《電工中級技能實訓》課件第2章

第2章電子技術(shù)實訓

實訓1常用電子儀器的使用

實訓2電流負反饋放大電路

實訓3電壓負反饋放大電路

實訓4單相可控硅整流電路

實訓5差分放大可調(diào)穩(wěn)壓電路

實訓6運算放大電路

實訓7宿舍燈控制電路

實訓1常用電子儀器的使用

(一)實訓目的

(1)掌握常用電子儀器(示波器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源等)的使用方法。

(2)掌握電烙鐵的使用方法。

(3)掌握電子線路的的調(diào)試方法。

(二)實訓器材

12V直流穩(wěn)壓電源一臺,信號發(fā)生器一臺,示波器一臺,電烙鐵一個,指針式萬用表一塊,萬能板一塊,電阻、

電容、

三極管、

焊錫、

導線若干。

(三)實訓內(nèi)容

1.示波器

1)功能介紹這里以日立V-552型示波器為例進行介紹,其他型號大同小異,請參照使用。日立V-552型示波器的面板如圖2-1所示。

圖

2-1日立V-552型示波器的面板

①POWER:電源開關(guān)。按入(

)狀態(tài)電源接通,彈出(

)狀態(tài)電源切斷。②電源指示燈：電源接通時,此指示燈發(fā)光。③FOCUS：聚焦調(diào)整旋鈕。調(diào)整INTEN旋鈕使方格線的亮度合適后,用此旋鈕進行聚焦調(diào)整。④ILLUM(V-522/V-552/V-223/V-222):顯示屏亮度旋鈕。

順時針方向旋轉(zhuǎn),亮度增大。

用于環(huán)境亮度較小和波形攝影等情況。

⑤TRACERQTATION:方格線旋轉(zhuǎn)旋鈕。受地磁場的影響,水平方格線可能與水平線形成角度,用此旋鈕可使方格線旋轉(zhuǎn),進行校準。

⑥INTENSITY:方格線亮度旋鈕。順時針旋轉(zhuǎn),方格線亮度增大。接通電源之前,請將此旋鈕反時針方向旋轉(zhuǎn)到底。⑦保險絲盒/電源電壓切換器(后面板):保險絲盒兼做電源電壓選擇切換器。⑧

CH1INPUT:通道1(CHI)信號輸入插座。

⑨CH2INPUT:通道2(CH2)信號輸入插座。

10、11AC-GND-DC輸入耦合方式切換開關(guān):

AC:經(jīng)電容器耦合,輸入信號的直流分量被抑制,只顯示其交流分量。

GND:垂直放大器的輸入端被接地。

DC:直接耦合,輸入信號的直流分量和交流分量同時顯示。

12、13VOLTS/DIV:垂直軸電壓幅值標度開關(guān)(即每一格多少伏)。需要根據(jù)輸入信號的幅度進行適當?shù)脑O定。

使用10∶1探頭時,請將測量結(jié)果進行×10的換算。

14、15VAR、PULLx5GAIN:垂直軸電壓微調(diào)旋鈕/增益×5開關(guān)?？蛇B續(xù)調(diào)整垂直靈敏度,反時針方向旋轉(zhuǎn),可以使顯示波形的幅度連續(xù)減小,直至原來幅度的1/2.5以下。通常情況下,應將此旋鈕順時針方向旋轉(zhuǎn)到底,置于校準位置。拉出此旋鈕,垂直增益將放大5倍,讀實際值時,請將測量結(jié)果進行除5的換算。

16、17UNCAL指示燈(V-212/V-252除外):非校準狀態(tài)指示燈。

垂直軸電壓微調(diào)旋轉(zhuǎn)處于非校準位置時,此紅色指示燈發(fā)光。

18POSITION,PULLDCOFFSET(V-212/V-252除外):

CH1的垂直位置調(diào)整旋鈕/直流偏移開關(guān)。順時針旋轉(zhuǎn),CH1線上升,反時針旋轉(zhuǎn),CH1線下降。觀測大振幅的信號時,拉出此旋鈕可對被放大的波形進行觀測。通常情況下,應將此旋鈕按下。

19POSITION,PULLINVERT:

CH2的垂直位置調(diào)整旋鈕/反相開關(guān)。順時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整此按鈕，CH2線上升,反時針方向旋轉(zhuǎn),CH2線下降。拉出此旋鈕時,CH2的信號將被反相。調(diào)整此按鈕,便于比較兩個極性相反的信號和利用ADD(疊加)功能觀測CH1與CH2兩路信號的差［CH1］-［CH2］。通常情況下,應將此旋鈕按入。

20MODE切換開關(guān):垂直軸工作方式選擇開關(guān)。

CH1:僅顯示CH1的信號。

CH2:僅顯示CH2的信號。

ALT:交替顯示方式。兩路信號交替地顯示于屏面。當用較高的掃描速度觀測CH1和CH2兩路信號時,可使用這種顯示方式。

CHOP:切換顯示方式。以約250kHz的頻率對兩路信號進行切換,同時顯示于屏面。當用較低的掃描速度觀測CH1和CH2兩路信號時,可使用這種顯示方式。

ADD:疊加顯示方式。此時顯示的波形為CH1與CH2兩路信號的代數(shù)和。

21DCOFFSETVOLTBOUT:直流偏移電壓輸出端子。

22、23DCBAL:衰減器平衡調(diào)整旋鈕。

24TIME/DIV:周期(時間)標度旋鈕,即每格多少秒(或微秒)?？梢苑?9段，從0.2μs/DIV到0.2s/DIV進行切換。

25SWPVAR:時間軸微調(diào)旋鈕。按箭頭方向旋轉(zhuǎn)到頭,為TIME/DIV開關(guān)的設定值。逆時針旋轉(zhuǎn),可以降低設定值。通常情況下,請將此旋鈕置于CAL校準位置。

26

UNCAL：

SWPVAR處于非校準狀態(tài)時,此紅色指示燈發(fā)光。

27POSITIONPULLx10MAG：水平位置調(diào)整旋鈕/周期放大開關(guān)。

28CH1ALTMAG：CH1掃描交替開關(guān)。

29SOURCE：觸發(fā)信號源選擇開關(guān)。

INT:以CH1或CH2的輸入信號作為觸發(fā)信號源。

LINE:以交流電源信號作為觸發(fā)信號源。用于觀測與交流電源信號具有固定相位關(guān)系的信號。

EXT:以TEIGINPUT的輸入信號作為觸發(fā)信號源?？梢杂门c被測信號有同步關(guān)系的特殊信號作為觸發(fā)信號源進行觀測。

30INTTRIG:內(nèi)部觸發(fā)信號源選擇開關(guān)。當SOURCE開關(guān)置于INT時,用此開關(guān)具體選擇觸發(fā)信號源。

CH1:以CH1的輸入信號作為觸發(fā)信號源。

CH2:以CH2的輸入信號作為觸發(fā)信號源。

VERTMODE:交替地分別以CH1和CH2兩路信號作為觸發(fā)信號源。當觀測兩個通道的波形時,進行交替掃描的同時,觸發(fā)信號源也交替地切換到相應的通道上。

31TRIGLEVEL：觸發(fā)電平調(diào)整旋鈕/觸發(fā)極性選取開關(guān)。調(diào)整觸發(fā)電平可以改變波形上掃描開始的位置。這個旋鈕同時作為SLOPE(觸發(fā)極性)切換開關(guān)。推入位置(正常位置)觸發(fā)極性為正;拉出位置觸發(fā)極性為負。

