課程設(shè)計(jì)：任務(wù)四放大電路及其應(yīng)用工作頁(yè)

1、任務(wù)六 三極管放大電路裝調(diào)工作頁(yè)一、 任務(wù)名稱 三極管放大電路裝調(diào)二、 任務(wù)描述1、 由三極管、電阻和少量元器件組裝成三極管放大電路。一、基本放大電路的組成如圖，是另外一種基本放大電路形式。三、 任務(wù)的要求1、 晶閘管調(diào)光電路采用手動(dòng)控制指示燈，電位器進(jìn)行明暗調(diào)節(jié)。2、 用萬能板完成電路焊接，面積為10cm*8cm，元器件布局合理。3、 所有元器件采用插裝方式安裝，電源采用接線連接。四、 任務(wù)目標(biāo)1.能閱讀“晶閘管調(diào)光電路裝調(diào)”工作任務(wù)單，明確工時(shí)、工藝要求，明確個(gè)人任務(wù)要求。2.能識(shí)別電路中元器件和電子材料，檢測(cè)晶閘管、單結(jié)晶體管等元件質(zhì)量，識(shí)讀電路原理圖，掌握電路工作原理。3.根據(jù)原理圖，

2、繪制元器件安裝布置圖，制定工作計(jì)劃。4.正確使用電子焊接常用工具，萬用表，示波器，并根據(jù)任務(wù)要求和原理圖，列舉所需工具和材料清單，準(zhǔn)備工具，領(lǐng)取材料。5.能按圖紙、工藝要求、安裝規(guī)程要求，進(jìn)行電子線路焊接。6.現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，能按施工任務(wù)書的要求直觀檢查，通電測(cè)試，觀察波形圖，進(jìn)行調(diào)試和檢修。7.按電子焊接作業(yè)規(guī)程，作業(yè)完畢后能清點(diǎn)工具、人員，收集剩余材料，清理工程垃圾等。8.能正確填寫任務(wù)單的驗(yàn)收項(xiàng)目，并交付驗(yàn)收。9.工作總結(jié)與評(píng)價(jià)。10.培養(yǎng)獨(dú)立分析、綜合決策、改造創(chuàng)新能力。11.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)助、與人溝通和正確評(píng)價(jià)能力。五、任務(wù)準(zhǔn)備（一）晶閘管知識(shí)晶閘管又稱可控硅SCR，是硅晶體閘流管的簡(jiǎn)稱

3、。是一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。利用其整流可控特性可方便地對(duì)大功率電源進(jìn)行控制和變換。主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。它有普通型（單向型）、雙向型、可關(guān)斷型、快速型和光控型等。使用維護(hù)簡(jiǎn)單、控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)，所以在生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。1、晶閘管外形和符號(hào)晶閘管其外形及符號(hào)如圖6-1所示。晶閘管是用硅材料制成的半導(dǎo)體器件，它有三種結(jié)構(gòu)形式： 螺栓式（中、大功率）、平板式（中功率）和塑料封裝式（小功率）。平板式又分為風(fēng)冷平板式和水冷平板式，使用時(shí)固定在散熱器上。 （f）圖6-1晶閘管的外形、符號(hào)及其結(jié)構(gòu)。塑封式（b）（d） 平板式（c

4、） 螺栓式（e）符號(hào) 2、晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)晶閘管有三個(gè)電極，陽(yáng)極A、陰極K和控制極G，圖6-2為晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。晶閘管由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成，中間形成三個(gè)PN結(jié)：J1、J2、J3。，用鋁片和鉬片作為襯底。圖6-2 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖3、晶閘管的特性（1） 伏安特性圖-6-3 晶閘管的伏安特性（2） 單向可控導(dǎo)電性晶閘管的導(dǎo)通條件為：在晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間加上一定大小的正向電壓；在控制極和陰極之間加上正向觸發(fā)電壓。晶閘管的關(guān)斷條件為：陽(yáng)極電壓降到足夠小或反向，以使陽(yáng)極電流降到（晶閘管的最小維持電流）以下。注：滿足以上兩個(gè)條件，晶閘管才能由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通，但晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通后，控制極就失

