高级汽车维修电工培训教材.ppt

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1、高级汽车维修电工培训教材,汽车维修行业工人技术等级培训教材,课时计划,高级汽车维修电工培训教材全书分为 三篇十六章八十四节讲述了电子技术基础知识、汽车电气设备检测仪系统的介绍了汽车电子控制系统结构、工作原理、检测与维护以及故障诊断与排除等实用技术介绍 了汽车空调系统的检修及故障排除本教材计划用三十二个个课时讲授，一个课时总复习，课程初步安排如下：,第一篇 电子技术基础,本篇有三章十七节，计划用三个课时讲授第一章一个课时：主要讲低频电压放大电路、多级放大器、反馈与震荡电路、直流与集成运算放大器、功率放大器等。第二章一个课时：主要讲脉冲数字电路、RC电路、逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序

2、逻辑电路、集成电路构成的脉冲单元电路。第三章一个课时：主要讲汽车专用信号模拟检测仪、万用表、示波器、汽车电控系统诊断仪及第二代汽车电脑诊断系统OBD-简介。,第二篇 汽车电子控制系统。,本篇有九章四十八节，计划用二十二个课时讲授。第一章一个课时：主要讲汽车电子控制系统的组成、原理及应用、电控单元及故障自诊断系统。第二章四个课时：主要讲传感器及检测。第三章四个课时：主要讲汽车发动机集中控制、电控汽油喷射、电控点火、怠速控制、发动机进气及排放控制、柴油机电子控制、发动机电子控制装置的故障诊断与检修。,第四章四个课时：主要讲电控自动变速器的电子控制系统、常见故障与分析、检修程序及检修实例。第五章两个

3、课时：主要讲ABS和ASR电控装置的组成、工作原理及检修。第六章两个课时：主要讲电控巡航、电控悬挂、电控动力转向系统的检修。第七章一个课时：主要讲汽车视听系统和导航系统的原理及检修。第八章八两个课时：主要讲电控安全与防盗报警系统。安全气囊、电控门锁、遥控车门、防盗点火锁、中央门锁及防盗报警系统的原理与检修。第九章两个课时：主要讲汽车前照灯、电子闪光器和转向灯、电子式刮水器和电子式电喇叭及汽车电子仪表的原理与检修。,第三篇 汽车空调系统检修与故障排除,本篇有四章十九节，计划用个七个课时讲授第一章一个课时：主要讲汽车空调系统的组成及原理（汽车空调的制冷、采暖、通风、净化系统）第二章两个课时：主要讲

4、汽车空调系统的控制与调节（制冷系统的温度、运行工况、运行保护控制）第三章两个课时：主要讲汽车空调系统检修技术（轿车空调制冷压缩机、储液干燥器、热交换器、膨胀阀和控制系统检修；客车空调独立式加热器和控制系统检修）第四章两个课时：主要讲汽车空调系统故障诊断与排除（轿车、客车、电脑全自动空调系统的故障诊断与排除及检修后的性能检测）,第一篇 电子技术基础,第一章 晶体管放大电路,晶体管,一、晶体二极管晶体二极管的分类晶体二极管的特性二、晶体三极管晶体三极管的基本结构晶体三极管的工作特性三极管开关电路,晶体二极管,晶体二极管是一个经过特殊封装，有两个引出电极的半导体元件。内部有P（正）型半导体和N（负）

5、型半导体形成的PN 结。它具单向导电的特性二极管由P型半导体引出的电极为正极；由N型半导体引出的电极为负极按制造材料可分为：硅二极管和锗二极管按用途可分为：普通二极管、稳压二极管、发光二极管、和光电二极管。二极管的工作特性 正向导通性 反向截止性 反向击穿性,晶体三极管晶体三极管的基本结构 晶体极管是由两个PN结构成的半导体器件，它有三个区和三个引出电极。两个PN结的公共部分叫基区，由基区引出的极称为基极，基区两侧的部分，分为发射区和集电区，引出的电极分别是发射极和集电极。基区和发射区间的PN结称为发射结，基区和集电区间的PN结称为集电结。晶体三极管的工作状态电流放大状态：三极管基极电流的微小

