42315 电气工程学汽车维修学习课件9_9　电　子　学

正文,主编,1工作防护与事故预防2电工学基本概念3电工学基本电路4电场5磁场6配电技术7交流电与三相交流电技术8测量技术9电子学10电气设备,11保护措施12房屋技术13电机14计算机技术15自动化技术16材料、制造方法、环保与节能17职业与企业附录,9电子学,9.1半导体材料9.2半导体电阻9.3霍尔发生器9.4半导体二极管9.5晶体管9.6光电子学9.7集成电路9.8运算放大器9.9数字技术9.10大功率电子学9.10.3.2.1相位截止控制,9电子学,9.10.3.2.2可控式单脉冲半波整流电路E1C9.10.3.2.3不同负载类型的影响9.10.3.2.4控制特性曲线9.10.3.2.5控制方法9.10.3.2.6可控式双脉冲桥式整流电路B2C9.10.3.2.7可控式三相交流整流器9.11半导体器件的冷却,9.1半导体材料,表9-1半导体材料,图9-1半导体中的导电电子,9.1半导体材料,图9-2半导体中的空穴导电,9.1半导体材料,图9-3N型半导体与P型半导体,9.1半导体材料,图9-4PN的形成原理,9.1半导体材料,图9-5施加电压时的PN结,9.2半导体电阻,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻)9.2.2热敏电阻(NTC电阻)9.2.3冷态电阻(PTC电阻)9.2.4磁敏元件,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻),解：,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻),图9-6压敏电阻的电阻特性曲线,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻),图9-7不同压敏电阻的特性曲线,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻),表9-2氧化锌(ZnO)压敏电阻特性参数与极限值,9.2.1与电压有关的电阻(压敏电阻),表9-3压敏电阻的应用,解：,9.2.2热敏电阻(NTC电阻),1)外部环境温度(外部加热热敏电阻)。2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。(1)外部加热热敏电阻的应用(表9-5)(2)自加热热敏电阻的应用,1)外部环境温度(外部加热热敏电阻)。,2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。,图9-8热敏电阻的电阻特性曲线,2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。,图9-9热敏电阻的特性曲线=f(I),2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。,表9-4热敏电阻的参数(举例),2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。,图9-10热敏电阻的结构形状,2)热敏电阻内流过的电流而产生的热量(自加热热敏电阻)。,图9-11电阻与热敏电阻的串联与并联,(1)外部加热热敏电阻的应用(表9-5),1)体温测试。2)微波功率测试。3)仪器与设备中的温度采集。4)冷却液温度与油温的测试。5)其他构件的温度补偿。,(1)外部加热热敏电阻的应用(表9-5),表9-5热敏电阻的应用,1)体温测试。,2)微波功率测试。,3)仪器与设备中的温度采集。,4)冷却液温度与油温的测试。,5)其他构件的温度补偿。,(2)自加热热敏电阻的应用,1)圣诞树灯(表9-5)。2)继电器的吸动延迟(表9-5)。3)接通电流的限制。,1)圣诞树灯(表9-5)。,2)继电器的吸动延迟(表9-5)。,3)接通电流的限制。,9.2.3冷态电阻(PTC电阻),解：1)小型电动机和串联有冷态电阻的继电器线圈的过载保护或短路保护。2)液体中的电流测量。3)液位传感器。4)燃油箱过充保护传感器。1.压敏电阻在以下情况时有怎样的阻值？2.解释压敏电阻的作用原理。3.简述通过压敏电阻的过电压保护。4.以下电阻有什么样的温度系数符号？5.热敏电阻加热时有何特性？,9.2.3冷态电阻(PTC电阻),6.如何理解外部加热热敏电阻和自加热热敏电阻？7.自加热热敏电阻和外部加热热敏电阻有何用途？8.外部加热冷态电阻和自加热冷态电阻有何用途？9.解释表9-7中应用举例的功能。,9.2.3冷态电阻(PTC电阻),图9-12冷态电阻的结构形式,9.2.3冷态电阻(PTC电阻),图9-13冷态电阻的特性曲线,解：,表9-6冷态电阻的参数(举例),表9-7冷态电阻的应用,解：,表9-7冷态电阻的应用,解：,图9-14空气与油中的冷态电阻的电流电压特性曲线,1)小型电动机和串联有冷态电阻的继电器线圈的过载保护或短路保护。,2)液体中的电流测量。,3)液位传感器。,4)燃油箱过充保护传感器。,1.压敏电阻在以下情况时有怎样的阻值？,2.解释压敏电阻的作用原理。,3.简述通过压敏电阻的过电压保护。,4.