教學(xué)課件·模擬電子

1、項(xiàng)目1 晶體二極管及其應(yīng)用【知識(shí)目標(biāo)】1.了解半導(dǎo)體的基本知識(shí)，理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?.熟悉二極管的電路符號(hào)和特性。3.熟悉整流二極管和發(fā)光二極管的實(shí)際應(yīng)用。4.了解其他類型的二極管。5.熟悉用萬用表檢測(cè)二極管的方法?！炯寄苣繕?biāo)】1.能用目視法判斷識(shí)別常見二極管的種類，能正確叫出各種二極管的名稱。2.對(duì)二極管上標(biāo)識(shí)的型號(hào)能正確識(shí)讀，知曉該二極管的作用和用途。3.會(huì)用萬用表對(duì)各種二極管進(jìn)行正確測(cè)量，并對(duì)其質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。4.會(huì)按照電路圖連接使用二極管進(jìn)行整流的實(shí)用電路。一向沉默于世的半導(dǎo)體自從誕生了二極管和三極管，頓時(shí)身價(jià)倍增，竟然成為引領(lǐng)世界技術(shù)革命的急先鋒。你認(rèn)識(shí)二極管嗎？其實(shí)它就在你的身

2、邊，至少在圖1.1里右邊的兩個(gè)發(fā)光二極管，你會(huì)在各種家用電器的面板上見到過它們，一般是用來做電源指示的。你也許使用過電褥子，實(shí)際上你只要把電褥子的開關(guān)打到保溫?fù)?，就把一個(gè)在圖1.1里左下角的一個(gè)二極管串在電路里，電褥子消耗的電功率就大約降為原來的五分之一，電褥子也就不那么熱了。 圖1.1 常用二極管的外形在二極管的外殼上均印有一些字母、數(shù)字和符號(hào)，它們是用來表示二極管的型號(hào)和正負(fù)極的。表示二極管正負(fù)極的標(biāo)記方法有箭頭、色點(diǎn)和色環(huán)三種。用箭頭表示二極管的正負(fù)極時(shí)，箭頭所指方向?yàn)槎O管的負(fù)極；通常標(biāo)有白色或紅色色點(diǎn)的一端是二極管的正極；1N40系列二極管上大多標(biāo)有黑色或銀色的色環(huán)，靠近色環(huán)的一端是

3、二極管的負(fù)極。要注意的是，有些廠家的標(biāo)記方法例外，這時(shí)最好用萬用表來測(cè)量一下再做出判斷。用萬用表的歐姆擋對(duì)二極管的正負(fù)極和質(zhì)量進(jìn)行判別，具體過程如下：判別二極管的極性 將指針式萬用表的擋位選在R1k擋，兩只表筆分別接二極管的兩個(gè)電極。若測(cè)出的電阻值較小（硅管為幾百幾千，鍺管為1001k），表示二極管處在正向?qū)顟B(tài)，此時(shí)黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的則是負(fù)極；若測(cè)出的電阻值較大（幾十k幾百k），為反向截止，此時(shí)紅表筆接的是二極管的正極，黑表筆為負(fù)極。判別二極管的好壞 可通過測(cè)量正、反向電阻來判斷二極管的好壞。一般小功率硅二極管正向電阻為幾百k幾千k，鍺管約為1001k。二極管的反向電阻均

4、應(yīng)為200k以上，接近無窮大為最好。判別制作二極管的材料是硅還是鍺 制作二極管的材料一般使用單晶硅或者是單晶鍺，這兩種材料制作的二極管在導(dǎo)通時(shí)壓降不同，硅材料二極管的正向?qū)▔航荡蠹s是0.6V0.7V，鍺材料二極管的正向?qū)▔航荡蠹s是0.1 V0.3V ?？梢杂脭?shù)字萬用表直接測(cè)量出二極管的材料，將數(shù)字式萬用表的擋位選在測(cè)量二極管的擋位上，當(dāng)表的屏幕上有數(shù)字顯示但不是“1”時(shí)，此時(shí)表上顯示的數(shù)值就是二極管的正向?qū)▔航?，根?jù)顯示的數(shù)值大小，馬上就能判斷出該二極管的材料。 也可以將二極管接在一個(gè)電源回路中，如圖1.2所示。合上電源開關(guān)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)用萬用表測(cè)出二極管兩端的正向壓降值,即

5、可判斷出該二極管的材料。 圖1.2 二極管材料判別接線圖將指針式萬用表的擋位選擇在R1k擋，對(duì)各種類型的二極管進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)二極管進(jìn)行兩次檢測(cè)，分別測(cè)量出二極管的正向電阻值和反向電阻值，將測(cè)量值填在表1.1中。萬用表和二極管的連接方法如圖1.3所示。 圖1.3用萬用表對(duì)二極管進(jìn)行正向電阻的測(cè)量和反向電阻的測(cè)量利用二極管的單向?qū)щ娦钥刂朴秒娖鞯膶?shí)際功率利用二極管的單向?qū)щ娦裕梢园呀涣麟娮兂芍绷麟?，如果采用如圖1.4所用的電路，則輸出的直流電壓的平均值大約是輸入交流電壓有效值的一半，利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器的功率控制。在這個(gè)圖中，已經(jīng)把實(shí)際的二極管用一個(gè)圖形符號(hào)表示出來了。人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂?/p>

6、的床頭燈、電火鍋、電褥子，都屬于電熱產(chǎn)品，當(dāng)不需要它們工作在額定功率時(shí)，可以將其實(shí)際功率變?yōu)轭~定功率的大約五分之一。用一個(gè)白熾燈泡作為負(fù)載時(shí)，其亮暗的變化程度非常明顯，可以清楚地看到功率控制的作用。圖1.4 簡(jiǎn)單實(shí)用的功率控制電路和二極管前后的電壓波形圖1 PN 結(jié)的形成 在一塊完整的本征硅（或鍺）片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成 N 型半導(dǎo)體，另一邊形成 P 型半導(dǎo)體，在這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體的交界面附近就會(huì)形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的薄層，這個(gè)特殊的薄層就是PN 結(jié)。如圖1-5所示。 圖1-5 PN 結(jié)的形成 2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦匀鐖D1.6所示，是演示PN結(jié)單向?qū)щ娞匦缘膶?shí)驗(yàn)電路圖。 圖1.6（

7、a） PN結(jié)加正向電壓燈泡亮 圖1.6（b） PN結(jié)加反向電壓燈泡不亮 二極管及其應(yīng)用 在PN結(jié)的兩端引出金屬電極，外加玻璃、金屬或用塑料封裝，就做成了半導(dǎo)體二極管。二極管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào) 由于使用的用途不同，二極管的外形各異，幾種常見的二極管外形和通用圖形符號(hào)如圖1.7所示。 圖1.7 常見二極管的外形和通用符號(hào) 二極管的結(jié)構(gòu)按PN結(jié)的制造工藝方式可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型幾種。點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)的接觸面積小，不能通過很大的正向電流和承受較高的反向電壓，但它的高頻性能好，適宜于在高頻檢波電路和小功率電路中使用；面接觸型二極管PN結(jié)的接觸面積大，可以通過較大電流，能承受較高的反向電壓，

