié)構(gòu)二極管是以半導(dǎo)體管內(nèi)部PN結(jié)的單向?qū)щ娦宰鳛楣ぷ骰A(chǔ)而制成的，實(shí)際應(yīng)用的二極管就是由一個(gè)PN結(jié)，加上兩條電極引線和管殼制成的。二極管的最大特點(diǎn)是單向?qū)щ娦?，可以做成各種整流器、檢波器，也可以在脈沖與數(shù)字電路中作為開(kāi)關(guān)元件，其他電子設(shè)備也大量應(yīng)用二極管。+-（2）二極管的伏安特性曲線鍺管硅管正向特性反向特性U/VI/mA0AA’0.5二極管的電壓—電流關(guān)系曲線成為伏安特性曲線從伏安特性曲線可以看出：（1）正向接法時(shí)，在電壓從0增加的一段，由于外加電壓低，PN結(jié)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仍受內(nèi)電場(chǎng)的阻礙，基本沒(méi)有電流，這一段稱為“死區(qū)電壓”。當(dāng)外加電壓超過(guò)死區(qū)電壓后，電流隨電壓的升高有明顯的上升。（2）反向接法時(shí)，反向電流極小，可以認(rèn)為二極管基本上不導(dǎo)通，當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值后，反向電流就會(huì)劇增，二極管失去了單向?qū)щ娦远弧胺聪驌舸?，這時(shí)所加的反向電壓稱為“反向擊穿電壓”。二極管正常工作時(shí)，是不允許出現(xiàn)這種情況的。硅管的允許工作溫度比鍺管高。（3）晶體二極管的主要參數(shù)a、最大整體電流Iom：工作電流<

Iom。b、最高反面工作電壓（URm）

選用二極管時(shí)，加在二極管上的反面電壓峰值不允許超過(guò)這一數(shù)值。（4）晶體二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試：a、用萬(wàn)用表歐姆檔的量程撥到合適位置，用萬(wàn)用表的紅黑表筆，分別正接、反接測(cè)量二極管的兩端，可測(cè)出大、小兩個(gè)阻值。大的為反向電阻，小的正向電阻，若測(cè)出的正向電阻為幾百歐姆，反向電阻為幾千歐姆，說(shuō)明二極管是好的；如果正向電阻太大，則說(shuō)明二極管失去了單向?qū)щ娔芰?，如果正、反電阻均無(wú)限大，表示已斷路。

b、當(dāng)測(cè)得正向電阻時(shí)，黑表筆所接的一端為二極管的正極。紅表筆所接的一端為二極管的負(fù)極。（5）二極管的分類a、按所用半導(dǎo)體材料分：鍺二極管和硅二極管b、按管心結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸二極管、面接觸二極管及平面二極管c、按封裝形式分：分為玻璃外殼、金屬外殼、塑料外殼、環(huán)氧樹(shù)脂外殼等d、按用途分：

可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管、光敏二極管、變?nèi)荻O管、磁敏二極管等。（6）晶體二極管的應(yīng)用a、整流當(dāng)電流從P流向N時(shí)，可容許低壓電流流過(guò)。當(dāng)電流反向流動(dòng)時(shí)，阻止電流流動(dòng)。應(yīng)用：整流、穩(wěn)壓、溫度測(cè)量、續(xù)流保護(hù)等b、穩(wěn)壓當(dāng)電流從P流向N時(shí)，可容許低壓電流流過(guò)。當(dāng)電流反向流動(dòng)時(shí)，只要電壓達(dá)到預(yù)定值允許電流流過(guò)。應(yīng)用：穩(wěn)壓、反向保護(hù)等。c、濾波穩(wěn)壓二極管整流二極管三、半導(dǎo)體三極管1、三極管的結(jié)構(gòu)：半導(dǎo)體三極管是放大電路中的主要元件，由三層半導(dǎo)體芯片組成，實(shí)際上一個(gè)半導(dǎo)體三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，每個(gè)PN結(jié)共用一個(gè)中間層，有一個(gè)二極管將是反向偏置的，而另一個(gè)則是正向偏置的，有p-n-p或n-p-n型兩種。每個(gè)三極管都有不同的導(dǎo)電區(qū)域，每個(gè)導(dǎo)電區(qū)引出一個(gè)電極，分別稱為基極（符號(hào)b）、發(fā)射極（符號(hào)e）和集電極(符號(hào)c)。2、三極管的電氣符號(hào)PNP型NPN型基區(qū)與發(fā)射區(qū)之間的PN結(jié)為發(fā)射結(jié)；基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)為集電結(jié)。特點(diǎn)：1）發(fā)射區(qū)和集電區(qū)雖均為同一類型的半導(dǎo)體，但發(fā)射區(qū)的攙雜重，雜質(zhì)濃度高，集電區(qū)則攙雜輕，雜質(zhì)濃度低。且二者的尺寸也不相同，集電區(qū)大，2）基區(qū)的厚度很薄，且攙雜很輕。cebbce3、半導(dǎo)體三極管的工作原理uAmA+--+--EbEeRcRbIbIcIe3DG6三極管的放大作用由克希荷夫第一定律可知：Ie=Ib+Ic