以下电阻有什么样的温度系数符号？,5.热敏电阻加热时有何特性？,6.如何理解外部加热热敏电阻和自加热热敏电阻？,7.自加热热敏电阻和外部加热热敏电阻有何用途？,8.外部加热冷态电阻和自加热冷态电阻有何用途？,9.解释表9-7中应用举例的功能。,9.2.4磁敏元件,1)无触点控制电阻。2)无触点和无接触开关。3)转速和旋转方向的采集。4)测试磁场。5)用电流钳的直流电流测试。,9.2.4磁敏元件,图9-15磁敏元件的结构,9.2.4磁敏元件,图9-16磁敏元件的特性曲线,1)无触点控制电阻。,2)无触点和无接触开关。,3)转速和旋转方向的采集。,4)测试磁场。,5)用电流钳的直流电流测试。,9.3霍尔发生器,1)磁场测试。2)无电位电流测试。3)无触点和无接触的信号发生器。,9.3霍尔发生器,图9-17霍尔发生器的结构形式,9.3霍尔发生器,图9-18霍尔效应,9.3霍尔发生器,图9-19霍尔脉冲发生器,1)磁场测试。,2)无电位电流测试。,3)无触点和无接触的信号发生器。,9.4半导体二极管,9.4.1工作原理9.4.2功率二极管9.4.3Z二极管(稳压二极管)9.4.4半导体的标志,9.4.1工作原理,(1)正向导通如图9-20a所示，外接电源的正极接二极管的阳极，而负极接二极管阴极。(2)反向截止如图9-20b所示，外接电源负极接二极管阳极，而负极接接二极管阴极。,9.4.1工作原理,图9-20绘制二极管特性曲线的测试电路,9.4.1工作原理,图9-21硅半导体二极管(BAY44)的伏安特性曲线,(1)正向导通如图9-20a所示，外接电源的正极接二极管的阳极，而负极接二极管阴极。,(2)反向截止如图9-20b所示，外接电源负极接二极管阳极，而负极接接二极管阴极。,表9-8锗二极管与硅二极管的比较,9.4.2功率二极管,9.4.3Z二极管(稳压二极管),1)直流电压的稳压。2)过载保护。3)指针式仪表的零点抑制。4)晶体管在有感应负载时的保护。,9.4.3Z二极管(稳压二极管),图9-22硅功率二极管的结构,9.4.3Z二极管(稳压二极管),图9-23Z二极管的特性曲线,1)直流电压的稳压。,2)过载保护。,3)指针式仪表的零点抑制。,4)晶体管在有感应负载时的保护。,解：,4)晶体管在有感应负载时的保护。,表9-9Z二极管的应用,4)晶体管在有感应负载时的保护。,图9-24Z二极管(BZX/C5V6)的稳压性能,解：,9.4.4半导体的标志,解：1.最重要的半导体材料是什么？2.半导体元素原子的最外层有多少个电子？3.如何理解半导体材料的本征导电？4.解释本征导电与杂质导电的区别。5.P型半导体和N型半导体有什么样的载流子，是怎样形成的？6.解释半导体二极管的工作原理。7.二极管正向如何连接电源？8.反向工作时PN结出现了什么？9.比较二级管中的扩散电压与死区电压。10.Z二极管有何特点？,9.4.4半导体的标志,11.为什么要对Z二极管进行电流限制？12.列举说明Z二极管的应用。,9.4.4半导体的标志,表9-10半导体元器件的标志,解：,1.最重要的半导体材料是什么？,2.半导体元素原子的最外层有多少个电子？,3.如何理解半导体材料的本征导电？,4.解释本征导电与杂质导电的区别。,5.P型半导体和N型半导体有什么样的载流子，是怎样形成的？,6.解释半导体二极管的工作原理。,7.二极管正向如何连接电源？,8.反向工作时PN结出现了什么？,9.比较二级管中的扩散电压与死区电压。,10.Z二极管有何特点？,11.为什么要对Z二极管进行电流限制？,12.列举说明Z二极管的应用。,9.5晶体管,9.5.1双极晶体管9.5.2场效应晶体管(FET),9.5晶体管,表9-11晶体管的类型,9.5.1双极晶体管,解：9.5.1.1实际使用的晶体管9.5.1.2工作点的调整9.5.1.3工作点的稳定9.5.1.4开关用晶体管9.5.1.5触发电路9.5.1.6放大器电路,9.5.1双极晶体管,图9-25双极晶体管的结构与形状,9.5.1双极晶体管,表9-12双极晶体管的结构与电路图形符号,9.5.1双极晶体管,图9-26绘制NPN晶体管特性曲线的测试电路,9.5.1双极晶体管,图9-27NPN晶体管中的电流(发射极电路),9.5.1双极晶体管,图9-28BD135晶体管的特性曲线族,解：,9.5.1.1实际使用的晶体管,1)双稳态启动电路。2)光敏开关。3)直流变频器。4)电源装置。5)NF放大器。6)阈值开关。1)晶体管由基极控制，所以基极-发射极应正向工作。2)只有对其施加直流电压，晶体管才能工作。3)应限制晶体管电流IB和IC。4)不允许超过损耗功率。5)按用途来调整其所需要直流电压值(工作点)。,1)双稳态启动电路。,2)光敏开关。,3)直流变频器。,4)电源装置。,5)NF放大器。,6)阈值开关。,表9-13晶体管的封装,6)阈值开关。,表9-14晶体管的使用范围,6)阈值开关。,图9-29晶体管的导通控制,1)晶体管由基极控制，所以基极-发射极应正向工作。,2)只有对其施加直流电压，晶体管才能工作。,3)应限制晶体管电流IB和IC。,4)不允许超过损耗功率。,5)按用途来调整其所需要直流电压值(工作点)。,解：,5)按用途来调整其所需要直流电压值(工作点)。