8、適宜于在整流電路中使用。平面型二極管適宜用作大功率開關(guān)管，在數(shù)字電路中有廣泛的應(yīng)用。二極管結(jié)構(gòu)的示意圖和外形如圖1.8所示。圖1.8 二極管結(jié)構(gòu)的示意圖 二極管的實(shí)際應(yīng)用二極管是電子電路中最常用的器件。利用其單向?qū)щ娦约皩?dǎo)通時(shí)正向壓降很小的特點(diǎn)，可用來進(jìn)行整流、檢波、對(duì)其它元件進(jìn)行保護(hù)等，在數(shù)字電路中則將二極管當(dāng)做開關(guān)來使用。 1.整流 所謂整流，就是將交流電變成脈動(dòng)直流電。利用二極管的單向?qū)щ娦钥山M成單相和三相整流電路，再經(jīng)過濾波和穩(wěn)壓，就可以得到平穩(wěn)的直流電。整流二極管的的結(jié)構(gòu)和外形如圖1.10所示。二極管在整流電路中的具體應(yīng)用在后面還要詳述。圖1.10 整流二極管的的結(jié)構(gòu)和外形2. 檢波

9、在收音機(jī)和電視機(jī)中，需要將音頻信號(hào)和視頻信號(hào)從載波中分離出來，這個(gè)任務(wù)就叫做檢波，承擔(dān)檢波任務(wù)的主要元件就是二極管。檢波二極管的結(jié)構(gòu)和外形如圖1.11所示。用二極管實(shí)現(xiàn)檢波的電路和波形圖如圖1.12所示。3. 限幅利用二極管導(dǎo)通后壓降很小且基本不變的特性，可以構(gòu)成限幅電路，使輸出電壓幅度限制在某一電壓值內(nèi)，以保證放大器不因?yàn)樾盘?hào)過強(qiáng)而造成阻塞。限幅電路用到的二極管和普通的二極管一樣，其典型的雙向限幅電路和波形圖如圖1.13所示。圖1.13 雙向限幅電路和波形圖4.電子開關(guān)利用二極管的導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)，將其串聯(lián)在電路中，就構(gòu)成了一個(gè)電子開關(guān)，并且這個(gè)電子開關(guān)沒有機(jī)械動(dòng)作，沒有磨損和接觸不良現(xiàn)象

10、，更為重要的是，其開關(guān)頻率可以很高，可達(dá)到每秒幾百萬次，這是機(jī)械開關(guān)根本辦不到的。開關(guān)二極管在數(shù)字電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。開關(guān)二極管的結(jié)構(gòu)和外形如圖1.14所示。 圖1.14 開關(guān)二極管的結(jié)構(gòu)和外形5.定向人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫碾娫挋C(jī)，連接在由電信公司引來的兩根電話線上。也許你并不注意，電話機(jī)不僅通過這兩根線傳遞信號(hào)，還要靠它提供電話機(jī)電路所需的直流電。電話機(jī)的兩根線只要隨意和外來線路連接上，電話就能工作，這是為什么呢？難道直流電沒有正負(fù)極嗎？其實(shí)在電話機(jī)里，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)安裝了一個(gè)電源定向電路，它能保證電話機(jī)的兩根線無論怎樣連接，都能使電路得到正確的電源電壓。如圖1.15所示，由四個(gè)二極管組成

11、的電源定向電路，可以使電話機(jī)始終得到正確的連接。這種電路還可以用到其他地方，比如盲人需要連接的各種電器，只要隨意將兩根線連接起來即可。圖1.15二極管定向電路特殊二極管 1. 硅穩(wěn)壓二極管硅穩(wěn)壓二極管（簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管）是一種用特殊工藝制造的面結(jié)合型硅半導(dǎo)體二極管。它工作在反向擊穿區(qū)，在規(guī)定的電流范圍內(nèi)使用時(shí)，不會(huì)因擊穿而損壞。因?yàn)槎O管在反向擊穿區(qū)內(nèi)，其電流變化很大而電壓基本不變，利用這一特性可實(shí)現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定。 在實(shí)際中使用穩(wěn)壓二極管要滿足兩個(gè)條件：一是要反向運(yùn)用，即穩(wěn)壓二極管的負(fù)極接高電位，正極接低電位，使管子反向偏置，保證管子工作在反向擊穿狀態(tài)；二是要有限流電阻配合使用，保證流過管子的電流

12、在允許范圍內(nèi)。如圖1.17所示，是典型的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管和負(fù)載是并聯(lián)關(guān)系，限流電阻和穩(wěn)壓二極管、負(fù)載是串聯(lián)關(guān)系。圖1.17穩(wěn)壓管典型應(yīng)用電路 2. 發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，能把電能直接轉(zhuǎn)化成光能。它是由鎵（Ga）、砷（AS）、磷（P）等元素的化合物制成。由這些材料構(gòu)成的PN結(jié)在加上正向電壓時(shí)，就會(huì)發(fā)出光來，光的顏色主要取決于制造所用的材料。如砷化鎵發(fā)出紅色光、磷化鎵發(fā)出綠色光等。目前市場(chǎng)上發(fā)光二極管的顏色有紅、橙、黃、綠、藍(lán)五種，其外型有圓型、長(zhǎng)方型等數(shù)種。如圖1.19所示，是發(fā)光二極管的外形和符號(hào)。圖1.19發(fā)光二極管的外形和符號(hào)3. 光電二極管光電二極

13、管又稱光敏二極管，是一種光接收器件，其PN結(jié)工作在反偏狀態(tài)。圖1.21為光電二極管的符號(hào)和結(jié)構(gòu)。圖1.21光電二極管的符號(hào)和結(jié)構(gòu)。4. 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的電容效應(yīng)工作的，它工作于反向偏置狀態(tài)，它的電容量與反偏電壓大小有關(guān)。改變變?nèi)荻O管的直流反偏電壓，就可以改變電容量。變?nèi)荻O管被廣泛應(yīng)用于諧振回路中。例如，在電視機(jī)中就使用它作為調(diào)諧回路的可變電容器，實(shí)現(xiàn)電視頻道的選擇。在高頻電路中，變?nèi)荻O管作為變頻器的核心元件，是信號(hào)發(fā)射機(jī)中不可缺少的器件。變?nèi)荻O管的符號(hào)如圖1.22所示。圖1.22 變?nèi)荻O管的符號(hào)單相整流濾波電路 凡是電子儀器，必須使用直流電才能工作。在生活中用到的許

14、多家用電器，都是采取把交流電變成直流電再供給電路工作的。利用二極管的單向?qū)щ娦裕涂梢园呀涣麟娮兂芍绷麟?，供給電子儀器和許多家用電器使用。把單相交流電變成直流電的電路叫做單相整流電路。單相整流電路又有半波整流、全波整流、橋式整流和倍壓整流電路四種方式。電路連接電路連接如圖1.23所示。圖1.23 二極管橋式整流電容濾波的電路圖操作步驟（1）按圖1.23連線，連接變壓器時(shí)要注意分清交流電壓的輸入端和輸出端；連接整流部分時(shí)，要注意二極管的正、負(fù)極不要接錯(cuò)；濾波電容可先不連接，等測(cè)量完整流之后的波形后再安裝濾波電容。要注意：電解電容的電極有正負(fù)極之分，千萬不能接錯(cuò)。（2）連接完畢經(jīng)檢查無誤后方可通電