5、去了控制作用，這時(shí)只有滿足關(guān)斷條件才能由導(dǎo)通變阻斷，否則一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。（3） 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證晶閘管特性 圖6-4 晶閘管的實(shí)驗(yàn) 第一步：按圖6-4(a)接線，晶閘管不導(dǎo)通，指示燈不亮。第二步：見圖6-4(b)，在晶閘管的柵極陰極間加觸發(fā)電壓UGK，晶閘管導(dǎo)通，指示燈亮。第三步：按圖6-4(c)接線，去掉觸發(fā)電壓，晶閘管仍導(dǎo)通，指示燈亮。第四步：按圖6-4(d)接線，去掉觸發(fā)電壓，將電位器阻值加大，晶閘管電流減小，當(dāng)電流減小到一定值時(shí)，晶閘管關(guān)斷，指示燈熄滅。第五步：按圖6-4(e)接線，去掉觸發(fā)電壓，將電源極性反接，晶閘管關(guān)斷，指示燈熄滅。4、主要參數(shù)（1） 電壓定額正向轉(zhuǎn)折

6、電壓；阻斷態(tài)重復(fù)峰值電壓（正向阻斷峰值電壓）；反向轉(zhuǎn)折電壓（反向擊穿電壓）；反向重復(fù)峰值電壓（反向阻斷峰值電壓）；額定電壓；額定電壓 通常把和中較小的一個(gè)；正向平均電壓，又稱管壓降，一般在0.6V1.2V范圍內(nèi)；其中：注：選用晶閘管時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，以避免瞬時(shí)過電壓損壞晶閘管。管壓降與正向平均電流的乘積就是正向損耗，它是造成元件發(fā)熱的主要原因。（2） 電流定額額定正向平均電流 在額定環(huán)境溫度及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，允許通過工頻正弦半波電流的平均值。當(dāng)散熱條件較差、環(huán)境溫度較高和器件導(dǎo)通角較小時(shí)，所允許的電流要降低。一般為正常工作平均電流的1.52倍。擎住電流 由斷態(tài)到通態(tài)的臨

7、界電流。維持電流 是指由通態(tài)到斷態(tài)的最小電流。浪涌電流 指允許電流過載值。（3） 控制極定額控制極觸發(fā)電壓、電流一般為15V，為幾十到幾百毫安，為保證可靠觸發(fā)，實(shí)際值應(yīng)大于額定值?？刂茦O反向電壓 按規(guī)定，控制極所加反向電壓不得超過10V，以免損壞晶閘管。5、檢測(cè)方法（1） 判別各電極通過用萬用表R×100或R×1k檔測(cè)量普通晶閘管各引腳之間的電阻值，即能確定三個(gè)電極。具體方法是：將萬用表黑表筆任接晶閘管某一極，紅表筆依次去觸碰另外兩個(gè)電極。若測(cè)量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆（k），而另一次阻值為幾百歐姆（），則可判定黑表筆接的是門極G。在阻值為幾百歐姆的測(cè)量中，紅表筆接的是陰極

8、K，而在阻值為幾千歐姆的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陽(yáng)極A，若兩次測(cè)出的阻值均很大，則說明黑表筆接的不是門極G，應(yīng)用同樣方法改測(cè)其它電極，直到找出三個(gè)電極為止（2） 判斷好壞用萬用表R×1k檔測(cè)量普通晶體管陽(yáng)極A與陰極K之間的正、反向電阻，正常時(shí)均應(yīng)為無窮大（）若測(cè)得A、K之間的正、反向電阻值為零或阻值較小，則說明晶閘管內(nèi)部擊穿短路或漏電。測(cè)量門極G與陰極K之間的正、反向電阻值，正常時(shí)應(yīng)有類似二極管的正、反向電阻值（實(shí)際測(cè)量結(jié)果較普通二極管的正、反向電阻值小一些），即正向電阻值較?。ㄐ∮? k），反向電阻值較大（大于80 k）。若兩次測(cè)量的電阻值均很大或均很小，則說明該晶閘管G、K極之間