32MODE：觸發(fā)方式選擇開關(guān)。

AUTO:自動方式,任何情況下都有掃描線。有觸發(fā)信號時,正常進行同步掃描,波形靜止;無信號輸入或觸發(fā)失步時,也自動進行掃描。通常使用這種方式比較方便。

NORM:正常方式,僅在有觸發(fā)信號時進行掃描。無信號輸入或觸發(fā)失步時,無掃描線出現(xiàn),觀測超低頻信號(低于25Hz)，

調(diào)整觸發(fā)電平時,請使用這種觸發(fā)方式。

33TRIGIN：外接觸發(fā)信號源輸入通道。

34CAL端子:探頭校正信號的輸出端子,輸出0.5V/1kHz的方波信號。

35

GND:接地端子。

2)示波器的使用(1)熟悉示波器各旋鈕、開關(guān)的功能和作用。(2)顯示水平線(CH1通道)：①調(diào)節(jié)11,使之處于GND。②調(diào)節(jié)32,使之處于CH1。③調(diào)節(jié)21,使之處于CH1。④調(diào)節(jié)35,使之處于AUTO。⑤調(diào)節(jié)31,使之處于INT。⑥

調(diào)節(jié)③、

⑥、19、

29。

(3)用標準信號校準。調(diào)節(jié)13、15、26、27、34,使之顯示穩(wěn)定的幅值為0.5V、f=1kHz的方波。

(4)測量被測信號。調(diào)節(jié)13、26、

34,使之顯示穩(wěn)定的波形。

(5)讀出信號周期和電壓值

3)注意事項

(1)示波器使用前一定要校準,否則測量不準。

(2)注意電壓峰值與峰-峰值之間的區(qū)別。

(3)電壓(頻率)值不能以信號發(fā)生器或電子實訓臺上的顯示為準,而應以示波器測量的讀數(shù)為準。

2.直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源一般采用雙路穩(wěn)壓電源(主電源+輔助電源),其電源面板如圖2-2所示。

圖

2-2雙路穩(wěn)壓電源面板圖

1)面板控制功能說明①電源開關(guān)(POWER):整機電源控制。②、③電壓表(V):數(shù)顯式分別指示Ⅰ、Ⅱ路輸出電壓值;指針式分別指示Ⅰ、Ⅱ路輸出電壓值。④、⑤電流表(A):數(shù)顯式分別指示Ⅰ、Ⅱ路穩(wěn)流(限流)電流值;指針式分別指示Ⅰ、Ⅱ路穩(wěn)流(限流)電流值。⑥、

⑦

電壓控制旋鈕(VOLTAGE):Ⅰ、Ⅱ路各一只,分別調(diào)節(jié)各路的輸出電壓值。

⑧、

⑨

電流控制旋鈕(CURRENT):Ⅰ、

Ⅱ路各一只,分別調(diào)節(jié)各路的穩(wěn)流(限流)電流值。

10、11穩(wěn)壓指示(C.V):Ⅰ、Ⅱ路處于穩(wěn)壓狀態(tài)時,此燈亮。

12、13穩(wěn)流指示(C.C):Ⅰ、Ⅱ路處于穩(wěn)流狀態(tài)時,此燈亮。

14過載指示：過載時燈亮。

15、16輸出工作方式開關(guān):獨立、跟蹤、串聯(lián)、并聯(lián)

17、18“+”輸出端。

19、20“地”端。

21、22“-”輸出端。

23“-”輸出端(5V)。

24

“+”輸出端(5V)。

2)輸出工作方式

(1)獨立工作方式。將“跟蹤/獨立”按鈕置“獨立”,得到兩組完全獨立的電源。用直流穩(wěn)壓電源或電子實訓臺調(diào)出±12V電壓,并分別用萬用表和示波器測量。

(2)跟蹤工作方式。將“跟蹤/獨立”按鈕置“跟蹤”,將主電路輸出“-”端與從路輸出“+”端短接,即可得到一組輸出電壓數(shù)值完全相同,極性相反的電源。

(3)并聯(lián)工作方式(擴大電流使用)。將“跟蹤/獨立”按鈕置“獨立”,兩路輸出電壓都調(diào)至使用值,將兩路的“+”連在一起,“-”

連在一起。

(4)串聯(lián)工作方式。將“跟蹤/獨立”按鈕置“獨立”,兩路輸出預置電流應大于使用電流,將Ⅰ路的“-”與Ⅱ路的“+”連在一起,然后將負載接在Ⅰ路的“+”與Ⅱ路的“-”上。

3)注意事項

(1)穩(wěn)壓電源運行中嚴禁輸出電源線短路,以免損壞設備。

(2)雙路輸出時,要選擇好輸出工作方式和接線位置。

3.信號發(fā)生器

信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)各不相同,但其使用步驟基本相同,一般有如下幾步:(1)接通電源,按下電源按鍵。(2)根據(jù)所需信號要求,選擇信號的種類。(3)根據(jù)所需信號要求,選擇信號的頻率和幅值旋鈕。(4)根據(jù)所需信號的頻率要求,調(diào)整信號的頻率。(5)根據(jù)所需信號的幅值要求,調(diào)整信號的幅值。(6)信號發(fā)生器在使用過程中要嚴防輸出短路。

4.電烙鐵

1)焊接的工具及焊料電烙鐵是常用的焊接工具,它的規(guī)格品種很多。焊接印制板上的電子元器件一般常采用20～30W的電烙鐵,焊接較粗的導線或焊接面積較大的部件時,可適當選擇較大功率的電烙鐵。焊接的其他輔助工具有尖嘴鉗、斜口鉗、鑷子等。焊料的選擇對焊接質(zhì)量有很大的影響,常用的焊料為低熔點管狀松香焊錫絲。助焊劑是錫焊中最重要的輔料之一。助焊劑性能的優(yōu)劣,直接影響焊接的質(zhì)量和焊接效率。松香焊劑是一種傳統(tǒng)的助焊劑,它價格低廉,去除焊件表面氧化物的能力強,是常用的物美價廉的助焊劑。

2)焊接技術(shù)

(1)凈化焊接部位表面。引線、管腳和焊點處要刮干凈,涂上松香水,或先搪上錫。

(2)掌握好焊接溫度和時間。溫度不夠,焊錫流動性差,很容易凝固;溫度過高,焊錫流淌,焊點不易存錫。焊接時烙鐵頭的溫度要高于焊錫的熔點,烙鐵頭與焊點接觸時間以使錫焊點光亮、圓滑為宜。焊點不亮或成“豆腐渣”狀,說明溫度不夠,焊接時間太短。焊劑不能充分揮發(fā),容易形成“虛焊”。焊接溫度過高和時間過長,容易損壞元器件和印制板。

(3)焊接時,被焊元器件要扶穩(wěn)、扶牢,電烙鐵不必加壓或來回移動。尤其在焊錫凝固過程中,不要晃動被焊元器件,否則容易造成“虛焊”。烙鐵蘸錫多少應視焊點大小而定,最好讓所蘸錫量剛好能包住被焊物。一次上錫不夠可以再次填補,但補錫時一定要和上次的錫一同熔化后方可移開烙鐵頭,以使焊點熔為一體。

(4)為提高效率,減少重復勞動,一般先將電阻、電容、晶體二極管、三極管等元件引線彎成所需的形狀,一次性插入印制板的焊孔內(nèi),并排列整齊,然后統(tǒng)一焊接,檢查焊點后剪去過長的引線。焊接元器件的順序,一般是先焊電阻、電容、二極管等元件,再焊晶體三極管和集成電路,集成電路最好采用專用插座。焊接三極管和集成電路的時間要短,以避免燙壞管子和集成電路。如果印制板上要焊接較重的元器件,如繼電器、變壓器等,可留到最后一步去焊接,以免在焊接、翻轉(zhuǎn)印制板時,笨重的元器件折壞印制板。

