電子技術基礎與技能模擬信號

1、 項目一 儀器儀表的使用 項目目標1.掌握指針式、數(shù)字式萬用表的規(guī)范操作方法2.會檢測常見電子元件和電路中的物理量等3.掌握示波器的使用方法安全規(guī)范1. 正確選擇儀表的檔位量程2. 在旋轉(zhuǎn)檔位或旋鈕時務必做到動作輕技能要求1. 選擇合適的檔位量程2. 會讀取數(shù)據(jù)3. 會使用示波器檢測電信號項目導入 在工作實際中，常常需要測量電流、電壓、電阻等參數(shù)或者是某個輸出波形的形狀，因此，這些工作經(jīng)常使用電子儀器或儀表來完成，那么本章就來具體講述一下我們?nèi)粘Ｉ钪袃x器儀表的使用方法。 常用的儀表有指針式萬用表、數(shù)字式萬用表常用的儀器有信號發(fā)生器和示波器。 任務一 MF-47型萬用表的使用 萬用表具有用途多

2、，量程廣，使用方便等優(yōu)點，是電子測量中最常用的工具。它可以用來測量電阻，交直流電壓和直流電壓。有的萬用表還可以測量晶體管的主要參數(shù)及電容器的電容量等。掌握萬用表的使用方法是電子技術的一項基本技能。我們就現(xiàn)已MF47指針式萬用表為例來講述其使用方法。 一、指針式萬用表的結(jié)構(gòu) 萬用表由表頭、測量線路板、轉(zhuǎn)換開關、面板等幾個主要部分組成，如圖1.1.1所示。 刻度盤與檔位盤印制成紅,綠,黑三色。表盤顏色分別按交流紅色,晶體管綠色,其余黑色對應制成,使用時讀數(shù)便捷?？潭缺P共有六條刻度,第一條專供測電阻用；第二條供測交直流電壓,直流電流之用；第三條供測晶體管放大倍數(shù)用；第四條供測量電容之用；第五條供測電

3、感之用；第六條供測音頻電平。刻度盤上裝有反光鏡,以消除視差。 除交直流2500V和直流5A分別有單獨插座之外,其余各檔只須轉(zhuǎn)動一個選擇開關,使用方便。 圖1.1.1 二、MF47萬用表基本功能 MF47型是設計新穎的磁電系整流式便攜式多量程萬用電表。可供側(cè)量直流電流,交直流電壓,直流電阻等,具有26個基本量程和電平,電容,電感,晶體管直流參數(shù)等7個附加參考量程。三、萬用表的使用方法1.萬用表測量電阻。步驟一:進行機械調(diào)零萬用表在測量前，應注意水平放置時，表頭指針是否處于交直流擋標尺的零刻度線上，否則讀數(shù)會有較大的誤差。若不在零位，應通過機械調(diào)零的方法（即使用小螺絲刀調(diào)整表頭下方機械調(diào)零螺釘）使

4、指針回到零位。步驟二:進行歐姆調(diào)零將選擇開關旋在“擋的適當量程上，將兩根表筆短接，指針應指向零歐姆處。每換一次量程，歐姆擋的零點都需要重新調(diào)整一次。步驟三:選擇合適的量程在測量阻值之前先對阻值的大小進行估算，然后將萬用表的檔位旋轉(zhuǎn)至合適的量程，如不確定，先從較大阻值量程開始，一步一步調(diào)整量程。步驟四：進行測量 測量電阻時，被測電阻器不能處在帶電狀態(tài)。在電路中，當不能確定被測電阻有沒有并聯(lián)電阻存在時，應把電阻器的一端從電路中斷開，才能進行測量。測量電阻時，不應雙手觸及電阻器的兩端。步驟五：讀數(shù)當表筆正確地連接在被測電路上時，待指針穩(wěn)定后，從標尺刻度上讀取測結(jié)果，注意記錄數(shù)據(jù)要有計量單位。 測量電

5、阻應注意：由于“”刻度線左部讀數(shù)較密，難于看準，所以測量時應選擇適當?shù)臍W姆檔，使指針盡量能夠指向表刻度盤中間偏右三分之一區(qū)域；測量電路中的電阻時,應先切斷電路電源,如電路中有電容應先行放電；每次換檔，都應重新將兩根表棒短接，重新調(diào)整指針到零位（歐姆調(diào)零），才能測準；測量電阻是不能兩手同時接觸電阻或表筆，否則測量時就接入了人體電阻，導致測量結(jié)果不準確（阻值偏?。?；讀數(shù)時，從右向左讀，且目光應與表盤刻度垂直；測量電阻值的大小應為刻度數(shù)乘以量程。2.萬用表測量電壓 測量電壓時，需將電表并聯(lián)在被測電路上。如果測量直流電壓，注意正、負極性。如果不知被測電壓的極性和大致數(shù)值，需將選擇開關旋至-V量程（直流

6、電壓擋）最高量程上，并進行試探測量（如果指針不動則說明表筆接反；若指針順時旋轉(zhuǎn)，則表示表筆極性正確） 然后再調(diào)整極性和合適的量程。 當量程選擇的檔位是直流電壓02.5V，由于2.5是250縮小100倍，所以標度 尺上的50、100、150、200、250這組數(shù)字都應同時縮小100倍，分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5，這樣換算后，就能迅速讀數(shù)了。測交流電壓的方法與測量直流電壓相似，所不同的是因交流電沒有正、負之分，所以測量交流時，表筆也就不需分正、負。首先估計一下被測電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關撥至適當?shù)腣量程（交流檔），讀數(shù)方法與上述測量直流電壓讀法一樣。3.萬用表測量電流 測量電流