9、開路或短路。若正、反電阻值均相等或接近，則說明該晶閘管已失效，其G、K極間PN結(jié)已失去單向?qū)щ娮饔谩y(cè)量陽(yáng)極A與門極G之間的正、反向電阻，正常時(shí)兩個(gè)阻值均應(yīng)為幾百千歐姆（k）或無窮大，若出現(xiàn)正、反向電阻值不一樣（有類似二極管的單向?qū)щ姡瑒t是G、A極之間反向串聯(lián)的兩個(gè)PN結(jié)中的一個(gè)已擊穿短路。（3） 觸發(fā)能力檢測(cè) 對(duì)于小功率（工作電流為5A以下）的普通晶閘管，可用萬用表R×1檔測(cè)量。測(cè)量時(shí)黑表筆接陽(yáng)極A，紅表筆接陰極K，此時(shí)表針不動(dòng)，顯示阻值為無窮大（）。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽(yáng)極A與門極短路，相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)電壓，此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆（具體阻值根據(jù)晶閘管的型號(hào)不同

10、會(huì)有所差異），則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接（A、K極上的表筆不動(dòng)，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉），若表針示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng)，則說明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。（二）、 單結(jié)晶體管的知識(shí)1、單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)單結(jié)晶體管（簡(jiǎn)稱UJT）又稱雙基極二極管，它是一種只有一個(gè) PN結(jié)和兩個(gè)電阻接觸電極的半導(dǎo)體器件，它的基片為條狀的高阻N型硅片，兩端分別用歐姆接觸引出兩個(gè)基極b1和b2。從P半導(dǎo)體上引出的電極作為發(fā)射極e。如圖6-5所示，a外形；b符號(hào)，如圖6-6所示，a結(jié)構(gòu)；b等效電路。圖 6-5 單結(jié)晶體管的外形、 符號(hào)圖 6-6 單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及等效電路2、 單結(jié)

11、管的伏安特性在基極電源電壓UBB一定時(shí)，單結(jié)管的電壓電流特性可用發(fā)射極電流IE和發(fā)射極與第一基極B1之間的電壓UBE1的關(guān)系曲線來表示，該曲線又稱單結(jié)管伏安特性，如下圖所示單結(jié)晶體管伏安特性曲線（1）三個(gè)區(qū)域截止區(qū)：截止區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的起始段(OP)。此段UE<UD+UA，電流極小，E和B1兩電極間呈現(xiàn)高阻。負(fù)阻區(qū)：負(fù)阻區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的PV段。當(dāng)UE>UD+UA后，等效二極管導(dǎo)通，使RB1迅速減小， 增大；又進(jìn)一步促使RB1減小。從E、B1兩端看，UE 隨 的增大而減小，即具有負(fù)阻特性，這是單結(jié)管特有的。飽和區(qū)：飽和區(qū)對(duì)應(yīng)曲線中的V點(diǎn)以后段，過V點(diǎn)后 再繼續(xù)增大，RB1將變大，單結(jié)管進(jìn)

12、入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，又呈現(xiàn)正阻特性，與二極管正向特性相似。 （2）三個(gè)區(qū)域的分界點(diǎn) P、V（分別稱為峰點(diǎn)和谷點(diǎn)）。UP、IP分別稱為峰點(diǎn)電壓和峰點(diǎn)電流；UV、IV分別稱為谷點(diǎn)電壓和谷點(diǎn)電流。其中式中 稱單結(jié)管分壓比，一般為0.50.8。上式表明峰點(diǎn)電壓隨基極電壓改變而改變，實(shí)用中應(yīng)注意這一點(diǎn)。 （3）特點(diǎn) 當(dāng)發(fā)射極電壓等于峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通。導(dǎo)通之后，當(dāng)發(fā)射電壓減小到uE<UV時(shí)，管子由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。一般單結(jié)管的谷點(diǎn)電壓在25V。 單結(jié)管的發(fā)射極與第一基極之間的RB1是一個(gè)阻值隨發(fā)射極電流增大而變小的電阻，RB2則是一個(gè)與發(fā)射極電流無關(guān)的電阻。 不同的單結(jié)管有不同的UP和UV。同一個(gè)

13、單結(jié)管，若電源電壓UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在觸發(fā)電路中常選用UV低一些或IV大一些的單結(jié)管4、檢測(cè)方法判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E的方法是：把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，黑表筆接假設(shè)的發(fā)射極，紅表筆接另外兩極，當(dāng)出現(xiàn)兩次低電阻時(shí)，黑表筆接的就是單結(jié)晶體管的發(fā)射極。單結(jié)晶體管B1和B2的判斷方法是：把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，用黑表筆接發(fā)射極，紅表筆分別接另外兩極，兩次測(cè)量中，電阻大的一次，紅表筆接的就是B1極。（三）、晶閘管觸發(fā)電路要使晶閘管導(dǎo)通，除在它的陽(yáng)極和陰極間加上正向電壓外，還必須在它的門極加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號(hào)（電壓和電流）。這種晶閘管提供觸發(fā)信號(hào)的電路稱為晶閘