(5)焊接完所有元器件后,要檢查焊點的質(zhì)量,每個焊點應飽滿適中,表面光滑,焊點周圍干凈,無毛刺和虛焊點,有漏焊處應及時補焊。

5.電子線路的調(diào)試

電子線路的調(diào)試是一個復雜的過程,也是一個對電子基礎知識、基本原理的綜合應用的過程,它主要靠平時多積累經(jīng)驗和技巧?，F(xiàn)將電子線路的調(diào)試過程介紹如下:

(1)檢查電路。

(2)按功能塊分別調(diào)試。

(3)先靜態(tài)、

后動態(tài)調(diào)試。

(4)整機聯(lián)調(diào)。

(四)操作練習

(1)用直流穩(wěn)壓電源或電子實訓臺調(diào)出直流12V電壓,并分別用萬用表和示波器測量。

(2)用直流穩(wěn)壓電源或電子實訓臺調(diào)出±12V電壓,并分別用萬用表和示波器測量。

(3)用信號發(fā)生器或電子實訓臺調(diào)出電壓峰值為40mV、頻率為1kHz的正弦波,用示波器觀察并畫出其波形。

(4)用信號發(fā)生器或電子實訓臺調(diào)出電壓峰-峰值為50mV、頻率為2kHz的正弦波,用示波器觀察并畫出其波形。

(5)將所給的電阻、電容、三極管等電子元件插到萬能板上進行焊接練習。

實訓2電流負反饋放大電路

(一)技能鑒定評分表考核項目:電流負反饋放大電路

姓名:______________準考證號:_______________考核日期:_________年_______月_____日考核時間定額:150_______分鐘開考時間:_________時________分交卷時間:________________時________________分監(jiān)考人:__________評卷人:_________得分:________________考核說明:

(1)由鑒定所提供電子實訓臺和元器件。

(2)考試時間一到,所有考生必須停止操作,上交試卷,已接完線的考生等候考評員通知進場,給予一次通電機會(已通電兩次的除外)。

(3)在考評中因扣分易引起爭議的項目,考評員應在扣分欄中寫明原因。

(4)此題占總分的1/3。

(二)考核要求

(1)元件選擇及判別:10分(考生應按圖選擇及檢查元件,如發(fā)現(xiàn)元件損壞,務必及時更換)

(2)按圖焊接:25分(按圖焊接正確得25分)。

(3)焊接工藝:15分(此項得分以三個等級評定:A級15分,B級10分,C級5分)。

(4)靜態(tài)工作點調(diào)試:15分(工作點對且公式正確得15分,只寫公式且正確得7分)。

調(diào)節(jié)可變電阻RP,實測Uce=_______V,并根據(jù)實測數(shù)據(jù)確定工作點,寫出有關(guān)計算公式。

(5)周期、頻率的測試及放大倍數(shù)的計算:20分(能觀察信號且正確得5分;能調(diào)出飽和失真和最大不失真狀態(tài)得5分;讀取周期、頻率正確得5分;放大倍數(shù)計算正確且有公式得5分;未寫公式得3分。)在輸入端加上1kHz、UP-P為30～80mV的正弦波信號,用示波器測試輸入、輸出信號的周期和頻率,并在最大不失真的情況下計算放大倍數(shù)Au。

(6)觀察波形:10分(每對一個得5分)用示波器觀察波形并畫出失真與不失真的波形。

(7)回答問題:5分(分析工作點的穩(wěn)定過程,如分析正確得5分)。

(8)安全文明操作:違反安全文明操作,由考評員視情況扣分,所有在場的考評員簽名有效(有作弊等違反考場紀律行為的,按考場規(guī)定執(zhí)行;未將考核設備復位及清理現(xiàn)場的，扣除20分;未歸還考試工具、儀表、圖紙的，扣除50分;造成主要設備損壞的，該項目記0分)。

圖

2-3電流負反饋放大電路

(三)實訓目的

(1)掌握電子線路的焊接及工藝要求。

(2)掌握放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試及計算。

(3)掌握放大電路的電壓放大倍數(shù)的測量。

(4)熟練掌握常用電子儀器(示波器、

信號發(fā)生器、

穩(wěn)壓電源等)的使用方法。

(四)實訓器材

12V直流穩(wěn)壓電源一臺,信號發(fā)生器一臺,示波器一臺,烙鐵一個,指針式萬用表一個,直流毫安表(10mA)一個,直流微安表(50μA)一個,100kΩ可調(diào)電阻一個,30kΩ電阻一個,10kΩ電阻一個,2.4kΩ電阻一個,510Ω電阻一個,100μF電解電容一個,47μF電解電容一個,22μF電解電容一個,3DG6(或9013)三極管一個,萬能板一塊,焊錫、

導線若干。

(五)元件介紹圖2-3中所用到的電子元件主要是晶體三極管,它又稱雙極型晶體管,內(nèi)含兩個PN結(jié),三個導電區(qū)域。從三個導電區(qū)引出三根電極,分別為集電極(c)、基極(b)和發(fā)射極(e),它的基本結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號如圖2-4所示。在電路中,三極管常用VT來表示。三極管的用途非常廣泛,主要用于各類放大、開關(guān)、限幅、恒流、有源濾波等電路。圖2-4三極管的基本結(jié)構(gòu)及電路符號(a)PNP型;(b)NPN型

1.三極管的參數(shù)

三極管的參數(shù)是用來表征管子性能優(yōu)劣和適用范圍的,也是選用的依據(jù)。三極管的參數(shù)較多,最常用到的有以下幾個參數(shù):

(1)電流放大系數(shù)β。β是三極管在共發(fā)射極接法時的電流放大系數(shù)。有直流和交流電流放大系數(shù)之分。β值的離散性很大,一般在20～200范圍之內(nèi)。β值大,電路增益大,但容易產(chǎn)生自激,所以必須根據(jù)電路參數(shù)恰當選擇β值。

(2)極間反向電流ICBO、ICEO。集電極—基極反向飽和電流ICBO表示發(fā)射極開路,c、b間加上一定反向電壓時的反向電流;集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO表示基極開路,c、e間加上一定反向電壓時的集電極電流,又稱穿透電流。這兩個電流要求越小越好。

(3)集電極最大允許電流ICM。電路工作時,集電極的最大工作電流不能大于ICM,否則三極管的性能將顯著下降,甚至燒壞管子。

(4)集電極最大允許功耗PCM。表示集電結(jié)上允許功率損耗的最大值,若超過就會使管子性能變壞,甚至燒壞。

(5)反向擊穿電壓UEBO、UCBO、UCEO。三極管反向擊穿電壓有集電極開路時發(fā)射極—基極間的反向擊穿電壓UEBO、發(fā)射極開路時集電極—基極間的反向擊穿電壓UCBO

、基極開路時集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓UCEO。實際使用時,電路中各極之間的反向工作電壓都必須小于上述的反向擊穿電壓值,否則將使三極管永久損壞。

2.三極管的類型和管腳判別

三極管的類型和管腳排列可從有關(guān)手冊或管子的標志來確定,但有時管子上的標志失去了,就需要用指針式萬用表來判別三極管的類型和三個管腳,方法如下:

