《电子基础讲解》PPT课件.ppt

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1、电子基础课程讲解,演讲:旗舰技师,前言,电子！已经成为我们生活中必不可少的组成部份，其身影随处可见，如：电视机、电脑、收音机、手机、功放等！它们中的电子就像我们人体中的内脏，少了它们就像我们人体少了内脏一样，就等于废人一个，那么如何了解各种电子及其工作原理？下面就由我给大家讲解一些简单的电子元件及工作原理！,一:电阻,1.重要的电子元件之一.在电路中用“R”加数字表示，主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。,2.参数识别：,电阻的单位为欧姆（），倍率单位有：千欧K），兆欧（M),换算方法是：1M=1000K=1000000 电阻标注方法有3种，即直标法、色标法

2、和数标法。a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示 47102（即4.7K）；104则表示100K,哪:274等于多少?b、色环标注法使用最多，现举例如下：四色环电阻五色环电阻（精密电阻）,3.电阻分类：,（1）按外形结构分：固定电阻和可变电阻。（2）按制作材料分类：碳膜电阻；金属膜电 阻，线绕电阻，敏感电阻（3）按用途分类：通用电阻，精密电阻，高频电阻，高阻值电阻，高压电阻。,3.电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：,颜色有效数字倍率允许偏差（%）棕色11011红色21022橙色3103/黄色4104/绿色51050.5蓝色61060.2紫色71070.1灰色8108/白色91

3、09+5至-20黑色0100/金色/10-15无色/20银色/10-210,4.电阻的计算公式:,R=R1XR2/R1+R2,二.电容：,在电路中一般用“C”加数字表示，它的作用是：通交流隔直流、振荡、滤波、旁路、耦合储能等作用。1.电容的组成：电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的主要特性是隔直流通交流.电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。,观察纸介电容器的构造,该元件有两片金属膜（导体），中间是一层绝缘纸。,2.电容的识别方法：,电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种

4、。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如：102表示10102PF=1000PF 224表示22104PF=0.22 uF 3、电容容量误差表 符 号 F G J K L M 允许误差 1%2%5%10%15%

5、20%如：一瓷片电容为104J表示容量为0.1 uF、误差为5%。,3.电容的种类,（1）从原理上分为：无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容（2）从材料上分为：CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。,电解电容（铝、钽）,结构：铝箔纸电解液院 表示方法：CD1160V0.22 特点：容量大，损耗大，漏电大 测量：注意方向 符号：用途：用于电路要求不太高!但电容量较大的场合。如电源滤波、低频耦/合、去耦、旁路等。,瓷介电容器,CC12-63V-200P 电路符号 I类 COG/NPO 特点：低损耗电容材料、高稳定性电容量,不随温度、电压和时间的变化

6、而改变。电介质特性好.II类 X7R 特点：电气性能较稳定，随温度、电压、时间的变化，其特有性能变化并不显著，属稳定性电容。III类 Z5V 特点：具有较高的介电常数，电容量较高，低频通用型。用途：I类 用途：用于稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路。II类 用途：用于隔直、耦合、旁路、滤波即可靠性要求较高的中高频电路。III类 用途：广泛用于对电容、损耗要求偏低，标称容量要求较高的电路。,4.电解电容其作用是,隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。滤波：将整

7、流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。储能：储存电能，用于必须要的时候释放。,5.电容串联和并联 的计算公式,三.电感,1.基本作用：滤波、振荡、延迟、陷波等 形象说法：“通直流，阻交流”通直流,所谓通直流就是指在直流电路中,电感的作用就相当于一根导线,不起任何作用.阻交流:在交流电路中,电感会有阻抗,即XL,整个电路的电流会变小,对交流有一定的阻碍作用。,2.电感的符号与单位 电感符号：L 电感单位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(uH)，1H=103mH=106uH。电感量的标称：直标式、色环标式、无标式,3.电感器的种类 1)按照外形，电感器可分为空心电感器(空心线圈)与实心电感器(

8、实心线圈)。2)按照工作性质，电感器可分为高频电感器(各种天线线圈、振荡线圈)和低频电感器(各种扼流圈、滤波线圈等)。3)按照封装形式，电感器可分为普通电感器、色环电感器、环氧树脂电感器、贴片电感器等。4)按照电感量，电感器可分为固定电感器和可调电感器。,4.电感串联和并联的计算公式,四.二极管,晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示。如：D5表示编号为5的二极管。作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。,1.PN结的单向导

9、电(1)PN 结加正向电压（正向偏置）,PN 结变窄,IF,内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。,PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,动画,P接正、N接负,2 PN 结加反向电压（反向偏置）,PN 结变宽,内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。,IR,P接负、N接正,动画,PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,通过以上两个示意图得出以下:,1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二