6、变化，能引起集电极电流的较大变化。因此，可通过基极控制集电极电流，达到电流放大作用，实质上三极管是以微小电流控制较大电流，以小控大，以弱控强的器件。三极管截止状态：当发射结处于反向或零偏置使基极电流等于0时，基极相当于开路，三极管失去放大作用，通常把这种工作状态称为三极管截止状态。三极管饱和状态：当基极电位升高使发射结和集电结均处于正偏时，集电极电流受集电极回路最大供电能力的限制，不再与基极电流成比例增长，发射极和集电极之间相当于开关的“闭合”状态。这种工作状态称为三极管饱和状态。,三极管开关电路开关特性：三极管截止时发射极和集电极之间相当于开关的断开状态，三极管饱和时发射极和集电极之间相当于

7、开关的“闭合”状态，三极管的这种特性叫开关特性。三极管由截止转变为饱和，或由饱和转变为截止的过程叫“翻转”。汽车电子设备中许多装置的三极管均工作在开关状态。,第一节 低频电压放大电路,一、概述1、晶体管放大电路的作用2、放大电路的基本要求3、共发射极放大电路的组成二、放大电路的工作原理 静态放大电路的工作状态分为 动态,概述 晶体管放大电路的作用放大电路是利用三极管放大原理，把微弱的电信号转变为较强的电信号。把向放大电路提供输入信号的电路或设备称为信号源，把接收放大电路输出电信号的元器件或电路称为放大电路的负载。,放大电路的基本要求,有一定的放大倍数非线性失真要小工作要稳定，不能自激具有一定的

8、通频带要有合适的输入电阻和输出电阻,共发射极放大电路的组成,晶体管V是电路的核心，主要起电流放大的作用。电源UCC用于保证发射结正偏，集电结反偏，三极管处于放大状态。集电极电阻RC将三极管的电流放大转换为电压放大作用。电阻RB为晶体三极管基极偏置电阻，使其工作在放大区域。耦合电容C1 C2起到隔离直流通交流的作用。,放大电路的工作原理,放大电路的工作状态分为动态和静态静态是指无交流信号输入时，电路中的电压、电流都不变(直流)状态.1、直流通路 它只允许直流电流通过的路径.由于电容器具有隔离直流通交流作用,画直流通路时要把电容器开路.,2、静态工作点Q 它是指放大器在静态时晶体三极管各极的电压、

9、电流值(Ib、Ic、Uce).它们可以用输入特性曲线和输出特性曲线上的点(Q)来表示.,动态 是当放大电路有信号输入时,电路中的电压、电流随输入信号做相应变化 的状态.在静态基础上,给放大电路加上输入信号ui,电路工作在放大状态(动态).由于设置了静态,使输入信号工作在近似线性区，输入极电压Ube=Ubeq+ui动态都是在静态的基础上叠加了一个交流信号,1、交流通路 它是放大电路的交流有效电路，是动态时，放大电路的输入回路和输出回路的交流电流流通的路径。画交流通路时，电容C1、C2和电源UCC可看对交流的短路。,2、放大电路的输入电阻、输出电阻和放大倍数三极管输入电阻rbe:常用公式 rbe=

10、300+（1+）26IeQ（）放大电路的输入电阻Ri：Ri=Rbrbe放大电路的输出电阻R0：R0RC放大电路的放大倍数AU：放大器空载时 AU=RCrbe放大器有载时 AU=RL/rbe RL=RCRL/RC+RL 这是用近似估算法对放大电路的分析，此方法不足之处是难以判断所设的静态工作点是否合适，放大电路在工作过程中是否会出现线性失真及动态工作范围的确定。而图解分析法利用晶体管的输入、输出特性曲线用作图的方法求得静态工作点、输入、输出波型和放大倍数等。,第二节 多级放大器,一、多级放大器的组成 多级放大电路-是由两个或两个以上的单级放大电路组成。耦合-级与级之间的连接方式叫耦合。耦合的常用