15、，觀察3分鐘，在元器件無冒煙、發(fā)燙的情況下，再用萬用表測(cè)試U2、UC及U的電壓值，用示波器測(cè)量輸出電壓的交流波形。雙蹤示波器上顯示的輸入交流電壓和經(jīng)過橋式整流后的的脈動(dòng)直流電壓波形如圖1.24所示。圖1.24 輸入的交流電壓波形和經(jīng)過橋式整流后的的脈動(dòng)直流電壓波形測(cè)量完上述波形后，再將濾波電容連接上，可以用示波器觀察此時(shí)的電壓波形，可以發(fā)現(xiàn)，在示波器上已經(jīng)沒有明顯的脈動(dòng)的直流電壓波形了，而是比較平滑的一條直線了。 半波整流電路 1. 半波整流電路的組成和工作原理如圖1.25所示，是單相半波整流電路。變壓器T將電網(wǎng)的正弦交流電u1變成u2,設(shè) u2 =U2sint 在變壓器副邊電壓u2的正半周期

16、間，二極管VD正偏導(dǎo)通，電流經(jīng)過二極管流向負(fù)載，在負(fù)載電阻RL上得到一個(gè)極性為上正下負(fù)的電壓，即UL=u2。在u2的負(fù)半周期間，二極管反偏截止，負(fù)載上幾乎沒有電流流過，即UL=0。所以負(fù)載上得到了單方向的直流脈動(dòng)電壓，負(fù)載中的電流也是直流脈動(dòng)電流。半波整流的波形如圖1.26所示。 圖1.25 整流二極管外形和半波整流電路 圖1.26 半波整流的波形圖 單相橋式整流電路 1. 電路組成和工作原理電路如圖1.27所示。橋式整流電路中的四只二極管可以是四只分立的二極管，也可以是一個(gè)內(nèi)部裝有四個(gè)二極管的橋式整流器（橋堆）。圖1.27橋式整流電路橋式整流輸出電壓的直流分量大，紋波小，且每個(gè)二極管流過的平

17、均電流也小，因此橋式整流電路應(yīng)用最為廣泛。為了使用方便，工廠已生產(chǎn)出橋式整流的組合器件，通常叫做橋堆。它是將四個(gè)二極管集中制作成一個(gè)整體，其外形如圖1.29示。其中標(biāo)示“”符號(hào)的兩個(gè)引出線為交流電源輸入端，另兩個(gè)引出線為直流輸出端，分別標(biāo)有“+”號(hào)和“”號(hào)。圖1.29 橋堆的外形圖濾波電路 單相半波和橋式整流電路的輸出電壓中都含有較大的脈動(dòng)成分，除了在一些特殊場(chǎng)合（如電鍍、電解和充電電路）可以直接應(yīng)用外，不能作為電源為電子電路供電，必須得采取措施減小輸出電壓中的交流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓，這種措施就是要采用濾波電路。構(gòu)成濾波器的主要元件是電容器和電感器。由于電容器和電感器對(duì)交流電

18、和直流電呈現(xiàn)的電抗不同，如果把它們合理地安排在電路中，就可以達(dá)到減小交流成分，保留直流成分的目的，實(shí)現(xiàn)濾波的作用。常見的幾種濾波器如圖1.30所示。 圖1.30常見的幾種濾波器1電容濾波電路如圖1.31所示，是單相橋式整流電容濾波電路。圖1.32是電容濾波電路的電壓波形圖。圖1.31單相橋式整流電容濾波電路 圖1.32電容濾波電路的電壓波形圖2電感濾波電路如圖1.33所示，是橋式整流電感濾波電路，電感L串聯(lián)在負(fù)載RL回路中。由于電感的直流電阻很小，交流阻抗很大，因此直流分量經(jīng)過電感后基本上沒有損失，而交流分量大部分降在電感上，所以減小了輸出電壓中的脈動(dòng)成分，負(fù)載RL上得到了較為平滑的直流電壓。

19、電感濾波的波形如圖1.34所示。圖1.33橋式整流電感濾波電路 圖1.34電感濾波的波形圖在忽略濾波電感L上的直流壓降時(shí)，輸出的直流電壓UO；UO = 0.9 U2 電感濾波的優(yōu)點(diǎn)是輸出特性比較平坦，而且電感L越大，負(fù)載RL的阻值越小，輸出電壓的脈動(dòng)就越小，適用于電壓低、負(fù)載電流較大的場(chǎng)合，如工業(yè)電鍍等。其缺點(diǎn)是體積大，成本高，有電磁干擾。3. 型濾波電路如圖1.35所示，是型LC濾波電路，這種濾波電路是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級(jí)LC濾波電路構(gòu)成的。圖1.35型LC濾波電路交流電經(jīng)過整流后得到的脈動(dòng)直流電再經(jīng)過電容C1濾波以后，剩余的交流成分在電感L中受到感抗的阻礙而衰減，然后再次被電容C2濾

20、波，使負(fù)載得到的電壓更加平滑。當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，常用小電阻R代替電感L，以減小電路的體積和重量。在收音機(jī)和錄音機(jī)中的電源濾波電路中，就經(jīng)常采用型RC濾波電路。項(xiàng)目2 晶體三極管及其應(yīng)用【知識(shí)目標(biāo)】（1）掌握三極管的種類、作用與標(biāo)識(shí)方法。（2）掌握三極管的主要參數(shù)。（3）了解三極管的主要用途?！炯寄苣繕?biāo)】（1）能用目視法判斷識(shí)別常見三極管的種類，能正確叫出各種三極管的名稱。（2）對(duì)三極管上標(biāo)識(shí)的型號(hào)能正確識(shí)讀，知曉該三極管的作用和用途。（3）會(huì)用萬用表對(duì)各種三極管進(jìn)行正確測(cè)量，并對(duì)其質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。晶體三極管是在上世紀(jì)40年代發(fā)展起來的新型電子器件，它具有體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)、工作可靠等

21、一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。二極管有一個(gè)PN結(jié)，三極管有兩個(gè)PN結(jié)，但三極管絕對(duì)不是兩個(gè)二極管的組合，而是通過特殊的工藝將三塊P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成了兩個(gè)PN結(jié)。如圖2.1所示，是三極管的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號(hào)。一個(gè)三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，從而形成了三個(gè)區(qū)域：集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)。基區(qū)和集電區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)，基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)。由集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)各引出一個(gè)電極，分別稱為集電極、基極和發(fā)射極，依次用字母c、b和e來表示。圖2.1 三極管結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號(hào) 根據(jù)三個(gè)區(qū)的半導(dǎo)體材料類型的不同，三極管可分為PNP型和NPN型兩大類?；鶇^(qū)為P型半導(dǎo)體的稱為NPN型三極管

22、，如圖2.1（a）所示；基區(qū)為N型半導(dǎo)體的稱為PNP型三極管，如圖2.1（b）所示。PNP型三極管和NPN型三極管的工作原理相同，只是工作電壓的極性和電流的流向相反。三極管的文字符號(hào)是VT，圖形符號(hào)如圖2.1中所示。發(fā)射極箭頭的方向表示發(fā)射結(jié)正偏時(shí)電流的流向。常見三極管的實(shí)物外形和幾何圖形如圖2.2所示。圖2.2 常見三極管的實(shí)物外形圖常見三極管的幾何圖形及其封裝形式如圖2.3所示。1.三極管的分類：三極管按制作的材料分為鍺三極管、硅三極管；三極管按PN結(jié)的組合方式分為NPN型和PNP型；三極管從制作工藝的結(jié)構(gòu)上分為點(diǎn)接觸型和面結(jié)合型；三極管按工作的頻率分為高頻管(fT3MHz)和低頻管(fT