,表9-15晶体管的极限数据与壳体形状,解：,9.5.1.2工作点的调整,1)图9-31a所示的基极串联电阻。2)图9-31b所示基极分压电阻R1和R2。,9.5.1.2工作点的调整,图9-30交流电压极大器工作点的确定,9.5.1.2工作点的调整,图9-31基极-发射极电压的发生,1)图9-31a所示的基极串联电阻。,2)图9-31b所示基极分压电阻R1和R2。,解：,解：,9.5.1.3工作点的稳定,1)通过图9-33所示的热敏电阻进行稳定。2)通过电压负反馈稳定。3)通过图9-34所示的电流负反馈进行稳定。,9.5.1.3工作点的稳定,图9-32电压控制特性曲线,1)通过图9-33所示的热敏电阻进行稳定。,2)通过电压负反馈稳定。,3)通过图9-34所示的电流负反馈进行稳定。,解：,3)通过图9-34所示的电流负反馈进行稳定。,图9-33通过热敏电阻稳定工作点,3)通过图9-34所示的电流负反馈进行稳定。,图9-34通过电流负反馈稳定工作点,解：,9.5.1.4开关用晶体管,(1)电阻性负载时的接通在图9-36所示的截止状态中，晶体管集电极-发射极间的电阻RCE很大(工作点A1)。(2)感性负载时的接通如图9-39a所示，当接通一个感性负载时，如继电器线圈，当晶体管接通时，由于自感应而延缓了电流的升高，如图9-39b所示，在接通曲线上从A1变化到A2。(3)容性负载时的接通接通容性负载时，如一个电源部分充电电容器如图9-40a所示，由于电容器C使损耗电阻R短路而使集电极电流猛增。,9.5.1.4开关用晶体管,图9-35开关用晶体管,9.5.1.4开关用晶体管,表9-16用作开关的晶体管的电压波形,(1)电阻性负载时的接通在图9-36所示的截止状态中，晶体管集电极-发射极间的电阻RCE很大(工作点A1)。,解：,(1)电阻性负载时的接通在图9-36所示的截止状态中，晶体管集电极-发射极间的电阻RCE很大(工作点A1)。,图9-36晶体管电阻性负载时的截止和饱和状态,(1)电阻性负载时的接通在图9-36所示的截止状态中，晶体管集电极-发射极间的电阻RCE很大(工作点A1)。,图9-37缩短开关时间的电路,(1)电阻性负载时的接通在图9-36所示的截止状态中，晶体管集电极-发射极间的电阻RCE很大(工作点A1)。,图9-38有NAND门的开关用晶体管,解：,图9-39感性负载时的开关特性,(2)感性负载时的接通如图9-39a所示，当接通一个感性负载时，如继电器线圈，当晶体管接通时，由于自感应而延缓了电流的升高，如图9-39b所示，在接通曲线上从A1变化到A2。,图9-40容性负载时的开关特性,(3)容性负载时的接通接通容性负载时，如一个电源部分充电电容器如图9-40a所示，由于电容器C使损耗电阻R短路而使集电极电流猛增。,9.5.1.5触发电路,图9-41双稳态触发电路,9.5.1.5触发电路,图9-42双稳态触发电路的信号变化,9.5.1.5触发电路,图9-43施密特触发器,9.5.1.5触发电路,图9-44定时器NE555方框线路图,9.5.1.5触发电路,图9-45单稳态触发电路,9.5.1.5触发电路,图9-46不稳态触发电路,9.5.1.6放大器电路,(1)放大器技术的基本概念一个60W的扬声器可以为提供低电压小信号或小功率信号的1W的话筒播音，这样的信号应首先进行尽可能不失真地放大，这种放大任务由放大器完成。(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。(3)多级放大器(4)功率放大器放大器级，如NF放大器，是由一个工作点调整到UCE=Ub/2的晶体管基本电路组成。1.一只双极晶体管的工作点应调到多大？2.为什么在放大级中的双极晶体管必须要有基极偏压？3.如何分辨发射极电路、集电极电路和基极电路？,9.5.1.6放大器电路,4.放大电路中的耦合电容器完成什么任务？5.为什么在放大器未级要采用推挽电路？,(1)放大器技术的基本概念一个60W的扬声器可以为提供低电压小信号或小功率信号的1W的话筒播音，这样的信号应首先进行尽可能不失真地放大，这种放大任务由放大器完成。,图9-47四极放大器,(1)放大器技术的基本概念一个60W的扬声器可以为提供低电压小信号或小功率信号的1W的话筒播音，这样的信号应首先进行尽可能不失真地放大，这种放大任务由放大器完成。,图9-48双极晶体管BC107的特性曲线与特征值,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,表9-17双极晶体管放大器基本线路,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,图9-49共发射极电路中NF放大器的电压示波图,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,图9-50四象限特性曲线族中的交流电压放大过程,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,图9-51错误调整的静态工作点A,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,图9-52过调制的晶体管,(2)双极晶体管的基本线路相对于晶体管的3个接线而分为表9-17列出的共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。