1、主講教師：田 靜 靜 電 話模擬電子 電路分析與應(yīng)用,1.器件選型,4.繪制電路圖,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),電子工藝設(shè)計(jì),器件識(shí)別,電子產(chǎn)品裝配,典型工作任務(wù),行動(dòng)領(lǐng)域,學(xué)習(xí)領(lǐng)域,5.焊接組裝 6.調(diào)試測(cè)試,電路板設(shè)計(jì),PCB繪圖,2.設(shè)計(jì)電路,3.編寫程序,單片機(jī)軟件設(shè)計(jì),單片機(jī)硬件設(shè)計(jì),單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用,單片機(jī)接口技術(shù),課程定位,任務(wù)一 集成穩(wěn)壓直流電源的制作,1.1 任務(wù)描述 1.2 任務(wù)資訊 1.3 任務(wù)分析 1.4 任務(wù)實(shí)施 1.5 評(píng)價(jià)總結(jié),1.1 任務(wù)描述,問 題：舉例說明日常生活中用電設(shè)備？ 強(qiáng) 電：強(qiáng)電一般是指交流電電壓在24V以上。如家

2、庭中的電燈、 插座等，電壓在110V-220V。 弱 電：交流電電壓在24V以下。 交流電：電壓（電流）大小、方向隨時(shí)變化。日光燈、電扇 直流電：電壓（電流）大小可能變化，但方向不變。如：計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、影碟機(jī),知識(shí)點(diǎn): 1.直流穩(wěn)壓電源的基本組成及其主要性能指標(biāo) 2.二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)、分類與特性 3.電容濾波電路原理 4.固定輸出穩(wěn)壓電路和可調(diào)穩(wěn)壓電路 技能: 1.二極管識(shí)別與選取 2.電容的識(shí)別與選取 3.發(fā)光二極管、集成穩(wěn)壓電路的識(shí)別 4.直流穩(wěn)壓電源的安裝、調(diào)試與檢測(cè) 5.電源參數(shù)的測(cè)量 6.直流穩(wěn)壓電源的故障分析與檢修,1.1.1 任務(wù)目標(biāo),1.1.2 任務(wù)學(xué)習(xí)情境,學(xué)習(xí)情境1：

3、12V/1A單路固定輸出直流穩(wěn)壓電源的制作。 學(xué)習(xí)情境2： 1.5-30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的制作。 學(xué)習(xí)情境3： 15V/3A固定輸出直流穩(wěn)壓電源的制作。,1.2 任務(wù)資訊,1.2.1 直流穩(wěn)壓電源簡介 類型線性直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。 組成變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。,1.變壓電路 220V的交流電 適當(dāng)大小的交流電，采用降壓變壓器 電路。 2.整流電路 交流電 脈動(dòng)的直流電，采用二極管整流電路。 3.濾波電路 脈動(dòng)的直流電 平滑的直流電，采用電容、電感及其組合電路。 4.穩(wěn)壓電路 平滑的直流電 穩(wěn)定的直流電，采用集成三端穩(wěn)壓器,直流穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)： 1.特性指標(biāo)表征直流穩(wěn)壓電源

4、的主要特性 輸入電壓 輸出電壓 輸出電流 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍 2.質(zhì)量指標(biāo)用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度 穩(wěn)壓系數(shù) 輸出電阻 紋波電壓 溫度系數(shù),1.2.2 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),自然界中的物質(zhì)，按其導(dǎo)電能力可分為三大類： 導(dǎo) 體導(dǎo)電能力最強(qiáng) 半導(dǎo)體介于導(dǎo)體和絕緣體之間 絕緣體導(dǎo)電能力最弱 半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì)，常用的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硒、砷化鎵。,一 、半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),1.半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu),2.半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu),共價(jià)鍵共 用電子對(duì),原子核,二、半導(dǎo)體的類型及特性,自由電子,空穴,束縛電子,1.本征半導(dǎo)體 定義：純凈的不含任何雜質(zhì)的、晶體結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體。 在常溫下，

5、只有極少數(shù)的電子獲得能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛，形成自由電子，同時(shí)留下一個(gè)空位,形成空穴。,結(jié) 論 （1）半導(dǎo)體中存在兩種載流子，一種是帶負(fù)電的自由電子，另一種是帶正電的空穴，它們都可以運(yùn)載電荷形成電流。 （2）本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同。利用這一特性可將半導(dǎo)體器件制作成溫敏器、光敏器件。如溫度報(bào)警器 （3）一定溫度下，本征半導(dǎo)體中電子空穴對(duì)的產(chǎn)生與復(fù)合相對(duì)平衡，電子空穴對(duì)的數(shù)目相對(duì)穩(wěn)定。 （4）溫度升高，激發(fā)的電子空穴對(duì)數(shù)目增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強(qiáng)。 空穴的出現(xiàn)是半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)別導(dǎo)體導(dǎo)電的一個(gè)主要特征。,2.雜質(zhì)半導(dǎo)體,在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì)，可使其導(dǎo)電性能顯著改變。根據(jù)