23、3MHz)；三極管按功率分為大功率管(Pc1W)、中功率管(Pc在0.71W)、小功率管(Pc0.7W)。2.三極管的識(shí)別與測(cè)量 （1）用指針式萬用表檢測(cè)三極管的管型將指針式萬用表的紅表筆接三極管的任一腳，黑表筆分別接三極管的另外兩腳。當(dāng)兩次測(cè)得的阻值均為很小時(shí)，一般為幾十十幾K，則此管為PNP型；當(dāng)兩次測(cè)得的阻值均為很大時(shí)，一般為幾百K以上，則此管為NPN型，且紅表筆接的是三極管的基極，如圖2.4所示。（2）用指針式萬用表判別三極管的集電極與發(fā)射極 對(duì)PNP型管：除了基極外，將紅表筆和黑表筆分別接三極管的另外兩腳，再將基極與紅表筆之間用手捏住，交換紅表筆和黑表筆分別接的另外兩腳，測(cè)得阻值比較

24、小的一次，紅表筆對(duì)應(yīng)的是PNP管的集電極，黑表筆對(duì)應(yīng)的是發(fā)射極。 對(duì)NPN型管：除了基極外，將紅表筆和黑表筆分別接三極管的另外兩腳，再將基極與黑表筆之間用手捏住，交換紅表筆和黑表筆分別接的另外兩腳，測(cè)得阻值比較小的一次，黑表筆對(duì)應(yīng)的是NPN管的集電極，紅表筆對(duì)應(yīng)的是發(fā)射極。（3）用指針式萬用表判別三極管的材料用萬用表的R1K檔，測(cè)發(fā)射結(jié)（eb）和集電結(jié)（cb）的正向電阻，硅管大約在310K，鍺管大約在5001000之間，兩個(gè)結(jié)的反向電阻，硅管一般大于500K，鍺管在100K左右。（4）用指針式萬用表判別三極管是高頻管還是低頻管用萬用表的R1K檔測(cè)量三極管基極與發(fā)射極之間的反向電阻，如在幾百千歐

25、以上，然后將表盤拔到R10K檔，若表針能偏轉(zhuǎn)至滿度的一半左右，表明該管為高頻管，若阻值變化很小，表明該管是低頻管。測(cè)量時(shí)表筆的接法：對(duì)NPN管，黑表筆接發(fā)射極，紅表筆接基極；對(duì)PNP管紅表筆接發(fā)射極，黑表筆接基極。（5）三極管電流放大倍數(shù)的判別有些三極管的殼頂上標(biāo)有色點(diǎn)，作為值的色點(diǎn)標(biāo)志，為選用三極管帶來了很大的方便。其分擋標(biāo)志如下：01525405580120180270400600 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白 黑 還可以用萬用表來測(cè)量三極管的電流放大倍數(shù)，一般的萬用表上都有專門測(cè)量三極管電流放大倍數(shù)的檔位hFE。將萬用表的撥盤撥到hFE檔鄰近的ADJ檔位，將兩只表筆短接，調(diào)節(jié)校零旋

26、鈕，使表針指到300，再將撥盤撥到hFE檔位。當(dāng)三極管的管型確定后，將三極管的三個(gè)極插到表盤上與“NPN”或“PNP”對(duì)應(yīng)的插孔內(nèi)，根據(jù)指針的讀數(shù)，就可以知道此三極管的電流放大倍數(shù)了。若hFE（）值不正常，如為零或大于300，則說明此管子已壞。2.1.三極管的電流放大作用 三極管具有放大作用的條件三極管在電路中的主要作用是進(jìn)行信號(hào)的放大。要使三極管具有放大作用，必須給三極管加上合適的工作電壓，即：發(fā)射結(jié)加上正偏電壓，集電結(jié)加上反偏電壓。也就是說三極管發(fā)射結(jié)的P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位；三極管集電結(jié)的P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極，如圖2.5所示。在放大電路中，不論采用哪種管型的三極管，都要滿足

27、這個(gè)基本條件。 圖2.5 三極管工作在放大狀態(tài)的電壓條件 電源使發(fā)射結(jié)保證有正偏電壓，使集電結(jié)保證有反偏電壓。圖中電位器RP的作用是改變基極電流的大小，從而改變集電極電流和發(fā)射極電流的大小。2.2三極管的伏安特性和主要參數(shù) 三極管的伏安特性曲線分為輸入特性曲線和輸出特性曲線兩種。三極管的伏安特性曲線可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出，也可以由晶體管圖示儀直接測(cè)量得到。 2.2.1三極管的輸入特性曲線 三極管的輸入特性曲線是當(dāng)三極管的集-射電壓一定時(shí)，基極電流隨基-射電壓 變化的關(guān)系曲線，如圖2.6（a）所示。由于三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，所以三極管的輸入特性曲線與二極管德正向特性曲線相似。當(dāng)小于死區(qū)電壓時(shí)，三極

28、管截止；當(dāng)大于死區(qū)電壓時(shí)才有基極電流 ，三極管導(dǎo)通。三極管導(dǎo)通后，發(fā)射結(jié)壓降變化不大，硅管約為0.60.7 V，鍺管約為0.20.3V，這是判斷三極管是否工作在放大狀態(tài)的主要依據(jù)。 圖2.6三極管的伏安特性曲線 2.2.2三極管的輸出特性曲線 三極管的輸出特性曲線是指三極管的基極電流為某一固定值時(shí)，輸出回路中集電極電流與集-射電壓 的關(guān)系曲線。取不同的，可得到不同的曲線，因此三極管的輸出特性曲線是一個(gè)曲線族，如圖2.6（b）所示。通常把三極管的輸出伏安特性分成三個(gè)工作區(qū)：1.放大區(qū)輸出特性曲線近似于水平的部分是放大區(qū)。在這個(gè)區(qū)域里，基極電流不為零，集電極電流也不為零，且IC和IB成正比，兩者的

29、比例叫做三極管的電流放大系數(shù)，表示三極管的電流放大能力。三極管工作于放大區(qū)的電壓條件是：發(fā)射結(jié)上有正偏電壓，集電結(jié)上有反偏電壓。2.截止區(qū)在基極電流IB=0所對(duì)應(yīng)的曲線下方的區(qū)域是截止區(qū)。在這個(gè)區(qū)域里，IB=0，IC=ICEO（穿透電流）。三極管工作于截止區(qū)的電壓條件是：發(fā)射結(jié)上有反偏電壓，集電結(jié)上也有反偏電壓。當(dāng)然由于三極管在輸入特性中存在著死區(qū)電壓，所以對(duì)硅三極管而言，當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓UBE0.5伏時(shí)，三極管已開始截止；對(duì)鍺三極管而言，當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓0.1伏時(shí)，三極管也進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。3.飽和區(qū)飽和區(qū)是對(duì)應(yīng)于UCE較小（此時(shí)UCE0V時(shí)，單限比較器的輸出為高電平UOH。當(dāng)輸入電壓Uin小于0V時(shí)，

30、單限比較器的輸出為低電平UOH。這個(gè)電路實(shí)現(xiàn)了由正弦波到方波的信號(hào)整形，但該信號(hào)整形電路的抗干擾能力很差，由于干擾信號(hào)的存在，將導(dǎo)致輸入信號(hào)在過零點(diǎn)時(shí)，輸出端信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多次跳變的現(xiàn)象。圖中出現(xiàn)兩處“U2A”，是否正確？另一個(gè)應(yīng)該是U2B. 圖 7.12 用LM339制作的兩路信號(hào)整形電路使用兩個(gè)施密特電壓比較器對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行整形的電路圖如圖7.13所示，為了保證輸入電路的平衡，必須保證兩個(gè)施密特電壓比較器的門限電平相等，這可以通過調(diào)節(jié)電位器R8來實(shí)現(xiàn)。圖中出現(xiàn)了兩處“”，此圖中出現(xiàn)了一處“”和一處“”，是否正確？這個(gè)對(duì)。 圖7.13 使用兩個(gè)施密特電壓比較器對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行整形的電路圖 用LM3

