電工電子第6章

1、汽車維護(hù)與保養(yǎng)汽車維護(hù)的目的及意義1.1.掌握三相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握三相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)和工作原理2.2.掌握共發(fā)射極單管放大電路的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握共發(fā)射極單管放大電路的結(jié)構(gòu)和工作原理3.3.掌握集成運(yùn)算放大器的性能特點(diǎn)掌握集成運(yùn)算放大器的性能特點(diǎn)4.4.了解濾波電路的作用和穩(wěn)壓電路的原理了解濾波電路的作用和穩(wěn)壓電路的原理5.5.了解靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入電阻、輸出電阻、電壓放了解靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入電阻、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)、負(fù)反饋的概念大倍數(shù)、負(fù)反饋的概念6.6.了解正弦波振蕩器的工作原理了解正弦波振蕩器的工作原理1. 1. 能夠正確連接整流與濾波電路能夠正確連接整流與濾波電路2

2、. 2. 能夠正確連接單管放大電路和功率放大電路能夠正確連接單管放大電路和功率放大電路u電源變壓器電源變壓器: : 調(diào)整電壓大小，將交流電網(wǎng)電壓調(diào)整電壓大小，將交流電網(wǎng)電壓u u1 1變?yōu)楹线m變?yōu)楹线m的交流電壓的交流電壓u u2 2。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u整流電路整流電路: : 將交流電壓將交流電壓u u2 2變?yōu)槊}動的直流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓u u3 3。u濾波電路濾波電路: : 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u u3 3轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷髯優(yōu)槠交闹绷麟妷弘妷簎 u4 4。u穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: : 減弱電網(wǎng)波動及負(fù)載變化對電壓的影減弱電網(wǎng)波動及

3、負(fù)載變化對電壓的影響響, ,保持輸保持輸出電壓出電壓u u0 0的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。 直流電源直流電源整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uou20 時時u2uC時，二極管導(dǎo)通，時，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載電源在給負(fù)載RL供電的同時也給供電的同時也給電容充電，電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 u IB，則則CCB2B1B2BURRRU與溫度基本無關(guān)。與溫度基本無關(guān)。溫度 tICIEUE(=IE RE)UBE(=UBIE RE)IB IC調(diào)節(jié)過程如下：調(diào)節(jié)過程如下： 工作原理工作原理（1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析)(CQBQEBEQBEQCCB2

4、B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRU（2）動態(tài)分析）動態(tài)分析CbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/ 電路分析電路分析單級放大電路的放大能力總是有限的，往往不能滿單級放大電路的放大能力總是有限的，往往不能滿足要求，這就要采用由多個單級放大器組成的足要求，這就要采用由多個單級放大器組成的多級多級放大電路放大電路。使得信號逐級連續(xù)放大到需要的程度，。使得信號逐級連續(xù)放大到需要的程度，在多級放大電路中，級與級之間的連接方式稱為在多級放大電路中，級與級之間的連接方式稱為耦耦合合 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 變壓器耦合變壓器耦合 6.6.1 Rsus+uiRC

5、1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：各級靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置；各級靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置；且不存在零點(diǎn)漂移問題。且不存在零點(diǎn)漂移問題。各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由于需要大容量的耦合電容，因此不能在集成電路中采用。于需要大容量的耦合電容，因此不能在集成電路中采用。阻容耦合多級放大電路分析阻容耦合多級放大電路分析（1

6、）靜態(tài)分析：）靜態(tài)分析：各級單獨(dú)計算。各級單獨(dú)計算。（2）動態(tài)分析）動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。21o1oo1ouuiiuAAUUUUUUA計算前級的電壓放大倍數(shù)時必須把后級的輸入電計算前級的電壓放大倍數(shù)時必須把后級的輸入電阻考慮到前級的負(fù)載電阻之中。如計算第一級的電壓放阻考慮到前級的負(fù)載電阻之中。如計算第一級的電壓放大倍數(shù)時，其負(fù)載電阻就是第二級的輸入電阻。大倍數(shù)時，其負(fù)載電阻就是第二級的輸入電阻。輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。輸入電阻就是第一級的輸入電阻。輸入電阻就是第一級的輸入電阻。6.6.2

