实用模拟电子技术教程第9章电子课件.ppt
实用模拟电子技术教程,主编：徐正惠,副主编：刘希真 张小冰,第二篇 分立元器件组成的放大电路 本篇着重介绍有关放大电路的基础知识；由分立元器件组成的常用基本放大电路的结构、工作原理、性能指标和分析方法；放大电路中的负反馈及其对放大电路性能的影响；差份放大电路的结构、工作原理、性能指标。通过讨论，为模拟集成电路的学习和应用打下基础。,第9章应用电路识读 学习要求：了解识读应用电路的一般方法和步骤，读懂本章所例举的各个应用电路的工作原理、应用和特性。通过应用电路的识读，复习晶体管、场效应管、晶闸管以及这些管子所组成的单元电路的工作原理和主要特性。,第二篇 分立元器件组成的放大电路,1、浏览全图获取电路的概貌,9.1 应用电路识读步骤和方法-9.1.1 应用电路识读步骤,（1）明确电路的基本功能,（2）了解应用电路的基本结构,（3）了解电路各部件供电情况,（4）找出不熟悉的部件或元器件,2、画出整机框图,3、框图单元电路分析,4、反馈电路分析,5、核对主要的功能和特性,9.1 应用电路识读步骤和方法-9.1.2 应用电路常用识读方法,1、先元器件后电路,在熟悉元器件的基础上分析电路,2、以晶体管或者场效应管为核心划分框图,3、根据交流信号流程和变化确定各框图之间的关系,4、根据反馈电路的类型确定反馈对电路性能的影响,5、先直流后交流逐一分析单元电路,麦克风前置放大电路,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.1 电路结构和功能,电路中各元件参数：R1=1k；Rc1=7.5k；Re1=1k；Re2=1k；Re3=1k；C1=10F；Ce1=100F；Ce2=220F；C2=10F，RF=10 k,前级信号放大,后级功率放大,驻极体话筒的结构,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.2 元器件识读,金属膜和驻极体上表面组成电容，驻极体是固定电极，金属薄膜是活动电极，电容量约几十pF,作用：将话音信号转换为电压信号输出,特点：灵敏度高、体积小，输出阻抗高,驻极体与主机连接,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.2 元器件识读,若进行有效传输话音信号，RS与Ri要匹配，如果话音信号等于10mV，而主机输入端得到的话音信号为5mV。周围空间的50Hz电磁场作用产生很小的感生电流，为1nA。,如果使RS和Ri都降为1k，主机输入信号还是5mV，而干扰电压下降为1nA1 k=1V，工频干扰就不会影响话音信号。,假设RS=10M，该电流在主机输入端产生的50Hz工频干扰电压等于感生电流和Ri的乘积，为10mV，比有用信号还要大。,阻抗变换,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.2 元器件识读,（a）共漏极：话音信号从源极输出，对外有三只引脚：正电源、地、话音信号输出端。特点：输入阻抗很高，输出阻抗很低，对话音信号没有放大作用。,（b）共源极：漏极电阻及输出耦合电容外接，对外只有两只引脚。特点：对话音信号有放大作用，,1、电路框图,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,由此可以画出前置放大电路的框图如图9-5所示，它由驻极体话筒、VT1等组成的共射极放大电路、VT2等组成的共集电极放大电路组成。电路实现话筒信号的放大，再输出至后级进行功率放大。,2、单元电路分析,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,（1）静态分析 电阻Rc1上的电压降，加VT2管发射结电压0.7V，加Re2上电压降，再加Re3上的电压降，应等于电源电压12V，由此可得方程：,此外，电阻RF上的电压降加上VT1管发射结电压0.7V，加上Re1上的电压降，应等于Re3上的电压降，因此：,将各电阻数值代入，并假设两只晶体管的电流放大倍数均等于100，即1=2=100，式（9-1）、（9-2）化为：,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,忽略了IEQ1和ICQ1的差别，忽略IEQ2和ICQ2的差别整理上式，可得：,电路中各元件参数：R1=1k；Rc1=7.5k；Re1=1k；Re2=1k；Re3=1k；C1=10F；Ce1=100F；Ce2=220F；C2=10F;RF=10 k;,将各电阻数值代入，并假设两只晶体管的电流放大倍数均等于100，即1=2=100，式（1）、（2）化为：,解上式得：,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,VT1管静态发射极电压等于集电极电流在Re1上的压降：,VT1管静态集电极电压等于电源电压减去Rc1上的压降：,由此求得VT1管静态集电极-发射极电压等于：,类似地可求得VT2管静态集电极-发射极电压等于：,电路中各元件参数：R1=1k；Rc1=7.5k；Re1=1k；Re2=1k；Re3=1k；C1=10F；Ce1=100F；Ce2=220F；C2=10F;RF=10 k;,（2）电压放大倍数,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,电路中各元件参数：R1=1k；Rc1=7.5k；Re1=1k；Re2=1k；Re3=1k；C1=10F；Ce1=100F；Ce2=220F；C2=10F;RF=10 k;,上式Rc1是电阻Rc1和输入电阻的并联，由于下一级是共集电极放大电路，其输入电阻很高，因此用Rc1代替Rc1。