6、摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩類：電子型（N型）半導(dǎo)體和空穴型（P型）半導(dǎo)體。,多余 電子,磷原子,N 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？,1.由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。,2.本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。,摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。,（1）N 型半導(dǎo)體,在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)元素。,（2）P 型半導(dǎo)體,在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素。三價(jià)元素與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一,個(gè)空穴。這個(gè)空穴可以吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子。,P 型半

7、導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。,空穴,硼原子,1. PN 結(jié)的形成,在一塊純凈的半導(dǎo)體上，采用摻雜工藝，使之一邊為P型，另一邊為N型，則在其交界面形成一個(gè)特殊的薄層，這個(gè)薄層稱為PN結(jié)。它是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。,三、PN結(jié)形成及其單向?qū)щ娦?P 型半導(dǎo)體,N 型半導(dǎo)體,+,+,+,+,擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。,內(nèi)電場越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。,所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。,+,+,+,+,空間電荷區(qū),N型區(qū),P型區(qū),(1) 加正向電壓（正偏）電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū),外電場的方向與內(nèi)電場方向相反

8、。,耗盡層變窄,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng),多子擴(kuò)散形成正向電流I F,2.PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?外電場削弱內(nèi)電場,(2) 加反向電壓電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū),外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。,耗盡層變寬,漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),少子漂移形成反向電流IR,在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR基本上與外加反壓的大小無關(guān)，所以稱為反向飽和電流。但I(xiàn)R與溫度有關(guān)。,外電場加強(qiáng)內(nèi)電場,PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻， PN結(jié)導(dǎo)通； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， PN結(jié)截止。 由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?1.2.3 半導(dǎo)體二極管,一.

9、 二極管的結(jié)構(gòu)和類型,PN 結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。,點(diǎn)接觸型,面接觸型,二極管的電路符號(hào)：,不同結(jié)構(gòu)的各類二極管,二、二極管的基本特性單向?qū)щ娦?二極管的基本特性為單向?qū)щ娦?即：加一定的正向電壓導(dǎo)通， 加反向電壓截止。 不同材料的二極管有一定的正向電壓 硅材料二極管：0.5V左右 鍺材料二極管：0.10.2V,三、 二極管的伏安特性及主要參數(shù) 伏安特性二極管兩端的電壓U及其流過二極管的電流I之間的關(guān)系曲線，稱為二極管的伏安特性。,1）正向特性 二極管外加正向電壓時(shí)，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的正向特性。如圖所示，當(dāng)二極管所加正向電壓比較小時(shí)（0UUth），二極管上流經(jīng)的電流為

10、0，管子仍截止，此區(qū)域稱為死區(qū)，Uth稱為死區(qū)電壓（門坎電壓）。硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺二極管的死區(qū)電壓約為0.1V。 2）反向特性 二極管外加反向電壓時(shí)，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性。由圖可見，二極管外加反向電壓時(shí)，反向電流很?。↖-IS），而且在相當(dāng)寬的反向電壓范圍內(nèi)，反向電流幾乎不變，因此，稱此電流值為二極管的反向飽和電流。 3）反向擊穿特性 從圖可見，當(dāng)反向電壓的值增大到UBR時(shí)，反向電壓值稍有增大，反向電流會(huì)急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿，UBR為反向擊穿電壓。利用二極管的反向擊穿特性，可以做成穩(wěn)壓二極管，但一般的二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)。,4）二極管的溫度特性

11、二極管是對(duì)溫度非常敏感的器件。實(shí)驗(yàn)表明，隨溫度升高，二極管的正向壓降會(huì)減小，正向伏安特性左移，即二極管的正向壓降具有負(fù)的溫度系數(shù)（約為-2mV/）；溫度升高，反向飽和電流會(huì)增大，反向伏安特性下移，溫度每升高10，反向電流大約增加一倍。如圖所示為溫度對(duì)二極管伏安特性的影響。,二極管的主要參數(shù) （1）最大整流電流IDM 最大整流電流IDM是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過二極管的最大正向電流的平均值。 （2）最高反向工作電壓URM 為了保證二極管不致反向擊穿所允許加在二極管上的最高反向電壓，通常為反向擊穿電壓的1/21/3。 （3）反向飽和電流IR 它是指管子沒有擊穿時(shí)的反向電流值。其值愈小，說明

