教學(xué)課件電工電子技術(shù)基礎(chǔ)(高職)-2

1、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章 電路基本概念與基本定律 在樓道里有聲控?zé)?，在家里有空調(diào)、電扇、洗衣機(jī)、電腦等家用電器，這些電器為什么通入電源就能工作呢？這些電器的電壓、電流又是多少呢？家里所有電器一個(gè)月消耗多少電能呢？如果用電電器出現(xiàn)故障了，如何分析與維修呢？下面就一起來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握電路及電路模型；2.掌握電壓、電流及其參考方向的定義及測(cè)量、計(jì)算；3.掌握電功率和電能的度量及計(jì)算；4.熟悉電阻、電感、電容等電氣元件的識(shí)別與測(cè)量；5.熟悉基爾霍夫電壓、電流定律的計(jì)算。第1章 電路基本概念和基本定律第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型1.1.1 電路的概念1. 電路及其

2、組成 簡(jiǎn)單地講，電路是電流通過(guò)的路徑。實(shí)際電路通常由各種電路實(shí)體部件（如電源、電阻器、電感線圈、電容器、變壓器、儀表、二極管、三極管等）組成，每一種電路實(shí)體部件具有各自不同的電磁特性和功能。人們按照需要，把相關(guān)電路實(shí)體部件按一定方式進(jìn)行組合，就組成了一個(gè)個(gè)電路。如果某個(gè)電路元器件數(shù)很多且電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，則又稱為電路網(wǎng)絡(luò)。 不管簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，電路的基本組成部分都離不開三個(gè)基本環(huán)節(jié)：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型 電源是向電路提供電能的裝置。它可以將其他形式的能量，如化學(xué)能、太陽(yáng)能、機(jī)械能、核能等轉(zhuǎn)換為電能。在電路中，電源是激勵(lì)，是激發(fā)和產(chǎn)生電流的因素

3、。 負(fù)載是取用電能的裝置，其作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能（如機(jī)械能、熱能、光能等）。在生產(chǎn)與生活中經(jīng)常用到的電燈、電動(dòng)機(jī)、電爐、揚(yáng)聲器等用電設(shè)備，都是電路中的負(fù)載。 中間環(huán)節(jié)在電路中起著傳遞電能、分配電能和控制整個(gè)電路的作用。最簡(jiǎn)單的中間環(huán)節(jié)即開關(guān)和連接導(dǎo)線；一個(gè)實(shí)用電路的中間環(huán)節(jié)通常還有一些保護(hù)和檢測(cè)裝置。復(fù)雜的中間環(huán)節(jié)可以是由許多電路元件組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型 如圖1-1所示的手電筒照明電路中，電池作電源，燈作負(fù)載，導(dǎo)線和開關(guān)作為中間環(huán)節(jié)將燈和電池連接起來(lái)。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型1.1.1 電路的概念2. 電路的

4、種類及功能 工程應(yīng)用中的實(shí)際電路，按照功能的不同可概括為兩大類。 一是完成能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換的電路。 二是實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)的傳遞、變換、儲(chǔ)存和處理的電路。 如圖1-1中，電池通過(guò)導(dǎo)線將電能傳遞給燈，燈將電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能。這類電路的特點(diǎn)是大功率、大電流。 如圖1-2所示是一個(gè)擴(kuò)音機(jī)的工作過(guò)程。話筒將聲音的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即相應(yīng)的電壓和電流，經(jīng)過(guò)放大處理后，通過(guò)電路傳遞給揚(yáng)聲器，再由揚(yáng)聲器還原為聲音。這類電路特點(diǎn)是功率低、電流小。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型1.1.2 電路模型 實(shí)際電路的電磁過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的，難以進(jìn)行有效的分析計(jì)算。在電路理論中，為了便于對(duì)實(shí)際電

5、路進(jìn)行分析和計(jì)算，人們通常在工程實(shí)際允許的條件下對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行模型化處理，即忽略次要因素，抓住足以反映其功能的主要電磁特性，抽象出實(shí)際電路器件的“電路模型”。 例如電阻器、白熾燈、電爐等，這些電氣設(shè)備接收電能并將電能轉(zhuǎn)換成光能或熱能，光能和熱能顯然不可能再回到電路中，因此這種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程不可逆的電磁特性稱為耗能。這些電氣設(shè)備除了具有耗能的電磁特性，當(dāng)然還有其他一些電磁特性，但在研究和分析問(wèn)題時(shí)，即使忽略這些電磁特性，也不會(huì)影響整個(gè)電路的分析和計(jì)算。因此，就可以用一個(gè)只具有耗能電磁特性的“電阻元件”作為它們的電路模型。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型 實(shí)際電路器件理想化而得到

6、的只具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，稱為理想電路元件，簡(jiǎn)稱為電路元件。每一種電路元件體現(xiàn)某種基本現(xiàn)象，具有某種確定的電磁性質(zhì)和精確的數(shù)學(xué)定義。常用的有表示將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電阻元件、表示電場(chǎng)性質(zhì)的電容元件、表示磁場(chǎng)性質(zhì)的電感元件及電壓源元件和電流源元件等，各元件的電路符號(hào)如圖1-3所示。第1章 電路基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型 由理想電路元件相互連接組成的電路稱為電路模型。例如圖1-1所示，電池對(duì)外提供電壓的同時(shí)，內(nèi)部也有電阻消耗能量，所以電池用其電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻R0的串聯(lián)表示；燈除了具有消耗電能的性質(zhì)（電阻性）外，通電時(shí)還會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，具有電感性。但電感微弱，可忽略不計(jì)，于是可認(rèn)為燈是一

7、個(gè)電阻元件，用RL表示。如圖1-4所示是手電筒電路的電路模型。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 電路中的變量是電流和電壓。無(wú)論是電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，還是信號(hào)的傳遞和處理，都是這兩個(gè)量變化的結(jié)果，因此，弄清電流與電壓及其參考方向，對(duì)進(jìn)一步掌握電路的分析與計(jì)算是十分重要的。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向1.2.1 電流及其參考方向 電荷的定向移動(dòng)形成電流，通常把單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量定義為電流，用符號(hào)I或i表示。 電流主要分為兩種：一類是大小和方向均不隨時(shí)間變化的電流，稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱為直流，簡(jiǎn)寫為DC或dc，其電流強(qiáng)度的大小用符