输入电阻Ri1等于RF和rbe1的并联，因此有,代入（1）式,第二级共集电极电压放大倍数近似为1，因此电路总电压放大倍数即近似为233倍,9.2 麦克风前置放大电路识读-9.2.3 电路识读,（3）、反馈电路的作用,判断反馈的方法：如图假设VT1基极电压瞬时极性为“+”,直流反馈：反馈电阻RF接在VT1基极和VT2发射极电阻Re1和Re3连接点之间，由于旁路电路Ce2并联在Re3两端，这一连接点交流接地。,引入的负反馈作用：稳定静态工作点,+,那么电阻Re2、Re3连接点极性也为“”，与原来的“+”极性相反，因此属直流负反馈,9.3 简易光照度测量电路,RP1=5k，R1=3 k，R2=300，R3=240，R4=51，R5=100,电路的功能是：当光强超过设定的上限值时，发光管VD1不发光，VD2发亮光；光照强度低于设定的下限值时，发光管VD1发亮光，VD2不发光；光照强度处于上下限值之间的正常状态时，两只发光管都发光，但较为暗淡,光强下限的设定：在低限光强下，电位器RP1从高调低，直至VT2刚好截止，VT3饱和导通，VT4截止。,光强上限的设定:可以通过电阻R1R4的调节来实现。,1、电路结构：,9.4 超生接收电路识读-9.4.1 电路结构,R40-16是超声接收传感器，J1是继电器,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 元器件识读,1、超声传感器,结构：前端面是一个金属丝网，起保护作用，里面是压电晶体，后面有两只引脚。,引线：线圈2根，常开触点1根，常闭触点2根，公共端1根。,2、继电器,组成：线圈、铁芯、衔铁、常开触点和常闭触点,图（b）工作原理：若线圈失电，衔铁处于释放状态，公共端与常闭触点接触，马达M没有电流通过，不会转动。线圈通电，铁芯被磁化，衔铁被铁芯吸合，常闭触闭合，电源经该触点形成回路，马达通电转动。,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 电路识读,1、电路框图,电容C4和二极管VD1作用：组成检波电路，检出直流分量。,VT4和VT5的作用：作电子开关，用来带动继电器工作，控制玩具马达的转动。,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 电路识读,2、单元电路分析,（1）静态分析,VT3组成的共射极放大电路与前级的耦合方式是阻容耦合，因为这一级与前后级之间都有电容进行直流隔离，不需要稳定静态工作点。,VT4和VT5管没有静态偏置电阻，静态时（无超声信号输入时）VT4和VT5管都没有电流流过，因此，流过继电器线圈的电流为零，继电器衔铁处于释放状态，活动端处于常闭触点位置，马达不转,第一、第二级放大电路采用直接耦合方式，通过电阻R2引入了极间直流负反馈，来增加静态工作点的稳定性,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 电路识读,（2）动态分析,超声信号由传感器R40-16接收后转换成电压信号，该信号经VT1和VT2管组成的二级共射极放大电路放大，从VT2管集电极输出。,输出信号经电容C3耦合至第三级放大电路继续放大，第三级共射极放大电路引入电压并联负反馈，反馈电阻为R7。由于是并联反馈，有降低输入电阻的作用，其目的是减小干扰。为了不因输入电阻的降低而影响整个电路的放大倍数，第二级放大电路的输出电阻被设计得较低（VT2集电极电阻为510）。此外，在第三级放大电路输入端VT31基极并联电容C3也有利于提高抗干扰的能力。,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 电路识读,从VT3集电极（图中的A点）输出的是放大后的40kHz正弦波，正半周时经二极管VD1、电阻R4、R5放电，因此，在VT4管基极B点得到的电压波形如图中的UB所示。,于是，在B点就形成相对于电源电压来说为负的平均电压，在这个电压作用下，VT4管形成基极电流，经放大，在电阻R8流过的是放大了4倍的集电极电流，这一电流又成为晶体管VT5的基极电流。,由于很大的基极电流注入，T5即进入饱和导通状态，电流流过继电器线圈，衔铁吸合，常开触点接通，马达M通电转动。,9.4 超生接收电路识读-9.4.2 电路识读,(3)电路功能应用,将上图所示的超声接收电路用于遥控玩具汽车的方案如下：将接收电路安装于玩具汽车，继电器触点按图（b）所示的方式连接，使用时电路一直处于开通状态。无超声信号时，消耗的是静态电流，马达不转。,同样的道理，也可以用于电动窗帘的遥控。