將指針式萬用表置于R×l00或R×1k擋位,紅表筆任意接一個管腳,黑表筆依次接另外兩個管腳,分別測量它們之間的電阻值。當紅表筆接某一管腳,其余兩管腳與該管腳間均為幾百歐姆時,則該管為PNP型三極管,紅表筆所接的為b極。若以黑表筆為基準,即將兩只表筆對調(diào)后,重復上述測量方法。若同時出現(xiàn)低電阻的情況,則該管為NPN型三極管,黑表筆所接的為b極。若不能出現(xiàn)上述測量結(jié)果,或者管腳之間正反向測量均為無窮大或很小,則表明三極管管腳之間斷路或短路。在判別出類型和基極b之后,再任意假定一個管腳為e極,另一個為c極。對于PNP型管,用紅表筆接c極,黑表筆接e極,同時用手捏住管子的b、c極,觀察指針式萬用表指針擺動的幅度,按此法對調(diào)紅、黑表筆,比較兩次測量表針擺動的幅度,擺動較大的那一次,紅表筆接的是c極,黑表筆接的是e極。對于NPN型管,擺動較大的那一次,黑表筆接的是c極,而紅表筆接的是e極。用這種方法也能初步判斷三極管電流放大系數(shù)β值的大小,擺動越大,三極管的β值也越大。特殊類型三極管,如阻尼管、達林頓管不能按上述方法來判斷類型及引腳,必須根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點去判斷。

3.三極管的使用常識

設計、安裝、維修電子電路,選用和更換三極管時,必須注意以下幾個方面的問題:

(1)小功率管不能代替中、大功率管,反向擊穿電壓低的管子不能代替高反壓管,低頻管不能代替高頻管,不同類型的三極管不能互換。

(2)三極管的三個引線不能接錯,不能互換。

(3)在高頻電路中,有的三極管有四個引出腳,除b、e、c三個管腳外,第四個是“地線”,起屏蔽作用。

(4)中小功率三極管管腳的線徑較細,容易折斷,在安裝、拆卸三極管時,不要過度彎曲。

(5)安裝、拆卸三極管時,焊接速度要快,防止因時間太長、溫度過高而把三極管燒壞。

(6)一些和三極管外形完全相同的特殊半導體器件,如單結(jié)晶體管、晶閘管、三端穩(wěn)壓管、場效應管等,不能簡單地混為晶體三極管,也不能通過用指針式萬用表測量三個管腳之間的電阻來判斷其好壞。此時,必須用專用儀器或管子上的標志來鑒別是何種類型的晶體管。

(六)原理分析圖2-3中所用到的電子元件在電路中的作用如下:

(1)mA為直流毫安表,用來測量集電極電流Ic。

(2)μA為直流微安表,用來測量基極電流Ib。

(3)VT為晶體三極管,是放大電路的核心,只有保證發(fā)射結(jié)上加正向電壓(正向偏置)、集電結(jié)上加反向電壓(反向偏置)的晶體三極管才能起放大作用。

(4)Ucc為工作電源,它是放大器的能源,保證了放大器能將弱信號變?yōu)閺娦盘?晶體管本身不產(chǎn)生能量,只起能量控制和轉(zhuǎn)換的作用)。

(5)Rc為集電極電阻,集電極的電流信號經(jīng)過Rc時,產(chǎn)生壓降,從而使晶體管的電流放大作用轉(zhuǎn)化為電壓放大作用。

(6)Rb1、Rb2

與RP為分壓電路,保證晶體管發(fā)射結(jié)處于正向偏置,調(diào)節(jié)器RP就可以改變晶體管的靜態(tài)基極電流,從而相應地改變集電極靜態(tài)電流和管壓降Uce,使放大器建立起合適的靜態(tài)工作點,使晶體管工作于線性區(qū),減少非線性失真。

(7)Re為射極偏置電阻,它將輸出回路Ic的變化反饋到輸入回路(這叫電流負反饋),消除環(huán)境溫度、電源電壓的影響,從而達到穩(wěn)定工作點的目的。

(8)Ｃ１、Ｃ２為耦合電容器,又叫隔直電容器,可使交流信號能順利通過,而直流信號不能通過,一般電容量較大。Ｃe用來傍通輸出電流中的交流成分,使之不通過Re,避免了交流成分也產(chǎn)生負反饋,這樣就不會使輸入信號的放大倍數(shù)下降。

由于半導體的導電特性與溫度有關(guān),因此溫度的變化對晶體管特性有很大影響。當溫度升高時,就會使靜態(tài)工作點偏離,使Ic和Uce發(fā)生異常變化,偏離預定的數(shù)值,為了改善靜態(tài)工作點,一般采用射極偏置電路(見圖2-3)和集基偏置電路(見圖2-5)。圖2－3采用射極偏置(或稱電流負反饋)的方法,利用輸出回路電流Ic的變化反饋到輸入回路來抑制Ic的變化,改善靜態(tài)工作點,具體過程如下:

(七)實訓步驟

(1)按照原理圖選擇合適的元器件,判別元件好壞,極性或管腳,并進行元件參數(shù)的確認。

(2)按照原理圖排列并焊接線路。首先應按照原理圖及工藝要求排列好各元器件,并確認無誤后才進行焊接。焊接時,應先用烙鐵稍稍加熱萬能板和元件后,再加焊錫,要避免元件因過熱而損壞以及虛焊和焊不牢的現(xiàn)象,并且要求各焊點光亮整潔,工藝美觀。

(3)調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源,使輸出電壓為12V,并接入電路。

(4)靜態(tài)工作點的調(diào)試(直流狀態(tài))。改變RP,應能使Uce可調(diào)節(jié),用萬用表實測Uce≈6V,記錄Ic、Ib及Rp測的值。

(5)靜態(tài)工作點的估算。

因為

而

又因為Ic≈Ie，所以

所以

(6)取交流信號。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器,使其輸出峰-峰值為40mV、頻率為1kHz的正弦交流電壓信號(通過示波器讀取),并加入電路輸入端。

(7)觀察輸出信號。調(diào)節(jié)RP,使電路工作于最大不失真(放大)和截止失真狀態(tài),并記錄波形;然后調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的幅值旋鈕,使電路工作于飽和失真狀態(tài),并記錄波形。

(8)計算電壓放大倍數(shù)及頻率。調(diào)節(jié)RP或增大輸入信號,使電路工作于最大不失真狀態(tài),通過示波器讀取UiP-P、UoP-P和周期T的值,計算最大不失真時的電壓放大倍數(shù)AV及頻率f。

(八)注意事項

(1)注意三極管管腳及電容極性以及直流電源的正負極性。

(2)靜態(tài)調(diào)試時,調(diào)節(jié)RP的值,Uce和Ic應能連續(xù)變化。

(3)取交流正弦信號時,應以示波器觀察到的信號為準。

(九)故障分析

(1)靜態(tài)調(diào)試時,調(diào)節(jié)RP,Uce為12Ｖ或0Ｖ。這種情況必須先檢查三極管的管腳好壞,然后檢查是否有接觸不良和電路其他元件損壞。

(2)動態(tài)調(diào)試時,無論怎樣調(diào)節(jié)RP,輸出均為飽和失真。這時肯定是輸入信號太強,必須檢查示波器是否有衰減或未校準。

(3)靜態(tài)調(diào)試正常,但動態(tài)調(diào)試時無信號輸出。這時必須檢查C1、C2是否開路或極性接反以及輸入信號、集電極直流工作電壓是否正常。