8、號(hào)I表示。一類是大小和方向均隨時(shí)間變化的電流，稱為變動(dòng)電流，其強(qiáng)度大小用符號(hào)i表示。其中，一個(gè)周期內(nèi)電流的平均值為零的變動(dòng)電流稱為交流，用AC或ac表示。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 圖1-5給出了幾種常見的電流，其中圖（a）為直流，圖（b）為正弦交流電流，圖（c）為鋸齒交流電流。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 對(duì)于直流電流，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是不變的，其電流強(qiáng)度定義為 對(duì)于變動(dòng)電流，若假設(shè)在很小的時(shí)間間隔dt內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為dq，則該瞬間電流強(qiáng)度為 電流的單位是安培，SI符號(hào)是A。電力系統(tǒng)中安培單位較小，

9、有時(shí)取千安（kA）為電流強(qiáng)度的單位。而在無(wú)線電系統(tǒng)中（如晶體管電路中），安培這個(gè)單位又太大，常用毫安（mA）或微安（A）作為電流強(qiáng)度的單位。它們之間的換算關(guān)系為第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 電流有大小有方向，通常把正電荷的運(yùn)動(dòng)方向定義為電流的實(shí)際方向。但是在電路較復(fù)雜時(shí)，很難直接確定電流的實(shí)際方向。為了分析電路方便，在一段電路中，事先任意假定一個(gè)電流方向作為電流的參考方向。電流的參考方向可以任意假設(shè)，但電流的實(shí)際方向客觀存在，因此，假設(shè)的電流參考方向并不一定是電流的實(shí)際方向。在對(duì)電路中的電流設(shè)定了參考方向后，若經(jīng)計(jì)算得出電流為正值，說(shuō)明所設(shè)參考方向與實(shí)際方向一致

10、，若經(jīng)計(jì)算得到電流為負(fù)值，說(shuō)明所設(shè)參考方向與實(shí)際方向相反。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向小提示 電流值的正負(fù)在設(shè)定參考方向的前提下才有意義。在本書中，電路圖上所標(biāo)的電流方向均為參考方向。電流的實(shí)際方向和參考方向的關(guān)系可以用圖1-6表示。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向1.2.2 電壓及其參考方向 在物理學(xué)中已經(jīng)學(xué)過(guò)，a、b兩點(diǎn)間的電壓定義為電場(chǎng)力把單位正電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功。電壓的實(shí)際方向就是正電荷在電場(chǎng)力中受電場(chǎng)力作用移動(dòng)的方向。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 在直流電路中，電壓為一恒定值，用U表

11、示，即 在變動(dòng)電流電路中，電壓為一變值，用u表示，即 電壓的單位是伏特，簡(jiǎn)稱伏，SI符號(hào)為V。在電力系統(tǒng)中，會(huì)用到千伏（kV），在無(wú)線電系統(tǒng)中，還會(huì)用到毫伏（mV)和微伏（V）。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 與電流相同，電壓也有大小和方向。規(guī)定電位真正降低的方向?yàn)殡妷旱膶?shí)際方向。在分析電路時(shí)，也需要事先選擇電壓的參考方向，電壓的參考方向也是任意選擇的，在電路中通常用“+”“-”極性表示，如圖1-7a所示。電壓的參考方向還可以用雙下標(biāo)uab（電壓參考方向由a點(diǎn)指向b點(diǎn)）表示，如圖1-7b所示，也可以用實(shí)線箭頭表示，如圖1-7c所示。第1章 電路基本概念和基本定律1

12、.2 電流、電壓及其參考方向 在設(shè)定的參考方向下進(jìn)行計(jì)算，若計(jì)算后得到的電壓值為正，則說(shuō)明電壓的參考方向與實(shí)際方向一致，若為負(fù)，則參考方向與實(shí)際方向相反，如圖1-8所示。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 在電路分析中，電流和電壓的參考方向可以任意單獨(dú)假設(shè)，但是為了分析電路方便，通常將一段電路或一個(gè)元件的電壓和電流設(shè)成關(guān)聯(lián)參考方向，即電流從電壓的“+”極流向“-”極，如圖1-9所示。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向1.2.3 電位的概念及其分析計(jì)算 為了分析問(wèn)題方便，常在電路中指定一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，假定該點(diǎn)的電位是零，用符號(hào)“”表示。在生產(chǎn)實(shí)

13、踐中，把地球做為零電位點(diǎn)，凡是機(jī)殼接地的設(shè)備（接地符號(hào)是“”），機(jī)殼電位即為零電位。有些設(shè)備或裝置，機(jī)殼并不接地，而是把許多元件的公共點(diǎn)做為零電位點(diǎn)，也用符號(hào)“”表示。 電路中其他各點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓即各點(diǎn)的電位，因此，任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位之差。 電路中各點(diǎn)電位的高低是相對(duì)的，參考點(diǎn)不同，各點(diǎn)電位的高低也不同，但是電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。電路中，凡是比參考點(diǎn)電位高的各點(diǎn)電位是正電位，比參考點(diǎn)電位低的各點(diǎn)電位是負(fù)電位。第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向【例1-1】求圖1-10中a點(diǎn)的電位。解：對(duì)于圖1-10a有對(duì)于圖1-10b，因20電

14、阻中電流為零，故第1章 電路基本概念和基本定律1.2 電流、電壓及其參考方向 【例1-2】電路如圖1-11所示，求開關(guān)S斷開和閉合時(shí)A、B兩點(diǎn)的電位UA、UB 。 解：設(shè)電路中電流為I，如圖1-11所示。開關(guān)S斷開時(shí)，有因?yàn)樗酝黹_關(guān)S閉合時(shí)，有第1章 電路基本概念和基本定律1.3 電功率及電能的概念和計(jì)算1.3.1 電功率電功率定義為單位時(shí)間內(nèi)電路吸收或消耗的能量，即在直流電路中，上式可寫成采用上兩式計(jì)算功率時(shí)，電壓和電流選擇為關(guān)聯(lián)參考方向。若電壓與電流選擇為非關(guān)聯(lián)參考方向，則功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，SI符號(hào)為W。第1章 電路基本概念和基本定律1.3 電功率及電能的概念和計(jì)算小提示 無(wú)論