7、反饋反饋就是把放大電路的輸出信號（電壓或電流）的一部分或就是把放大電路的輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部送回到放大電路的輸入端，并與輸入信號（電壓或電流全部送回到放大電路的輸入端，并與輸入信號（電壓或電流）相合成的過程。）相合成的過程。正反饋正反饋和和負(fù)反饋負(fù)反饋 直流反饋直流反饋和和交流反饋交流反饋 電壓反饋電壓反饋和和電流反饋電流反饋 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和和并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋 采用瞬時極性法來判別采用瞬時極性法來判別 對直流量起到反饋?zhàn)饔玫慕兄绷鞣答仯粚χ绷髁科鸬椒答佔(zhàn)饔玫慕兄绷鞣答?；對交流量起到反饋?zhàn)饔玫慕薪涣鞣答亴涣髁科鸬椒答佔(zhàn)饔玫慕薪涣鞣答?使輸出電壓為零，如果反饋信號也為使輸出電

8、壓為零，如果反饋信號也為零，則為電壓反饋；如果反饋信號不零，則為電壓反饋；如果反饋信號不為零，則為電流反饋為零，則為電流反饋 把放大電路的輸入端短路，如果反饋信把放大電路的輸入端短路，如果反饋信號同樣被短路，則為并聯(lián)反饋；如果此號同樣被短路，則為并聯(lián)反饋；如果此時反饋信號沒有消失，則為串聯(lián)反饋時反饋信號沒有消失，則為串聯(lián)反饋 電流串聯(lián)負(fù)反饋 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 電流并聯(lián)負(fù)反饋 功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的任務(wù)是向負(fù)載提供足夠大的功率，這就要求功率放大電路的任務(wù)是向負(fù)載提供足夠大的功率，這就要求: 必須盡可能提高功率放大電路的效率。放大電路的效率是必須盡可能提高

9、功率放大電路的效率。放大電路的效率是指負(fù)載得到的交流信號功率與直流電源供出功率的比值指負(fù)載得到的交流信號功率與直流電源供出功率的比值非線性失真要比小信號的電壓放大電路嚴(yán)重得多。此外，非線性失真要比小信號的電壓放大電路嚴(yán)重得多。此外，功率放大電路從電源取用的功率較大，為提高電源的利用率功率放大電路從電源取用的功率較大，為提高電源的利用率功率放大電路不僅要有較高的輸出電壓，還要有較大的輸功率放大電路不僅要有較高的輸出電壓，還要有較大的輸出電流。因此功率放大電路中的晶體管通常工作在高電壓大出電流。因此功率放大電路中的晶體管通常工作在高電壓大電流狀態(tài)，晶體管的功耗也比較大。對晶體管的各項(xiàng)指標(biāo)必電流狀態(tài)

10、，晶體管的功耗也比較大。對晶體管的各項(xiàng)指標(biāo)必須認(rèn)真選擇，且盡可能使其得到充分利用。因?yàn)楣β史糯箅婍氄J(rèn)真選擇，且盡可能使其得到充分利用。因?yàn)楣β史糯箅娐分械木w管處在大信號極限運(yùn)用狀態(tài)路中的晶體管處在大信號極限運(yùn)用狀態(tài)功率放大電路的類型功率放大電路的類型 (a) 甲類 (b) 乙類 (c) 甲乙類0uCEiCuCEiC00uCEiC甲類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。在甲類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。在工作過程中，晶體管始終處在導(dǎo)通狀態(tài)。這種電路功率損耗較工作過程中，晶體管始終處在導(dǎo)通狀態(tài)。這種電路功率損耗較大，效率較低，最高只能達(dá)到大，效率較低，最高只能達(dá)到