npn型和pnp型在工作原理上是基本相同的。不同之處在于：（1）在npn型三極管中，注入到基區(qū)的載流子是電子，而在pnp型三極管中，注入到基區(qū)的載流子是空穴。（2）二者的外加電壓和各極的電流是相反的。

用基極電流的微小變化來(lái)使集電極電流作較大變化的控制作用，就叫做三極管的電流放大作用。4、三極管的輸入和輸出特性測(cè)量三極管特性的電路：uAmA+--EbEeW2W1IbIe3DG6VUbeVUceIc（1）輸入特性

當(dāng)三極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce為某一定值時(shí)，基極電流Ib與基極電壓Ube之間的關(guān)系，稱為三極管的輸入特性。硅管正常工作時(shí)：

Ube約為0.6～0.7伏而鍺管為0.2～0.3伏VIb00.40.6uAUbeIIIUce>1VUce=0V3DG6輸入特性曲線（2）輸出特性當(dāng)三極管的基極Ib為某一定值時(shí)，集電極電壓Uce與集電極電流Ic之間的關(guān)系，稱為三極管的輸出特性。0UceIcIb=20uAIb=40uAIb=80uAIb=100uA（V）mAIb=03DG6輸出特性曲線5、晶體三極管的工作區(qū)晶體三極管的輸出特性曲線阻可以分成三個(gè)部分：（1）放大區(qū)：在Ib

>0和Uce>1伏的范圍內(nèi)，Ic的變化基本與Uce無(wú)關(guān)，Ic只受Ib的控制。發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置。（2）飽和區(qū)：Uce=Ec-IcRc，當(dāng)Ic上升時(shí)，Uce下降，當(dāng)Uce下降到一定程度時(shí)，Ib再增大，Ic則很少增大，Ic已經(jīng)達(dá)到飽和。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置。（3）截止區(qū)：Ib=0的那條曲線以下的區(qū)域，即為截止區(qū)。由于硅管的穿透電流很小，截止區(qū)基本上在橫軸上，而鍺管的穿透電流較大，Ib=0以下的區(qū)域。6、晶體三極管的主要參數(shù)：（1）、共發(fā)射極電路的電流放大倍數(shù)：用三極管的被控制電流（輸出電流）與控制電流（輸入電流）之間比值來(lái)表示。a、靜態(tài)電流放大倍數(shù)（無(wú)輸入信號(hào)）b、動(dòng)態(tài)電流放大倍數(shù)（有輸入信號(hào)）β=hFE=IcIbβ=hFE=IbIcUce=0Ie=Ib+Ic=（1+β）Ib