7、時，需將電表串聯(lián)在被測電路上。如果測量直流電流，注意正、負極性。如果不知被測電流的極性和大致數(shù)值，需將選擇開關旋至-A量程（直流電流擋）最高量程上，并進行試探測量（如果指針不動則說明表筆接反；若指針順時旋轉(zhuǎn)，則表示表筆極性正確） 然后再調(diào)整極性和合適的量程。 讀書時讀取電流刻度線，及標有m字樣。測交流電流的方法與測量直流電流相似，所不同的是因交流電沒有正、負之分，所以測量交流時，表筆也就不需分正、負。首先估計一下被測電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關撥至適當?shù)腁量程（交流檔），讀數(shù)方法與上述測量直流電壓讀法一樣。四、萬用表使用時必須注意的事項 1.萬用表雖有雙重保護裝置,但使用時仍應遵守下列規(guī)程,避免

8、意外損失。 提示： 測量高壓或大電流時,為避免燒壞開關,應在切斷電源情況下,變換量限；測未知量的電壓或電流時,應先選擇最高數(shù),待第一次讀取數(shù)值后,方可逐漸轉(zhuǎn)至適當位置以取得較準讀數(shù)并避免燒壞電路；偶然發(fā)生因過載而燒斷保險絲時,可打開表盒換上相同型號的保(0.5A/250V)； 2.測量高壓時,要站在干燥絕緣板上,并一手操作,防止意外事故。 3.電阻各檔用干電池應定期檢查,更換,以保證測量精度。平時不用萬用表應將檔位盤打到交流250V檔；如長期不用應取出電池,以防止電液溢出腐蝕而損壞其它零件。 4.每次測量時，須進行機械調(diào)零，否則測量結(jié)果不準確，測量電阻時每換一次檔位都要進行歐姆調(diào)零。 5.使用

9、萬用表時，應使萬表水平放置在桌子上；讀數(shù)時眼睛視線應與指針垂直，以免出現(xiàn)誤差。 任務二 便攜式數(shù)字式萬用表的使用 數(shù)字式萬用表具有輸入阻抗高、誤差小、讀數(shù)直觀的優(yōu)點，但顯示較慢也是其不足之處，一般用于測量不變的電流、電壓值。數(shù)字式萬用表由于有蜂鳴器，因而測量電路的通斷比較方便。一、數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu) 由直流數(shù)字電壓表、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器及保護電路等組成。 二、數(shù)字是萬用表的顯示原理 將被測的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量并在顯示屏顯示.三、數(shù)字式萬用表的使用方法 1.選擇合適的檔位和表筆 插孔和轉(zhuǎn)換開關的使用 首先要根據(jù)測試項目選擇插孔或轉(zhuǎn)換開關的位置，由于使用時測量電壓、電壓和電阻等交替地進行，一定

10、不要忘記換檔。切不可用測電阻、電流檔測電壓，如果用直流電流或電阻檔去誤量交流220V電源，則萬用表會立刻燒毀。 測試表筆的使用 萬用表有紅、黑兩根表筆，位置不能接反、接錯，否則，會帶來測試錯誤或判斷失誤。一般萬用表的將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插人V插孔。 2.熟練使用數(shù)字式萬用表測量電阻。 步驟一: 選擇合適的檔位將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入“V”插孔(注意紅表筆極性為“十”)。將功能開關置于電阻檔位上，將測試筆跨接在被測電阻上。 步驟二：測量電阻 測量電阻時，被測電阻器不能處在帶電狀態(tài)。在電路中，當不能確定被測電阻有沒有并聯(lián)電阻存在時，應把電阻器的一端從電路中斷開，才能進行測量。測

11、量電阻時，不應雙手觸及電阻器的兩端。如果被測電阻超過所用量程，則會指示出過量程“1”須用高擋量程。 步驟三：讀數(shù) 數(shù)字萬表表十分采用數(shù)字直接顯示，當表筆正確地連接在被測電阻上時，待顯示穩(wěn)定后，從液晶顯示屏上讀取測量結(jié)果。 顯示屏上顯示的數(shù)字加上測量量程檔位的單位，即為該電阻的阻值。小提示當被測電阻在1M以上時，該表需數(shù)秒后方能穩(wěn)定讀數(shù)，對于高電阻測量，這是正常的。檢測在線電阻時，須確認被測電路已關掉電源，同時已放完電，方能進行測量。當200M歐量程進行測量時須注意， 在此量程，兩表筆短接時讀數(shù)為1.0，這是正?，F(xiàn)象，此讀數(shù)是一個固定的偏移值。 3.二極管的檢測 步驟一：二極管檔位的選擇 紅表筆

12、接正極，黑表筆接負極，把轉(zhuǎn)換開關撥到有二極管圖形符號所指示的擋位上。 步驟二：會測量二極管的好壞 對硅二極管來說，應有500-800mV的數(shù)字顯示。若把紅表筆接負極，黑表筆接正極，表的讀數(shù)應為“1”。若正反測量都不符合要求，則說明二極管已損壞。 4.短路線的檢查 將功能開關撥到短路測量的擋位上，將紅黑表筆放在要檢查的線路兩端。如電阻小于50歐，則萬用表發(fā)出聲音。課外閱讀 數(shù)字式萬用表測量直流電壓、交流電壓 測量電壓時，應將數(shù)字萬用表與被測電路并聯(lián)。將黑表筆插人COM插孔，紅表筆插入V插孔。測直流電壓時，將功能開關置于DCV量程范圍，測交流電壓時則應置于ACV量程范圍)，并將測試表筆連接到被測負