(十)分析思考

(1)觀察輸出信號時,為什么放大器的輸入和輸出波形正好倒相？

(2)為什么用萬用表測出的信號電壓值與示波器的不一樣？

實訓3電壓負反饋放大電路

(一)技能鑒定評分表該實訓的技能鑒定評分表與實訓2相同。(二)考核要求該實訓的考核要求與實訓2相同。

(三)實訓目的

(1)掌握電子線路的焊接及工藝要求。

(2)掌握放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試及計算。

(3)觀察靜態(tài)工作點對放大倍數(shù)及非線性失真的影響。

(4)掌握放大電路的電壓放大倍數(shù)的測量。

(5)熟練掌握常用電子儀器(示波器、

信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源等)的使用方法。

(四)實訓器材

12V直流穩(wěn)壓電源一臺,信號發(fā)生器一臺,示波器一臺,指針式萬用表一個,烙鐵一個,直流毫安表(10mA)一個,直流微安表(50μA)一個,2.4kΩ電阻一個,30kΩ電阻一個、470kΩ可調(diào)電阻一個,47μF電解電容一個,２２μF電解電容一個,3DG6(或9013)三極管１個,萬能板一塊,焊錫、

導線若干。

(五)元件介紹圖2-5中所用到的電子元件都在實訓2及《電工初級技能實訓》中作過詳細介紹,具體內(nèi)容請參見有關(guān)部分。

圖

2-5電壓負反饋放大電路

(六)原理分析圖2-5中的大部分電子元件的作用與實訓2中的相似,其中Rb與Rp的作用有所不同,Rb與RP為基極偏置電阻,使晶體管發(fā)射結(jié)處于正向偏置,調(diào)節(jié)RP就可以改變晶體管的靜態(tài)基極電流,從而相應地改變集電極靜態(tài)電流Ic和管壓降Uce,使放大器建立起合適的靜態(tài)工作點,使晶體管工作于線性區(qū),減少非線性失真。在電子線路中,由于半導體的導電特性與溫度有關(guān),因此溫度的變化對晶體管特性有很大影響。當溫度升高時,就會使靜態(tài)工作點偏離,使Ic和Uce發(fā)生異常變化,偏離預定的數(shù)值。為了改善靜態(tài)工作點,一般采用集基偏置電路和射極偏置電路。

圖2-5為通過采用集基偏置(或電壓負反饋)的方法來抑制因溫度升高或負載增加而使Ic增大。這種電路是利用Rb與RP跨接于晶體管的c、b兩極之間,這時偏流Ib不是直接由Ucc驅(qū)動,而是由集電極電壓Uce驅(qū)動的。故當集電極電流Ic因溫度升高或負載增加而增加時,Uce下降,從而引起Ib減小,Ib減小了,就有促使Ic回降的作用,這就使Ic的增加受到制約,趨向穩(wěn)定,改善靜態(tài)工作點。

具體過程如下:

(七)實訓步驟

(1)按照原理圖選擇合適的元器件,判別其好壞、極性或管腳,并進行元件參數(shù)的確認。

(2)按照原理圖焊接線路。焊接時,應先用烙鐵稍稍加熱萬能板和元件后,再加焊錫,要避免元件因過熱而損壞以及虛焊和焊不牢的現(xiàn)象,并且要求各焊點光亮整潔,工藝美觀。

(3)調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源,使輸出電壓為12V,并接入電路。

(4)靜態(tài)工作點的調(diào)試(直流狀態(tài))。改變RP,應能使Uce可調(diào)節(jié),用萬用表實測Uce≈6V,記錄Ic、Ib的值。

(5)靜態(tài)工作點的估算。

(Ube為發(fā)射極結(jié)的正向壓降,硅管約為0.7V,鍺管約為-0.2V,RP測為調(diào)整后RP的實際值)由于穿透電流很小,通常忽略不計,所以

(6)取交流信號。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器,使其輸出為UiP-P=40mv、f=1kHz的正弦交流電壓信號(通過示波器讀取),并加入電路輸入端。

(7)觀察輸出信號。調(diào)節(jié)RP,使電路工作于非失真(放大)和截止失真狀態(tài),并記錄波形;然后調(diào)節(jié)信號發(fā)生器,使電路工作于飽和失真狀態(tài),并記錄波形。

(8)計算電壓放大倍數(shù)及頻率。調(diào)節(jié)RP或增大輸入信號,使電路工作于最大不失真狀態(tài),通過示波器讀取UiP-P、UOP-P和周期T的值,計算電壓放大倍數(shù)AV及頻率f。

(八)注意事項

(1)注意晶體三極管管腳及電容極性以及直流電源的正負極性。

(2)靜態(tài)調(diào)試時,調(diào)節(jié)RP的值,Uce和Ic應能連續(xù)變化。

(3)取交流正弦信號時,應以示波器觀察到的信號為準。

(4)觀察輸出信號時,應注意放大器的倒相作用。

(九)故障分析

(1)靜態(tài)調(diào)試時,調(diào)節(jié)RP,Uce為１２Ｖ或０Ｖ。這種情況必須先檢查三極管的管腳和好壞,然后檢查是否有接觸不良和電路其他元件損壞。

(2)動態(tài)調(diào)試時,無論怎樣調(diào)節(jié)Rp,輸出均為飽和失真。這時肯定是輸入信號太強,必須檢查示波器是否有衰減或未校準。

(3)靜態(tài)調(diào)試正常,但動態(tài)調(diào)試時無信號輸出。這時必須檢查C1、C2是否開路或極性接反以及輸入信號、集電極直流工作電壓是否正常。(十)分析思考(1)比較圖2-3與圖2-5的異同。(2)測量各點電壓時,萬用表分別用什么擋位？

實訓4單相可控硅整流電路(一)技能鑒定評分表考核項目:單相可控整流電路姓名:___________準考證號:______________考核日期:________________年________月_______日考核時間定額:150分鐘開考時間:_____時___分交卷時間:_________時_________分監(jiān)考人:_________評卷人:___________得分:

____________

(二)考核要求

1.元件選擇及判別:30分。

(1)穩(wěn)壓二極管極性的判別:穩(wěn)壓管判別正確得5分。

(2)橋堆的交流端與輸出的正、負極:橋堆判別正確得10分。

(3)BT33的檢查及極性的判別:BT33判別正確得5分。

(4)SCR的檢查及極性的判別:SCR判別正確得10分。

2.電路的焊接與調(diào)試:70分(考生務必按圖2-6焊接)。

(1)焊接正確:通電正常得30分。

(2)負載的調(diào)節(jié):接通電源,調(diào)節(jié)燈泡亮度(亮度正常且能平滑改變得25分;亮度正常但不能改變得10分;不能亮不得分)。

(3)波形測量:調(diào)節(jié)RP的值,使導通角為最大或最小時,測整流橋輸出端(A)、穩(wěn)壓器兩端(B)、電容器兩端(C)點的電壓并繪出波形(由考評員現(xiàn)場指定測最大或最小時的波形并抽查,每點波形正確得5分)。

圖

2-6單相可控硅整流電路

3.安全文明操作:與實訓2相同。(三)實訓目的(1)掌握單結(jié)晶體管和可控硅的工作原理。(2)了解單結(jié)晶體管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的原理。(3)了解調(diào)壓的原理。(4)掌握各工作點的輸出波形。(5)掌握輸出電壓與控制角之間的關(guān)系。

(四)實訓器材

220V/12V交流變壓器兩個,示波器一臺,指針式萬用表一塊,橋堆一個,100Ω電阻兩個,8V穩(wěn)壓管1個,100kΩ可調(diào)電阻1個,10kΩ電阻1個,0.1μF電容1個,510Ω電阻1個,單結(jié)晶體管(BT33)1個,47Ω電阻兩個,二極管兩個,可控硅兩個,12V燈泡1個,萬能板1塊,導線若干,烙鐵1個,焊錫若干。