Ic=β

Ib

（2）極間反向電流a、c-b間反向飽和電流Icbo；b、c-e間的反向電流Iceo。（3）極限參數(shù)：a、集電極最大允許電流Icm；b、c-e反向擊穿電壓Bvceo；

c、集電極最大允許耗散功率Pcm。7、晶體三極管的應(yīng)用（1）放大器（交流電流放大器、負(fù)反饋放大器、功率放大器等）；（2）開(kāi)關(guān)作用（飽和和截止）。四、集成電路集成電路是在一塊體積很小的半導(dǎo)體基片上，利用硅平面技術(shù)，將小阻值得電阻、小容量得電容、二極管、三極管、晶閘管等封裝在一起，組成集成電路IC。

集成電路與分立元件相比，具有體積小、重量輕、可靠性高、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來(lái)在汽車電子設(shè)備控制電路中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。1、集成電路的分類集成電路根據(jù)電路，可分為模擬型、數(shù)字型及組合型電路。在同一的芯片上可應(yīng)用CMOS工藝設(shè)有模擬和數(shù)字電路的混合電路。

2、模擬集成電路模擬集成電路的基本結(jié)構(gòu)有恒電壓源、恒電流源、差動(dòng)放大器、藕合電路、電位移相器以及輸出級(jí)電路等?？蓱?yīng)用的電路如運(yùn)算放大器、調(diào)壓器、比較器、時(shí)鐘電路、變換器、接口電路等。模擬集成電路用來(lái)處理和加工各種模擬信號(hào)，在現(xiàn)代汽車電子設(shè)備中應(yīng)用很廣。運(yùn)算放大器內(nèi)部原理圖差動(dòng)式輸入級(jí)反向輸入正向輸入電壓放大級(jí)輸出級(jí)輸出VnVp--+V0Av0V0=-Av0（VN-VP）簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器12V03T6II1mA1mA-VEE（-10v）+VEE（+10v）v1v2T1T2T3T4T5R1R2R3R4R5R613.4k13.4k5.1k1.9k3.5k2.0k3、數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路用于數(shù)字邏輯運(yùn)算，數(shù)字電路是由開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的。所謂開(kāi)關(guān)元件，就是通常只取兩種狀態(tài)之一的元件。數(shù)字電路的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)都是用脈沖的有無(wú)、電位的高低來(lái)表示的。在一定條件下，它們體現(xiàn)出一種因果判斷關(guān)系，因此數(shù)字電路也常稱為邏輯電路。數(shù)字集成電路的范圍從小規(guī)模集成電路的各種門電路起，一直到大規(guī)模集成電路與超大規(guī)模集成電路的存儲(chǔ)器、微處理器和微控制器等。電子技術(shù)基礎(chǔ)第三節(jié)數(shù)字電路基礎(chǔ)一、邏輯門電路

邏輯門電路最基本的是“與門”、“或門”和“非門”3種。1、“與門”電路“與門”有多個(gè)輸入和一個(gè)輸出。只有在多個(gè)輸入都是高電位時(shí)，輸出才是高電位(或是一個(gè)正電壓脈沖)，否則輸出就是低電位?！芭c門”電路可以實(shí)現(xiàn)邏輯乘法。

只有ＡＢ都是“１”時(shí)，Ｌ才是“１”，只要A、B中有一個(gè)是“0”，Ｌ就是“0”，這種關(guān)系稱為與邏輯。

ＡＢＬL=AB“與門”電路2、或門電路“或門”的工作恰好與“與門”相反，只要有一個(gè)輸入是高電位信號(hào)，就能產(chǎn)生一個(gè)高電位輸出，“或門”電路能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯加法。+ABLL=A+B二極管或門電路3、“非門”電路（反向器）

“非門”起反相的作用，又稱為反相器。當(dāng)輸入信號(hào)為高電位時(shí)，輸出信號(hào)就不是高電位,而是低電位。輸入為低電位，輸出就為高電位?！胺情T”電路實(shí)現(xiàn)“非”的運(yùn)算。ALL=A三極管非門電路

4、“與非門”和“或非門”邏輯電路

在“與門”和“或門”的輸出端串連一個(gè)“非門”就能成為“與非門”和“或非門”。在“與非門”中，如果輸入有一個(gè)為低電位，則輸出就成為高電位，只有當(dāng)全部輸入均為高電位時(shí)，輸出才是低電位。