13、載或信號源上，在顯示電壓讀數(shù)時，同時會指示出紅表筆所接電源的極性。 如果不知被測電壓范圍，則首先將功能開關置于最大量程后，視情況降至合適量程。如果值顯“1”表示過量程，功能開關應置于更高量程。數(shù)字式萬用表測量直流電流、交流電流 測電流時應與被測電路串聯(lián)，測直流量時不必考慮正、負極性。先將黑表筆插入COM插孔，紅表筆需視被測電流的大小而定。如果被測電流最大為2A，應將紅表筆插入A孔；如果被測電流最大為20A，應將紅表筆插入20A插孔。再將功能開關置于DCA或ACA量程，將測試表筆串聯(lián)接入被測電路，顯示器即顯示被測電流值。 四、使用數(shù)字式萬用表時注意事項 1.如果無法預先估計被測電壓或電流的大小，

14、則應先撥至最高量程擋測量一次，再視情況逐漸把量程減小到合適位置。測量完畢，應將量程開關撥到最高電壓擋，并關閉電源。 2、滿量程時，儀表僅在最高位顯示數(shù)字“1”，其它位均消失，這時應選擇更高的量程。 3、禁止在測量高電壓（220V以上）或大電流（0.5A以上）時換量程，以防止產(chǎn)生電弧，燒毀開關觸點。 任務三 示波器的使用方法   在家電維修的過程中使用示波器已十分普遍。通過示波器可以直觀地觀察被測電路的波形，包括形狀、幅度、頻率（周期）、相位，還可以對兩個波形進行比較，從而迅速、準確地找到故障原因。正確、熟練地使用示波器，是初學維修人員的一項基本功。 與之相互配合使用的儀器是

15、函數(shù)信號發(fā)生器 。它可以連續(xù)的輸出正弦波、方波、矩形波、鋸齒波和三角波五種函數(shù)信號。五種函數(shù)信號的頻率和幅度均可連續(xù)調(diào)節(jié)，性能穩(wěn)定，操作方便。本節(jié)課來介紹通用示波器的使用方法。   一、示波器的組成 示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標準信號源組成。 1.電源(Power)示波器主電源開關。當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。 2.亮度和聚

16、焦旋鈕   亮度調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的亮度（有些示波器稱為"輝度"）。使用時應使亮度適當，若過亮，容易損壞示波管。 聚焦調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的聚焦（粗細）程度，使用時以圖形清晰為佳。 3.信號輸入通道   常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個輸入通道，分別為通道1（CH1）和通道2（CH2），可分別接上示波器探頭，再將示波器外殼接地，探針插至待測部位進行測量。 4.垂直靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕   調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度，應根據(jù)輸入信號的幅度調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示的數(shù)值（如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度為0.5V）乘以

17、被測信號在屏幕垂直方向所占格數(shù)，即得出該被測信號的幅度。 5.垂直移動調(diào)節(jié)旋鈕   用于調(diào)節(jié)被測信號光跡在屏幕垂直方向的位置。 6.水平掃描調(diào)節(jié)旋鈕   調(diào)節(jié)水平速度，應根據(jù)輸入信號的頻率調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示數(shù)值（如0.5ms/div，表示水平方向每格時間為0.5ms），乘以被測信號一個周期占有格數(shù)，即得出該信號的周期，也可以換算成頻率。 7.水平位置調(diào)節(jié)旋鈕   用于調(diào)節(jié)被測信號光跡在屏幕水平方向的位置。 8.觸發(fā)方式選擇   示波器通常有四種觸發(fā)方式：   （1）常態(tài)（NORM）：無

18、信號時，屏幕上無顯示；有信號時，與電平控制配合顯示穩(wěn)定波形；   （2）自動（AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時與電平控制配合顯示穩(wěn)定的波形；   （3）電視場（TV）：用于顯示電視場信號；   （4）峰值自動（P-P AUTO）：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時，無需調(diào)節(jié)電平即能獲得穩(wěn)定波形顯示。該方式只有部分示波器（例如CALTEK卡爾泰克CA8000系列示波器）中采用。 9.觸發(fā)源選擇    示波器觸發(fā)源有內(nèi)觸發(fā)源和外觸發(fā)源兩種。如果選擇外觸發(fā)源，那么觸發(fā)信號應從外觸發(fā)源輸入端輸入，函數(shù)信號發(fā)生

19、器就屬于外觸發(fā)。如果選擇內(nèi)觸發(fā)源，一般選擇通道1（CH1）或通道2（CH2），應根據(jù)輸入信號通道選擇，如果輸入信號通道選擇為通道1，則內(nèi)觸發(fā)源也應選擇通道1。二、示波器的操作方法 1.信號幅度和頻率的測量步驟（以測試示波器的校準信號為例）   步驟一：將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；   步驟二：將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；   步驟三：將探頭探針插入校準信號源小孔內(nèi)，此時示波器屏幕出現(xiàn)光跡；   步驟四：調(diào)節(jié)垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩(wěn)定，并將垂直微調(diào)