,图9-53晶体管的正确调制,(3)多级放大器,表9-18多级放大器,(4)功率放大器放大器级，如NF放大器，是由一个工作点调整到UCE=Ub/2的晶体管基本电路组成。,图9-54工作状态,(4)功率放大器放大器级，如NF放大器，是由一个工作点调整到UCE=Ub/2的晶体管基本电路组成。,图9-55AB类工作状态中的推挽级,(4)功率放大器放大器级，如NF放大器，是由一个工作点调整到UCE=Ub/2的晶体管基本电路组成。,图9-56仅有一个工作电压的推挽电路,1.一只双极晶体管的工作点应调到多大？,2.为什么在放大级中的双极晶体管必须要有基极偏压？,3.如何分辨发射极电路、集电极电路和基极电路？,4.放大电路中的耦合电容器完成什么任务？,5.为什么在放大器未级要采用推挽电路？,9.5.2场效应晶体管(FET),(1)结构如图9-57所示，场效应晶体管是由漏极与源极接线之间的N型沟道或P型沟道组成的。(2)分类(1)场效应晶体管的电流与电压(2)场效应晶体管放大电路场效应晶体管与双极晶体管不同，它几乎是无功率控制，即几乎没有栅极电流。,9.5.2场效应晶体管(FET),图9-57有N型沟道的丁型场效应晶体管,(1)结构如图9-57所示，场效应晶体管是由漏极与源极接线之间的N型沟道或P型沟道组成的。,(2)分类,表9-19场效应晶体管,(1)场效应晶体管的电流与电压,1)ID：漏极-源极中流动的电流。2)UDS：漏极-源极间的电压。3)UGS：栅极与源极间的电压。,1)ID：漏极-源极中流动的电流。,2)UDS：漏极-源极间的电压。,3)UGS：栅极与源极间的电压。,解：,3)UGS：栅极与源极间的电压。,图9-58场效应晶体管的特性曲线,3)UGS：栅极与源极间的电压。,表9-20场效应晶体管的极限值(摘选),表9-21栅极-源极偏压的发生,解：,表9-22双极晶体管与单极晶体管的比较,(2)场效应晶体管放大电路场效应晶体管与双极晶体管不同，它几乎是无功率控制，即几乎没有栅极电流。,图9-59带自阻断IG场效应晶体管的NF放大器,(2)场效应晶体管放大电路场效应晶体管与双极晶体管不同，它几乎是无功率控制，即几乎没有栅极电流。,图9-60在源极电路中带J场效应晶体管的NF放大器,(2)场效应晶体管放大电路场效应晶体管与双极晶体管不同，它几乎是无功率控制，即几乎没有栅极电流。,图9-61有J场效应晶体管的交流电压放大器,(2)场效应晶体管放大电路场效应晶体管与双极晶体管不同，它几乎是无功率控制，即几乎没有栅极电流。,表9-23场效应晶体管基本放大电路的特性值,9.6光电子学,9.6.1光电子发射器(发光二极管)9.6.2光电子接收器9.6.3光耦合器9.6.4液晶显示9.6.5光电接收器的电路实例,9.6光电子学,图9-62光学元器件的分类,9.6.1光电子发射器(发光二极管),解：,9.6.1光电子发射器(发光二极管),图9-63发光二极管基本电路,9.6.1光电子发射器(发光二极管),表9-24发光二极管用半导体材料,9.6.1光电子发射器(发光二极管),表9-25发光二极管的结构类型,解：,图9-64以交流电压工作的LED,解：,图9-65激光器二极管的结构与线路符号,9.6.2光电子接收器,(1)光敏二极管()光敏二极管大多由硅制成。(2)光敏电阻()图9-66所示和表9-26中所列的光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。1.画出5.6k的负载直线。2.由图9-66所示的特性曲线得出,(1)光敏二极管()光敏二极管大多由硅制成。,(2)光敏电阻()图9-66所示和表9-26中所列的光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。,解：,(2)光敏电阻()图9-66所示和表9-26中所列的光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。,图9-66RPY64型光敏电阻特性曲线族,(2)光敏电阻()图9-66所示和表9-26中所列的光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。,图9-67简单的晨昏开关电路,(2)光敏电阻()图9-66所示和表9-26中所列的光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。,表9-26光敏电阻,解：,1.画出5.6k的负载直线。,2.由图9-66所示的特性曲线得出,(3)光电池()(4)太阳电池()图9-68所示的太阳电池是与光电池一样，能把光照直接转变为电能的半导体器件。(5)光敏晶体管光敏晶体管是一种具有几mm2通光孔的硅晶体管。,(3)光电池(),图9-68太阳电池的部分视图,(4)太阳电池()图9-68所示的太阳电池是与光电池一样，能把光照直接转变为电能的半导体器件。,图9-69有蓄电池的太阳电池,(5)光敏晶体管光敏晶体管是一种具有几mm2通光孔的硅晶体管。