,按下超声送器按钮，接收电路即接收到超声信号，经过三级共射极电路的放大，C4、VD1检波，控制继电器吸合，马达通电转动。只要超声发送器按钮一直按着，继电器就保持吸合，马达就连续转动。按钮释放，继电器衔铁就释放，马达失电立即停止转动。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.1 电路结构,电路结构：,VT1为晶闸管，VT2为单结管，VDZ1为稳压二极管，M代表风扇电机，VD1VD4为整流二极管,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,1、如何控制流过电机的电流,假设晶闸管处于导通状态，输入交流电压电压的极性为上方“+”，下方“”时，电流流动的方向如图所示，在电流经过B点时，电流分为两路，一路流向晶闸管，另一路流向电阻R1，流过电阻R1的电流决定于BC两点之间的电压，晶闸管导通情况下其两端的电压降（即BC点间电压）很低，一般在0.6V1.2V之间，R1的阻值为15k，因此流过R1的电流可以忽略。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,若输入交流电压电压的极性为上方“”，下方“+”时，电流的方向是从下方输入端VD3VT1VD1回到上方输入端。,可见，无论正半周还是负半周，只要晶闸管导通，电机就有电流通过，流过电机的是交流电，流过晶闸管的是单向脉动电流。,假设晶闸管处于阻断状态，忽略流过电阻R1的电流，则流过电机的电流为零。可见，只要控制流过晶闸管的电流，也就实现了对于电机电流的控制。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,2、如何控制晶闸管的电流,图中单结管VT2和电阻R2、R3，电位器RP1，电容C1组成触发电路，晶闸管的导通与否即受这一触发电路所控制。,R1的阻值为15k，稳压管选用2DW12E，稳定电流5mA，稳定电压值10V左右。B点的电压是桥式整流后的周期性单向脉动电压，,其波形如右图（a）所示，当B点电压从零开始增加到10V以上，经R1通过稳压管VDZ1的电流达到或超过5mA时，A点的电压即稳定为10V，从而为单结管提供稳定的工作电压。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,在每半个周内，A点电压从零开始上升，达到稳定电压后即维持不变，经电位器RP1向电容C1充电，电容电压不断上升，电压上升到单结管的峰点电压后，即发出一个脉冲，图中（a）所示的是B点电压波形（假如晶闸管始终处于阻断状态）。,（b）是单结管电路加到晶闸管触发极的触发电压。在触发电压的作用下，晶闸管即进入导通状态，这时，晶闸管两端电压降迅速降至0.6V1.2V，电源电压几乎全部降落在交流电机M的两端。,图（c）是晶闸管两端的电压降，触发导通后降到0.6V1.2V的数值；图（d）是流过晶闸管的电流。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,如右图电机两端的电压是周期性的交变电压，每半个周期中，都有一段时间晶闸管处于阻断状态，这时加到电机两端的电压趋于零，另一段时间，晶闸管处于导通状态，电网电压才加到电机两端。,右图是电机M两端的电压降，晶闸管导通以前，电网电压几乎全部加到晶闸管两端，晶闸管导通期间（由图中导通角表示），电网电压几乎全部加到电机M的两端。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,导通角：描述有多少时间晶闸管是处于导通状态的位相角,导通角越大，每半个周期内电机得到电网电压的时间长，电机的转速就越高。导通角决定于单结管电路电容C1充电的速率，即决定电位器RP1的电阻值和电容C1的乘积，这个乘积越大，C1充电至峰点电压所需要的时间越长，导通角就越小，反之，导通角就变大。因此，调节电位器RP1即可实现风扇电机的调速。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,风扇调速的方法：,（1）电抗器调速法：是用不同容量的电感或电容与电机相串联，改变电机两端的电压，从而达到调速的目的。,3、用晶闸管实现电机调速的优点,电感器与电机串联进行调速的原理，电感器带有若干个抽头，从不同抽头引出时，其与电机串联的电感量就不相同。一定的电感与电机串联后，输入的220V电压在电感和电机之间分配，电机两端的电压就变低，串联的电感量越大，电机电压越低，转速就越慢，将开关转到不同的位置，就可以使风扇有不同的转速。,9.5风扇电机无级调速电路-9.5.2 电路识读,电抗器调速法和电机抽头调速方法的共同缺点是只能将转速分成有限的几档，转速只能在这几档之间选择。,电机抽头调速的原理是在电机定子绕组中加抽头，根据类似的原理也可实现风扇电极的调速,（2）电机抽头调速法,晶闸管调速时，转速可以连续地改变，在一定范围内用户可以任意选择风扇的转速，这种调速称为无级调速。,晶闸管调速的电路还可以用在其他方面。例如，上图中的电机换成灯泡，这一电路就可以用于舞台灯光调节，而且，灯光亮度可以连续变化，即光强的调节是无级的。,第10章讲授到此结束 谢谢大家！,