在“或非門”中，有任何一個(gè)高電位輸入，都將產(chǎn)生一個(gè)低電位輸出，只有全部輸入均為低電位，輸出信號(hào)才為高電位。

ABL+ABLL=ABL=A+B組合邏輯電路

組合邏輯電路可以有若個(gè)輸入變量和若干個(gè)輸出變量，其每個(gè)輸出變量是其輸入的邏輯函數(shù)，其每個(gè)時(shí)刻的輸出變量的狀態(tài)僅與當(dāng)時(shí)的輸入變量的狀態(tài)有關(guān)，與本輸出的原來(lái)狀態(tài)及輸入的原狀態(tài)無(wú)關(guān)，也就是輸入狀態(tài)的變化立即反映在輸出狀態(tài)的變化。

電子技術(shù)基礎(chǔ)第四節(jié)

傳感器概述1、傳感器的定義：傳感器是將各種非電量（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的另一種物理量（一般為電量）的裝置。2、汽車傳感器分類

（1）按能量關(guān)系（是否需要電源）分：被動(dòng)型（需要外加輸入電源），如電阻、電感、電容型傳感器。

主動(dòng)型（不需要外加輸入電源），如壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、磁感應(yīng)、光電效應(yīng)等。（2）按輸出信號(hào)種類分：模擬式和數(shù)字式開(kāi)關(guān)量和連續(xù)脈沖三種。（3）按用途（輸入量種類）分為：溫度、壓力、流量、液面位置、位移、速度、加速度、氣體濃度、轉(zhuǎn)矩和其它傳感器。

一、電阻式傳感器

1、變阻式傳感器變阻式傳感器又叫電位計(jì)式傳感器，其原理為位移等非電量變化帶動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)，穿入電路的電阻發(fā)生變化，使測(cè)量電路的電流也發(fā)生變化，從而產(chǎn)生與位移成正比例變化的信號(hào)。變阻式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在汽車控制中應(yīng)用較多，常用的變阻式傳感器有：節(jié)氣門位置傳感器、旋轉(zhuǎn)翼片式空氣流量計(jì)等。分別把節(jié)氣門開(kāi)度和翼片開(kāi)度反映的空氣量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。

2、應(yīng)變片式傳感器

應(yīng)變片式傳感器又稱電阻應(yīng)變計(jì)。它是用一根具有高電阻系數(shù)、直徑為0.02nm～0.04nm做成柵狀的金屬絲作為敏感元件，上、下分別貼以覆蓋層和基底作為支持片，并用兩根直徑為0.2nm～0.3nm的銅絲作為引線。使用時(shí)將傳感器貼到被測(cè)的彈性元件上，當(dāng)彈性元件受力變形時(shí)，電阻絲與彈性元件同時(shí)變形，改變了電阻絲的電阻值，因?yàn)樵趶椥苑秶鷥?nèi)，應(yīng)變與電阻變化呈良好的線性，所以通過(guò)測(cè)定電阻的變化值，即可知彈性元件的變形量。

3、熱電傳感器熱電傳感器在汽車測(cè)控個(gè)常用的有兩種類型：熱電阻式和熱敏電阻式兩種。熱電阻式傳感器利用導(dǎo)體電阻值隨溫度的變化而變化的性質(zhì)測(cè)量溫度的，即利用導(dǎo)體電阻與周圍媒介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度和組成成分有關(guān)的變換原理制成的。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的熱線式空氣流量計(jì)和熱膜式空氣流量傳感器，就是利用發(fā)熱體和空氣之間的熱傳遞現(xiàn)象進(jìn)行空氣流量測(cè)量的。熱敏電阻式傳感器

熱敏電阻式傳感器是利用半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度而變化的特性制成的。熱敏電阻被廣泛用于溫度的測(cè)量和控制以及液面測(cè)量、氣壓測(cè)量等方面。例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)氣溫度傳感器和水溫傳感器，就是把這種電阻值的變化，轉(zhuǎn)換為電壓值的變化，來(lái)判斷進(jìn)氣溫度和冷卻水溫度的。二、電動(dòng)勢(shì)式傳感器1、霍爾效應(yīng)式傳感器