11、5050乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的截止點(diǎn)，乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的截止點(diǎn)，晶體管僅在輸入信號的半個周期導(dǎo)通。這種電路功率損耗減到晶體管僅在輸入信號的半個周期導(dǎo)通。這種電路功率損耗減到最少，使效率大大提高最少，使效率大大提高甲乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)介于甲類和乙類之間，晶體甲乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)介于甲類和乙類之間，晶體管有不大的靜態(tài)偏流。其失真情況和效率介于甲類和乙類之間管有不大的靜態(tài)偏流。其失真情況和效率介于甲類和乙類之間RLV1V2+UCC+ui+uoR1R2R3D1D2C+兩管工作性能對稱，互為補(bǔ)償，兩管工作性能對稱，互為補(bǔ)償， 使負(fù)載

12、獲得完整的信號波形，故稱使負(fù)載獲得完整的信號波形，故稱互補(bǔ)對稱放大器互補(bǔ)對稱放大器V1和和V2是一對導(dǎo)電類型不同，特性是一對導(dǎo)電類型不同，特性參數(shù)對稱的功放管，其連接方式上參數(shù)對稱的功放管，其連接方式上下對稱，兩管都接成發(fā)射極輸出。下對稱，兩管都接成發(fā)射極輸出。V1是是NPN型晶體管，它在信號的正型晶體管，它在信號的正半周導(dǎo)通；半周導(dǎo)通；V2是是PNP型晶體管，它型晶體管，它在信號的負(fù)半周導(dǎo)通在信號的負(fù)半周導(dǎo)通動態(tài)動態(tài)（ui0）時，在時，在u ui i的正半周的正半周V V1 1導(dǎo)通而導(dǎo)通而V V2 2截止，截止，V V1 1以射以射極輸出器的形式將正半周信號輸出給負(fù)載，同時對電容極輸出器的形

13、式將正半周信號輸出給負(fù)載，同時對電容C C充電；在充電；在u ui i的負(fù)半周的負(fù)半周V V2 2導(dǎo)通而導(dǎo)通而V V1 1截止，電容截止，電容C C通過通過V V2 2、R RL L放電，放電，V V2 2以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號輸出給負(fù)以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號輸出給負(fù)載，電容載，電容C C在這時起到負(fù)電源的作用。為了使輸出波形在這時起到負(fù)電源的作用。為了使輸出波形對稱，必須保持電容對稱，必須保持電容C C上的電壓基本維持在上的電壓基本維持在U UCCCC/2/2不變，不變，因此因此C C的容量必須足夠大。的容量必須足夠大。靜態(tài)靜態(tài)（ui=0）時，因電路對稱，兩個晶體管發(fā)射極連接時

14、，因電路對稱，兩個晶體管發(fā)射極連接點(diǎn)電位為電源電壓的一半，負(fù)載中沒有電流點(diǎn)電位為電源電壓的一半，負(fù)載中沒有電流RLV1V2+UCCUCC+ui+uoic1ic2靜態(tài)時，靜態(tài)時，U UB B=0=0、U UE E=0=0，偏置電壓為零，偏置電壓為零，V V1 1、V V2 2均處于截止?fàn)顟B(tài)，負(fù)載中沒有電均處于截止?fàn)顟B(tài)，負(fù)載中沒有電流，電路工作在乙類狀態(tài)。流，電路工作在乙類狀態(tài)。由于由于V1、V2都工作在共集電極接法，輸出都工作在共集電極接法，輸出電阻極小，可與低阻負(fù)載電阻極小，可與低阻負(fù)載RL直接匹配。直接匹配。動態(tài)時，在動態(tài)時，在u ui i的正半周的正半周V V1 1導(dǎo)通而導(dǎo)通而V V2 2

15、截止，截止，V V1 1以射極輸出器的形式將正半周信號輸出以射極輸出器的形式將正半周信號輸出給負(fù)載；在給負(fù)載；在u ui i的負(fù)半周的負(fù)半周V V2 2導(dǎo)通而導(dǎo)通而V V1 1截止，截止，V V2 2以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號輸出以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號輸出給負(fù)載。給負(fù)載。ui0tuo10tuo20tuo0t交越失真產(chǎn)生交越失真的原因：由于產(chǎn)生交越失真的原因：由于V V1 1、V V2 2發(fā)射結(jié)靜態(tài)偏壓為零，放大電路發(fā)射結(jié)靜態(tài)偏壓為零，放大電路工作在乙類狀態(tài)。當(dāng)輸入信號工作在乙類狀態(tài)。當(dāng)輸入信號u ui i小小于晶體管的發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時，于晶體管的發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時，兩個晶體管都截止，