,表9-27光敏晶体管,9.6.3光耦合器,表9-28光耦合器,9.6.4液晶显示,图9-70液晶显示(LCD)的构造与特性值,9.6.5光电接收器的电路实例,1.光敏器件分为哪些领域？2.指出发光二极管的优、缺点。3.把CQX35发光二极管接到24V电压上，计算IF=30mA时的串联电阻和功率。4.画出以AC230V电压工作的发光二极管的可能电路。5.激光指示器的最大允许功率为多少？6.光敏电阻在照射时处于什么情况？7.光敏晶体管有哪些用途？8.说明光耦合器的结构。,9.6.5光电接收器的电路实例,表9-29光电接收器(电路原理),9.6.5光电接收器的电路实例,表9-29光电接收器(电路原理),1.光敏器件分为哪些领域？,2.指出发光二极管的优、缺点。,3.把CQX35发光二极管接到24V电压上，计算IF=30mA时的串联电阻和功率。,4.画出以AC230V电压工作的发光二极管的可能电路。,5.激光指示器的最大允许功率为多少？,6.光敏电阻在照射时处于什么情况？,7.光敏晶体管有哪些用途？,8.说明光耦合器的结构。,9.7集成电路,1)图9-72a所示的双列直插式封装。2)图9-72b所示的圆形封装。,9.7集成电路,表9-30集成电路,9.7集成电路,图9-71集成电路用硅片,9.7集成电路,图9-72集成电路的封装,1)图9-72a所示的双列直插式封装。,2)图9-72b所示的圆形封装。,9.8运算放大器,9.8.1基础知识9.8.2有运算放大器的模拟电路9.8.3有运算放大器的数字电路,9.8.1基础知识,图9-73运算放大器的电路框图,9.8.1基础知识,图9-74差频放大器(输入级)的原理图,9.8.1基础知识,图9-75电路图形符号,9.8.1基础知识,表9-31运算放大器的特征值(与型号有关),9.8.1基础知识,图9-76运算放大器的控制特性曲线,9.8.1基础知识,图9-77有漂移补偿的A741运算放大器,9.8.1基础知识,图9-78CA3140的封装及引脚布局,9.8.1基础知识,表9-32CA3140(可补偿金属氧化物半导体)特征值,图9-79反相放大器,9.8.1基础知识,图9-80同相的放大器,9.8.2有运算放大器的模拟电路,1)对Ue1=0：2)对于Ue2=0：1.一个理想的运算放大器的放大作用是什么？其输入与输出内电阻为多大？2.运算放大器符号中的和标志有何意义？3.如何理解运算放大器的零电压补偿？4.作为反相放大器的运算放大电阻器Rk的放大率对其放大有何影响？,9.8.2有运算放大器的模拟电路,图9-81加法放大器,9.8.2有运算放大器的模拟电路,图9-82阻抗变换器,9.8.2有运算放大器的模拟电路,图9-83差频放大器,1)对Ue1=0：,2)对于Ue2=0：,图9-84用作积分电路的运算放大器,2)对于Ue2=0：,图9-85作为微分电路的运算放大器,2)对于Ue2=0：,图9-86作为比较器的运算放大器,2)对于Ue2=0：,图9-87恒定电压发生器,2)对于Ue2=0：,图9-88恒定电流发生器,1.一个理想的运算放大器的放大作用是什么？其输入与输出内电阻为多大？,2.运算放大器符号中的和标志有何意义？,3.如何理解运算放大器的零电压补偿？,4.作为反相放大器的运算放大电阻器Rk的放大率对其放大有何影响？,9.8.3有运算放大器的数字电路,解：解：1.举出运算放大器的典型特征值。2.举出了运算放大器的基本电路。3.举出实现有运算放大器的无稳态触发电路的元器件。4.如何把一个无稳态触发电路补充成一个单稳态触发电路？5.在一个施密特触发器输出端始终存在怎样的电压形状？6.举出有关无稳态触发电路和施密特触发器的两处用途。,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-89无稳态触发电路,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-90比较器的电压曲线,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-91无稳态多谐振荡器的电压曲线,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-92单稳态触发电路,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-93有复位的两个可再触发的单稳态器件，如SN74123,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-94施密特触发器,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-95与输入电压有关的输出电压的电压曲线,9.8.3有运算放大器的数字电路,图9-96给定输入电压时输出电压的电压波形图,解：,解：,图9-97例题2的解,解：,图9-98同相的施密特触发器,1.举出运算放大器的典型特征值。,2.举出了运算放大器的基本电路。,3.举出实现有运算放大器的无稳态触发电路的元器件。,4.如何把一个无稳态触发电路补充成一个单稳态触发电路？,5.在一个施密特触发器输出端始终存在怎样的电压形状？,6.举出有关无稳态触发电路和施密特触发器的两处用途。