14、管觸發(fā)電路。對(duì)觸發(fā)電路的要求是：與主電路同步，能平穩(wěn)移相且有足夠的移相范圍，脈沖前沿陡且有足夠的幅值與脈寬，穩(wěn)定性與抗干擾性能好等。觸發(fā)電路種類很多，主要有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路和發(fā)展很快的集成電路觸發(fā)電路。1、單結(jié)晶體管振蕩電路。利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性與RC電路的充放電特性，組成頻率可調(diào)的振蕩電路，用來產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)脈沖。該電路又稱單結(jié)晶體管脈沖振蕩電路，如圖6-7（a）所示，工作原理如下： （a） （b）圖6-7單結(jié)晶體管振蕩器電路圖及波形圖（a）電路圖（b）波形圖當(dāng)接通電源后，電源通過R2、R3加到單結(jié)管的兩個(gè)基極上，同時(shí)又通過R4、RP向電容器C充電，電容兩端的電壓uC按指數(shù)規(guī)律上升。

15、在uC（uC=uE ）<UP時(shí)，單結(jié)晶體管截止，R3兩端輸出電壓近似為0。當(dāng)uC達(dá)到峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，單結(jié)晶體管的E、B1極之間突然導(dǎo)通，電阻RB1急劇減小，電容上的電壓通過RB1、R3放電，由于RB1、R3都很小，放電很快，放電電流在R3上形成一個(gè)脈沖電壓uR3。隨著電容的放電，uc迅速下降，當(dāng)uC下降到谷點(diǎn)電壓UV時(shí)，E、B1極之間恢復(fù)阻斷狀態(tài)，單結(jié)晶體管從導(dǎo)通跳變到截止，輸出電壓uR3下降到零，完成一次振蕩。當(dāng)E、B1極之間截止后，電源又對(duì)電容C在次充電，并重復(fù)上述過程，結(jié)果在R3上得到一個(gè)周期性尖脈沖輸出電壓，如圖6-7（b）所示。上述電路的工作過程是利用了單結(jié)晶體管負(fù)阻特性和RC

16、充放電特性，如果改變RP阻值（或電容C的大小），便可改變電容充放電的快慢，使輸出的脈沖波形前移或后移，從而改變控制角，控制了晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的時(shí)刻。顯然，充放電時(shí)間常數(shù)=RC大時(shí)，觸發(fā)脈沖后移，大，晶閘管推遲導(dǎo)通；小時(shí)，觸發(fā)脈沖前移，小，晶閘管提前導(dǎo)通。2、晶閘管觸發(fā)調(diào)光電路組成和工作原理。晶閘管觸發(fā)調(diào)光電路如圖6-8所示，T為電源變壓器，V1V4為單相橋式整流電路，R1和Vz并聯(lián)穩(wěn)壓電路，而V5、R2、R3、R4、Rp、C等組成單結(jié)晶體管的張弛震蕩器。電源電壓220V交流電，由電源變壓器T降壓為9V，在經(jīng)過V1V4二極管橋式整流后輸出的全波整流電壓，經(jīng)R1和穩(wěn)壓管Vz削波后得到梯形波電壓uz，

17、（削波：當(dāng)整流輸出的脈動(dòng)電壓小于穩(wěn)壓管Vz穩(wěn)壓值時(shí)，Vz不導(dǎo)通，其兩端的電壓與整流輸出電壓相等；當(dāng)整流輸出的脈動(dòng)電壓大于穩(wěn)壓管Vz穩(wěn)壓值時(shí)，使Vz擊穿，其兩端的電壓保持穩(wěn)壓值，整流橋輸出的電壓高出穩(wěn)壓管的部分降在電阻R1上，近似得到一個(gè)梯形波。）此電壓一方面作為指示燈的電源電壓，同時(shí)也作為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的同步直流穩(wěn)壓電源電壓。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路振蕩產(chǎn)生的尖脈沖信號(hào)uR3，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，uR3觸發(fā)晶閘管V7的控制極，調(diào)節(jié)電位器RP，能改變晶閘管V7控制極電壓的控制角，即改變指示燈正負(fù)極間的直流電壓，從而對(duì)指示燈的亮度進(jìn)行控制。圖6-8 晶閘管觸發(fā)調(diào)光電路。六、任務(wù)計(jì)劃 各小組集體討論，得出實(shí)