20、和水平微調(diào)置于校準位置；   步驟六：讀出波形圖在垂直方向所占格數(shù)，乘以垂直衰減旋鈕的指示數(shù)值，得到校準信號的幅度；   步驟七：讀出波形每個周期在水平方向所占格數(shù)，乘以水平掃描旋鈕的指示數(shù)值，得到校準信號的周期（周期的倒數(shù)為頻率）；   步驟七：一般校準信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準示波器內(nèi)部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應調(diào)節(jié)示波器（內(nèi)部）相應電位器，直至相符為止。 2.使用示波器測量函數(shù)信號發(fā)生器的輸出波形 使用前請先檢查電源電壓，確認后，將電源轉(zhuǎn)換開關撥打到相對應位置（110V或220V），方可將電源線插頭插入本

21、儀器后面板電源插座內(nèi)。 步驟一：將示波器、函數(shù)信號發(fā)生器插入110V/220V交流電源 步驟二：將示波器的通道與函數(shù)信號發(fā)生器輸出端連接。 步驟三：按下開關，整機開始工作。 步驟四：按頻率選擇檔位按鈕，選擇合適的頻段檔位。根據(jù)需要調(diào)節(jié)“調(diào)頻”和“調(diào)幅”旋鈕，使輸出的函數(shù)信號的頻率和幅度均滿足需要。 “1”表示正弦波 “2”表示方波 “3”表示三角波 步驟五：觀察示波器輸出的波形并調(diào)整成為理想的波形。 項目二 二極管學習目標：1.了解半導體的特性和形成。2. 掌握半導體二極管的結(jié)構(gòu)和特性。3.掌握單相半波整流、橋式整流濾波電路的組成。4.了解并且會分析單相半波整流、橋式整流濾波電路的工作原理安全

22、規(guī)范：1. 在觀察二極管等元器件時切勿損壞二極管。2. 在連接電路圖示注意二極管的極性。技能要求：1. 會檢測二極管的極性即好壞。2. 會連接整流電路原理圖。項目導入 手機充電器是一種生活常見的電子設備，如果打開手機充電器外殼，可以看到組成器電子電路的元器件有變壓器、電容器和半導體器件（四個二極管）。因此半導體組成電子電路的主要元器件，而基本的半導體器件就是二極管和三極管。半導體器件的基本功能是按照預定的要求來控制電壓或電流。 本章主要介紹二極管的基本知識。 任務一 二極管的檢測課題一 二極管的基本知識1、 半導體的特性 自然界中的物質(zhì)按照導電能力可分為導體、絕緣體與半導體。導電能力介于導體與

23、絕緣體之間的，稱之為半導體。常見的半導體材料有硅（SI）、鍺(Ge)等。他們都是單晶體，所以半導體又叫做晶體器件。半導體的導電能力受多種因素的影響。 熱敏性：當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。 光敏性：當光照增強時，導電能力增強(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等) 摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質(zhì)，導電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）二、半導體的形成 本征半導體是一種完全純凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。 價電子：共價鍵中的兩個電子 載流子：自由電子和空穴都稱為 空穴（帶正電）： 價電子在獲得一

24、定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電），同時共價鍵中留下一個空位，即空穴 在本征半導體中摻入不同的雜質(zhì)，可以改變半導體中兩種載流子的濃度。根據(jù)摻入雜質(zhì)種類的不同，半導體可以分N型半導體(摻入五價元素雜質(zhì))和P型半導體(摻入三價元素雜質(zhì))。 1.P型半導體 在純凈的半導體硅或者鍺中摻入適量的三價元素（一般情況下加入的是硼元素），即可形成帶正電的空穴參與導電。故被稱為空穴型半導體，簡稱P型半導體。 P型半導體：多子（空穴）、少子（自由電子） 2.N型半導體 在純凈的半導體硅或者鍺中摻入適量的五價元素（一般情況下加入的是磷元素），即可形成帶負電的自由電子參與導電。

25、故被稱為電子型半導體，簡稱N型半導體。 N型半導體：少子（空穴）、多子（自由電子）三、二極管的結(jié)構(gòu)和符號 二級管是最簡單的半導體器件，是將P型半導體和N型半導體結(jié)合在一起，即在結(jié)合處會形成一個特殊的薄層即PN 結(jié)，那么，一個PN 結(jié)就可以可以制作一只二級管。 結(jié)構(gòu)：普通二極管是由一個PN 結(jié)加上兩條電極引線做成管芯，從P 區(qū)引出的電集作為正極，從N區(qū)引出的電極作為負極，并用塑料、玻璃或金屬等材料作為管殼封裝起來就構(gòu)成了二極管，如下圖2.1.1所示。 圖2.1.1 二極管的結(jié)構(gòu)正極負極管殼P N PN結(jié) 符號： 圖為各類二極管廣泛應用于各類電子產(chǎn)品中，其圖形符號如圖2.1.2，文字符號用字母“V

26、D”表示。圖形符號用箭頭形象的表示了二極管正向電流流通的方向，箭頭一端代表正極，用“+”表示，箭頭的另一端代表負極，用“”表示。VD正極負極 圖2.1.2 二極管的符號資料庫一、二極管的型號 國產(chǎn)二極管的型號命名規(guī)定由五部分組成（部分二極管無第五部分），國外產(chǎn)品依各國標準而確定。例如：2CZ31D表示N型硅材料整流二極管 目前市場上可以常見到國外型號的二極管，如1N4001、1N4002、1N4003、1N4004、1N4007等，現(xiàn)將1N4007型號意義說明如下：例如：2CZ31D表示N型硅材料整流二極管 1 N 4007EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)登記順序號表示該器件已在美國電子工業(yè)協(xié)會（E