15、電壓和電流選擇關(guān)聯(lián)參考方向還是非關(guān)聯(lián)參考方向，在計(jì)算某個(gè)元器件的功率時(shí)，主要有以下幾種情況： 1.p0，說(shuō)明該元器件吸收（或消耗）電能； 2.p0，表示ui，表明電壓的相位超前于電流的相位，或電流滯后于電壓的相位；若0，表示u0，電感元件相當(dāng)于負(fù)載，從電源吸收電能，并轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)；p0，電容元件相當(dāng)于負(fù)載，從電源吸收電能（充電），將電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)；p1，且接近于1；銅為逆磁性物質(zhì)，r 0，ui2 u-時(shí)，集成運(yùn)放輸出正飽和值UoH，當(dāng)ui與uR比較導(dǎo)致u+u-時(shí)，集成運(yùn)放輸出負(fù)飽和值UoL。如圖8-22所示為基本電壓比較器的電壓傳輸特性圖。第8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)

16、算電路當(dāng)參考電壓uR=0時(shí)，則反相輸入端接地，ui與零電壓比較，電路稱為過(guò)零比較器。利用過(guò)零比較器可將正弦波變?yōu)榉讲?。如圖8-23所示為過(guò)零比較器電路和ui是正弦波電壓時(shí)，過(guò)零比較器輸入電壓ui、輸出電壓uo的波形。圖8-23 所示為過(guò)零比較器及其輸入、輸出電壓波形。第8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)算電路如圖8-24所示為存在干擾時(shí)，單限比較器的輸出、輸入波形。為解決這一問(wèn)題，常常采用滯回電壓比較器。2. 滯回比較器（遲滯比較器）第8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)算電路（1）電路結(jié)構(gòu)與傳輸特性。反相滯回電壓比較器有兩個(gè)門限電平，故傳輸特性呈滯回狀態(tài)。電路圖及其傳輸特性如圖8-25所示。第

17、8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)算電路滯回電壓比較器用于控制系統(tǒng)時(shí)主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。存在干擾時(shí)，滯回比較器的輸入、輸出波形如圖8-26所示。第8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)算電路半導(dǎo)體集成電路識(shí)別與檢測(cè)知識(shí)拓展一、集成電路外引線的識(shí)別使用集成電路前，必須認(rèn)真查對(duì)和識(shí)別集成電路的引腳，確認(rèn)電源、接地、輸入、輸出及控制等相應(yīng)的引腳號(hào)，以免因錯(cuò)接而損壞器件。引腳排列的一般規(guī)律如下。圓型集成電路：識(shí)別時(shí)，面向引腳正視。從定位銷順時(shí)針?lè)较蛞来螢?，2，3，4。扁平和雙列直插型集成電路：識(shí)別時(shí)，將文字符號(hào)標(biāo)記正放（一般集成電路上有一缺口，將缺口或圓點(diǎn)置于左方），由頂部俯視，從左下腳起，按逆時(shí)針

18、方向數(shù)，依次為1，2，3，4。二、集成電路的檢測(cè)1. 在線檢測(cè)與脫機(jī)檢測(cè)在線檢測(cè)：測(cè)量集成電路各腳的直流電壓，與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷集成電路的好壞。脫機(jī)檢測(cè)：測(cè)量集成電路各腳間的直流電阻，與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷集成電路的好壞。測(cè)得的數(shù)據(jù)與集成電路資料上數(shù)據(jù)相符，則可判定集成電路是好的。圓型多用于模擬集成電路，扁平型多用于數(shù)字集成電路，雙列直插型廣泛應(yīng)用于模擬和數(shù)字集成電路。第8章 集成運(yùn)算放大器8.3 基本運(yùn)算電路2. 在線檢測(cè)的技巧在線檢測(cè)集成電路各引腳的直流電壓時(shí)，為防止表筆在集成電路各引腳間滑動(dòng)造成短路，可將萬(wàn)用表的黑表筆與直流電源的“地”端固定連接，方法是在“地”端焊接一段帶有絕緣層的銅導(dǎo)線，

19、將銅導(dǎo)線的裸露部分纏繞在黑表筆上，放在電路板的外邊，防止與板上的其他地方連接。這樣用一只手握住紅表筆，找準(zhǔn)欲測(cè)量集成電路的引腳，另一只手可扶住電路板，保證測(cè)量時(shí)表筆不會(huì)滑動(dòng)。3. 集成電路的替換檢測(cè)當(dāng)集成電路整機(jī)線路出現(xiàn)故障時(shí)，檢測(cè)者往往用替換法來(lái)進(jìn)行集成電路的檢測(cè)。用同型號(hào)的集成塊進(jìn)行替換試驗(yàn)，是見效最快的一種檢測(cè)方法。但是要注意，替換試驗(yàn)的前提是必須保證負(fù)載不短路。第8章 集成運(yùn)算放大器本章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器實(shí)訓(xùn)目的1. 理解差動(dòng)放大器性能及特點(diǎn)；2. 學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。實(shí)訓(xùn)器材1. 12V直流電源；2. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；3. 雙蹤示波器；4. 交流毫伏表；5. 直流電壓

20、表；6. 模電實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)訓(xùn)原理如圖8-27所示是差動(dòng)放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個(gè)元件參數(shù)相同的基本共射極放大電路組成。當(dāng)開關(guān)S撥向左邊時(shí)，構(gòu)成典型的差動(dòng)放大器。調(diào)零電位器RP用來(lái)調(diào)節(jié)VT1、VT2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得輸入信號(hào)Ui0時(shí)，雙端輸出電壓Uo0。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻， 它對(duì)差模信號(hào)無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔?，因而不影響差模電壓放大倍?shù)，但對(duì)共模信號(hào)有較強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔茫士梢杂行У匾种屏闫?，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。第8章 集成運(yùn)算放大器本章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器當(dāng)開關(guān)S撥向右邊時(shí)，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大器。 它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE，可以進(jìn)一步提高差動(dòng)放大器抑制共模信號(hào)的能力。第8章 集成運(yùn)算放大器

21、本章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1. 典型差動(dòng)放大器性能測(cè)試按圖8-27所示連接實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)S撥向左邊構(gòu)成典型差動(dòng)放大器。（1）測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)。信號(hào)源不接入。將放大器輸入端A、B與地短接，接通12V直流電源，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓Uo，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使Uo0。 調(diào)節(jié)要仔細(xì)，力求準(zhǔn)確。測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。零點(diǎn)調(diào)好以后，用直流電壓表測(cè)量VT1、VT2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表8-1。第8章 集成運(yùn)算放大器本章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器（2）測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)。斷開直流電源，將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出端接放大器輸入A端，地端接放大器輸入B端構(gòu)成單端輸入方式，調(diào)節(jié)輸入