12、二極管的單向?qū)щ娦杂谩?1.2.4 二極管整流電路,一、整流電路的作用 單相交流電脈動(dòng)直流電 二、二極管單相整流電路 1.單相半波整流電路,電路的特性 輸出直流電壓（平均電壓） UO0.45U2 輸出電壓波動(dòng)系數(shù)（峰值電壓/平均電壓） D1.57 二極管最大整流電流 ID=IO0.45U2/RL 二極管最大反向工作電壓 UD=1.414U2,2.單相全波整流電路,輸出平均電壓為：,流過負(fù)載的平均電流為：,二極管所承受的最大反向電壓,3.單相橋式整流電路,橋式整流電路,u2正半周時(shí)電流通路,橋式整流電路,u0,u2負(fù)半周時(shí)電流通路,u20 時(shí),D1,D3導(dǎo)通 D2,D4截止 電流通路: A D

13、1 RLD3B,u20 時(shí),D2,D4導(dǎo)通 D1,D3截止 電流通路: B D2 RLD4A,輸出是脈動(dòng)的直流電壓！,橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形,主要參數(shù),(1) 輸出電壓的平均值：,(2) 輸出電流的平均值：,(3) 二極管上承受的最高反向電壓：,(4) 二極管上的平均電流：,幾種常見的硅整流橋外形：,一、發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、電路符號(hào) 發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，英文縮寫是LED。此類管子通常由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成，管子正向?qū)?，?dāng)導(dǎo)通電流足夠大時(shí)，能把電能直接轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出光來。目前發(fā)光二極管的顏色有紅、黃、橙、綠、白和藍(lán)6種，所發(fā)光的顏色主要取決

14、于制作管子的材料，例如用砷化鎵發(fā)出紅光，而用磷化鎵則發(fā)出綠光。其中白色發(fā)光二極管是新型產(chǎn)品，主要應(yīng)用在手機(jī)背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領(lǐng)域。 二、發(fā)光二極管的主要參數(shù) 峰值波長、正向電壓 正向電流、反向電壓 耗散功率,1.2.5 發(fā)光二極管,三、發(fā)光二極管的使用 發(fā)光二極管工作時(shí)導(dǎo)通電壓比普通二極管大，其工作電壓隨材料的不同而不同，一般為1.7V2.4V。普通綠、黃、紅、橙色發(fā)光二極管工作電壓約為2V；白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于2.4V；藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電壓一般高于3.3V。發(fā)光二極管的工作電流一般在2mA25mA的范圍。 注意：二極管極性判定 將紅、黑表筆分別接二極管的兩個(gè)電極

15、，若測(cè)得的電阻值很?。◣浊W以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極；若測(cè)得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極，紅表筆所接電極為二極管的正極，如圖所示。,1.2.6 電容濾波電路,一、濾波電路的作用 脈動(dòng)直流電 平滑直流電 二、工作原理 思考：電容的特點(diǎn)？ 工作原理：利用電容的儲(chǔ)能來減小輸出電壓的波動(dòng)，將脈動(dòng)直流電 轉(zhuǎn)化為平滑直流電。,一、穩(wěn)壓電路的作用 平滑直流電 穩(wěn)定直流電 二、三端集成穩(wěn)壓器 利用半導(dǎo)體集成工藝，將線性穩(wěn)壓電路、高精密基準(zhǔn)電壓源、過流保護(hù)電路集成在一塊硅片上。1個(gè)輸入端、1個(gè)輸出端、1個(gè)公共端。 1.三端集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn) 體積小、外圍元件少、調(diào)整簡單、使用方便、性能好、穩(wěn)定性高、價(jià)格便宜。 2.分類 按電壓極性：正、負(fù)三端集成穩(wěn)壓器； 輸出電壓是否可調(diào)：固定式、可調(diào)式。,1.2.7 集成穩(wěn)壓電路,3.性能指標(biāo) 輸出電壓、最大輸出電流、最大輸入電壓、輸入與輸出最小電壓差。 三、固定式三端集成穩(wěn)壓器 1.分類及命名 輸出電壓有正、負(fù)之分。輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。 CW78系列：輸出固定正電壓的穩(wěn)壓器 CW79系列：輸出固定負(fù)電壓的穩(wěn)壓器 型號(hào)及意義：CW78（79）M C國標(biāo)，中國制造 W主稱，穩(wěn)壓器 78（79）輸出固定電壓極性，78（正電壓），79（負(fù)電壓）