霍爾效應(yīng)式傳感器式基于霍爾效應(yīng)原理而制成的。汽車上用以產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)的霍爾發(fā)生器就是一種霍爾傳感器。觸發(fā)葉輪由分電器軸驅(qū)動(dòng)，其葉片數(shù)與氣缸數(shù)相等。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，觸發(fā)葉輪的葉片在霍爾半導(dǎo)體基片和永久磁鐵間的氣隙中轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)入氣隙時(shí)，磁通偏離基片，此時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，發(fā)生器無(wú)信號(hào)輸出；當(dāng)葉片轉(zhuǎn)離氣隙時(shí)．磁通通過(guò)基片，其側(cè)邊產(chǎn)生霍爾電壓，發(fā)生器有信號(hào)輸出。BIUH++++++--------VfEfL霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛倫茲力作用的結(jié)果。ldLUH=RHIB/d（v）霍爾電子點(diǎn)火原理圖IIIIIII-帶霍爾傳感器的分電器；II-開(kāi)關(guān)放大器；III-點(diǎn)火線圈R1VD1R3R5R4VDW1R2VDW2VT1VT2VT3R7R8R6+12VCVD22、壓電式傳感器

壓電式傳感器是利用壓電效應(yīng)進(jìn)行工作的。所謂壓電效應(yīng)是指某些晶體或人工極化陶瓷在一定方向外力作用下或承受變形時(shí)，它的晶面或極化面上將有電荷產(chǎn)生的現(xiàn)象。當(dāng)晶體在某一軸線方向受力的作用而產(chǎn)生彈性變形時(shí)，其產(chǎn)生的電荷與作用力的大小成正比。

汽車上所用的爆震傳感器就是一種壓電式傳感器。這種爆震傳感器用螺紋擰在氣缸體上，其主要元件為一個(gè)壓電陶瓷晶體片，螺釘使一個(gè)慣性配重緊壓晶體片而產(chǎn)生預(yù)負(fù)載。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震時(shí)，氣缸體的振動(dòng)傳給傳感器，壓電晶體由于機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生壓力的變化，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。

3、磁電式傳感器磁電式傳感器是基于電磁感應(yīng)的原理制成的。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用的轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中用以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸角度位置的磁脈沖式曲軸位置傳感器等都屬于磁電式傳感器。如曲軸位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等。這種傳感器的靈敏度隨著磁路氣隙的大小而變化，當(dāng)被測(cè)振動(dòng)物體的位移遠(yuǎn)小于磁路氣隙時(shí)，其動(dòng)態(tài)幅值基本上符合線性規(guī)律。它的最大特點(diǎn)是傳感器不與被測(cè)物體接觸，很適用于作轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器。三、光傳感器1、光電式傳感器光電式傳感器的光電藕合元件一般為發(fā)光二極管和光敏晶體管。汽車控制系統(tǒng)中的曲軸位置傳感器、車速傳感器、車高傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器和流量傳感器等都有采用這種型式。利用光電式車高傳感器，可以把車高(汽車懸架裝置的位移量)變換成傳感器軸的旋轉(zhuǎn)，并檢測(cè)出其旋轉(zhuǎn)角度。這種傳感器被用于某些高級(jí)轎車后輪車高的調(diào)整裝置上。光電脈沖變換電路原理圖+12VU0光VT01VT2VT3VT4R1R2R3R4R5R6R7R8四、氣敏傳感器氣敏傳感器是用來(lái)檢測(cè)氣體濃度和成分的傳感器。汽車上使用較多的氧化鋯型氧傳感器，它利用氧化鋯在高溫時(shí)的一種特性：當(dāng)內(nèi)外兩側(cè)面氧濃度相差較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)在試管狀的氧化鋯兩面，設(shè)置白金為介質(zhì)的電極，并用陶瓷封住。工作時(shí)內(nèi)側(cè)的氧濃度越大，電動(dòng)勢(shì)就越大，這就將氧濃度的大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出。氧傳感器是一種電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器。利用待測(cè)氣體與半導(dǎo)體（主要是金屬氧化物）表面接觸，產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性變化來(lái)檢測(cè)氣體的。一般由三部分組成：敏感元件、加熱器和外殼。電子技術(shù)基礎(chǔ)第五節(jié)