31、39制作過熱檢測(cè)保護(hù)電路如圖 7.14所示，為某儀器中的過熱檢測(cè)保護(hù)電路。它采用單電源供電，在LM339的反相輸入端加一個(gè)固定的參考電壓，它的值取決于R1與R2的比值：UR=R2/（R1+R2）*UCC。同相端上的電壓就等于熱敏元件Rt的電壓降。當(dāng)儀器內(nèi)的溫度為設(shè)定值以下時(shí)，同相端“+”端的電壓大于反相端“-”端得電壓，輸出電壓u1uo為高電位。當(dāng)溫度上升為設(shè)定值以上時(shí)，反相端“-”端的電壓大于同相端“+”端的電壓，比較器反轉(zhuǎn)，輸出電壓Uo為零電位，使后面接的保護(hù)電路動(dòng)作，調(diào)節(jié)R1的值可以改變門限電壓，可以設(shè)定所需溫度值的大小。 圖 7.14用LM339制作的過熱檢測(cè)保護(hù)電路用LM339制作電

32、網(wǎng)過電壓檢測(cè)電路如圖 7.15所示，為某電磁爐電路中電網(wǎng)過電壓檢測(cè)電路。 圖 7.15 用LM339制作的電網(wǎng)過電壓檢測(cè)電路用LM339制作雙限比較器（窗口比較器）如圖 7.16所示，由兩個(gè)1/4LM339組成一個(gè)窗口比較器。 圖 7.16 用LM339制作雙限比較器第八章 信號(hào)的產(chǎn)生和波形變換【知識(shí)目標(biāo)】（1）認(rèn)識(shí)RC自激振蕩器、正弦波轉(zhuǎn)換為方波、方波轉(zhuǎn)換為三角波電路，各組成部分的作用。（2）理解振蕩器電路的功能；波形轉(zhuǎn)換電路的功能。（3）掌握振蕩器組成的四部分及各部分的作用。（4）掌握振蕩器的起振條件。（5）會(huì)分析電路各點(diǎn)波形?！炯寄苣繕?biāo)】（1）能正確連接電路，識(shí)別檢測(cè)所用元件，正確使用儀

33、器儀表（示波器、萬用表）。（2）具有分析電路、排除電路故障能力。（3）能按步驟進(jìn)行參數(shù)調(diào)試和測(cè)試，同時(shí)做好數(shù)據(jù)記錄。（4）能調(diào)節(jié)可調(diào)電阻控制放大倍數(shù)，使RC振蕩器起振，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波。（5）通過分析波形、測(cè)試數(shù)據(jù)總結(jié)振蕩器、波形變換器的功能。（6）能計(jì)算振蕩器的振蕩頻率。信號(hào)發(fā)生器就是一個(gè)能自己產(chǎn)生信號(hào)的電路。連接電路如圖8.1所示，這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的多種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電路，是用集成運(yùn)放連接而成。 圖8-1 最簡(jiǎn)單的多種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器正弦波振蕩器的振蕩條件 正弦波振蕩器的組成框圖如圖8.2所示.在圖8.2中，是放大器，是反饋電路u1，為放大器的輸入信號(hào)。 圖8.2 正弦波振蕩器方框圖 即可實(shí)現(xiàn)

34、穩(wěn)定。振蕩器的起振與穩(wěn)幅過程如圖8.3所示。 圖8.3 振蕩電路的起振與穩(wěn)幅過程RC橋式振蕩器RC橋式振蕩器如圖8.4所示。放大器采用集成運(yùn)放。運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端分別跨接在電橋的對(duì)角線上，故把這種振蕩器稱為RC橋式振蕩器。 圖8.4 RC橋式振蕩器圖能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的RC橋式振蕩器如圖8.5所示。 圖8.5能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的RC橋式振蕩器RC正弦波振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，容易起振，但其振蕩頻率不高，一般小于1MHZ。 圖8.6 用RC振蕩器組成的實(shí)用音頻信號(hào)發(fā)生器變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 電路如圖8.7所示，圖中變壓器應(yīng)采用高頻變壓器。電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器（又稱哈特萊振

35、蕩器）如圖8.8所示。 a)振蕩電路圖 b) 振蕩電路的簡(jiǎn)化交流通道圖由集成運(yùn)放組成的電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器如圖8.9 所示。諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與運(yùn)放的同相、反相輸入端和輸出端相連接。由集成運(yùn)放組成的電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器如圖8.9 所示。電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器又稱考皮茲振蕩器，其電路原理如圖8.10所示。 圖8.10 電容三點(diǎn)式振蕩器a)振蕩電路 b)振蕩器的簡(jiǎn)化交流通道圖 由集成運(yùn)放組成的電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器如圖8. 11所示。諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與運(yùn)放的同相、反相輸入端和輸出端相連接。圖8.11 集成運(yùn)放組成的電容三點(diǎn)式振蕩器如圖8.12所這個(gè)電路也叫克拉潑振蕩器。 此時(shí)電路的振

36、蕩頻率為： 圖8.12 克拉潑振蕩電路金屬外殼封裝的石英晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖8.14所示。 。 圖8.14石英晶體a)石英晶體的外形 b)石英晶體的結(jié)構(gòu) 石英晶體的符號(hào)和等效電路如圖8.15所示。 圖8.15 石英晶體的符號(hào)和等效電路圖8.16石英晶體的頻率特性圖8.16石英晶體的頻率特性并聯(lián)型石英晶體振蕩器 并聯(lián)型石英晶體振蕩器電路如圖8.17所示。圖8.17并聯(lián)型石英晶體振蕩電路串聯(lián)型石英晶體振蕩器此處元件“L”是否正確，是否應(yīng)改為電阻元件？是電感 串聯(lián)型石英晶體振蕩器如圖8.18a 所示，其交流通道圖如圖8.18b所示。串聯(lián)諧振時(shí)， 石英晶體振蕩器的等效阻抗最小且為純電阻， 所以用石英晶體

37、作為反饋元件時(shí)， 對(duì)等于串聯(lián)諧振頻率的信號(hào)正反饋?zhàn)顝?qiáng)且沒有附加相移。圖8.18 串聯(lián)型石英晶體振蕩電路a)電路圖 b)簡(jiǎn)化交流通道圖圖8.19 實(shí)用的石英晶體振蕩電路（皮爾斯電路）如圖8.20所示，將矩形波高電平持續(xù)的時(shí)間與信號(hào)周期的比值T1/T叫做占空比q， 一般將占空比為50%的矩形波稱為方波。圖8.20 方波信號(hào)波形圖電路組成 方波信號(hào)發(fā)生器電路如圖8.21所示 圖8.21 方波信號(hào)發(fā)生器電路如果圖8.21中的T1T2，輸出信號(hào)就是矩形波。 電路組成三角波信號(hào)發(fā)生器電路如圖8.22所示圖8.22三角波信號(hào)發(fā)生器如圖8.23所示，為可以同時(shí)產(chǎn)生矩形波和鋸齒波的電路，其工作原理和三角波產(chǎn)生電