,9.9数字技术,9.9.1数字技术与控制技术中的信号类型9.9.2基本逻辑关系9.9.3具有输出非门或输入非门的基本逻辑电路9.9.4开关电路族9.9.5布尔运算9.9.6NAND与NOR技术中的电路“异”逻辑(不包括ODER)9.9.7KV图9.9.8触发电路9.9.9具有触发电路的电路,9.9.1数字技术与控制技术中的信号类型,表9-33信号的类型,9.9.2基本逻辑关系,9.9.2.1UND逻辑9.9.2.2ODER逻辑9.9.2.3NICHT逻辑,9.9.2基本逻辑关系,表9-34基本逻辑关系,9.9.2.1UND逻辑,表9-35UND逻辑,9.9.2.1UND逻辑,图9-99UND逻辑的特性,9.9.2.2ODER逻辑,表9-36ODER逻辑,9.9.2.3NICHT逻辑,表9-37NICHT逻辑,9.9.3具有输出非门或输入非门的基本逻辑电路,9.9.3.1具有输出非门的逻辑电路9.9.3.2具有输入非门的逻辑9.9.3.3逻辑电路的输入电路,9.9.3.1具有输出非门的逻辑电路,表9-38具有输出非门的基本逻辑电路,9.9.3.2具有输入非门的逻辑,表9-39具有输入非门的UND逻辑电路,9.9.3.3逻辑电路的输入电路,解：1)首先调整真值表，并得到3台水泵的8种可能运行状态，如图9-101a所示。2)在有两个接通的水泵的行中X的值为1，而在其他全部的行中为零。3)由具有X=1的3行读取3个部分功能，如图9-101b所示。4)把X=1的部分功能一起放在一个ODER逻辑中。1.通过什么区别模拟信号、二进制信号和数字信号？2.举出两个UND逻辑和ODER逻辑的应用范例。3.描述逻辑功能存在什么样的可能性？4.NAND逻辑和NOR逻辑是由何基本逻辑组成的？,9.9.3.3逻辑电路的输入电路,图9-100零电位输入电路,9.9.3.3逻辑电路的输入电路,图9-101水泵控制(举例),解：,1)首先调整真值表，并得到3台水泵的8种可能运行状态，如图9-101a所示。,2)在有两个接通的水泵的行中X的值为1，而在其他全部的行中为零。,3)由具有X=1的3行读取3个部分功能，如图9-101b所示。,4)把X=1的部分功能一起放在一个ODER逻辑中。,1.通过什么区别模拟信号、二进制信号和数字信号？,2.举出两个UND逻辑和ODER逻辑的应用范例。,3.描述逻辑功能存在什么样的可能性？,4.NAND逻辑和NOR逻辑是由何基本逻辑组成的？,9.9.4开关电路族,9.9.4.1TTL开关电路族9.9.4.2CMOS开关电路族,9.9.4.1TTL开关电路族,图9-102NAND逻辑电路的基本电路,9.9.4.1TTL开关电路族,图9-103=5V时TTL开关电路的电平范围,9.9.4.2CMOS开关电路族,表9-40逻辑族参数值,9.9.5布尔运算,1)应用分配定律：2)应用原则：A=1和B=1。,9.9.5布尔运算,图9-104运算法则,9.9.5布尔运算,表9-41布尔运算的运算规律,9.9.5布尔运算,表9-42德摩根定律,9.9.5布尔运算,图9-105电路举例,9.9.5布尔运算,图9-106化简后的电路,1)应用分配定律：,2)应用原则：A=1和B=1。,9.9.6NAND与NOR技术中的电路“异”逻辑(不包括ODER),图9-107例题,9.9.6NAND与NOR技术中的电路“异”逻辑(不包括ODER),图9-108“异”逻辑,9.9.6NAND与NOR技术中的电路“异”逻辑(不包括ODER),图9-109用NAND逻辑代替“异”逻辑的逻辑元件,9.9.6NAND与NOR技术中的电路“异”逻辑(不包括ODER),图9-110等值逻辑,9.9.7KV图,解：1.给以下逻辑的计算法则：2.按与门分配律变换逻辑函数X=(AB)(AC)。3.说出两个德摩根定律。4.在用KV图进行电路化简时应用哪两个定律？,9.9.7KV图,图9-111KV图的赋值,9.9.7KV图,图9-112分配到KV图数据组的输出赋值,9.9.7KV图,图9-113数组的合并,解：,图9-114通过KV图化简的逻辑等式,解：,图9-115有合并数组的KV图,1.给以下逻辑的计算法则：,2.按与门分配律变换逻辑函数X=(AB)(AC)。,3.说出两个德摩根定律。,4.在用KV图进行电路化简时应用哪两个定律？,9.9.8触发电路,1.状态控制触发电路2.脉冲控制触发电路3.边沿控制触发电路1.描述RS触发电路的结构。2.以下的触发电路有哪种输入信号？3.说出以下触发电路没有禁止状态的理由。4.如何从一个单边沿控制JK触发电路的逻辑符号辨认出是由哪个边沿控制的？5.双边沿控制JK触发电路由哪几部分组成？,1.状态控制触发电路,2.脉冲控制触发电路,3.边沿控制触发电路,图9-116RS触发电路(NOR触发电路),3.边沿控制触发电路,图9-117脉冲状态控制触发电路,3.边沿控制触发电路,图9-118D触发电路,3.边沿控制触发电路,图9-119单边沿控制JK触发电路,3.边沿控制触发电路,图9-120JK触发电路时间流程图,3.边沿控制触发电路,图9-121JK主从触发电路,1.描述RS触发电路的结构。,2.以下的触发电路有哪种输入信号？,3.说出以下触发电路没有禁止状态的理由。,4.