27、IA）注冊登記，N是注冊標志； PN結(jié)的數(shù)目 登記序號若不同，則表示的含義也不同，1N400×系列的二極管表示最大正向電流是1安培，而耐壓則有50V、100V、200V、400V、600V、1000V等。如1N4001表示最大正向電流1安培，耐壓50V;1N4007表示最大正向電流1安培，耐壓1000V。二極管的主要參數(shù) 二極管的參數(shù)是用來表示二極管的性能和適用范圍的技術指標。不同用途、不同功能的二極管其參數(shù)也不同， 1.最大整流電流IFM 一般也稱為額定工作電流，是指二極管連續(xù)工作時，允許通過二級管的最大正向電流值。由于電流通過二極管時就要發(fā)熱，如果正向電流超過此值，二極管就會有燒

28、壞的危險，因此要保證二極管工作在其額定工作電流內(nèi)。 2.反向飽和電流IR 指在二極管加上規(guī)定反向偏置電壓的情況下，通過二極管的反向電流值。反向電流越大二極管的單向?qū)щ娦栽讲?。反向電流受溫度影響較大，溫度越高，反向電流越大。 3.最高反向工作電壓URM 通常稱為額定工作電壓，是二極管在正常工作時所能承受的最大反向工作電流值（也稱為耐壓）為了確保二極管安全工作，通常取反向擊穿電壓的一半作為URM，工作實際只不要超過此值。 4.最高工作頻率fM 二極管所能承受的最高工作頻率，主要受PN結(jié)的結(jié)電容限制，通過PN結(jié)的交流電頻率高于此值，二極管將不能工作。課題二 二極管的特性一、二極管的單相導電性 1.加

29、正向電壓二極管導通 將二極管的正極接電路中的高電位，負極接低電位，稱為正向偏置（或正偏）。此時二極管內(nèi)部呈現(xiàn)較小的電阻，有較大的電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為正向?qū)顟B(tài)。理想狀態(tài)下，相當于開關閉合，如圖2.1.3（a）。 2.加反向電壓二極管截止 將二極管的正極接電路中的低電位，負極接高電位，稱為反向偏置（或反偏）。此時二極管內(nèi)部呈現(xiàn)很大的電阻，幾乎沒有電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為反向截止狀態(tài)。理想狀態(tài)下，相當于開關斷開，如圖2.1.3（b）。 SS相當于開關閉合 （a）相當于開關斷開（b）圖2.1.3 二極管的開關作用 由此可以看出，二極管正極接電源正極，負極接電源負極時電流可以通過。反

30、之電流不能通過，因此，二極管具有單向?qū)щ娦?。二、二極管伏安特性 二極管兩端的電壓、電流變化的關系曲線，即二極管的伏安特性曲線，如圖2.1.4。UD/V 圖2.14 二極管的福安特性曲線I/mA死區(qū)電壓: 硅管0.5V鍺管0.2。導通壓降: 硅管0.60.7V鍺管0.20.3V反向擊穿電壓U(BR)反向漏電流很?。╩A級）01.正向特性 當正向電壓較小時，二極管呈現(xiàn)的電阻很大，基本上處于截止狀態(tài)，這個區(qū)域常稱為正向特性的“死區(qū)”，一般硅二極管的“死區(qū)”電壓約為0.5V，鍺二極管約為0.2V。如圖2.1.3右下短箭頭所指區(qū)域。 當正向電壓超過“死區(qū)”電壓后，二極管的電阻變得很小，二極管處于導通狀態(tài)

31、，二極管導通后兩端電壓降基本保持不變，硅二極管約為0.7V，鍺二極管約為0.3V。如圖2.1.3右上長箭頭所指區(qū)域。2.反向特性 （1）反向截止區(qū) 二極管加反向電壓時，仍然會有反向電流流過二極管，稱為漏電流。漏電流基本不隨反向電壓的變化而變化，稱為反向截止區(qū)。 如圖2.1.3左邊上下紅箭頭所指區(qū)域。 （2）反向擊穿區(qū) 當加到二極管兩端的反向電壓超過某一規(guī)定數(shù)值時，反向電流突然急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿現(xiàn)象，該反向電壓稱為反向擊穿電壓，用U（BR）表示。實際應用時，普通二極管應避免工作在擊穿范圍，否則會因電流過大而損壞管子失去單向?qū)щ娦?。如圖2.1.3左下箭頭所指區(qū)域。課題三 其他類型的二極

32、管 二極管的種類很多，用途也十分廣泛，下面是其他常用類型的二極管。一、穩(wěn)壓二極管 1.穩(wěn)壓二極管的外形和圖形符號 穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管，是一種用于穩(wěn)壓（或限壓）、工作于反向擊穿狀態(tài)的二極管，文字符號用V或VZ表示。穩(wěn)壓二極管種類很多，外形如2.1.5（a），其圖形符號如2.1.5（b）。 圖 2.1.5 穩(wěn)壓二極管（b）圖形符號VZ（a）穩(wěn)壓管外形2.穩(wěn)壓二極管的特性 穩(wěn)壓二極管是利用二極管反向擊穿的特性制成的，專門作為穩(wěn)定電壓用的面接觸型硅二極管。 它的外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)也和普通二極管相似，對外具有兩個電極。當反向電壓達到UZ時，即使電壓有一微小的增加，反向電流也會增加很多（反向擊穿曲線很徒