38、路相同，只是積分器的電阻有兩條通路，這兩條通路的阻值差異很大，導(dǎo)致正、負(fù)向積分的時(shí)間明顯不同。 a)電路圖 b)波形圖 圖8.23555集成時(shí)基電路的內(nèi)部電路方框圖如圖8.24所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本的RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)管VT，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成得分壓器提供。圖8.24 555集成時(shí)基電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意圖555集成時(shí)基電路的引腳圖如圖8.25 所示 圖8.25 555集成時(shí)基電路的引腳圖555集成時(shí)基電路組成的多諧振蕩器多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)電路， 555集成時(shí)基電路組成的多諧振蕩器的原理圖如圖8.26所示。RA、RB、C是外接元件。圖8.26 555

39、構(gòu)成的多諧振蕩器a)電路圖 b）波形圖555集成時(shí)基電路組成的單穩(wěn)觸發(fā)器555集成時(shí)基電路組成的單穩(wěn)觸發(fā)器的原理如圖8.27所示。 a)電路圖 b)波形圖圖8.27 555集成時(shí)基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 555集成時(shí)基電路組成的雙穩(wěn)態(tài)電路555集成時(shí)基電路組成的雙穩(wěn)態(tài)電路又稱為施密特觸發(fā)器，其組成電路和輸出波形如圖8.28所示，只要將腳2、6連在一起作為信號(hào)輸入端即可,觸發(fā)電平分為VCC/3和2VCC/3，回差電壓為VCC/3.a)電路圖 b)波形圖 c)電路的傳輸特性 圖8.28 時(shí)基電路555構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 5G8038多種函數(shù)信號(hào)發(fā)生集成電路的引腳功能圖8.29 集成電路5G8038

40、引腳圖函數(shù)發(fā)生器是一種在科研和生產(chǎn)中經(jīng)常用到的基本波形產(chǎn)生器，隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，多功能信號(hào)發(fā)生器已被制作成專用集成電路，如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的5G8038單片函數(shù)波形發(fā)生器，可以產(chǎn)生精度較高的正弦波、方波、矩形波，鋸齒波等多種信號(hào)，其輸出頻率能在20Hz-5kHz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，電路調(diào)試 圖8.29 集成電路5G8038引腳圖電路如圖8.30所示，S1是波段選擇開關(guān)，S2是輸出波形選擇開關(guān)，電位器RP1是頻率細(xì)調(diào)，RP2調(diào)節(jié)波形占空比（RA=RB，輸出方波），RP3、RP4調(diào)節(jié)正弦波的失真度；RP5調(diào)節(jié)輸出信號(hào)uo的幅度。電位器應(yīng)采用精密多圈電位器。圖8.30 5G8038組成的實(shí)用多種函數(shù)

41、信號(hào)發(fā)生器項(xiàng)目9 集成功率放大器及其應(yīng)用 【知識(shí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)功率放大器的基本知識(shí)，掌握功率放大器的技術(shù)指標(biāo)。 2.熟悉常用的集成功率放大器的型號(hào)和特性。 3.掌握集成功率放大器的典型應(yīng)用。【技能目標(biāo)】1.能用目視法判斷識(shí)別常見集成功率放大器。2.對(duì)集成功率放大器上標(biāo)識(shí)的型號(hào)能正確識(shí)讀，知曉該集成功率放大器的用途。3.會(huì)用萬用表對(duì)集成功率放大器進(jìn)行正確測(cè)量，并對(duì)其質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。4.會(huì)按照電路圖連接使用集成功率放大器的應(yīng)用電路?！緦W(xué)習(xí)方法】 通過對(duì)各種集成功率放大器實(shí)物進(jìn)行認(rèn)識(shí)和檢測(cè)，學(xué)習(xí)了解集成功率放大器的特點(diǎn)，判別集成功率放大器質(zhì)量的好壞。通過親自連接一些使用集成功率放大器的實(shí)際電路，掌握了

42、解集成功率放大器的技術(shù)指標(biāo)和用途。【實(shí)施器材】1不同功率的新集成功率放大器：LM386、TDA2616/Q、LM1875等。2各種類型、不同規(guī)格的已經(jīng)損壞的集成功率放大器若干（可到電子產(chǎn)品維修部尋找）。3每?jī)蓚€(gè)人配備指針式萬用表和數(shù)字式萬用表各一只。4. 在連接電路中用到的其他電子元器件。 【初識(shí)集成功率放大器】如圖9.1所示，是一些常用的集成功率放大器的封裝外形。 集成功率放大器的封裝材料及外形有多種。最常用的封裝材料有塑料、陶瓷及金屬三種。封裝外形最多的是圓筒形、扁平形及雙列直插形。圓筒形金屬殼封裝多為8腳、腳及12腳，菱形金屬殼封裝多為3腳及4腳，扁平形陶瓷封裝多為12腳及14腳，單列直

43、插式塑料封裝多為9腳、10腳、12腳、14腳及16腳，雙列直插式陶瓷封裝多為8腳、12腳、14腳、16腳及24腳，雙列直插式塑料封裝多為8腳、12腳、14腳、16腳、24腳、42腳及48腳。 集成功率放大器在使用時(shí)，一般都需要加裝散熱片，散熱片的尺寸需要按照集成功率放大器的要求配備。【集成功率放大器管腳順序的識(shí)別】集成功率放大器的封裝外形不同，其引腳排列順序也不一樣。對(duì)圓筒形和菱形金屬殼封裝的集成電路，識(shí)別引腳時(shí)應(yīng)面向引腳(正視)，由定位標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的引腳開始，按順時(shí)針方向依次數(shù)到底即可，常見的定位標(biāo)記有突耳、圓孔及引腳不均勻排列等。 對(duì)單列直插式集成功放電路，識(shí)別其引腳時(shí)應(yīng)使引腳向下，面對(duì)型號(hào)

44、或定位標(biāo)記，自定位標(biāo)記對(duì)應(yīng)一側(cè)的頭一只引腳數(shù)起，依次為、腳。這一類集成電路上常用的定位標(biāo)記為色點(diǎn)、凹坑、小孔、線條、色帶、缺角等。 【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】 用萬用表對(duì)集成功放進(jìn)行檢測(cè)的方法集成電路常用的檢測(cè)方法有在線測(cè)量法、不在線測(cè)量法和代換法。代換法是用已知完好的同型號(hào)、同規(guī)格集成電路來代換被測(cè)集成電路，可以判斷出該集成電路是否損壞。 僅用萬用表作為對(duì)集成功放檢測(cè)工具，是業(yè)余維修中實(shí)用且常用的檢測(cè)法。一般在沒有專用儀器時(shí)，可以采用下述方法對(duì)集成功放進(jìn)行檢測(cè)。1.離線檢測(cè)這種方法是在集成功放塊未焊入電路時(shí)進(jìn)行的檢測(cè)，一般情況下可用萬用表測(cè)量各引腳對(duì)應(yīng)于接地引腳之間的正、反向電阻值，并和完好的集成功放的各

45、引腳對(duì)應(yīng)于接地引腳之間的正、反向電阻值進(jìn)行比較。2.在線檢測(cè)這是一種通過萬用表檢測(cè)集成功放各引腳在線直流電阻、對(duì)地交直流電壓以及總工作電流的檢測(cè)方法。這種方法克服了代換試驗(yàn)法需要有可代換集成功放的局限性和拆卸集成功放的麻煩，是檢測(cè)集成功放最常用和實(shí)用的方法。 （）在線直流電阻檢測(cè)法這是一種用萬用表歐姆擋，直接在線路板上測(cè)量集成功放各引腳和外圍元件的正反向直流電阻值，并與正常數(shù)據(jù)相比較，來發(fā)現(xiàn)和確定故障的方法。測(cè)量時(shí)要注意以下三點(diǎn)：測(cè)量前要先斷開電源，以免測(cè)試時(shí)損壞電表和元件。 3.1.3交流電流的測(cè)量萬用表電阻擋的內(nèi)部電壓不得大于，量程最好用或擋。測(cè)量集成功放引腳參數(shù)時(shí)，要注意測(cè)量條件，如被測(cè)