電子控制裝置一、汽車電子控制裝置的特點(diǎn)

1、車用電子控制裝置要承受汽車振動(dòng)、沖擊等引起的動(dòng)載荷，承受著高溫的熱負(fù)荷，也可能接觸到一些腐蝕性的物質(zhì)。2、電源的電壓變化很大，車用電子控制系統(tǒng)要在汽車行使?fàn)顟B(tài)下，保持汽車電源供電電壓穩(wěn)定。3、電子控制裝置受到車內(nèi)、外的電波干擾的影響，必須充分考慮抗電干擾的性能。4、汽車電子元件還要能夠在短時(shí)間內(nèi)承受較高的脈沖電壓。二、汽車電子控制裝置電子控制裝置也稱作電子控制單元（ECU）,俗稱“汽車電腦”。電控單元（ECU）是汽車電子控制系統(tǒng)的控制中心，其功能是分析處理傳感器采集到的各種信息，并向受控裝置（即執(zhí)行器或執(zhí)行元件）發(fā)出控制指令。包括硬件和軟件兩部分。硬件有ECU及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和開(kāi)關(guān)等；軟件則存儲(chǔ)在ECU中支配電子控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)測(cè)控功能，包括各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算處理、輸出控制、系統(tǒng)監(jiān)控與自診斷等。其中ECU是整個(gè)電子控制系統(tǒng)的核心。ECU由輸入回路（A/D轉(zhuǎn)換器、緩沖器）、單片機(jī)（中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、總線）、輸出回路和電源電路四部分組成。1、微處理器微處理器是計(jì)算機(jī)的中央處理部件，它是計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器與控制器的總稱，其特性基本反映了微型計(jì)算機(jī)的性能。CPU內(nèi)部構(gòu)成主要包括：算術(shù)邏輯運(yùn)算器（ALU）、累加器（AC）、控制器等。為了提高微處理器的效率，CPU中還包括一組寄存器，如程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器。（1）存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM可編程的只讀存儲(chǔ)器PROM紫外線可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器量PROM，即EPROM電可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器量PROM，即EEPROM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（2）輸入輸出接口I/O輸入輸出接口I/O是指CPU與外界通信和進(jìn)行信息交換的接口，微處理器所進(jìn)行的信息接受與發(fā)送，數(shù)據(jù)交換都是通過(guò)輸入輸出接口來(lái)完成的。輸入輸出接口I/O起著地址譯碼、數(shù)據(jù)緩沖與保存、信息轉(zhuǎn)換、電平匹配、時(shí)序匹配等功能。（3）總線總線是指?jìng)鬟f信息的一組信號(hào)線，包括數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。（3）總線（BUS）

總線是微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳遞信息的連線電路。在單片機(jī)內(nèi)部，CPU、ROM、RAM、與I/O接口之間的信息交換都是通過(guò)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線3種。總線技術(shù)是提高微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的關(guān)鍵技術(shù)。為了滿足汽車上各種電控單元之間實(shí)現(xiàn)快速通信的要求，大多數(shù)中高檔轎車都已采用控制局域網(wǎng)通信總線（CAN總線）技術(shù)。2、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換在各種儀器儀表和控制系統(tǒng)中，與被測(cè)量或被控量有關(guān)的參數(shù)，往往是一些與時(shí)間成連續(xù)函數(shù)關(guān)系的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度、位移等。在數(shù)字化測(cè)量及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，所加工的信息總是數(shù)字量，所以都需要將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。而計(jì)算機(jī)加工處理了的數(shù)字量，經(jīng)常也需要轉(zhuǎn)換成模擬量，以便送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控制量進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。前者稱為A