10、极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。,2.二极管的结构示意图,3.伏安特性,硅管0.5V,锗管0.1V。,反向击穿电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,死区电压,反向电流在一定电压范围内保持常数。,硅管,锗管,4.主要参数,1.最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电

11、流。2.反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。,5.二极管的应用,若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。,分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。,若 V阳 V阴(正向偏置)，二极管导通若 V阳 V阴(反向偏置)

12、，二极管截止,二 极 管 的 分 类,按其结构，通常有点接触型和面结合型两类：,点接触型,面结合型,平面型,点接触型：适用于工作电流小、工作频率高的场合；面结合型：适用于工作电流较大、工作频率较低的场合；平面型：适用于工作电流大、功率大、工作频率低的场合。,按使用的半导体材料分:硅二极管和锗二极管；,按用途分:普通二极管、整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、变容二极管、光电二极管等。,二极管的封装及常见的外观,常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等等。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽以便固定在散热器上。二极管常见的外观有：,发光二极管,整流二极管：利用单向

13、导电性把交流电变成直流电的二极管。稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。变容二极管：利用反向偏压改变PN结电容量的二极管。,6.二极管的简单测试,用万用表检测二极管。判别正负极性万用表测试条件：R100或R1k将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。,图1.1.8 万用表检测二极管,2.判别好坏,万用表测试条件：R1k。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。,二

14、极管的命名,国产二极管的型号命名分为五个部分:第一部分用数字“2”表示主称为二极管第二部分用字母表示二极管的材料与极性第三部分用字母表示二极管的类别第四部分用数字表示序号第五部分用字母表示二极管的规格号,各部分的含义见下表:,2 D Z 11,二极管,P型硅材料,整流管,序号,含义：由P型硅材料制成的整流二极管,举 例,五.整流电路和滤波器,单相半波整流电路,2)工作原理,u 正半周，VaVb，二极管D导通；,3)工作波形,u 负半周，Va Vb，二极管D 截止。,1)电路结构,动画,2.单相桥式整流电路,2)工作原理,u 正半周，VaVb，二极管 D1、D3 导通，D2、D4 截止。,3)工

15、作波形,uD2uD4,1)电路结构,动画,3.电容滤波器,2)工作原理,u uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC 增加，uo=uC。,u uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC按指数规律下降，uo=uC。,=uC,3)工作波形,二极管承受的最高反向电压为。,动画,1)电路结构,4)电容滤波电路的特点,(T 电源电压的周期),(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。,近似估算取：Uo=1.2 U(桥式、全波）Uo=1.0 U（半波）,当负载RL 开路时，UO,为了得到比较平直的输出电压,电感电容滤波器,1)电路结构,2)滤波原理,当流

16、过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。,LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。,形滤波器,形 LC 滤波器,滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。,比 形 LC 滤波器的体积小、成本低。,形 RC 滤波器,R 愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R 大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。,稳压管稳压电路,(2)工作原理,UO=UZ IR=IO+IZ,RL(IO)IR,设UI一定，负载RL变化,UO(UZ),IZ,(1)电路,限流调压,稳压电路,直流稳压电源的原理方框图,

17、功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压,六.三极管,晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。特点：晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件,晶体三极管,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结,基区,发射区,集电区,NPN 型,PNP 型,分类：按材料分：硅管、锗管按结构分：NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管按功率分：小功率管 1 W,一、结构、符号和分类,半导体分离器件,二、电流放大原理,1.三极管放大的条件,内部条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,外部条件,发射结正偏集电结反偏,

18、2.满足放大条件的三种电路,共发射极,共集电极,共基极,实现电路,3.三极管内部载流子的传输过程,1)发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流 IE。,I CN,多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。,IE,少数与空穴复合，形成 IBN。,I BN,基区空穴来源,基极电源提供(IB),集电区少子漂移(ICBO),I CBO,IB,IBN IB+ICBO,即：,IB=IBN ICBO,3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC,IC,I C=ICN+ICBO,2)电子到达基区后,(基区空穴运动因浓度低而忽略),三极管内载流子运动,三极管的电流关系,共集电极接法：集电极作为公共端；,共基极

19、接法：基极作为公共端。,共发射极接法：发射极作为公共端；,各极电流之间的关系式,共基极电流传输系数。,因ICBO较小，所以又因 则，ICIE,因ICEO较小，所以,共发射极电流放大系数。,IE=IC+IB,1,半导体三极管,4.三极管的电流分配关系,当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：,IB=I BN ICBO,IC=ICN+ICBO,IE=IC+IB,穿透电流,5.输出特性曲线 iC=f(vCE)iB=常数,iC是输出电流，vCE是输出电压。,放大区：,发射结正偏、集电结反偏,截止区：,IB=0以下的区域。,饱和区：,发射结和集电结均为正偏。