(五)元件介紹

1.可控硅

1)結(jié)構(gòu)可控硅也稱為晶閘管。它有三個電極,即陽極a、陰極c和控制極g。一般情況下,螺母一端是陽極a,另一端有兩個電極,引線粗的是陰極c,細的是控制極g。通過用指針式萬用表測量極間電阻的方法可以判斷其好壞、觸發(fā)能力及管腳。其圖形文字符號及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2－7所示。

圖2-7可控硅(a)圖形文字符號;(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2)工作原理在可控硅的陰陽極加反向電壓時,只有J2結(jié)正向偏置,故只能通過很小的反向漏電流,可控硅不導通,呈反向阻斷狀態(tài)。在可控硅的陰陽極加正向電壓時(控制極斷開),J1、J3結(jié)正向偏置,而J2結(jié)反向偏置,故在此時還是只有極小的正向漏電流通過,可控硅仍不導通,呈正向阻斷狀態(tài)。在可控硅的陰陽極加正向電壓,并在控制極與陰極之間加上一定的正向觸發(fā)電壓Ug,此時J1、J2、J3結(jié)均為正偏值,并且由于自身的正反饋作用,即使觸發(fā)電壓消失,它們也能保持導通,只有當陽極電壓切除或反向時,才能使之關(guān)斷。

3)主要參數(shù)使用時必須注意加在可控硅上的正、反向電壓峰值不應超過正、反向峰值阻斷電壓,通過的平均電流值不應超過額定正向平均電流值,否則,可能損壞可控硅元件。其主要參數(shù)如下:(1)正向阻斷峰值電壓(PFV)。(2)反向阻斷峰值電壓(PRV)。(3)額定正向平均電流(If)。(4)控制極觸發(fā)電壓(Ug)。(5)維持電流(Ih)。

4)好壞判別

(1)在R×100擋,測量晶閘管陰陽極間正、反向電阻值,正常的晶閘管正、反向電阻值都應在幾百千歐以上,若只有幾歐或幾十歐,則說明晶閘管已短路損壞。

(2)在R×10擋或R×1擋,測量控制極與陰極間的正向電阻應很小(幾十歐),反向電阻應很大(幾十至幾百千歐),但有時由于控制極PN結(jié)特性并不太理想,反向呈不完全阻斷狀態(tài),故有時測得的反向電阻不是太大(幾千歐或幾十千歐),這并不能說明控制極特性不好。測試時,如果控制極與陰極間的正、

反向電阻都很小(接近0)或很大,這說明晶閘管已損壞。

5)管腳判別將指針式萬用表量程撥至R×1擋,將黑表筆接陽極,紅表筆接陰極,記下表針位置。然后用一導線或通過開關(guān),將晶閘管陽極與控制極短路一下(這相當于給控制極加上正向控制電壓),晶閘管導通,讀數(shù)為幾至幾十歐。再把導線斷開,若讀數(shù)不變,說明晶閘管良好。本法僅適用于小容量晶閘管,對于中容量和大容量晶閘管,可在指針式萬用表R×1擋上再串一個1.5V電池來測試。

2.單結(jié)晶體管

1)結(jié)構(gòu)單結(jié)晶體管由一個PN結(jié)、發(fā)射極e、第一基極b1(離e較遠)和第二基極b2(離e較近)組成,由于有兩個基極,故又稱為雙基極二極管。其圖形符號和等效電路如圖2-8所示。圖中,VD代表發(fā)射極e與基極b1、b2間的等效二極管,因此,單結(jié)晶體管的發(fā)射極與任一基極間都有單向?qū)щ娦?而基極b1、b2之間有約2～12kΩ的電阻。

圖2-8單結(jié)晶體管(a)圖形符號;(b)等效電路

2)工作原理單結(jié)晶體管工作時,如果Ue<Ub1,則PN結(jié)反向截止,e、b1極之間是高阻狀態(tài)。如果Ue＞Up(Up為峰點電壓,且Up=Ub1+UV,一般UV為0.6-0.7V,為PN的正向電壓降,即谷點電壓),則PN結(jié)正向?qū)?e、b1極間的電阻突然減小,發(fā)射極e即流過一個很大的脈沖電流,導通后,只要Ue＞UV,它就能維持導通狀態(tài),當Ue

＜UV時,它就呈截止狀態(tài)。

3)單結(jié)晶體管管腳判別

(1)發(fā)射極e。指針式萬用表置于R×1k擋,任意測量兩個管腳間的正反向電阻,其中必有兩個電極間的正反向電阻是相等的,約為2～12kΩ(這兩個管腳分別為第一基極b1和第二基極b2),則剩余一個管腳為發(fā)射極e(因為單結(jié)晶體管是在一塊高電阻率的N型硅半導體基片上引出兩個歐姆接觸的電極作為兩個基極b1、b2的,b1和b2之間的電阻就是硅片本身的電阻,正反向電阻相同)。

(2)b1、b2極。測量發(fā)射極與某一基極間的正向電阻,阻值較大的為b1,阻值較小的為b2

。

4)單結(jié)晶體管和普通晶體三極管(NPN)的判別單結(jié)晶體管不但外形與普通三極管相似,而且與NPN三極管測量時也有相似之處。單結(jié)晶體管(雙基極二極管)的發(fā)射極e對兩個基極b1、b2均呈現(xiàn)PN結(jié)的正向特性,利用單結(jié)晶體管的b1、b2之間沒有PN結(jié)的特性,可以與普通NPN管相區(qū)別。單結(jié)晶體管的b1、b2間正反向電阻都一樣約為2～12kΩ,而NPN型晶體管的集電極與發(fā)射極之間是一個正向PN結(jié)和一個反向PN結(jié)串聯(lián),用指針式萬用表測量時正反向阻值都很大。

3.橋堆

(1)橋堆好壞判別。橋堆相鄰兩個管腳間都有一個PN結(jié)(正向?qū)?反向阻斷),如果有相鄰兩個管腳正反向電阻都無窮大(開路)或接近于0(短路),則橋堆已經(jīng)損壞。

(2)管腳判別。將指針式萬用表打到R×1k擋,選定一管腳接到指針式萬用表黑(紅)表筆上,紅(黑)表筆分別接到其余三個管腳。如果3個阻值都很小,則所選定管腳為橋堆直流輸出負(正)極端;若有大有小,則為橋堆輸入電源端。

(六)原理分析圖2-6所示電路為一可控硅整流調(diào)壓電路,由單結(jié)管組成的觸發(fā)電路和單相橋式可控整流電路組成。在圖示的觸發(fā)電路中,由橋式整流電路輸出全波整流電壓信號,通過限流電阻R1和穩(wěn)壓管后,穩(wěn)壓管使整流電源的輸出電壓幅值限制在一定值上,輸出一梯形波,提供給RC振蕩電路,經(jīng)電容C充放電后輸出一鋸齒波電壓信號,該信號又作為單結(jié)管的發(fā)射極的輸入電壓信號,從而使單結(jié)管輸出一系列較窄的尖峰脈沖;主電路工作后,當控制極接收到同步的脈沖信號時，可控硅的陰陽極在正向電壓作用下觸發(fā)導通。調(diào)節(jié)充放電回路中的RP,改變控制角α,可改變導通角β,從而達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。