如何从一个单边沿控制JK触发电路的逻辑符号辨认出是由哪个边沿控制的？,5.双边沿控制JK触发电路由哪几部分组成？,9.9.9具有触发电路的电路,9.9.9.1二进制计数进位制9.9.9.2计数器9.9.9.3移动寄存器9.9.9.4A-D转换器与D-A转换器,9.9.9.1二进制计数进位制,解：解：,9.9.9.1二进制计数进位制,表9-43二进制计数进位制,解：,解：,P629.TIF,解：,表9-448-4-2-1码,解：,图9-122触发器,9.9.9.2计数器,1)触发电路K0的J输入和K输入以数位价20放在1信号。2)具有K1、K2和K3高数位价的触发电路只有在所有具有低数位价的触发电路有输出状态时其状态才发生变化，如图9-126所示。1)在计数状态9，触发电路K1不再允许用下一个脉冲边沿置定，否则对于BCD计数器会形成不允许的计数器状态10，这就阻止了在J输入K1前面的一个UND逻辑Q0。2)应用计数脉冲10对触发电路K0和K复位。3)输入到上一级十进制计数器的信号，如图9-127所示，是从=Q0Q3计数脉冲获得的。,9.9.9.2计数器,图9-123异步二进制计数器,9.9.9.2计数器,图9-124异步二进制计数器逻辑电路图形符号,9.9.9.2计数器,图9-125异步BCD计数器,9.9.9.2计数器,图9-126同步二进制计数器,1)触发电路K0的J输入和K输入以数位价20放在1信号。,2)具有K1、K2和K3高数位价的触发电路只有在所有具有低数位价的触发电路有输出状态时其状态才发生变化，如图9-126所示。,图9-127同步BCD计数器,1)在计数状态9，触发电路K1不再允许用下一个脉冲边沿置定，否则对于BCD计数器会形成不允许的计数器状态10，这就阻止了在J输入K1前面的一个UND逻辑Q0。,2)应用计数脉冲10对触发电路K0和K复位。,3)输入到上一级十进制计数器的信号，如图9-127所示，是从=Q0Q3计数脉冲获得的。,9.9.9.3移动寄存器,图9-128具有串联输入及串行与并行输出的移动寄存器,9.9.9.4A-D转换器与D-A转换器,解：,9.9.9.4A-D转换器与D-A转换器,图9-129电路图形符号,9.9.9.4A-D转换器与D-A转换器,图9-130A-D转换器：电压-频率法(原理图),9.9.9.4A-D转换器与D-A转换器,图9-131D-A转换器：分电压法(原理图),解：,9.10大功率电子学,9.10.1大功率电子学中的标准器件9.10.2大功率电子学电路9.10.3整流,9.10.1大功率电子学中的标准器件,9.10.1.1晶闸管9.10.1.2GTO晶闸管9.10.1.3三层二极管9.10.1.4三端双向晶闸管(开关)9.10.1.5IGBT(双极绝缘层晶体管),9.10.1.1晶闸管,(1)结构如图9-132所示，晶闸管包括有P区和N区相互交替的4个区。(2)分类如图9-132所示，晶闸管分为P控制极晶闸管和N控制极晶闸管，实践中，大都采用P控制极晶闸管。(3)晶闸管的触发一个恰好与最小值相符的控制极电流控制的晶闸管，首先导通控制极触点的直接外围。(3)晶闸管的保护,(1)结构如图9-132所示，晶闸管包括有P区和N区相互交替的4个区。,图9-132晶闸管类型及线路符号,(1)结构如图9-132所示，晶闸管包括有P区和N区相互交替的4个区。,图9-133晶闸管的结构形状(举例),(2)分类如图9-132所示，晶闸管分为P控制极晶闸管和N控制极晶闸管，实践中，大都采用P控制极晶闸管。,图9-134晶闸管的结与特征值,(2)分类如图9-132所示，晶闸管分为P控制极晶闸管和N控制极晶闸管，实践中，大都采用P控制极晶闸管。,图9-135晶闸管的特性曲线,(2)分类如图9-132所示，晶闸管分为P控制极晶闸管和N控制极晶闸管，实践中，大都采用P控制极晶闸管。,表9-45晶闸管TIC106D的特征值与极限值,(3)晶闸管的触发一个恰好与最小值相符的控制极电流控制的晶闸管，首先导通控制极触点的直接外围。,图9-136晶闸管的触发图,(3)晶闸管的触发一个恰好与最小值相符的控制极电流控制的晶闸管，首先导通控制极触点的直接外围。,图9-137确定触发电压和触发电流的测量电路,(3)晶闸管的触发一个恰好与最小值相符的控制极电流控制的晶闸管，首先导通控制极触点的直接外围。,图9-138安装在一个散热器上的由两个反向导通晶闸管组成的晶闸管部件,(3)晶闸管的保护,1)电流过载。2)临界电压斜率和临界电流斜率。3)过电压。,1)电流过载。,2)临界电压斜率和临界电流斜率。,3)过电压。,图9-139晶闸管的过电流保护,3)过电压。,图9-140晶闸管抗过电压的RC布线,9.10.1.2GTO晶闸管,9.10.1.3三层二极管,图9-141接到电源上的GTO晶闸管控制电路,9.10.1.3三层二极管,图9-142三层二极管的线路符号与特性曲线,9.10.1.3三层二极管,表9-46三层二极管A9903的特征值,9.10.1.4三端双向晶闸管(开关),1.简述晶闸管硅板的结构。2.解释晶闸管正向的概念。3.晶闸管的控制极电流有何任务？4.为什么晶闸管可用作整流器？5.如何理解晶闸管的零触发电压？6.三层二极管有何用途？7.三层二极管的操作电压为多高？8.