33、直），這時，二極管處于擊穿狀態(tài)，其兩端電壓基本保持不變（穩(wěn)壓區(qū)）。如果把擊穿電流通過電阻限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長時間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。而且，穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性是可逆的，去掉反向電壓，穩(wěn)壓二極管又恢復常態(tài)。如圖2.1.6所示 。圖2.1.6 穩(wěn)壓二極管的特性曲線uZiZ穩(wěn)壓區(qū) 反向電壓 反向電流 UZ0 從圖2.1.5可以看出，如果把擊穿電流限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長時間穩(wěn)定工作在反向擊穿電壓UZ，即穩(wěn)壓值。所以穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作于反向擊穿狀態(tài)。穩(wěn)壓二極管的類型很多，主要有2CW、2DW系列，如2CW15其穩(wěn)定電壓為7.08.5V。從晶體管手冊可以查到常用穩(wěn)壓二極管

34、的技術參數(shù)和使用資料。二、發(fā)光二極管（LED） 1.發(fā)光二極管的外形和圖形符號 發(fā)光二極管簡稱LED，它是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導體器件。 發(fā)光二極管與普通二極管一樣也是由PN結(jié)構(gòu)成，同樣具有單向?qū)щ娦?，文字符號用VL表示。外形如2.1.7（a），其圖形符號如2.1.7（b）。 （b） VL 圖 2.1.7 發(fā)光二極管 （a） 2.發(fā)光二極管的特性 發(fā)光二極管可以單個使用，也可制作成7段式或矩陣式，工作電流一般為幾毫安到幾十毫安，工作時加正向電壓，并接入相應的限流電阻，正向?qū)〞r的管壓降為1.82.2V。 發(fā)光二極管常用于作為顯示器件，廣泛運用于電路的狀態(tài)顯示、信息顯示、裝飾工程、照明等領域

35、。三、光電二極管 1.光電二極管的外形和圖形符號 光敏二極管又稱為光電二極管，也是由PN結(jié)構(gòu)成，同樣具有單向?qū)щ娦?，是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的半導體器件。文字符號用VZ來表示，外形如2.1.8（a），其圖形符號如2.1.8（b）。圖2.1.8 光電二極管（a）（b）VL2. 光電二極管的特性 光電二極管在工作電路中，如果沒有光照，則反向電流極其微弱，稱為暗電流；如果有光照，則反向電流迅速增大到幾十微安，稱為亮電流。光的強度越大，反向電流也越大。因此光電二極管在反向電壓作用下。廣泛應用于制造各種光敏傳感器、光電控制器。四、變?nèi)荻O管1.變?nèi)荻O管的外形和圖形符號變?nèi)荻O管也稱為壓控變?nèi)萜?，是根?jù)所

36、提供的電壓變化而改變結(jié)電容的半導體。 變?nèi)荻O管文字符號用VD來表示，外形如圖2.1.9（a），其圖形符號如圖2.1.9（b）。圖2.1.9 變?nèi)荻O管(b)（a）VD 2.變?nèi)荻O管的特性 當給變?nèi)荻O管施加反向電壓時， 由于PN結(jié)展寬而呈現(xiàn)電容特性，其兩個電極之間的PN結(jié)電容大小隨加到變?nèi)荻O管兩端反向電壓大小的改變而變化，其特性相當于一個可以通過電壓控制的自動微調(diào)電容。已被廣泛用于FM調(diào)諧器及TV調(diào)諧器等諧振電路和FM調(diào)制電路中。技能實訓 學會判斷二極管的極性及好壞 二極管一般采用兩種方式進行電極的標識。體積較小時，在其中一端用一個色環(huán)來表示負極，無色環(huán)一端為正極；體積較大時，常在管殼上

37、印有標明正極和負極的符號。1.使用萬用表檢測二極管的極性 指針式萬用表檢測二極管的極性： 步驟一：將萬用表置在歐姆檔 步驟二：選擇合適的量程，一般將萬用表置于R×100檔或R×1k檔 步驟三：校正調(diào)零 步驟四：將萬用表兩表筆分別接二極管的兩個引腳上，測阻值，并做記錄R1 步驟五：對調(diào)兩表筆，再測阻值，記作R2 步驟六：如果二級管無損壞，比較R1和R2，必定一大一小，以阻值較小的一次測量為準，則黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。 數(shù)字式萬用表檢測二極管的極性： 步驟一：將萬用表置在二極管檔 步驟二： 將紅黑筆分別接二極管的兩個電極，若顯示屏顯示在表“1”以下

38、的數(shù)字時，說明二極管正向?qū)?，紅筆接的是正極，黑筆接的是負極；若顯示的數(shù)字為“1”，說明二極管反向截止，紅筆接的是負極，黑筆接的是正極。2.檢測二極管的好壞 二極管的好壞，可以根據(jù)其單向?qū)щ娦灶A以簡單的判斷。按上述方法，可以判斷出二極管的好壞，如表2.1.1。 表2.1.1 二極管正、反向電阻值檢測分析檢測結(jié)果二極管狀態(tài)性能判斷正向電阻反向電阻幾百歐幾千歐幾十千歐幾百千歐以上二極管單向?qū)щ娬Ｚ呌跓o窮大趨于無窮大二極管正、負極之間斷開開路趨于零趨于零二極管正、負極之間通路短路二極管正向電阻增大反向電阻減小單向?qū)щ娦宰儾钚阅茏儾?任務二 單相半波整流電路的連接 日常生活中我們都使用的時交流電壓，