22、信號(hào)為頻率f1kHz的正弦信號(hào)，并將輸出旋鈕旋至零，用示波器監(jiān)視輸出端（集電極電容C1或C2與地之間）。接通12 V直流電源，逐漸增大輸入電壓Ui（約100mV），在輸出波形無(wú)失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)Ui、UC1、UC2，記入表8-1中，并觀察Ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui改變而變化的情況。（3）測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)。將放大器A、B短接，信號(hào)源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式， 調(diào)節(jié)輸入信號(hào)f=1kHz，Ui=1V，在輸出電壓無(wú)失真的情況下，測(cè)量UC1、UC2之值記入表8-2，并觀察Ui、UC1、UC2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui改變而變化的情況。第8章 集成運(yùn)算放大器本

23、章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器2. 具有恒流源的差動(dòng)放大電路性能測(cè)試將電路中開關(guān)S撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大電路。重復(fù)以上步驟，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入表8-2。第8章 集成運(yùn)算放大器本章實(shí)訓(xùn) 差動(dòng)放大器實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求（1）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列表比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析誤差原因。靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)。典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)的KCMR實(shí)測(cè)值與理論值比較。典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)KCMR的實(shí)測(cè)值與具有恒流源的差動(dòng)放大器KCMR實(shí)測(cè)值比較。（2）比較Ui、UC1和UC2之間的相位關(guān)系。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。實(shí)訓(xùn)點(diǎn)評(píng)第8章 集成運(yùn)算放大器本章小結(jié)1. 差動(dòng)放大電路是一種具有兩

24、個(gè)輸入端且電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱的放大電路。差動(dòng)放大電路具有放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的特點(diǎn)，即可以有效地抑制直接耦合電路中的零點(diǎn)漂移。2. 差動(dòng)放大電路使用了雙倍于基本放大電路的元件數(shù)，但換來(lái)了抑制共模信號(hào)的能力。所以差動(dòng)放大電路的分析可以利用單邊電路的計(jì)算來(lái)進(jìn)行（差模電壓放大倍數(shù)等于單邊電路的電壓放大倍數(shù)，單端輸出時(shí)是雙端輸出的一半；差模輸入電阻為單邊電路輸入電阻的兩倍）3. 為描述差動(dòng)放大電路放大差模、抑制共模的能力，定義了共模抑制比KCMR，它是差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)的比值，KCMR越大，差動(dòng)放大電路的性能越好。4. 集成運(yùn)算放大器是一種多級(jí)直接耦合的高電壓放大倍數(shù)的集成放大電路，具

25、有輸入電阻高、輸出電阻小的特點(diǎn)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)以及偏置電路組成。輸入級(jí)一般采用可以抑制零點(diǎn)漂移的差動(dòng)放大電路；中間級(jí)采用共射極電路以獲得較高的電壓放大倍數(shù)；輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱的射級(jí)跟隨器以提高帶負(fù)載能力；偏置電路供給各級(jí)合理的偏置電流。第8章 集成運(yùn)算放大器本章小結(jié)5. 在線性電路中常見的有比例、加減、積分、微分等運(yùn)算電路。分析問(wèn)題的關(guān)鍵是正確應(yīng)用“虛短”、“虛斷”的概念。6. 在非線性電路中，電壓比較器為開環(huán)應(yīng)用和正反饋應(yīng)用，不能用“虛短”、“虛斷”的概念分析。7. 在電子電路中，將輸出的一部分或全部，通過(guò)一定電路 （稱為反饋電路），以一定方式（與輸入信號(hào)串聯(lián)或并聯(lián)）送

26、回到輸入回路，來(lái)影響電路性能的技術(shù)稱為反饋。本章內(nèi)容完畢！第8章 集成運(yùn)算放大器電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第9章 直流穩(wěn)壓電源 在我國(guó)，空調(diào)、冰箱、電視、電腦等家用電器都采用220V交流電源供電，手機(jī)、MP3播放器、復(fù)讀機(jī)等都采用直流電源，而進(jìn)戶電源都是交流電。那么使用什么設(shè)備才能得到穩(wěn)定的直流電源呢？如果我們的設(shè)備出現(xiàn)故障又如何快速進(jìn)行檢修呢？下面就一塊來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題并解決這些問(wèn)題。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分的功能；2. 半波整流及橋式整流電路的工作原理，并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算；3. 電容濾波電路的工作原理及其對(duì)電路的影響，能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算；4. 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的工作原理及相關(guān)的計(jì)算；

27、5. 三極管串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成及工作原理，并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；6. 三端集成穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，能夠正確地在電路中應(yīng)用元件；7. 能夠使用萬(wàn)用表對(duì)直流穩(wěn)壓電源中各元器件進(jìn)行檢測(cè)；8. 能夠根據(jù)電路故障維修選用合適的電子元器件。第9章 直流穩(wěn)壓電源第9章 直流穩(wěn)壓電源9.1 直流穩(wěn)壓電源概述9.1.1 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的作用是將頻率為50Hz、有效值為220V的交流電轉(zhuǎn)換成輸出幅值穩(wěn)定的直流電壓。直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。如圖9-1所示，這四個(gè)部分主要的功能介紹如下。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要采用交流電，但是在某些場(chǎng)合，例如電解、電鍍、蓄電池

28、充電、驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)等，都需要用直流電源供電。此外，在電子線路和自動(dòng)控制裝置中，還需要用到輸出電壓非常穩(wěn)定的直流電源。為了得到直流電，除了采用直流發(fā)電機(jī)、干電池等直流電源外，目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.1 直流穩(wěn)壓電源概述1. 電源變壓器電源變壓器用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電源所需的交流電壓值。電網(wǎng)上單相交流電壓的有效值為220V，而通常需要的直流電壓要比此值低。因此，應(yīng)先利用變壓器進(jìn)行降壓，將220V的交流電變成合適的交流電以后再進(jìn)行交、直流轉(zhuǎn)換。2. 整流電路整流電路的主要任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒔?jīng)變壓器降壓后的交流電變成單向脈動(dòng)的直流電。3. 濾波電