46、機(jī)型、與集成功放相關(guān)的電位器的滑動(dòng)臂位置等，還要考慮外圍電路元件的好壞。 （）直流工作電壓測(cè)量法（）交流工作電壓測(cè)量法（）總電流測(cè)量法 9.1.1功率放大電路的任務(wù)及功放管的特點(diǎn)電壓放大電路均屬小信號(hào)放大電路，它們主要用于增強(qiáng)信號(hào)的電壓或電流的幅度。實(shí)際上，很多電子設(shè)備的輸出要帶動(dòng)一定的負(fù)載，如：驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，使之發(fā)出聲音；驅(qū)動(dòng)電表，使其指針偏轉(zhuǎn)；控制電機(jī)工作等，這就要求放大電路要向負(fù)載提供足夠大的信號(hào)功率。能輸出信號(hào)功率足夠大的電路就是功率放大電路，簡(jiǎn)稱功放。1、功率放大電路的任務(wù)：電子設(shè)備中的放大器一般由前置放大器和功率放大器組成，如圖9.2所示。前置放大器的主要任務(wù)是不失真地提高輸入信號(hào)的

47、電壓或電流的幅度，而功率放大器的任務(wù)是在信號(hào)失真允許的范圍內(nèi)，盡可能輸出足夠大的信號(hào)功率，即不但要輸出大的信號(hào)電壓，還要輸出大的信號(hào)電流，以滿足負(fù)載正常工作的要求。 圖9.2放大器組成方框圖擔(dān)任功率放大的晶體管習(xí)慣上稱為功放管，一般由晶體三極管來擔(dān)任，近些年來，隨著場(chǎng)效應(yīng)管制造工藝的提高，許多功放管已經(jīng)被場(chǎng)效應(yīng)管所取代，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管不需要太大的驅(qū)動(dòng)功率。在電路中，功放管都工作在接近于管子參數(shù)的極限狀態(tài)，故選擇功放管時(shí)要注意不要超過管子的極限參數(shù)，并且要留有一定的余量，同時(shí)要考慮在電路中采取必要的過流保護(hù)、過壓保護(hù)措施，還要解決好管子的散熱問題。在電路中，廣泛使用復(fù)合管作為功放管。 2功率放大電

48、路的主要技術(shù)指標(biāo)（1）輸出功率功放電路根據(jù)負(fù)載要求向負(fù)載提供的有用信號(hào)功率。一般對(duì)功率放大器都用最大輸出功率來衡量它的放大能力。最大輸出功率是指在輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，電路的輸出波形不超過規(guī)定的非線性失真指標(biāo)時(shí)，放大器的最大輸出電壓和最大輸出電流有效值的乘積。即： （2）效率：放大電路提供給負(fù)載的功率是由直流電源提供的。放大電路的效率定義為放大電路輸出給負(fù)載的功率與直流電源所提供的功率之比。即： 當(dāng)直流電源所提供的功率一定時(shí)，為了向負(fù)載提供盡可能大的信號(hào)功率，則必須減少功率放大電路自身的損耗。（3）管耗：功放電路中直流電源提供的功率除了供給負(fù)載外，其它部分主要被功放管所消耗，這部分功率稱為管耗：

49、 （4）非線性失真：由于在功率放大電路中，三極管的工作點(diǎn)在大范圍內(nèi)變動(dòng)，輸出波形的非線性失真比小信號(hào)放大電路要嚴(yán)重得多。在實(shí)際的功率放大電路中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求來規(guī)定允許的信號(hào)失真范圍。 3使用功放管需要注意的幾個(gè)問題功放管的作用是把直流電源的能量按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律傳送給負(fù)載。電路工作在大信號(hào)情況下，功放管的管耗較大，必需考慮其散熱問題。又由于功放管處于大電流、高電壓狀態(tài)，故需考慮其安全和保護(hù)問題。（1）功放管的散熱問題功放管的集電極損耗導(dǎo)致管子發(fā)熱，結(jié)溫上升。當(dāng)結(jié)溫超過允許值時(shí)（硅管約150oC，鍺管約100 oC），晶體管將會(huì)損壞。為了使放大器能輸出大的功率且功放管又不致?lián)p壞，需給功放

50、管安裝散熱片，以散發(fā)集電極產(chǎn)生的熱量，必要時(shí)還需要采用風(fēng)冷、水冷、油冷等方法來進(jìn)行散熱。圖9.3為某功放管的最大輸出功率和工作環(huán)境溫度的關(guān)系（PCMTa）曲線。由圖可知，若不加散熱片，管子的最大輸出功率Pcm只有2W，加了2002003（mm3）的鋁散熱片后，管子的最大輸出功率Pcm 可提高到10W。 圖9.3功放管的最大輸出功率和環(huán)境溫度關(guān)系 （2）功放管的安全使用為了確保功放管的安全使用，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)使管子工作于其伏安特性的安全區(qū)內(nèi)，盡量減少電路產(chǎn)生過壓和過流的可能性。其次要采取適當(dāng)?shù)倪^壓保護(hù)和過流保護(hù)電路。為了防止感性負(fù)載使電路產(chǎn)生過壓或過流，可在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)阻容網(wǎng)絡(luò)。9.1.

51、2功放電路的類型1. 按照功放管靜態(tài)工作點(diǎn)分類功率放大電路按照功放管靜態(tài)工作點(diǎn)的不同，可分為甲類、乙類和甲乙類，在高頻功放中還有丙類和丁類之分。甲類功放的三極管其靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)的中間，所以在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，管子中都有電流流過。甲類放大電路的優(yōu)點(diǎn)是失真小，缺點(diǎn)是管耗大，效率低，它主要用于小功率放大電路中。電壓放大電路由于信號(hào)比較小，實(shí)際上都工作在甲類放大狀態(tài)。乙類功放的三極管其靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)與截止區(qū)的交線上，在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，管子只在半個(gè)周期內(nèi)有電流流過，顯然，乙類放大電路需要兩個(gè)管子分別對(duì)信號(hào)的正負(fù)半周進(jìn)行放大，才能完成對(duì)信號(hào)的放大。 甲乙類功放的三極管其靜態(tài)工作點(diǎn)在靠近截

52、止線的放大區(qū)內(nèi)，在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，管子有半個(gè)多周期內(nèi)有電流流過，顯然，甲乙類放大電路也需要兩個(gè)管子才能完成對(duì)信號(hào)的放大。這三種類型的功放其三極管的集電極電流如圖9.4所示。 圖9.4三種類型的功放其三極管的集電極電流波形 甲類功放電路的優(yōu)點(diǎn)是失真波形小，缺點(diǎn)是靜態(tài)工作點(diǎn)電流大，管耗大，放大電路效率低，它主要用于小功率放大電路中。乙類和甲乙類放大電路的優(yōu)點(diǎn)是管耗小，放大電路效率高，故在功率放大電路中得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際電路中，均采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽電路來減小失真和增大輸出功率。2. 按功放電路中輸出信號(hào)與負(fù)載的耦合方式分類按功放電路中輸出信號(hào)與負(fù)載的耦合方式，可分成變壓器耦合功放電路、OTL