39、但是也有使用直流電壓，因此我們就必須把交流電壓變化成直流電壓，所以就用到了整流電路。整流電路是直流電源的核心部分，它的作用是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為脈動的直流電。再用濾波電路將脈動的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷?。一、單向半波整流電路的組成。 單相半波整流電路是由電源變壓器T、整流二極管VD和負載電源構(gòu)成。圖2.2.1為單相半波整流電路實物圖和單相半波整流電路原理圖。 圖2.2.1 單相半波整流圖中各部分的作用： （1）變壓器：將電網(wǎng)電壓u1降為數(shù)值適當?shù)慕涣麟妷?（2）整流二極管：利用單向?qū)щ娦?，將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為脈動的直流電壓 （3）負載電阻：要求直流供電的負載 二

40、、單相半波整流的工作過程 圖2.2.2為 圖2.2.1（a）雙蹤示波器輸出探頭的測量結(jié)果，u2為輸入信號，ul為負載上的輸出信號。由此可以得出半波整流工作過程。 圖2.2.2 半波整流輸出波形 當輸入電壓u2為正半周時，二極管VD受正向偏置而導通，電流iL由 a端VDRLb端，自上而下流過RL，在RL上得到一個極性為上正下負的電壓UL。若不計二極管的正向壓降，此期間負載上的電壓UL= u2； 當u2為負半周時，二極管VD因反向偏置而截止，此期間無電流通過RL，負載上的電壓uL= 0。 由此可見，在交流電一個周期內(nèi)，二極管有半個周期導通，另半個周期截止，在負載電阻RL上的脈動直流電壓波形是輸入交

41、流電壓的一半，故稱為單相半波整流。 輸出電壓的極性取決于二極管在電路中的連接方式，如將圖2.2.1二極管反接時，輸出電壓的極性也將隨之變反。1.負載上的直流電壓與直流電流的估算 （1）負載上的直流電壓 負載上的半波脈動直流電壓平均值可用直流電壓表直接測得，也可按下式計算求出 UL=0.45U2 （2-2-1） （2）負載上的直流電流 流過負載的直流電流為 IL=UL/RL=0.45U2/RL （2-2-2）2整流二極管的選擇 在單相半波整流選用二極管時要求其 IFID=IL （2-2-3） URMU2 （2-2-4） 根據(jù)最大整流電流和最高反向工作電壓的計算值，查閱有關半導體器件手冊，選用合適

42、的二極管型號使其額定值大于計算值。 例：有一直流負載，電阻為1.5k，要求工作電流為10mA，如果采用半波整流電路，試求電源變壓器的二次電壓，并選擇適當?shù)恼鞫O管。 解： 因為UL=RLIL=（1.5×103×10×103）V=15V由 UL=0.45U2 ，變壓器二次電壓的有效值為U2=V33V 二極管承受的最大反向電壓為URM=U2=1.41×33 V47V根據(jù)求得的參數(shù)，查閱整流二極管參數(shù)手冊，可選擇IFM=100mA，URM=50V的2CZ82B型整流二極管，或選用符合條件的其他型號二極管，如1N4001、1N4002等。技能實訓 連接單相半波

43、整流電路原理圖1、 元件的選擇 220v 電源變壓器一個、整流二極管一只、負載電阻一只、導線若干二、元器件的檢測 用萬用表檢測上述各元件的好壞，如有損壞則需更換，有正負極的必須注意正負極3、 搭接電路原理圖 圖2.2.3 半波整流電路原理圖先分析電路原理圖，準備好相關元器件并檢查后在進行連接。 步驟一：將電源變壓器的的輸入端“220v”與網(wǎng)電220v連接。步驟二：將整流二極管的正極與電源變壓器的“+”連接，二極管的負極與負載電阻的一端連接。 步驟三：將負載電阻的另一端和電源變壓器的“-”連接。 步驟四：連接完成后檢查排除故障。 完成單相半波整流電路原理圖后，將示波器的接地端接入電路中，并作調(diào)整

44、，觀察輸出波形，即可得到圖2.2.2的波形 任務三 橋式整流電路的連接課題一 橋式整流電路的工作原理一、單相橋式整流電路的組成 單相橋式整流電路由電源變壓器和四個同型號的二極管接成電橋形式組成，橋路的一對角點接變壓器的二次繞組，另一對角點接負載。電路原理圖及簡化畫法如圖2.3.1所示。 圖2.3.1圖中各部分的作用： （1）變壓器：將電網(wǎng)電壓u1降為數(shù)值適當?shù)慕涣麟妷篣2 （2）VD1VD4整流二極管：利用單向?qū)щ娦?，將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為脈動的直流電壓 （3）負載電阻：要求直流供電的負載二、橋式整流電路的工作過程1.當輸入電壓u2為正半周時，VD1、VD3導通，VD2、VD4截止，電流IL

45、如圖2.3.2（a）中虛線箭頭所示。此電流流經(jīng)負載RL時，在RL上形成了上正下負的輸出電壓。2.當u2為負半周時，VD2、VD4導通，VD1、VD3截止，電流IL如圖2.3.2（b）中虛線箭頭所示。該電流流經(jīng)RL的方向和正半周時電流流向一致，同樣在RL上形成了上正下負的輸出電壓。 圖2.3.2 由此可見，無論u2處于正半周還是負半周，都有電流分別流過兩個二極管，并以相同方向流過負載RL，是單方向的全波脈動波形。 技能實訓 連接橋式整流電路的原理圖一、元件的選擇 220v 電源變壓器一個、整流二極管四只、負載電阻一只、導線若干二、元器件的檢測 用萬用表檢測上述各元件的好壞，如有損壞則需更換，有正