29、路濾波電路的主要任務(wù)是濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分，使輸出電壓成為比較平滑的直流電。4. 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用就是自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電壓不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載大小的影響。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.1 直流穩(wěn)壓電源概述9.1.2 直流穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。這些指標(biāo)的含義可簡(jiǎn)述如下。1. 特性指標(biāo)（1）輸出電壓范圍。該指標(biāo)表征符合直流穩(wěn)壓電源工作條件的情況下，直流穩(wěn)壓電源能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標(biāo)的上限由

30、最大輸入電壓和最小輸入輸出電壓差決定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定。（2）最大輸入輸出電壓差。該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。（3）最小輸入輸出電壓差。該指標(biāo)表征在保證直流電源正常工作條件下，所需的最小輸入輸出之間的電壓差值。（4）輸出負(fù)載電流范圍。輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.1 直流穩(wěn)壓電源概述2. 質(zhì)量指標(biāo)（1）電壓調(diào)整率SV。電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，又

31、稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓變化時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對(duì)變化的百分比表示。（2）電流調(diào)整率SI。電流調(diào)整率是反映直流穩(wěn)壓電源負(fù)載能力的一項(xiàng)主要指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動(dòng)的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來(lái)表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。（3）紋波抑制比SR。紋波抑制比反映了直流穩(wěn)壓電源對(duì)輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時(shí)，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰峰值與輸出

32、紋波電壓峰峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時(shí)也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.1 直流穩(wěn)壓電源概述（4）溫度穩(wěn)定性K。集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度Ti最大變化范圍內(nèi)（TminTiTmax）直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化的百分比值。（5）輸出電阻Ro。在輸入電壓和溫度不變的情況下，輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比，定義為輸出電阻。3. 極限指標(biāo)（1）最大輸入電壓：是保證直流穩(wěn)壓電源安全工作的最大輸入電壓。（2）最大輸出電流：是保證直流穩(wěn)壓電源安全工作所允許的最大輸出電流。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路9.2.1 單相

33、半波整流電路單相半波整流電路如圖9-2a所示。它是最簡(jiǎn)單的整流電路，由整流變壓器T、整流二極管VD及負(fù)載電阻RL組成。其中U1、U2分別為整流變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)交流電壓的有效值。整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正?fù)交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動(dòng)電壓，因此二極管是構(gòu)成整流電路的核心元件。在小功率的直流電源中，整流電路的主要形式有單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。單相橋式整流電路用得最為普遍。為了簡(jiǎn)單起見，分析計(jì)算整流電路時(shí)把二極管當(dāng)作理想元件來(lái)處理，即認(rèn)為二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。1. 工作原理第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2

34、整流電路當(dāng)u2在負(fù)半周時(shí)，其極性為上負(fù)下正。即a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)，二極管VD因承受反向電壓而截止。此時(shí)負(fù)載無(wú)電流流過(guò)，輸出電壓uo=0，變壓器副邊電壓u2全部加在二極管VD上。綜上所述，在負(fù)載電阻RL得到的是如圖9-2b所示的單向脈動(dòng)電壓。（1）負(fù)載上電壓平均值和電流平均值。負(fù)載RL上得到的整流電壓雖然是單方向的(極性一定)，但其大小是變化的。常用一個(gè)周期的平均值來(lái)衡量這種單向脈動(dòng)電壓的大小。單相半波整流電壓的平均值為2. 主要參數(shù)計(jì)算流過(guò)負(fù)載電阻RL的電流平均值為（2）整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。流經(jīng)二極管的電流平均值就是流經(jīng)負(fù)載電阻RL的電流平均值，即：第9章 直流穩(wěn)壓電源9

35、.2 整流電路二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓就是整流變壓器二次側(cè)交流電壓u2的最大值UDRM，即根據(jù)ID和UDRM就可以選擇合適的整流二極管。單相半波整流電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用元件少的優(yōu)點(diǎn)。但是也存在著一些缺點(diǎn)：如輸出波形脈動(dòng)大、直流的成分較低、變壓器只有半個(gè)周期導(dǎo)電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。因此，一般只在輸出電流較低，要求不太高的電路中運(yùn)用。9.2.2 單相全波整流電路1. 工作原理第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路單相全波整流電路的原理是利用中間抽頭變壓器和兩個(gè)二極管，獲取正、負(fù)半周期信號(hào)。當(dāng)輸入波形在正半周期時(shí)，變壓器二次側(cè)電壓極性a點(diǎn)“正”、b點(diǎn)“負(fù)”，二極管VD

36、1導(dǎo)通，VD2截止，負(fù)載電阻RL上得到由上至下的電流；當(dāng)輸入波形在負(fù)半周期時(shí)，變壓器二次側(cè)電壓極性a點(diǎn)“負(fù)”、b點(diǎn)“正”，二極管VD2導(dǎo)通，VD1截止，負(fù)載電阻RL上仍然得到由上至下的電流，由此利用了負(fù)半周期的俏號(hào)，使整流效率提高。全波整流電路也存在著明顯的缺點(diǎn)：二極管所承受的反向峰值電壓高，是半波整流電路的兩倍；全波整流電路必須采用具有中間抽頭的變壓器，并且每個(gè)線圈只有一半時(shí)間參與導(dǎo)電，因此變壓器的利用率也不高。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路（1）輸出電壓平均值。全波整流電路的整流輸出電壓是半波整流電路的兩倍，因此有2. 主要參數(shù)（2）流過(guò)負(fù)載電阻R

37、L的電流平均值。（3）整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。流經(jīng)二極管的電流平均值就是流經(jīng)負(fù)載電阻RL的電流平均值，即二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓就是整流變壓器副邊交流電壓u2的最大值的2倍，即第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路9.2.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電路是由四個(gè)整流二極管接成電橋的形式構(gòu)成的，如圖9-4a所示。1. 工作原理為了克服單相半波整流的缺點(diǎn)，提高電源利用率，降低輸出電壓的脈動(dòng)，常采用全波整流電路，其中最常用的是單相橋式整流電路。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路當(dāng)u2在正半周期時(shí)，其極性為上正下負(fù)，即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管VD1、VD3因承受正向電