11、方式有:变压器耦合一般用在功率放大电路中。直接耦合主要用在直流放大电路中。阻容耦合主要用在低频交流电压放大电路中。对耦合方式的要求保证前级的电信号顺利的传给后级耦合电路对前、后级放大电路的静态工作点没有影响电信号在传输过程中失真要小,级间传输效率要高,二、多级放大器的放大倍数 从图中可知，前级放大器对后级放大器来讲是信号源，它的输出电阻就是信号源的内阻 后级放大器对前级放大器来讲是负载，它的输入电阻就是信号源的负载电阻。,1、电压放大倍数第一级放大器的电压倍数为：AU1=U01/Ui1第二级放大器的电压倍数为:AU2=U02/Ui2 两级放大器的电压倍数为:AU=U0/Ui=U02/Ui1=A

12、U1 AU2多级放大器的总电压放大倍数为：AU=（-1）n.AU1AU2AU3AU4AUn,2、多级放大器输入、输出电阻多级放大器的输入电阻就是第一级放大器的输入电阻。Ri=Ri1多级放大器的输出电阻就是它最后一级放大器的输出电阻。Ro=Ron,第三节 反馈与振荡电路,一、反馈电路定义判别方法反馈放大器的分类反馈放大器的的组成负反馈的作用二、振荡电路正弦波振荡器的振荡条件及基本组成常见振荡器简介,一、反馈电路定义-反馈是指将放大电路的输出量（电流或电压）的一部分或全部，经过一定的元件或网络（反馈网络）回送到输入端，这个回送信号和外加输入信号共同参与对放大器的控制作用。负反馈回送到输入端的的反馈

13、信号与原来外加输入信号相位相反，削弱了原输入信号，这种反馈叫负反馈。正反馈若反馈信号与外加输入信号相位相同，加强了原输入信号，这种反馈叫正反馈。正反馈用于振荡电路。,反馈的判别可根据电路中有无反馈 通路来确定，首先看输入与输出回路之间有无联系元件（反馈元件）。若输出量经过反馈元件回送一定的信号（反馈信号）影响放大器的净输入，则存在反馈。如下图：R1接在输入、输出之间，输出信号通过它送回输入端而影响输入信号，形成反馈通路。,反馈放大器的分类按反馈极性分：正反馈和负反馈 用瞬时极性判断，从输入端开始+或-，经放大反馈回送到输入端的极性和原输入信号极性相比较，若极性相反，则为负反馈；若极性相同，则为

14、正反馈。按反馈信号的组成分：直流反馈和交流反馈 直流反馈信号只有直流成分，起稳定静态工作点的作用；交流反馈信号只有交流成分，用以改善放大电路的动态性能。一般两种是同时存在的。按反馈网络从输出端的取样分：电压反馈和电流反馈 电压反馈的反馈信号取自输出电压U0，并与输出电压成正比；电流反馈的反馈信号取自输出电流I0，并与输出电流成正比。判别方法是：将放大电路输出端（U0）假设交流短路（令U0=0）观察反馈是否存在，若存在为电流反馈，不存在为电压反馈。,按输入端求和方式分：串联反馈和并联反馈 串联反馈-反馈信号与输入信号在输入回路中相串联（以电压形式相加）；并联反馈-反馈信号与输入信号在输入回路中相

15、并联（以电流形式相加）。下图为四种类型负反馈电路方框 图,反馈放大器的组成 反馈放大器由增益为A的的基本放大电路和反馈系统 为 F的反馈网络两部分组成。图例是由基本放大电路和反馈网络组成的一个闭环反馈系统。图中：X输入量 反馈量d X为净输入量输出量,反馈放大器的一般分析方法开环放大倍数（增益）又称基本放大器的放大倍数或是未考虑反馈影响时放大器的放大倍数。它是输出量与净输入量（信号）之比。A=X0 Xd,反馈系数F是指反馈量与输出量之比 F=Xf X0 它表示反馈网络从输出量中取多大比例的量反馈到输入端。闭环放大倍数Af 是指反馈放大器输出量与输入量之比 Af=X0 X i 由例图可看出 X