(七)實訓步驟

(1)根據(jù)原理圖,選擇合適的元器件。對有極性或有管腳要求的元件應進行正確的判斷,對其他元件應確認標稱參數(shù)。

(2)按照原理圖正確焊接線路。

(3)調(diào)試觸發(fā)電路。線路焊好后,調(diào)節(jié)RP,用示波器觀察各工作點的電壓波形,直至輸出一連續(xù)可調(diào)的脈沖信號。

(4)系統(tǒng)調(diào)試。接通主電路,將脈沖信號加入可控硅的控制極,用示波器測試負載兩端的電壓波形;波形正常后,調(diào)節(jié)RP應使燈泡亮度發(fā)生變化。

(八)注意事項

(1)連接線路時,必須將各元件正確接入,特別應注意二極管、橋堆、穩(wěn)壓管的極性。

(2)主電路和觸發(fā)電路必須同步(取同相電源)。

(3)測試負載電壓波形時,因電壓較高,應用帶衰減器的探針直接從燈泡兩端測試。

(九)故障分析

(1)觀察電容兩端的波形時,無鋸齒波輸出,這時需先檢查整流橋是否有電壓輸出,穩(wěn)壓管是否接反或被擊穿,然后檢查單結(jié)管的好壞及管腳是否有誤。

(2)觸發(fā)電路有脈沖輸出,但接好主電路后燈泡不亮。這種情況應先檢查可控硅兩端是否加上了正向電壓,可控硅的好壞和管腳是否有問題,然后檢查脈沖幅值是否達到要求。

(3)燈泡能發(fā)光,但亮度不可調(diào)。這時必須檢查可調(diào)電阻及電容是否有問題,然后檢查單結(jié)管接線及好壞。

(十)思考分析

(1)了解觸發(fā)角α、導通角β與負載電壓的關(guān)系。

(2)若將觸發(fā)電路的電源接到A相,主電路的電源接到B或C相,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

(3)當脈沖的幅值不夠高時,用什么方法增大其幅值？實訓5差分放大可調(diào)穩(wěn)壓電路

(一)技能鑒定評分表考核項目:差分放大可調(diào)穩(wěn)壓電路

姓名:___________準考證號:______________考核日期:_________年_________月_________日考核時間定額:150分鐘開考時間:___________時_______分交卷時間:_____________時_______分監(jiān)考人:_______評卷人:_________得分:_________

(二)考核要求

1.元件識別及檢測:20分(用指針式萬用表檢測穩(wěn)壓二極管的極性及電容、三極管的好壞。穩(wěn)壓管檢測正確得5分;電容檢測正確得5分;三極管檢測正確得10分)。

2.電路的插接與調(diào)試:70分(考生應按圖2-9選擇元件進行插接)

(1)插接正確:20分(以通電調(diào)試成功為準,正確得20分)。

(2)波形測量:15分(接通電源,按表2-1的要求測量并填入表中)。圖

2-9差分放大可調(diào)穩(wěn)壓電路

表2-1波形測量(由考評員抽查兩個及以上的波形并簽名生效)

(3)調(diào)節(jié)RP使輸出電壓能在6～12V連續(xù)可調(diào)得10分;不能調(diào)但有電壓得4分。

(4)VT3管壓降Uce的測量:10分。按表2-2的要求進行測量并填入表2-2中。

(5)輸出電流的測量:5分。按表2-2的要求進行測量并填入表2-2中。表2-2Uce及輸出電流的測量(由考評員抽查兩個及以上的數(shù)據(jù)并簽名生效)

(6)接入負載:10分(將輸出電壓調(diào)到12V,接入負載電阻,其輸出電壓降不應超過0.5V)。

3.回答問題:10分。簡述差動放大原理。

4.安全文明操作:與實訓2相同。

(三)實訓目的

(1)熟悉單相橋式整流濾波電路的工作特性。

(2)了解整流濾波電路輸入、輸出端的電壓波形。

(3)了解差動放大穩(wěn)壓電路的特點和線路的工作原理。

(4)掌握比較復雜的電子線路的分析方法。

(5)進一步熟悉示波器的使用。

(四)實訓器材示波器一臺,指針式萬用表一個,220/12V變壓器一個,大面包板一塊,橋堆一個,100μF電容一個,470μF電容一個,5.1Ω電阻(3W)一個,PNP大功率三極管一個,NPN小功率三極管(配對)兩個,100kΩ電阻一個,300Ω電阻一個,200pF電容一個,1kΩ電阻一個,4.7V穩(wěn)壓器一個,2kΩ電阻一個,47kΩ可調(diào)電阻一個,100Ω電阻一個,51Ω電阻(或燈泡)一個,200mA直流毫安表一個,導線若干。

(五)原理分析在《初級電工技能實訓指導》中,我們學習過串聯(lián)穩(wěn)壓電路。串聯(lián)穩(wěn)壓電路在輸入電壓變化或負載電流變化時能保持輸出電壓的穩(wěn)定,但是當環(huán)境溫度變化時,三極管的參數(shù)會發(fā)生變化,從而影響輸出電壓的穩(wěn)定,所以在輸入電壓變化或負載電流變化且要求輸出電壓的溫度穩(wěn)定度高的穩(wěn)壓電路中,就常常使用差動放大穩(wěn)壓電路或運算放大器。圖2-9就是一個差動放大的穩(wěn)壓電路,圖中,VD1～VD4組成單相橋式整流,將交流電變成脈動性較大的直流電;C1、C2、R1組成π型濾波電路,將電路中的交流成分濾掉,變成脈動性校小的直流電;VT3為調(diào)整管,起電壓調(diào)節(jié)作用;R4、RP、R6組成分壓電路,用來把輸出電壓Uo的變化量的一部分取出,加到直流放大器VT1的基極,故分壓電路也叫取樣電路,從RP上取出的電壓叫取樣電壓;VD5、R4、VS組成穩(wěn)壓電路,用來提供基準電壓,加到直流放大器VT2的基極;基準電壓信號與取樣電壓信號經(jīng)差動放大后,作用于VT3,使VT3的發(fā)射極與集電極之間的電壓Uce發(fā)生變化,從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。穩(wěn)壓過程如下:

(1)當負載不變,因輸入電壓變化(或者輸入電壓不變,負載變化)而使Uo增加時:

(2)當溫度變化時,差動放大電路能抑制零點漂移,其工作過程如下:

(六)實訓步驟

(1)根據(jù)圖2-9選擇良好的元件,正確判別元件的極性、管腳及參數(shù)。

(2)按照圖2-9正確插接線路。

(3)線路無誤后,接入電源,在K1、K2不同狀態(tài)下,用示波器測量整流電路波形,并填入表2-1中。

(4)調(diào)節(jié)RP,測量電路輸出電壓,應能在6～12V之間連續(xù)可調(diào)。

(5)在不同的輸出電壓下,測量VT3的管壓降Uce和電路的輸出電流,并記錄于表2-2中。

(6)輸出電壓為12V時接入負載電阻,測量負載兩端電壓,觀察電壓變化情況,其波動范圍應不超過0.5V。

(七)注意事項

(1)連接線路時,元件的極性,將管腳正確接入線路。

(2)三極管VT3使用5～10W的PNP管,VT1、VT2使用NPN型小功率管并配對。

(3)負載采用51Ω/3W電阻或用12V燈泡。

(4)測量波形時,注意信號交、直流特性,所畫波形周期應一致。

(八)故障分析

(1)當K1、K2全合時,UBO的脈動性較大。這時應檢查K1、K2是否真正合上,再檢查C1、C2是否開路,然后檢查VD1～VD4中是否有二極管開路(橋堆損壞)。

(2)UBO輸出正常,但經(jīng)過差動放大后,無輸出電壓或輸出電壓不可調(diào)。這時必須先檢查接線是否有問題,再檢查VT3是否正常工作,然后檢查Ub1是否隨RP的變化而變化,以及Ub2是否有穩(wěn)定的電壓信號。