16、在這一區(qū)域兩個晶體管都截止，在這一區(qū)域內(nèi)輸出電壓為零，使波形失真內(nèi)輸出電壓為零，使波形失真從工作波形可以看到，在波形過從工作波形可以看到，在波形過零的一個小區(qū)域內(nèi)輸出波形產(chǎn)生零的一個小區(qū)域內(nèi)輸出波形產(chǎn)生了失真，這種失真稱為了失真，這種失真稱為交越失真交越失真RLV1V2+UCCUCC+ui+uoR1R2R3D1D2為減小交越失真，可給為減小交越失真，可給V1、V2發(fā)發(fā)射結(jié)加適當(dāng)?shù)恼蚱珘?，以便產(chǎn)射結(jié)加適當(dāng)?shù)恼蚱珘海员惝a(chǎn)生一個不大的靜態(tài)偏流，使生一個不大的靜態(tài)偏流，使V1、V2導(dǎo)通時間稍微超過半個周期，導(dǎo)通時間稍微超過半個周期，即工作在甲乙類狀態(tài)，如圖所示。即工作在甲乙類狀態(tài)，如圖所示。圖中

17、二極管圖中二極管D1、D2用來提供偏置用來提供偏置電壓。靜態(tài)時三極管電壓。靜態(tài)時三極管V1、V2雖然雖然都已基本導(dǎo)通，但因它們對稱，都已基本導(dǎo)通，但因它們對稱，UE仍為零，負(fù)載中仍無電流流過。仍為零，負(fù)載中仍無電流流過。+uiRC1V1RB1+uo+UCCRC2V2RE2+uo1能放大變化很緩慢的信號和直流分量變化的信號；且能放大變化很緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由于沒有耦合電容，故非常適宜于大規(guī)模集成。由于沒有耦合電容，故非常適宜于大規(guī)模集成。各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；且存在零點(diǎn)漂移問題。各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；且存在零點(diǎn)漂移問題。 ：放大電路在無輸入信號的情況下，輸出電壓放大電路在無輸

18、入信號的情況下，輸出電壓u uo o卻出現(xiàn)緩慢、不規(guī)則波動的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原卻出現(xiàn)緩慢、不規(guī)則波動的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因很多，其中最主要的是溫度影響。因很多，其中最主要的是溫度影響。1 抑制零漂的方法有多種，如采用溫度補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源以抑制零漂的方法有多種，如采用溫度補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源以及精選電路元件等方法。最有效且廣泛采用的方法是輸入級及精選電路元件等方法。最有效且廣泛采用的方法是輸入級采用采用差分放大電路差分放大電路。RCRCREUEE+UCCV1V2+ui1+ uo +ui2+uo1+uo2o2o1o21uuuuuuiii溫度變化時兩個單管放大電路的工作點(diǎn)都要發(fā)生變動，分別溫

19、度變化時兩個單管放大電路的工作點(diǎn)都要發(fā)生變動，分別產(chǎn)生輸出漂移產(chǎn)生輸出漂移u uo lo l和和u uo 2o 2。由于電路是對稱的，所以由于電路是對稱的，所以u uolol= =u uo2o2 ，差動放大電路的輸出漂移，差動放大電路的輸出漂移u uo ou uololu uo2o2 0 0，即消除了零點(diǎn)漂移。，即消除了零點(diǎn)漂移。抑制零點(diǎn)漂移的原理抑制零點(diǎn)漂移的原理差模輸入差模輸入iiiiuuuu21 2121兩輸入端加的信號大小相等、極性相反。兩輸入端加的信號大小相等、極性相反。idiidididuAuuAuuuuAuuAu)( 21o2o1o2o21o1因兩側(cè)電路對稱，放大倍數(shù)相等，電壓放