18、施決策，制定工作計(jì)劃（見表11），合理安排工作步驟，小組成員根據(jù)自身技能操作水平和理論基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)習(xí)場(chǎng)景，制定工作實(shí)施計(jì)劃。表1-1晶閘管調(diào)光電路裝調(diào)工作計(jì)劃工作時(shí)間共_小時(shí)審核：_計(jì)劃制定指南：計(jì)劃制定需考慮合理性和可行性，計(jì)劃制定可參考以下工序：熟悉任務(wù)學(xué)習(xí)理論任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施裝調(diào)總結(jié)、評(píng)價(jià)計(jì)劃實(shí)施步驟1.2.3.4.5.七、 任務(wù)實(shí)施1、準(zhǔn)備器材為準(zhǔn)備工作任務(wù)。組員需要填寫倉(cāng)庫(kù)借用儀器儀表清單（表1-2）和電子元器件領(lǐng)取清單（表1-3）。表1-2晶閘管調(diào)光電路裝調(diào)借用儀器儀表清單生產(chǎn)單號(hào)：_ 領(lǐng)料部門：_ 年 月 日序號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格單位借出時(shí)間借用人簽名歸還時(shí)間歸還人簽名管理員簽名備注表1-

19、3晶閘管調(diào)光電路裝調(diào)電子元器件領(lǐng)取清單生產(chǎn)單號(hào)：_ 領(lǐng)料部門：_ 年 月 日序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位申領(lǐng)數(shù)量實(shí)發(fā)數(shù)量歸還時(shí)間歸還人簽名管理員簽名備注2、 萬能板安裝和調(diào)試（1） 參考標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板元器件布局和布線（圖1-1），設(shè)計(jì)晶閘管調(diào)光電路l 元器件整體布局方案_l 繪制元器件安裝布置圖：l 元器件安裝流程_（2） 安裝與測(cè)試元器件焊接順序：_電阻器和電容器安裝方式：_(立式或臥式安裝) 晶閘管電極及符號(hào)安裝方式：_ 單結(jié)晶體管電極及符號(hào)安裝方式：_電源的引入方式：_ 圖1-1參考標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板 3、 想一想（1）、進(jìn)行晶閘管調(diào)光電路調(diào)試時(shí)，工作臺(tái)控制面板電源面板（圖1-2），應(yīng)該怎么樣調(diào)節(jié)和連接？_

20、（2）、怎么樣用萬用表測(cè)量出晶閘管各個(gè)電極，判斷質(zhì)量的好壞？_（3）、怎么樣用萬用表測(cè)量出單結(jié)晶體管各個(gè)電極，判斷質(zhì)量的好壞？_注意調(diào)試前先檢查工作臺(tái)電源輸出是否正常，在進(jìn)行調(diào)試時(shí)組員必須通過調(diào)試接口面板選擇組別，避免調(diào)試時(shí)發(fā)生沖突而造成設(shè)備損壞。思考一下如果二極管V1接反，電路能否正常工作？V2反接對(duì)電路有什么影響？_如果二極管Vz接反，電路能否正常工作？對(duì)電路有什么影響？_C1容量大小對(duì)指示燈是否有影響，如果改為1F/25V，指示燈發(fā)生怎樣變化？_4、調(diào)試數(shù)據(jù)和波形記錄（1）晶閘管調(diào)光電路指示燈的亮暗與C和Rp參數(shù)有關(guān)，如想指示燈變亮，可把C容量_（增大或減小），或把Rp阻值_（增大或減?。?） Ue波形圖為_充放電波形，它充電和放電時(shí)間常數(shù)_（相同或不相同）。5、復(fù)習(xí)：查閱DC4322B示波器（圖1-3）說明書，正確使用儀器進(jìn)行測(cè)量。圖1-3示波器寫出圖中標(biāo)示處的功能（1）_（2）_（3）_（4）_（5）_（6）_（7）_晶閘管調(diào)光電路調(diào)試記錄表整流電路輸出波形Ue點(diǎn)波形當(dāng)增大R