38、壓而導(dǎo)通，VD2、VD4因承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為aVD1RLVD3b，如圖9-5a所示。當(dāng)u2在負(fù)半周期時(shí)，其極性為上負(fù)下正，即a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位，二極管VD2、VD4因承受正向電壓而導(dǎo)通，VD1、VD3因承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為bVD2RLVD4a，如圖9-5b所示。設(shè)整流變壓器二次側(cè)電壓為第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路可見無(wú)論電壓u2是在正半周期還是在負(fù)半周期，負(fù)載電阻RL上都有相同方向的電流流過(guò)。因此負(fù)載電阻RL得到的是單向脈動(dòng)電壓和電流，忽略二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形如圖9-6所示。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路（1）負(fù)載上

39、電壓平均值和電流平均值。單相全波整流電壓的平均值為2. 主要參數(shù)計(jì)算流過(guò)負(fù)載電阻RL的電流平均值為（2）整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。因?yàn)闃蚴秸麟娐分校績(jī)蓚€(gè)二極管串聯(lián)導(dǎo)通半個(gè)周期，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓為u2的最大值，即第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路（3）整流變壓器二次側(cè)電壓有效值和電流有效值。整流變壓器二次側(cè)電壓有效值為整流變壓器二次側(cè)電流有效值為由以上計(jì)算，可以選擇整流二極管和整流變壓器。除了用分立元件組成橋式整流電路外，現(xiàn)在半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制成單相整流橋和三相整流橋模塊，這些模塊

40、只有輸入交流引腳和輸出直流引腳，減少了接線、提高了電路工作的可靠性，使用起來(lái)非常方便。單相整流橋模塊的實(shí)物及接線如圖9-7所示。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路常見的幾種整流電路見表9-1。由表9-1可知，半波整流電路的輸出電壓相對(duì)較低，且脈動(dòng)大。兩管全波整流電路則需要變壓器的二次側(cè)繞組具有中間抽頭，且兩個(gè)整流二極管承受的最高反向電壓相對(duì)較大，所以這兩種電路應(yīng)用較少。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，電壓脈動(dòng)較小，整流二極管所承受的最高反向電壓較低，同時(shí)因整流變壓器在正負(fù)半周期內(nèi)都有電流供給負(fù)載，整流變壓器得到了充分利用，效率較高。因此橋式整流電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。橋式整流

41、電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.2 整流電路第9章 直流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路經(jīng)過(guò)整流所得到的輸出波形雖然是單相脈動(dòng)直流電壓，但由于其脈動(dòng)過(guò)大，不能直接作為直流穩(wěn)壓電源使用，需要將整流后的輸出電壓送到濾波電路、以獲得比較平滑的直流電壓。濾波電路的作用是濾去整流后所得到的單向脈動(dòng)直流電壓中的交流成分，使輸出電壓平滑。濾波電路利用電容或電感在電路中的儲(chǔ)能作用，當(dāng)電源電壓(或電流)增加時(shí)，電容(或電感)把能量?jī)?chǔ)存在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))中；當(dāng)電源電壓(或電流)減小時(shí)，又將儲(chǔ)存的能量逐漸釋放出來(lái)，從而減小了輸出電壓(或電流)中的脈動(dòng)成分，得到比較平滑的直流電壓。實(shí)用濾波電路的形式很多，如

42、電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波電路(包括倒L型、RC型、LC型濾波)等，如圖9-8所示。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路9.3.1 電容濾波電路最簡(jiǎn)單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負(fù)載電阻RL并聯(lián)一電容器C，利用電容器的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。圖9-9a所示為單相橋式整流電容濾波電路。此時(shí)整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時(shí)要從二極管單向?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對(duì)二極管工作特性的影響。當(dāng)輸出端接負(fù)載電阻RL時(shí)，設(shè)電容兩端初始電壓為零，在t0時(shí)刻接通電源。則u2由零開始上升時(shí)，二極管VD1、VD3正偏導(dǎo)通，電源通過(guò)VD1、VD3向負(fù)載電阻RL提供電流，同時(shí)向電容C充電

43、，充電時(shí)間常數(shù)充=2RDC式中RD為二極管的正向?qū)娮?，其值非常小。忽略RD的影響，電容C兩端的電壓將按u2的規(guī)律上升；當(dāng)電源電壓開始下降，并達(dá)到uCu2時(shí)，4個(gè)二極管反偏截止，電容C上電壓經(jīng)RL放電，放電時(shí)間常數(shù)放=RLC。一般充 放，因此，電容兩端電壓uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降，直到uC=|u2|。在u2的負(fù)半周期，u2通過(guò)VD2、VD4向C充電，當(dāng)uC重新上升到接近|u2|的最大值時(shí)，4個(gè)二極管再次截止，電容兩端電壓再次經(jīng)RL緩慢放電，如此周而復(fù)始，形成一個(gè)周期性的電容充放電過(guò)程，在輸出端得到一個(gè)近似為鋸齒波的直流電壓，如圖9-9b中實(shí)線所示。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路第9章 直

44、流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路通常按下式確定濾波電容第9章 直流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路9.3.2 電感濾波電路在大電流的情況下，由于負(fù)載電阻RL很小。若采用電容濾波電路，則電容容量勢(shì)必很大，而且整流二極管的沖擊電流也非常大，在此情況下應(yīng)采用電感濾波。由于電感線圈的電感量要足夠大，所以一般需要采用有鐵心的線圈。電感濾波電路如圖9-10所示，即在整流電路與負(fù)載電阻RL之間串聯(lián)一個(gè)電感器L。由于在電流變化時(shí)電感線圈中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻止電流的變化，使電流脈動(dòng)趨于平緩，起到濾波作用。電感L與負(fù)載RL串聯(lián)。當(dāng)流過(guò)電感L的電流增大時(shí)，電感產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻止電流的增加；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)則阻止電流的

45、減小。可見，電感濾波器的電感量越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大，單向脈動(dòng)電流流經(jīng)電感線圈時(shí)就越平滑。電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動(dòng)小，隨負(fù)載變化也很小，因而適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。由于電感量大時(shí)體積也大，在小型電子設(shè)備中很少采用電感濾波。第9章 直流穩(wěn)壓電源9.3 濾波電路9.3.3 復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波電路是用電容器、電感器和電阻器組成的濾波器，通常有LC型、LC型、 RC型幾種。它的濾波效果比單一使用電容或電感濾波要好得多，其應(yīng)用較為廣泛。如圖9-11所示是LC型濾波電路，它由濾波電感和濾波電容組成。脈動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)雙重濾波，交流分量大部分被電感器阻止，即使有小部分通過(guò)電感器，再經(jīng)過(guò)電容濾波，