16、i=Xd+Xf可化为：Af=X0 Xd+Xf=A 1+AF 这是反馈放大器的基本关系式，它表明了闭环放大倍数Af 与开环放大倍数A的关系。说明深度负反馈放大电路的闭环放大倍只与反馈系数有关，与基本放大器无关。,负反馈的作用提高放大电路的稳定性扩展通频带改善非线性失真串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大 负反馈会使放大倍数降低,二、振荡电路振荡器 是一种能量转换装置，它不需要外加信号就能自动的把直流电能转换成具有一定频率、一定振幅、一定波形的交流信号，这种现象称为自激振荡，这种装置称为自激振荡器，简称振荡器或波形发生器。振荡器的分类

17、 一类是正弦波振荡器，输出波形是正弦波。如：各种频率的正弦波信号发生器、载波振荡器等 另一类是非正弦波振荡器，输出波形是非正弦波，包含丰富的谐波，如：方波、锯齿波、三角波等,正弦波振荡器的振荡条件及基本组成正弦波振荡器的振荡条件 相位条件 振荡电路中必须有一个由放大器和正反馈网络构成的反馈环，要保证反馈到放大器输入端的电压相位与原输入电压相位一致，形成正反馈。幅度条件 为了持续振荡，稳定输出，反馈到放大电路输入端的电压不得低于输入电压。正弦波振荡器的基本组成 正弦波振荡器由放大器和反馈网络两部分组成。它必须包括：放大、正反馈、选频和稳幅四个环节。,选频网络由RC元件组成，称RC正弦波振荡器 一

18、般用RC振荡器产生低频信号 选频网络由LC元件组成，称LC正弦波振荡器 一般用LC振荡器产生高频信号 振荡器的起振过程 当振荡器接通电源的瞬间，电路中出现一个电冲击，这个电冲击激起的信号中包含了频率从0 的各种谐波分量，但其中只有满足振荡条件的特定频率才能经过放大正反馈放大的过程，正反馈将使输出信号振幅逐渐增大，形成振荡，其它频率的信号则不能满足振荡条件而被淹没。,常见振荡器简介,变压器反馈式振荡器 图中C、L作为选频网络，电路类似于调谐放大器，但不需要外加输入信号，而是通过变压器耦合把输出信号反馈到输入端。可满足起振平衡条件，关键是相位平衡条件，要求是正反馈。从图中标出的瞬间极性可知，满足正

19、反馈要求，可以产生振荡。,电感三端式振荡器电感三端式振荡器又称哈特莱振荡器，是一种应用比较广泛的振荡器。从图中可看出：交流等效电路由Lb、Lc、C组成的振荡器回路有三个端点，它们分别连接至晶体管三个极，且利用电感Lb产生反馈电压，所以称为电感三端式振荡器其瞬时极性满足相位平衡条件，振荡频率为：,电容三端式振荡器 电容三端式振荡器又称考毕兹振荡器，从交流等效图中可见，从振荡回路引出三个端点，分别与晶体管的三个电极相连接，利用Cb 产生反馈电压,因此称为电容三端式振荡器.其瞬时极性满足相位平衡条件,振荡频率为:,RC桥式振荡器 LC振荡器一般用于要求频率较高的电子设备中，若需要产生的振荡频率较低（

20、几十千赫以下），一般用RC振荡器。例图为RC桥式振荡器，它是由RC串并联电路构成的选频网络和负反馈放大器组成。调节R值和C值就可以改变振荡器输出信号的频率。其振荡频率为：桥式振荡器的输出电压稳定，波形失真小，频率调节方便。因此，低频标准信号发生器中都用它构成振荡器。,第四节 直流与集成运算放大器,直流放大器前级与后级静态工作点的相互影响问题零点飘移现象 集成运算放大器理想运算放大器的特性分析理想放大器的主要依据反相比例运算器和同相比例运算器,直流放大器用来放大缓慢变化的信号或某个直流量变化的放大电路就是直流放大器。直流放大器只能采用直接耦合的方式，把前级的输出端直接接到后级输入端。直接耦合电路