46、負極的必須注意正負極4、 搭接電路原理圖 先分析電路原理圖2.3.1，特別注意四個整流二極管的連接方式 步驟一：將電源變壓器的的輸入端“220v”與網(wǎng)電220v連接。 步驟二：將整流二極管VD1的正極與電源變壓器的“+”連接，負極與負載電阻的一端連接；而負載的另一端與VD3的正極連接，VD3的負極與電源變壓器的負極連接； 步驟三：VD2的負極與VD1的負極連接，正極與VD3的負極連接；VD4的正極與VD3的正極連接，與VD1的正極連接。 步驟四：連接完成后檢查排除故障。課題二 整流濾波電路 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦园呀涣麟娮優(yōu)槊}動的直流電，其中含有很大的交流成分。除一些特殊的場合可以作

47、為供電電源使用外，一般不能作為電子電路的供電電源。這樣就必須采取一定的措施，一方面盡量濾除輸出電壓中的交流成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。濾除它的交流成分就稱為濾波，完成這一任務的電路稱為濾波電路，也稱為濾波器。 濾波器通常由電容器、電感器和電阻器按一定的方式組合成多種形式的濾波電路。一、濾波電路的作用 如果將一臺用9V電池供電的收錄機由交流電供電，則必須利用變壓器將交流220V降低為交流13V，然后由二極管橋式整流電路輸出為9V左右的直流電。如圖所示。 雖然整流電路輸出的9V直流電可以用于收錄機，但是收錄機會產(chǎn)生令人煩惱的交流噪聲。交流噪聲是由施加到

48、收錄機的直流脈動電壓引起的。要使收錄機無噪聲地工作，就必須加裝濾波器，以濾除直流脈動電壓的交流成分。利用電容器的充、放電作用使輸出電壓趨于平滑。二、常用濾波電路 濾波器直接接在整流電路后面，通常由電容、電感和電阻按一定的方式組合成多種形式的濾波電路。如圖2.3.3所示。圖 2.3.3 常用濾波電路 三、電容濾波電路 1、 電路組成 電容濾波電路是使用得最多也是最簡單的濾波電路。其結(jié)構(gòu)是在整流電路的負載兩端并聯(lián)一較大容量的電解電容器。利用電容器對電壓的充、放電作用使輸出電壓趨于平滑。 2、濾波原理 （1）當開關S斷開時，沒有電容濾波作用，電路為橋式整流。 （2）當開關S閉合時，電容接入電路， 使

49、輸出電壓的脈動成分減小，平均值增大，從而達到濾波的目的。如圖所示。 四、電感濾波電路 由于電感對于交流呈現(xiàn)一個很大的感抗，能有效地阻止交流電通過，而對于直流的阻抗則很小，使直流容易通過。因此，交流成分大多降落在電感上，而直流成分則順利地通過電感流到負載上，于是在負載上獲得的輸出電壓中，交流成分就很小，從而達到濾波的目的。隨著電感量的增加，阻止交流電通過的作用越強，濾波用也越強，輸出電壓中的交流成分就越小。電路如圖2.3.4所示。 圖2.3.4 項目三 三極管及其放大電路學習目標1. 掌握三極管的結(jié)構(gòu)及符號，能識別引腳；2.理解三極管電流放大的概念；3.了解三極管的特性曲線以及三極管的三種工作狀

50、態(tài)；4.會用萬用表判別三極管的引腳和質(zhì)量優(yōu)劣。5.理解基本共射放大電路的組成和主要元件的作用安全規(guī)范1. 仔細檢查電源引線、導線，確保絕緣性良好 。2. 未檢查電路之前不得通電。 技能要求1. 會識讀整流、濾波電路原理圖。2. 會根據(jù)電路原理圖連接電路。3. 會排出整流、濾波電路的簡單故障。4. 會觀察整流以后輸出在示波器上的波形。項目導入放大電路無處不在，如電子門鈴、對講機以及擴音機等，都是由于其中的放大電路，才能使揚聲器發(fā)出較大的聲音，而常見的放大電路的核心部分就是三極管。 本章主要介紹三極管的基本知識和基本運用。 任務一 判斷三極管的極性課題一 三極管的基本知識一、三極管的外形 三極管從

51、封裝外形來分，一般有硅酮塑料封裝、金屬封裝，以及用于表面安裝的片狀三極管，目前常用的90××系列三極管采用TO-92型塑封，它們的型號一般都標在塑殼上。如圖3.1.1所示。 圖3.1.1二、三極管的結(jié)構(gòu)與符號 三極管有三個電極，分別從三極管內(nèi)部引出，三極管的核心是兩個互相聯(lián)系的PN結(jié)，它是根據(jù)不同的摻雜工藝在一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域而形成。 在三個雜區(qū)域中，位于中間的區(qū)域稱為基區(qū)，引出基極，兩邊的區(qū)域稱為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，分別引出發(fā)射極和集電極；基區(qū)和發(fā)射區(qū)的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)和集電區(qū)的PN結(jié)成為集電結(jié)。如圖3.1.2所示。 圖3.1.2 三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 按兩個PN結(jié)組合方式不同，三極管可分為PNP型、NPN型兩類。如果兩邊是N區(qū)，中間夾著P區(qū)，就稱為NPN型三極管；反之，則稱為PNP型三管。如