第5章 汽车电喇叭电路

第五章汽车电喇叭电路,5.1半导体的基本知识,5.1.1半导体的基本特性5.1.2PN结及其单向导电性,电能力介于导体和绝缘体之间的物体就称为半导体。常用的半导体有硅、锗、硒、砷化镓以及大多数金属氧化物和硫化物等。,5.1.1半导体的基本特性,1杂敏特性,半导体中参与导电的粒子有两种：带正电荷的空穴和带负电荷的自由电子，它们统称为载流子。,2热敏特性3光敏特性,5.1.2PN结及其单向导电性,1外加正向电压,在PN结上施加正向电压，即P区接电源正极、N区接电源负极称为PN结的正向偏置，简称正偏，如图5-1（a）所示。,在PN结上施加反向电压，即P区接电源负极、N区接电源正极称为PN结的反向偏置，简称反偏，如图5-1（b）所示。,2外加反向电压,图5-1PN结的单向导电性,5.2半导体二极管,5.2.1二极管的结构5.2.2二极管的伏安特性5.2.3二极管的使用常识5.2.4特殊二极管,5.2.1二极管的结构,图5-2半导体二极管,5.2.2二极管的伏安特性,图5-3二极管的伏安特性曲线,1正向特性2反向特性3反向击穿特性,5.2.3二极管的使用常识,1二极管的型号2二极管的主要参数（1）最大整流电流（2）最高反向工作电压（3）最大反向电流（4）最高工作频率3二极管的管脚和质量识别,图5-4二极管的管脚识别,5.2.4特殊二极管,1稳压管,图5-5稳压二极管,2发光二极管,图5-6汽车仪表稳压电路,图5-7发光二极管,3光电二极管,5.3半导体三极管及其应用,5.3.1三极管5.3.2三极管基本放大电路5.3.3三极管开关电路5.3.4三极管多谐振荡器电路5.3.5三极管在汽车中的应用实例,5.3.1三极管,1三极管的结构、符号,图5-8三极管的结构示意图,图5-9三极管的图形符号,图5-10三极管的外形及管脚排列,2三极管的电流放大作用,图5-11三极管电流放大作用实验电路,IE=IB+IC（5-1）基极电阻（Rb）的值改变时，三极管各极电流将随之改变，但在一定的范围内，集电极电流（IC）与基极电流（IB）的比值几乎保持不变。（5-2）当基极开路（IB=0）时，集电极将有一个小于1A的电流流向发射极，这个电流称为穿透电流，用ICEO表示。,3三极管的特性曲线,图5-12NPN硅三极管共发射极电路输入、输出特性曲线,4三极管的主要参数5三极管的检测方法6三极管的选用,5.3.2三极管基本放大电路,1共发射极放大电路,（1）电路的组成及各元件的作用三极管。三极管（VT）是NPN管，具有放大功能，是放大电路的核心。直流电源。直流电源（VCC）使三极管工作在放大状态，VCC一般为几伏到几十伏。,基极偏置电阻。基极偏置电阻（Rb）使发射结正向偏置，并向基极提供合适的基极电流，Rb一般为几十千欧到几百千欧。集电极负载电阻。集电极负载电阻（Rc）将集电极电流的变化转换成集电极-发射极之间电压的变化，以实现电压放大。Rc的值一般为几千欧姆到几十千欧姆。耦合电容。耦合电容（C1、C2）又称隔直电容，起通交流隔直流的作用。C1、C2一般为几微法到几十微法的电解电容器，在连接电路时，应注意电容器的极性，不能接错。,（2）静态工作点设置,图5-13共发射极放大电路,图5-14单管共射放大电路的直流通路,【例5-1】在如图5-15所示共射电路中，已知VCC=20V，Rc=6.2k，Rb=510k，三极管为3DG100，=45。试求放大电路的静态工作点。,为直观起见，还可以通过作图的方法（图解法）在三极管输出特性曲线上确定静态工作点的位置。用图解法求例5-1所示共射电路静态工作点的步骤如下。估算基极电流（IBQ）。,作直流负载线。求静态工作点。,图5-15用图解法确定静态工作点,（3）动态分析,图5-16动态分析的波形,（4）放大电路非线性失真,图5-17射极输出器,图5-18非线性失真,饱和失真。截止失真。（5）性能指标分析电压放大倍数（Au）。（5-3）输入电阻（Ri）。输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻。输出电阻（Ro）。输出电阻是从输出端向放大电路看进去的等效电阻。2射极输出器,5.3.3三极管开关电路,图5-19继电器控制原理电路,图5-20NPN型三极管开关电路,5.3.4三极管多谐振荡器电路,图5-21多谐振荡器的原理框图,1多谐振荡器的组成,图5-22多谐振荡器原理电路,2多谐振荡器的工作原理,5.3.5三极管在汽车中的应用实例,图5-23汽车电气线路搭铁探测器原理电路,1汽车电气线路搭铁探测器电路,图5-24汽油机用电子转速表原理电路,2汽油机用电子转速表电路,5.4集成运算放大器及其应用,5.4.1集成运算放大器5.4.2集成运放的理想化条件及传输特性5.4.3集成运放的典型应用5.4.4集成运放在汽车中的应用实例,6.4.1集成运算放大器,1特点,集成运算放大器的特点与其制造工艺紧密相关，主要有以下几点。由于集成电路制造工艺中难以制造电感以及大容量的电容，因此集成运放采用直接耦合方式。,由于集成运放中的各个晶体管是通过同一工艺过程制作在同一硅片上的，因此元件参数对称性好，容易制成温度漂移很小的运算放大器。集成运放中的二极管都是由三极管的集电极-基极联结而成。同时，由于制作高阻值的电阻成本高、占用硅片面积大，且阻值偏差大，因此在集成运放中常用恒流源代替大电阻，或采用外接电阻的方式。,集成运算放大器的外形如图6-27所示。,2外形与基本结构,5-25集成运算放大器的外形,集成运算放大器的图形符号如图6-28所示。集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级以及偏置电路4个部分组成，如图6-29所示。,图5-26集成运算放大器的图形符号,图5-27集成运算放大器的组成,（1）输入级,集成运放的输入级通常采用采用差动放大电路，该电路输入电阻大，并且能有效抑制零点漂移。,（2）中间级,中间级主要进行电压放大，要求有较高的电压放大倍数，一般由共发射极电路构成。,（3）输出级,输出级与负载相连，应具有较大的输出电压，较高的输出功率和较低的输出电阻，并具有过载保护。因此，一般采用射极输出器或互补功率放大电路。,（4）偏置电路,偏置电路为各级提供合适的静态工作点。,（1）开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数（Aod）是集成运放在开环（没有反馈电路）时的输出电压与输入差模信号（有效输入信号）电压之比。Aod越高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。一般集成运放的Aod为80140dB，如型号为A741的通用型集成运放的Aod为108dB。,3主要性能指标,（2）共模抑制比,共模抑制比（KCMR）是全面衡量差动放大电路的重要指标。共模抑制比越大，说明电路对差模信号的放大能力越强，对零点漂移等共模信号的抑制能力也越强。,（3）输入电阻和输出电阻,输入电阻（Rid）是集成运放两输入端的动态电阻，一般为M级。输出电阻（Ro）是集成运放开环工作时，从输出端向里看进去的等效电阻。（Ro）越小，集成运放带负载能力越强。,汽车电子电路中常用的集成运放有LM741、LM324和LM329等。,4汽车电子电路中常用集成运放,图5-28LM741引脚图,图5-29LM324引脚图,图5-30LM339引脚图,5.4.2集成运放的理想化条件及传输特性,1集成运放的理想化条件,开环电压放大倍数Aod。输入电阻Rid。输出电阻Ro0。共模抑制比KCMR。,uo=Aod(uPuN)（5-4）,2集成运放的传输特性,图5-31集成运放的传输特性,5.4.3集成运放的典型应用,1信号运算,（1）反相输入放大电路iP=iN=0，因此i1=iF；uN=uP=0，即集成运放两输入端的电位均为零，但由于反相输入端并没有真正接地，因此称为“虚地”。,（2）同相输入放大电路,图5-32反相输入放大电路,图5-33同相输入放大电路,（3）差动输入放大电路,差动输入放大电路输出电压为（5-5）式（6-19