21、存在的问题：各级直流工作点相互牵制、相互影响。零点漂移现象由于级间直接耦合，即使输入信号为零，但受环境温度等影响引起工作点的漂移会逐渐放大，导致输出端也会出现无规则的缓慢变化的电压，这就是零点漂移现象。,前级与后级静态工作点的相互影响问题,为了解决直接耦合对静态工作点带来的影响，可采取以下措施：在 发射极串入电阻Re 在 发射极串入一个或几个二极管在 发射极串入稳压管采用PNP管和NPN管组成互补耦合电路 零点漂移现象 在直流放大器中，为了抑制零点漂移，可采用热敏元件进行温度补偿、电流负反馈等措施，其中最有效的方法是利用具有对称结构的差动放大器,1、差动放大器 例图中是用两个极性相同的三极管组

22、成的最简单的差动放大器。信号由两个基极输入，两个集电极输出。电路结构对称，它们静态工作点相同。静态时，输入信号等于零，由于两管对称，电流相等，集电极电位也相等，IcI Ic2Uc1Uc2，故输出端电压U0Uc1Uc2，静态时输出电压为零。当温度升高时，两管都产生零点漂移，两管的集电极电流都大，集电极电位都下降，且两管的变化量相等。故由温度或电源电压变化引起的零点漂移被有效的抑制了。这种对称差动放大器对两管所产生的同向漂移（不论什么原因引起的），都有抑制作用，这是它的特殊优点。,、差动放大电路对信号放大的作用 在有信号输入时，对称差动放大电路的工作状态可为三种输入类型：共模输入、差模输入、比较输

23、入。共模输入若两管基极输入的电流信号大小相等、极性相同，Ui1=ui2,这样的输入称为共模输入。在共模输入信号的作用下，如果两管完全对称，两管集电极电位变化相同，所以输出电压等于零。即差动放大器对共模信号没有放大能力，温度和电源电压等变化引起的零点漂移与其它干扰信号都可以视作共模信号。差动放大电路抑制共模信号能力的大小也反映出它对零点漂移的抑制水平。在高质量的直流放大电路中第一级采用差动放大器,差模输入若两管基极输入的电流信号大小相等、极性相反，Ui1=ui2,这样的输入称为差模输入。差模输入使两管的c一增一减，相应两管的集电极电位也一增一减，使V1管集电极电流增大，集电极电位降低，使V2管集

24、电极电流减小，集电极电位增高，两管的集电极电位呈现反向变化，其差值即为输出电压u0c1c2比较输入若两管基极输入的信号即非共模，又非差模，它们的大小和相对极性是任意的，差动放大器将这样两个信号进行比较放大，这在自动控制中是常见的。,共模抑制比差动放大器的任务是放大有用的差模信号，抑制无用且有害的共模信号。共模抑制比差动放大器对共模信号的抑制能力，通常用共模抑制比MRR来表示。是放大电路对差模信号放大倍数Ad与对共模信号的放大倍数AC之比。即MRR Ad AC当电路完全对称时，AC，AMRR，这是理想状态。实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。一般情况下MRR是远大于1的数

25、。电路对称性越差，MRR越小，抑制共模干扰能力越差。MRR是衡量差动放大器性能的重要指标。,3、典型差动放大电路下图是典型差动放大电路这个电路中多加了电位器RP、发射极电阻Re和辅助电源GBe。Re的作用是稳定电路的工作点，限制每只三极管漂移范围。由于Re的电流负反馈作用，使每只三极管的漂移又得到一定程度的抑制，Re的阻值取的大小，影响电流负反馈的作用和稳流效果。一般大些效果好,Re 对放大信号不存在负反馈，因为电路对称，输入差模信号时，V1、V2管的集电极电流呈现反向变化，若电路的对称性足够好，两管的电流一增一减，其变化量相等，使通过Re的总电流近似不变，则Re对输入信号不起负反馈作用，基本