46、這樣負(fù)載上的交流分量也很小，便可達(dá)到濾除交流成分的目的。如圖9-12所示是LC型濾波電路，可看成是電容濾波和LC型濾波電路的組合，因此濾波效果更好，在負(fù)載上的電壓更平滑。由于LC型濾波電路輸入端接有電容，在通電瞬間因電容器充電會(huì)產(chǎn)生較大的充電電流，所以一般取C1N可得，輸出需要3位二進(jìn)制代碼，分別用Y2、Y1、Y0表示。真值表（見表10-10）。10.4.1 普通編碼器1. 二進(jìn)制編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器（2）根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式。在編碼器中，因?yàn)槟骋粫r(shí)刻只能對(duì)一個(gè)請(qǐng)求編碼的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，否則輸出就會(huì)發(fā)生

47、混亂，故在根據(jù)真值表進(jìn)行卡諾圖化簡(jiǎn)時(shí)，將輸入信號(hào)中有2個(gè)或2個(gè)以上輸入信號(hào)同時(shí)請(qǐng)求編碼的取值組合所對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)當(dāng)做無(wú)關(guān)項(xiàng)，利用無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)得到的最簡(jiǎn)輸出表達(dá)式為（3）畫出邏輯電路圖。根據(jù)上式畫出對(duì)應(yīng)的電路如圖10-24所示。當(dāng)I1I7均取為0時(shí)，輸出Y2Y1Y0=000，故I0可以不畫。該電路共有8個(gè)輸入端，3個(gè)輸出端，故稱為8線3線編碼器。第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器二十進(jìn)制編碼器是將十進(jìn)制的10個(gè)數(shù)碼09編成二進(jìn)制代碼的邏輯電路。這種二進(jìn)制代碼又稱為二十進(jìn)制代碼，簡(jiǎn)稱BCD碼。該編碼器有10個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，是10線

48、 4線編碼器，真值表見表10-11。2. 二十進(jìn)制編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器根據(jù)真值表得10線4線編碼器對(duì)應(yīng)的輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式如下：畫出對(duì)應(yīng)的邏輯電路圖如圖10-25所示，與8線3線編碼器相似，I0也可以不畫。第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器10.4.2 優(yōu)先編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.4 編碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路譯碼是編碼的反過(guò)程，是將給定的二進(jìn)制代碼翻譯成編碼時(shí)賦予的原意，完成這種功能的電路稱為譯碼器。譯碼器的輸入為二進(jìn)制代碼，

49、輸出為輸入代碼對(duì)應(yīng)的特定信息。下面主要介紹常見譯碼器中的二進(jìn)制譯碼器。10.5.1 譯碼器1. 二進(jìn)制譯碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路將4位BCD碼的10組代碼翻譯成“09”10個(gè)對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電路，稱為二十進(jìn)制譯碼器。由于它有4個(gè)輸入端，十個(gè)輸出端，所以，又稱4線10線譯碼器。二十進(jìn)制譯碼器的電路組成及工作原理類似于二進(jìn)制譯碼器，在這里不再具體介紹。2. 二十進(jìn)制譯碼器第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示

50、電路在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將測(cè)量結(jié)果或數(shù)值運(yùn)算結(jié)果用十進(jìn)制數(shù)直觀地顯示出來(lái)，以便記錄和查看。由于各種數(shù)字顯示器件（簡(jiǎn)稱數(shù)碼管）的工作方式不同，因而對(duì)譯碼器的設(shè)計(jì)要求也不同。目前常用的數(shù)字顯示器件是七段數(shù)碼管，如熒光數(shù)碼管、半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示管等。下面以半導(dǎo)體數(shù)碼管為例，說(shuō)明其顯示原理及相應(yīng)譯碼器的設(shè)計(jì)過(guò)程。10.5.2 顯示譯碼器如圖10-27a所示為七段發(fā)光二極管組成的數(shù)碼顯示器的外形結(jié)構(gòu)，利用字段的不同組合可以顯示出“09”10個(gè)不同的數(shù)字，如圖10-27b所示為七段數(shù)碼管顯示器及數(shù)字顯示示意圖。1. 七段半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器（LED）第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)

51、碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器的內(nèi)部接法有兩種，即共陽(yáng)極接法和共陰極接法，分別如圖10-28a和10-28b所示。當(dāng)譯碼器輸出為高電平有效時(shí)應(yīng)選用共陰極數(shù)碼管，若譯碼器輸出為低電平有效時(shí)應(yīng)選用共陽(yáng)極數(shù)碼管。第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器的優(yōu)點(diǎn)是工作電壓較低、體積小、壽命長(zhǎng)、工作可靠性高、響應(yīng)速度快、亮度高。缺點(diǎn)是工作電流大，每個(gè)字段的工作電流約為10mA左右。由于七段數(shù)碼管顯示數(shù)需要對(duì)應(yīng)七段發(fā)光二極管輸入特定的高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)，而一般數(shù)字電路輸出代碼為BCD碼形式，這樣中間的轉(zhuǎn)換通過(guò)

52、七段顯示譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外通過(guò)七段顯示譯碼器還可增強(qiáng)對(duì)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)能力，下面舉例說(shuō)明七段顯示譯碼器的工作過(guò)程。假設(shè)七段數(shù)碼管為共陽(yáng)極連接形式，譯碼器的輸出YaYg分別與數(shù)碼管的ag端口相連接?，F(xiàn)要顯示數(shù)字5，由于輸入為BCD碼，數(shù)字5的二進(jìn)制代碼為0101，所以輸入信號(hào)為0101。數(shù)碼管為共陽(yáng)極連接形式，輸出為低電壓有效，則根據(jù)數(shù)碼管圖可知顯示數(shù)字5的七段碼從a到g為0100100，即只有b跟e段不顯示，其他各數(shù)字顯示代碼的確定方法類同。第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路譯碼器(74LS138)位的擴(kuò)展表10-14、圖10-29給出74LS138譯碼器的功能表和邏

53、輯符號(hào)圖。當(dāng)S1=1，S2+S3=0時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)；否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖為高電平，這3個(gè)控制端也叫“片選”輸入端。在此，也正是利用這些輸入端來(lái)擴(kuò)展譯碼器位的。如圖10-30所示是由9片74LS138譯碼器芯片組成的6線64線譯碼電路。圖中譯碼器H的控制線“S1.H”“S2.H”“S3.H”是該譯碼擴(kuò)展電路的總控制線。此外，該譯碼擴(kuò)展電路的輸出端信號(hào)是以低平為有效信號(hào)的。下面就該譯碼擴(kuò)展電路做一分析(在以下分析中令控制線S1.H=1，S2.H+S3.H=0)。知識(shí)拓展第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.