/D

（AnalogtoDigitalconverter）轉(zhuǎn)換，后者稱為D/A

（DigitaltoAnalogconverter）變換。實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的設(shè)備，稱為A

/D

轉(zhuǎn)換器和D/A

轉(zhuǎn)換器。

（1）D/A

轉(zhuǎn)換器D/A

轉(zhuǎn)換電路的基本組成部分為：電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬切換開(kāi)關(guān)、基準(zhǔn)電源和運(yùn)放大器。D/A

轉(zhuǎn)換器的工作原理：RRR2R2R2R2R2RARf--+V0S3S2S1S0+VREFI3I2I1I0IREFIΣ四位二進(jìn)制IΣ=I0+I1+I2+I3=IREF（+++）116181412IΣ=I0+I1+I2+I3=（+++）VREFR116842111D/A變換器將數(shù)字編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的時(shí)間連續(xù)模擬信號(hào)（一般用電流或電壓表示）。1. 解碼器–將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為幅值等于該數(shù)字量的模擬脈沖信號(hào)。2. 信號(hào)恢復(fù)器–將解碼后的模擬脈沖信號(hào)變?yōu)殡S時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。（2）A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換的分類方法很多，按轉(zhuǎn)換方式。可以分為直接法和間接法兩種兩類。A/D轉(zhuǎn)換的方法最常用的是逐次比較型和雙積分型及并行A/D轉(zhuǎn)換型。轉(zhuǎn)換原理：A/D變換器是將連續(xù)模擬信號(hào)變換成離散數(shù)字信號(hào)的裝置。RRR/2R/2模擬輸入CP優(yōu)先編碼器D0D1D2+VREFC1DA/D變換中信號(hào)形式的變化1.采樣

采樣/保持器(S/H)對(duì)連續(xù)的模擬輸入信號(hào)，按一定的時(shí)間隔T（稱為采樣周期）進(jìn)行采樣，變成時(shí)間離散（斷續(xù)）、幅值等于采樣時(shí)刻輸入信號(hào)值的序列信號(hào)。2.量化

將采樣時(shí)刻的信號(hào)幅值按最小量化單位取整的過(guò)程。3.編碼

將整量化的分層信號(hào)變換為二進(jìn)制數(shù)碼形式，用數(shù)字量表示。3、輸入輸出電路（1）輸入電路ECU的輸入信號(hào)由三種形式，即模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)。模擬信號(hào)必須通過(guò)A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才能為微處理器接收，進(jìn)行處理。有的數(shù)字信號(hào)還需要通過(guò)ECU中電源電路產(chǎn)生的+5V電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)諸如超過(guò)電源電壓變化、帶有較高的振蕩的噪聲的輸入信號(hào)，也必須經(jīng)過(guò)輸入電路的處理才能轉(zhuǎn)換為微處理器能夠接收和處理的信號(hào)。

（2）輸出電路微處理器輸出的信號(hào)通常被用作控制電磁閥的控制信號(hào)、指示燈的開(kāi)關(guān)信號(hào)、規(guī)定的周期信號(hào)等、用作驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的固定脈沖信號(hào)等。由于微處理器輸出的是數(shù)字信號(hào)，信號(hào)功率小，而汽車上的執(zhí)行裝置的電源大多數(shù)是蓄電池，微處理器使用的是+5V的電壓，所以不能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置，需要先通過(guò)輸出電路進(jìn)行處理后才能轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置的控制信號(hào)。

4、微處理的工作過(guò)程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)從進(jìn)氣管壓力傳感器檢測(cè)得到一個(gè)進(jìn)氣管壓力(可表征發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷)開(kāi)始，在微機(jī)中的信息流程為：（1）由壓力傳感器對(duì)進(jìn)氣歧管中壓力的變化，產(chǎn)生一個(gè)變化的電壓信號(hào)，（2）該輸入電壓信號(hào)首先送往輸入／輸出控制區(qū)，在那里信號(hào)由A／D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)量，此信息變成代表從傳感器來(lái)的電壓水平的“1”和“0”的形式；（3）該信息單元由寫