26、上不影响差模信号的放大效果。RC是调平衡用的，称为调零电位器。由于电路不完全对称，当输入电压为零时，输出电压不一定等于零，利用RC可以方便的改变两管的初始状态。使输出电压为零。因RC是串在两管发射极电路中，对差模信号有负反馈作用，所以其阻值不宜过大（几十到几百欧）,右图是具有恒流源的差动放大器用三极管恒流源来代替RP，因三极管工作在放大区时，集电极电流是由基极电流决定的，若基极电流一定，集电极电流也一定，具有恒流特性。用恒流管V3，作为V1和V2管的公共发射极电阻，V3管基极电位由电源经电阻R1和R2分压固定。适当选择好R1、R2和Re3的值，在温度变化时，可保持Ic1 和 Ic2几乎不变，V

27、1和V2管工作点稳定，达到自动抑制零点漂移的目的。在差动放大电路中应用广泛。,集成运算放大器是一种双端输入单端输出，高放大倍数的直接耦合多级放大器，因它最初用于数值运算，故称之为集成运算放大器。集成运算放大器大多属于直接耦合多级放大器的结构，和分立元件电路相似。因其芯片的各元件是在同一条件下制作出来的，所以它们的均一性和重复性好。,理想运算放大器具有的特性开环增益u0开环输入电阻输出电阻分析理想运算放大器的两个主要依据两个输入端的输入电流近似为零 i+-反相输入端的电压等于同相输入端的电压+-运用这两个分析依据，集成运算放大器可构成运算器、加法器、减法器等应用电路,反相比例运算器、同相比例运算

28、器虚地概念：当集成运算放大器的同相输入端接地或通过电阻接地时，因为 u+u-，所以反相输入端的电压也为零，即反相端似乎接地，因此称它为虚地。虚假短路：当集成运算放大器的同相输入端电压等于输入电压ui时，因为 u+u-所以两个输入端电压都近似等于 ui，两个输入端出现的现象称为虚短。,第五节 功率放大器,一、功率放大器的要求 二、功率放大器的种类 功率放大器是以向负载提供足够大功率的放大器，一般由三级组成，前置放大级（电压放大）、激励级（电流放大又称推动级）和功率放大级。功率放大器中使用的放大管称为“功放管”,功率放大器的要求功放级的输出功率尽可能大功放级的效率尽可能高功放级的非线性失真尽可能小

29、要考虑功放管的散热问题功率放大器的种类功率放大器的功放级工作在大信号状态，类型有：甲类、乙类和甲乙类三种甲类功率放大器的特点：有一定的静态值波形不失真静态损耗大，效率低,乙类功率放大器的特点：静态工作点位于交流负载线截止区，无静态值波形失真，只放大半个周期静态损耗小，效率高三极管波形合成时，有交越失真乙类推挽功率放大电路是用两只功放管在一个信号周期内轮流导通、截止，以提高效率。,变压器耦合乙类推挽功率放大器 如图所示，V1、V2为功放管（同类型管），T1为输入变压器，T2为输出变压器。U2在正半周时V1导通，V2截止；u2负半周时V1截止，V2导通。从而在L上形成一个完整周期的信号波形。,OTL乙类推挽功率放大器下图为OTL（无输入、输出变压器）乙类推挽功率放大器电路。它采用两只不同类型的功放管，Ui在正半周时，V1导通，V2截止；Ui在负半周时，V1截止，V2导通。电容C即作耦合电容，又在V1截止时为V2提供电源.,功放管的选择要求每只功放管最大允许管耗Pom0.2Pom选用U（BR）ceq2UCC最大集电极电流 Icm UccL乙类推挽功率放大器产生交越失真的原因 乙类推挽功率放大器由于功放管处于零偏置，输入特性的起始部分为非线性，从而使ui 输入时，两管的交接部分出现了失真，这种失真叫交越失真。克服的办法就是给功放管加上适当的正偏压。,思考题,1,