(3)電源接通后,輸出電壓很低,調(diào)節(jié)RP時也調(diào)不上去。這時要檢查穩(wěn)壓管是否接反或被擊穿,以及取樣電路是否有問題。

(九)思考分析

(1)輸出電壓Uo的大小與哪些因素有關(guān)？

(2)VD5在電路中起何作用？

(3)本實訓電路與《電工初級技能實訓》中的串聯(lián)可調(diào)穩(wěn)壓電源電路比較,電路有何異同？

并說明各自的優(yōu)缺點。

實訓6運算放大電路

(一)技能鑒定評分表考核項目:運算放大電路姓名:_________準考證號:____________考核日期:________年__________月________________日考核時間定額:150分鐘開考時間:______時________分交卷時間:_____________時___________分監(jiān)考人:________評卷人:____________得分:

______________考核說明:

(1)由鑒定所提供小面包板及元件,考生不得自行帶元件進入考場。

(2)考試時間一到,所有考生必須停止操作,上交試卷,已接完線的考生等候考評員通知進場,給予一次通電機會(已通電兩次的除外);

(3)此題占總分的1/3。

(二)考核要求

(1)反相比例運算放大器的連接與調(diào)試:50分(考生根據(jù)圖2-10選擇和檢查元件,如發(fā)現(xiàn)元件損壞，務必及時更換)。①按圖接線:20分(接線正確得20分)②輸出電壓的測量及放大倍數(shù)的計算:30分。在輸入端加信號,按表2-3的要求測量并填入表中(通過分壓電路正確取出信號,每個得1分;輸出電壓測量正確,每個得1分;放大倍數(shù)實測每對1個得2分;放大倍數(shù)理論計算每對1個得2分(公式正確))。

表2-3反相輸入測量值(由考評員抽查兩個及以上數(shù)據(jù)并簽名有效)

(2)同相比例運算放大器的連接與調(diào)試(50分)。①按圖2-20接線:20分(接線正確得20分)。②輸出電壓的測量及放大倍數(shù)的計算:30分。在輸入端加信號,按表2-4的要求測量并填入表中(通過分壓電路正確取出信號,每個得1分;輸出電壓測量正確,每個得1分;放大倍數(shù)實測，

每對1個得2分;放大倍數(shù)理論計算，

每對1個得2分(公式正確))。

表2-4同相輸入測量值(由考評員抽查兩個及以上數(shù)據(jù)并簽名有效)(3)安全文明操作:與實訓2相同。

(三)實訓目的

(1)了解比例運算放大器的特點,掌握運算放大器的測量和分析方法。

(2)掌握同相、

反相運算放大器的接線及調(diào)試。

(四)實訓器材

+/-12V直流電源一個,小面包板一塊,10kΩ電阻四個,1kΩ可調(diào)電阻兩個,100kΩ電阻一個,470Ω電阻兩個,發(fā)光二極管兩個,LM324集成塊一塊,導線若干,指針式萬用表一個。

(五)元件介紹圖2-10的主要元件為LM324,是一塊具有四個放大器的集成運算芯片。用集成運算放大器實現(xiàn)的基本運算有比例、求和、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)、乘法和除法等。進行運算時,輸出量一定要反映輸入量的某種運算結(jié)果,即輸出電壓將在一定的范圍內(nèi)變化。所以集成運算放大器必須工作在線性區(qū)。圖2-10運算放大電路(a)反相運算放大器;(b)同相運算放大器;(c)LM324的管腳圖

1)運放的組成運算放大器的內(nèi)部電路通常由輸入級、中間級、輸出級三部分組成。輸入級是運算放大器的關(guān)鍵部分,一般由差動放大電路組成,它具有輸入電阻很高,能有效地放大有用(差模)信號,抑制干擾(共模)信號的作用。中間級一般由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成,能提供足夠的電壓放大倍數(shù)。輸出級一般由互補對稱式電路構(gòu)成,使運算放大器的輸出電阻很低,能輸出較大的功率,推動負載。

2)主要參數(shù)集成運放的參數(shù)是反映其性能優(yōu)劣的指標,是正確選擇和使用集成運放的依據(jù)。主要包括：

(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo:也稱差模電壓放大倍數(shù),是衡量集成運放運算精度的參數(shù)。它是在運放加標稱電源電壓,輸出端開路時,輸出電壓與兩個輸入端信號電壓之差的比值。該值越高,運算精度就越高。

(2)開環(huán)差模輸入電阻rid:是衡量運算放大器從信號源取用電流大小的參數(shù)。該值愈大,從信號源取用的電流越小,運算精度越高。

(3)開環(huán)輸出電阻ro:是衡量集成運放帶負載能力的參數(shù)。輸出電阻ro越小,集成運放帶負載的能力就越強,一般為幾百歐。

(4)共模抑制比KCMR:是衡量運放抑制干擾信號能力大小的參數(shù)。KCMR數(shù)值越大,抑制干擾的能力越強。一般運放的KCMR達幾十萬以上。

(5)最大輸出峰-峰電壓Uopp:是指運放加上標稱電源電壓、輸出端開路時,運算放大器能輸出的基本上不失真的最大峰值電壓。其電壓一般為電源電壓的70％左右。除上述主要參數(shù)外,還有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入失調(diào)溫漂電壓、輸入失調(diào)溫漂電流等參數(shù)。

3)運放在線性工作時的特點

(1)因運放的開環(huán)差模輸入電阻很大,所以兩個輸入端之間的電流很小,兩輸入端相當于斷路,稱為“虛斷”,此電流可認為近似等于零(即ii＝0),這是運算放大器線性工作的第一個基本特點。

(2)由于開環(huán)放大倍數(shù)很高,因此兩個輸入端之間的電位差很小,兩輸入端相當于短路,稱為“虛短”,兩輸人端之間的電壓可認為近似等于零(即U+≈U-),這是運算放大器線性工作的第二個基本特點。

4)反相比例運算輸入信號加在反相輸人端的電路稱為反相運算電路。圖2-11是反相比例運算電路。輸入信號Ui經(jīng)電阻R1加到IN-端,而IN+端經(jīng)電阻R2接地。為使放大器工作在線性區(qū),在運放的OUT端與IN-端之間接有反饋元件Rf,此時電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AuF=Uo/Ui。由前述兩個基本特點可知:U+≈U-,ii＝0。則:

If=I1所以

所以反相比例運算電路的輸出電壓為

(2-1)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為

(2-2)

式(2-1)表明,輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間存在著比例運算關(guān)系,比例系數(shù)由電阻Rf與R1的比值確定,與運算放大器本身的參數(shù)無關(guān)。改變Rf與R1的比值,可以獲得不同的比例,實現(xiàn)了比例運算,且閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AuF總為負值,說明Uo與Ui總是相反的。在反相比例運算電路中,輸入信號由反相端輸入,同相端接地,即U+=0,U-≈0,說明反相端電位為“地”電位,稱為“虛地”。圖

2-11反相比例運算

5)同相比例運算輸入信號加在同相輸入端的電路稱為同相比例運算電路。圖2-12是同相比例運算電路,由圖可看出,信號從運算放大器IN+端輸入,因Uo與Ui同相位,故稱為同相比例運算電路。為使運放工作在線性區(qū)