54、5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路假定譯碼擴(kuò)展電路的輸入I5I4I3I2I1I0=000000，首先I5、I4、I3被引到譯碼器H的輸入端，由于S1.H=1，S2.H+S3.H=0，所以譯碼器H先進(jìn)行譯碼，并使其輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111110，其輸出端Y0又引到譯碼器0的控制線S2、S3，從而使譯碼器0開始對(duì)其輸入端信號(hào)I2、I1、I0進(jìn)行譯碼，并使其輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111110。另一方面，由于譯碼器H的其他輸出端Y7、Y6、Y5、Y4、Y3、Y2和Y1為高電平，導(dǎo)致譯碼器7、譯碼器6、譯碼

55、器1都被禁止。到此為止，該譯碼擴(kuò)展電路的譯碼工作完成，即當(dāng)譯碼擴(kuò)展電路的輸入端I5I4I3I2I1I0=000000時(shí)，譯碼器0的輸出端Y0有有效信號(hào)輸出。再假定譯碼擴(kuò)展電路的輸入端I5I4I3I2I1I0=001000，那么譯碼器H輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111101，譯碼器1將被選中，并對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行譯碼，最終譯碼器1的輸出端Y0有有效信號(hào)輸出。依次分析下去可知，該譯碼擴(kuò)展電路的輸入端I5I4I3I2I1I0從000000111111的每一個(gè)信號(hào)，都將有唯一的有效輸出與之相對(duì)應(yīng)。第10章 集成門電路及組合邏輯電路10.5 譯碼器及數(shù)碼顯示電路第10章 集成門電路及組合邏

56、輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)1. 掌握電子線路的正確接線方法；2. 運(yùn)用邏輯電路設(shè)計(jì)并且會(huì)運(yùn)用軟件仿真。實(shí)訓(xùn)目的自制數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、+5V直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、74LS00、74LS10、LED燈、10 k電阻4個(gè)、按鈕開關(guān)3個(gè)。實(shí)訓(xùn)器材第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)實(shí)訓(xùn)電路如圖10-32所示。實(shí)訓(xùn)電路第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)1. 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)（1）選擇自制數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的邏輯電平開關(guān)組（撥碼開關(guān)）任意3個(gè)為A、B和C。（2）選擇自制數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的邏輯電平指示（LED）任意1個(gè)為F

57、。（3）用直流穩(wěn)壓電源提供+5V電壓（用萬(wàn)用表測(cè)），接入電路（注意地線也要接）；（4）撥動(dòng)開關(guān)，觀察LED，分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)即可知道設(shè)計(jì)以及電路連接是否正確。（5）記錄數(shù)據(jù)（記錄在實(shí)驗(yàn)日志上）。2. 三人表決器電路的仿真設(shè)計(jì)與制作（1）任務(wù)分析：設(shè)有A、B和C三人，同意用“1”表示，反對(duì)用“0”表示；表決結(jié)果為F， 決議通過(guò)用“1”表示，不通過(guò)用“0”表示。（2）根據(jù)任務(wù)要求，不難列出實(shí)訓(xùn)真值表（見表10-15）。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)（3）根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)。（4）化簡(jiǎn)得第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)

58、連接與檢測(cè)由于題目要求用與非門完成，所以需將表達(dá)式轉(zhuǎn)化成（5）根據(jù)函數(shù)表達(dá)式，畫邏輯電路圖，如圖10-33所示。1. 注意儀表的使用和連接方式，保證電路連接的正確性。2. 觀察并記錄數(shù)據(jù)并與理論分析的情況相比較，得出結(jié)論。實(shí)訓(xùn)要求第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章實(shí)訓(xùn) 邏輯門電路的實(shí)驗(yàn)連接與檢測(cè)實(shí)訓(xùn)點(diǎn)評(píng)第10章 集成門電路及組合邏輯電路本章小結(jié)1. 在數(shù)字電路中基本上使用二進(jìn)制數(shù)，有時(shí)也用十六進(jìn)制數(shù)來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)，可以用四位二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示1位十進(jìn)制數(shù)碼，稱為二十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱BCD碼。2. 邏輯變量是用來(lái)表示邏輯關(guān)系的二值變量，只有邏輯0和邏輯1兩種取值?；镜倪壿嬯P(guān)系有與、或和非。3.

59、 基本邏輯門是與門、或門和非門，還可以構(gòu)成復(fù)合門。4. 本章介紹了編碼器、譯碼器等組合邏輯器件的邏輯功能、特點(diǎn)和典型的集成組件的型號(hào)及使用方法。只有熟悉它們的邏輯功能才能靈活應(yīng)用。真值表是分析和應(yīng)用各種邏輯電路的重要依據(jù)。本章內(nèi)容完畢！第10章 集成門電路及組合邏輯電路電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第11章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路 對(duì)于脈沖發(fā)生器我們并不陌生，在一些屏幕上經(jīng)常會(huì)見到斷續(xù)或者連續(xù)的脈沖出現(xiàn)，同時(shí)這些脈沖很多又都是有規(guī)律并且規(guī)整地出現(xiàn)，那么像這樣的情況還跟定時(shí)有關(guān)，所以這就涉及脈沖的產(chǎn)生及定時(shí)的產(chǎn)生，那么這些是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們會(huì)陸續(xù)為你揭曉答案。第11章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 理解

60、基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、符號(hào)、原理及邏輯功能；2. 掌握同步RS觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、符號(hào)、原理及功能；3. 掌握寄存器的類型、移位寄存器的應(yīng)用、常用的計(jì)數(shù)器的類型；4. 理解555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用；5. 理解555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)電路的工作原理。第11章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路11.1 觸發(fā)器11.1.1 基本RS觸發(fā)器1. 電路組成我們把能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的基本邏輯單元電路稱為觸發(fā)器。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，分別用來(lái)表示邏輯1和邏輯0(或二進(jìn)制數(shù)的1和0)。在觸發(fā)信號(hào)作用下，兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換(稱為翻轉(zhuǎn))；當(dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，電