20、大倍數(shù)用因兩側(cè)電路對稱，放大倍數(shù)相等，電壓放大倍數(shù)用A Ad d表示，則：表示，則：diAuuAod差模電壓放大倍數(shù)等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)。差動差模電壓放大倍數(shù)等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)。差動放大電路用多一倍的元件為代價，換來了對零漂的抑制能力放大電路用多一倍的元件為代價，換來了對零漂的抑制能力共模輸入共模輸入兩輸入端加的信號大小相等、極性相同。兩輸入端加的信號大小相等、極性相同。iiiuuu210o2o1oo2o1uuuuAuuiu0ociuuA說明電路對共模信號無放大作用，即完全抑制了共模信號。實(shí)說明電路對共模信號無放大作用，即完全抑制了共模信號。實(shí)際上，差動放大電路對零點(diǎn)漂移

21、的抑制就是該電路抑制共模信際上，差動放大電路對零點(diǎn)漂移的抑制就是該電路抑制共模信號的一個特例。所以差動放大電路對共模信號抑制能力的大小，號的一個特例。所以差動放大電路對共模信號抑制能力的大小，也就是反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制能力。也就是反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制能力。cdCMRlg20AAK共模抑制比越大，表示電路放大差模信號和抑制共模信號的共模抑制比越大，表示電路放大差模信號和抑制共模信號的能力越強(qiáng)。能力越強(qiáng)。：是為了提高整個電路以及單管放是為了提高整個電路以及單管放大電路對共模信號的抑制能力。大電路對共模信號的抑制能力。：是為了補(bǔ)償是為了補(bǔ)償R RE E上的直流壓降，使發(fā)射極上的直流壓降，使發(fā)

22、射極基本保持零電位?；颈３至汶娢弧CRC+UCCV1V2+ uo (a) 具有恒流源的差動放大電路ui2ui1V3R1R2REUEERCRC+UCCV1V2+ uo ui2ui1UEE(b) 圖(a)的簡化電路I恒流源比發(fā)射極電阻恒流源比發(fā)射極電阻R RE E對共模信號具有更強(qiáng)的抑制作用。對共模信號具有更強(qiáng)的抑制作用。1. 1. 運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)u+u+是運(yùn)放的同相輸入端，由此端輸入信號時，輸出信號與輸是運(yùn)放的同相輸入端，由此端輸入信號時，輸出信號與輸入信號的相位相同；入信號的相位相同；u-u-是運(yùn)放的反相輸入端，由此端輸入信是運(yùn)放的反相輸入端，由此端輸入信號時

23、，輸出信號與輸入信號的相位相反號時，輸出信號與輸入信號的相位相反 輸入電阻非常高輸入電阻非常高 輸出電阻很小輸出電阻很小 電壓放大倍數(shù)很大電壓放大倍數(shù)很大 零點(diǎn)漂移很小零點(diǎn)漂移很小 能放大交流信號也能放大直流信號能放大交流信號也能放大直流信號 0AiR0oR)(00uuAuAuio0Ii 放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)，當(dāng)有幾放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)，當(dāng)有幾級運(yùn)放時可以分級分析。級運(yùn)放時可以分級分析。 uu虛短路虛短路虛開路虛開路uiuoA02. 2. 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 (1)(1)、 反相比例電路反相比例電路0 uu i1i2i 1 = i 2foiiRuRuRuu1110RRuuAfiuRfR1RbuiuoA虛短路虛短路虛開路虛開路uo電路的輸入電阻：電路的輸入電阻：R i = u i / i i=R1輸出電阻很??！輸出電阻很?。∑胶怆娮?，使輸入端對地平衡電阻，使輸入端對地的的靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻相等相等,以消除以消除偏置電流的影響。偏置電流的影響。R2=R1/ RfRfR1Rbuii iAR o =0(2)(2)、 同相比例電路同相比例電路RfR1Rbuiuou-= u+=1RuRuuifioifouRRu)1 (1uiAifouRRu)1 (1RfR1RbuiuoA當(dāng)當(dāng) Rf = 0 時時:iouu R1RbuiuoAuiuoA*電壓跟隨電路電壓跟隨電路iouuuu在電路