53、功放電路、OCL功放電路和BTL電路等。（1）變壓器耦合功率放大電路傳統(tǒng)的功率放大電路常常采用變壓器耦合方式的功率放大電路。圖9.5所示為一個(gè)典型的變壓器耦合功率放大電路的原理圖及工作波形圖。在圖中T1為輸入變壓器，T2為輸出變壓器，當(dāng)輸入電壓ui為正半周時(shí)，V1導(dǎo)通，V2截止；當(dāng)輸入電壓ui為負(fù)半周時(shí)，V2導(dǎo)通，V1截止。兩個(gè)三極管的集電極電流ic1和ic2均只有半個(gè)正弦波，但通過輸出變壓器T2耦合到負(fù)載上，負(fù)載電流iL和輸出電壓uo則基本上是正弦波。 圖9.5 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路功率放大電路采用變壓器耦合方式的主要優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，有利于信號(hào)的最大傳輸。但變壓器體積龐大，

54、比較笨重，消耗有色金屬，而且其低頻和高頻特性不好，在引入負(fù)反饋時(shí)還容易產(chǎn)生自激，所以除了對(duì)頻率特性要求不高的電路（如實(shí)習(xí)用的單波段收音機(jī)）外，一般都不采用這種功放電路。（2）OCL互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大電路如圖9.6（a）所示為OCL乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路，它采用正、負(fù)雙電源供電，V1、V2為兩個(gè)特性相同的異型三極管。圖9.6 OCL乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 當(dāng)ui=0時(shí)，V1、V2均處于零偏置，兩管的基極電流IBQ0，集電極電流ICQ0,輸出電壓uo=0，此時(shí)管子不消耗功率。在有正弦信號(hào)ui輸入時(shí)：在信號(hào)ui的正半周，V2因發(fā)射結(jié)反偏而截止，V1因發(fā)射結(jié)正偏而導(dǎo)通，此時(shí)正電源VCC通過V1向R

55、L提供電流ic1，輸出電壓uoui。如圖9.6（b）所示。在信號(hào)ui的負(fù)半周，V1因發(fā)射結(jié)反偏而截止，V2因發(fā)射結(jié)正偏而導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)電源VEE通過V2向RL提供電流ic2，輸出電壓uoui。可見V1、V2兩管輪流導(dǎo)通，使負(fù)載RL上得到了與輸入信號(hào)波形相近、功率放大了的信號(hào)。由于V1、V2兩管都只在半個(gè)周期內(nèi)中有電流流過，故此電路屬于乙類放大電路。又由于該電路輸出端沒有采用電容與負(fù)載耦合，故又稱為OCL（沒有輸出耦合電容）電路。在OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路中，若輸入信號(hào)的幅度足夠大，其最大不失真輸出電壓的幅度要受三極管飽和壓降的影響，故最大不失真輸出電壓的幅度為 式中UCE（sat）為三極管的飽和壓

56、降，通常較小（硅管為0.3V，鍺管為0.1V），可以忽略不計(jì)。OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路的最大輸出功率為：由于每個(gè)管子只在半個(gè)周期內(nèi)有電流流過，故每個(gè)管子的集電極電流平均值為 電路中正負(fù)電源所提供的總功率為：所以O(shè)CL互補(bǔ)對(duì)稱功放的效率為： 可以算出，乙類功放的最大理論效率為：但由于功放管的飽和壓降和元件損耗等因素，乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路的效率僅能達(dá)到60左右。理論分析表明，當(dāng)電路的輸出功率最大時(shí)，三極管的管耗并不是最大，這也正是功放管可以工作在極限值的原因之一。在乙類功率放大電路中，當(dāng)輸入電壓ui的幅度小于三極管輸入特性曲線上的死區(qū)電壓時(shí)，V1、V2均不能導(dǎo)電，故輸出信號(hào)的波形在過零點(diǎn)附近的一個(gè)區(qū)

57、域內(nèi)將出現(xiàn)明顯的失真，這種失真稱為交越失真，其波形見圖9.6（b）所示。為了減小乙類放大器特有的交越失真，改善電路的輸出波形，又要考慮到電路的效率，通常給功放管的發(fā)射結(jié)加一個(gè)很小的正向偏置電壓，使兩管在靜態(tài)時(shí)均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，這樣當(dāng)兩個(gè)三極管輪流工作導(dǎo)通時(shí)，輸出信號(hào)的交替比較平滑，從而減小了交越失真，此時(shí)管子已工作在甲乙類工作狀態(tài)。 如圖9.7所示，是一個(gè)OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。在圖中的R、D1、D2加在V1、V2兩管的基極之間，以供給V1、V2一定的偏壓。在工程估算中，由于靜態(tài)電流較小，所以這種電路仍可以用乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的有關(guān)公式來估算電路的輸出功率和效率等性能指標(biāo)。 圖9.7

58、OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路在OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路中常用的偏置電路還有UBE擴(kuò)大電路，如圖9.8所示。只要調(diào)節(jié)電路中的電阻R1和R2的比值便可滿足電路中對(duì)偏置電壓的需要。圖9.8 UBE擴(kuò)大電路例9.1 如圖9.7所示的OCL功率放大電路，已知VCCVEE12V，RL8，試估算該放大電路的最大不失真輸出電壓Uomm、最大輸出功率Pom、此時(shí)電源供給的功率PDC。解：最大不失真輸出電壓幅度 UommVCC=12V 最大輸出功率 電源供給功率 （3）OTL互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大電路如圖9.9所示，為典型的OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。圖9.9 OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路OTL（沒有輸出變

59、壓器）互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路與變壓器耦合功率放大電路及OCL功率放大電路相比，其主要特點(diǎn)是：沒有輸出變壓器； 只用一路直流電源VCC； 用電容C代替了OCL電路中負(fù)電源的作用。OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路工作在靜態(tài)時(shí)，調(diào)整電阻R1和R4的值，使VT1和VT2管 的發(fā)射極電位為，則電容C兩端的電壓也為。V2導(dǎo)通時(shí)則依靠電容上所充的電壓供電。調(diào)節(jié)電阻R2和R3的阻值，可以使V1、V2有一定的靜態(tài)電流，用來保證功放管工作在甲乙類狀態(tài)，從而消除交越失真。OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路工作在動(dòng)態(tài)時(shí)，在輸入信號(hào)ui的正半周，V1導(dǎo)通，V2截止，此時(shí)VCC的直流電壓通過V1向RL提供電流ic1，且VCC向電容C充電

60、。在輸入信號(hào)ui的負(fù)半周，V1截止，V2導(dǎo)通，此時(shí)電容C兩端的電壓通過V2向RL提供電流ic2。由于OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的V1、V2兩管實(shí)際工作電壓僅為，故其指標(biāo)的估算與OCL不盡相同。 （4）采用復(fù)合管的功放電路如圖9.10所示，是由復(fù)合管組成的甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。由于組成復(fù)合管的大功放管是同種類型的管子，但組成的復(fù)合管卻是兩種類型，所以由復(fù)合管組成的功放電路又稱為“準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路”，這種電路解決了兩種不同類型的大功放管不好配對(duì)的問題。各元器件的作用如下： （1）V1、RB1、RB2、RE組成前置電壓放大級(jí)，RB1接至E點(diǎn)，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，并且是交、直流負(fù)反饋，既改善了電路