20、,IC随着VCE的变化而迅速变化。工程上以VCE=0.3伏作为放大区和饱和区的分界线。,VCE大于0.7 V左右(硅管)。,发射结和集电结均为反偏。,三极管的特性曲线,iB是输入电流，vBE是加在B、E两极间的输电压。,输入特性曲线 iB=f(vBE)vCE=常数,导通电压,锗管 0.10.3V,共发射极接法的输入特性曲线其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线，当vCE1V时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB 增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。,测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作

21、状态。,放大VcVbVe,放大VcVbVe,发射结和集电结均为反偏。,发射结和集电结均为正偏。,总结以上：,1.三极管导通电压：硅管0.6-0.8V 锗2.三种工作状态：1)放大：发射结正偏、集电结反偏 UcUbUe B极和 E极之间的压降为0.7V,也可以说B极比E极大0.7V(硅管为例,锗管则相反)2)饱和：发射结和集电结均为正偏 UcUbUe 也可以说B极电压比C极和E极都低.此时三极管处开关断开也就是说C、E极之间相当于一跟断开的导线。,输入,输出,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,基极偏置电阻,使发射结处于正偏，并提供大小适当

22、的基极电流。,晶体管T-放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。,例：分别画出下图放大电路的直流和交流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),短路,短路,对地短路,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,根据直流通路求静态参数,VB,七.耦合放大电路,常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合,优点：前后级隔开，各级Q点静态独立。便于分析、设计和应用。,阻容耦合就是利用电容作为耦合和隔直流元件的电路。如

23、图所示。第一级的输出信号，通过电容C2和第二级的输入电阻ri2加到第二级的输入端。,缺点：信号通过电容到下一级时会大幅度衰减。在集成大电容很困难，所以阻容耦合只适用分立元件电路。,（2）直接耦合,将前后级直接相连的一种耦合方式。但是，两个基本放大电路不能像图那样简单地连接在一起。如果按图那样连接，V1管集电极电位被V2管基极限制在0.7V左右（设V2为硅管），导致V1处于临界饱和状态；同时，V2基极电流由Rb2和Rc1流过的电流决定，因此V2的工作点将发生变化，容易导致V2饱和。通过上述分析，在采用直接耦合方式时，必须解决级间电平配置和工作点漂移两个问题，以保证各级各自有合适的稳定的静态工作点

24、。,解决方法,图（a）中，由于Re2提高了V2发射极电位，保证了V1的集电极得到较高的静态电位。所以V1不致于工作在饱和区。图（b）中，用负电源UBB，既降低了V2基极电位，又与R1、R2配合，使V1集电极得到较高的静态电位。,优点：没有大电容和变压器，能放大缓慢变化的信号，集成电路中广泛应用。.缺点：前后级直流相通，静态Q点相互牵制、相互影响，不利分析和设。,3)变压器耦合,变压器耦合是用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来的方式，如图所示。图中，V1输出的信号通过变压器T1加到V2基极和发射极之间。V2输出的信号通过变压器T2耦合到负载RL上。Rb11、Rb12、Re1和Rb21、R

25、b22、Re2分别为V1和V2确定静态工作点。变压器耦合的优点是：各级直流通路相互独立，变压器通过磁路，把初级线圈的交流信号传到次级线圈，直流电压或电流无法通过变压器传给次级。变压器在传递信号同时，能实现阻抗变换。变压器耦合的缺点是：体积大，不能实现集成化，此外，由于频率特性比较差，一般只应用于低频功率放大和中频调谐放大电路中,（4）共电耦合,在多级放大器中，各级由同一直流电源供电，如图（a）所示，图中，R是直流电源的交流内阻。其交流通路如图2.4.6(b)所示。由图（b）可见，输出信号电压Uo在R上产生的压降将被耦合到V1和V2管的输入端。这种通过直流电源内阻将信号经输出端向各级输入端的传送称为共电耦合。,如果传送到某一级输入端的电压与输入信号源在该级输入端产生的电压有相同的极性，那么该级的合成输入电压便增大，使放大器输出电压Uo增大，而增大了的输出电压通过共电耦合加到后级输入端的电压也增大，使Uo进一步增大，如此循环下去将产生振荡。这样，就破坏了放大器对信号的正常放大作用。为了消除共电耦合的影响，我们应加强电源滤波，在放大器各级电源供电端接入RC滤波元件，如图中的R7、R8、C6、C7、C8。接入C6后，电源内阻R上的信号电压被旁路，即使残留很小的信号电压，通过R7、C7和R8、C8的滤波作用，信号电压也可进一步被滤除。,一天进步一点点.以上!谢谢!,