三端双向晶闸管(开关)存在什么样的接线？9.三端双向晶闸管(开关)有何用途？10.如何理解三端晶闸管(开关)的四象限工作？11.为了触发三端晶闸管(开关)在第四象限应为何极性的电压？,9.10.1.4三端双向晶闸管(开关),图9-143带三层二极管的三端可控硅的控制,9.10.1.4三端双向晶闸管(开关),图9-144三端晶闸管(开关)的结构、等效电路与电路图形符号,9.10.1.4三端双向晶闸管(开关),图9-145三端晶闸管(开关)特性曲线,9.10.1.4三端双向晶闸管(开关),表9-47三端晶闸管(开关)的特征值与极限值,1.简述晶闸管硅板的结构。,2.解释晶闸管正向的概念。,3.晶闸管的控制极电流有何任务？,4.为什么晶闸管可用作整流器？,5.如何理解晶闸管的零触发电压？,6.三层二极管有何用途？,7.三层二极管的操作电压为多高？,8.三端双向晶闸管(开关)存在什么样的接线？,9.三端双向晶闸管(开关)有何用途？,10.如何理解三端晶闸管(开关)的四象限工作？,11.为了触发三端晶闸管(开关)在第四象限应为何极性的电压？,9.10.1.5IGBT(双极绝缘层晶体管),1)IGBT具有如双极晶体管一样小的导通电阻。2)与场效应晶体管相比，其导通损耗小。3)IGBT的控制如同场效应晶体管一样几乎无功率实现。4)IGBT仅在反向应加以限制，因此必要时应按图9-148a所示安装一个具有短时断路时间的续流二极管接线。,9.10.1.5IGBT(双极绝缘层晶体管),图9-146IGBT半导体的结构,9.10.1.5IGBT(双极绝缘层晶体管),图9-147IGBT的电路图形符号与壳体,1)IGBT具有如双极晶体管一样小的导通电阻。,2)与场效应晶体管相比，其导通损耗小。,3)IGBT的控制如同场效应晶体管一样几乎无功率实现。,4)IGBT仅在反向应加以限制，因此必要时应按图9-148a所示安装一个具有短时断路时间的续流二极管接线。,图9-148带输出特性曲线族的IGBT,4)IGBT仅在反向应加以限制，因此必要时应按图9-148a所示安装一个具有短时断路时间的续流二极管接线。,图9-149用作变频器中开关的IGBT,9.10.2大功率电子学电路,9.10.2.1概念,9.10.2.1概念,图9-150大功率电子学应用,9.10.2.1概念,图9-151大功率电子学的使用领域,9.10.2.1概念,图9-152变流器电路图形符号,9.10.3整流,9.10.3.1不可控式整流器9.10.3.2可控式整流器,9.10.3.1不可控式整流器,(1)单脉冲半波整流电路(E1U)(2)交流电流用不可控式整流器电路整流(3)三相交流电流用不可控式整流电路(4)波动性。(5)变压器的结构功率整流器电路仅利用一个电源周期的整个信号波形的一部分，因此可供支配的固定功率在整流器后的比其前面的少。(6)滤波脉动直流电压电子与电气设备，如门房通话装置，需要类似电池的直流电压。,9.10.3.1不可控式整流器,表格,9.10.3.1不可控式整流器,图9-153整流器标志,(1)单脉冲半波整流电路(E1U),(2)交流电流用不可控式整流器电路整流,1)单脉冲半波整流电路E1U。2)双脉冲桥式整流电路B2U。,1)单脉冲半波整流电路E1U。,图9-154单脉冲半波整流电路,2)双脉冲桥式整流电路B2U。,图9-155双脉冲桥式整流电路,2)双脉冲桥式整流电路B2U。,图9-156整流器组件与标志,(3)三相交流电流用不可控式整流电路,1)不可控式三脉冲半波整流M3U。2)不可控式大脉冲桥式整流电路B6U。,1)不可控式三脉冲半波整流M3U。,图9-157M3U电路,1)不可控式三脉冲半波整流M3U。,图9-158M3U电路的整流,2)不可控式大脉冲桥式整流电路B6U。,图9-159B6U整流电路,2)不可控式大脉冲桥式整流电路B6U。,图9-160B6U整流电路的整流,(4)波动性。,图9-161有交流成分的直流电压,(5)变压器的结构功率整流器电路仅利用一个电源周期的整个信号波形的一部分，因此可供支配的固定功率在整流器后的比其前面的少。,表9-48不可控式整流器的电路特征数据,(6)滤波脉动直流电压电子与电气设备，如门房通话装置，需要类似电池的直流电压。,解：1)滤波电容器CG的电容。2)有滤波电容器的充电频率。3)负载电阻的大小。1)CG的电容。2)负载电阻RL。3)交流电压频率f。,(6)滤波脉动直流电压电子与电气设备，如门房通话装置，需要类似电池的直流电压。,图9-162滤波电路,解：,图9-163RC滤波电路,1)滤波电容器CG的电容。,2)有滤波电容器的充电频率。,3)负载电阻的大小。,1)CG的电容。,2)负载电阻RL。,3)交流电压频率f。,9.10.3.2可控式整流器,9.10.3.2.1相位截止控制,图9-164用E1C整流电路的相位截止控制,9.10.3.2.1相位截止控制,图9-165不同负载类型的影响,9.10.3.2.2可控式单脉冲半波整流电路E1C,9.10.3.2.3不同负载类型的影响,9.10.3.2.4控制特性曲线,解：,9.10.3.2.4控制特性曲线,图9-166有续流二极管的E1C电路,9.10.3.2.4控制特性曲线,图9-167控制特性曲线(E1C),解：,9.10.3.2.5控制方法,图9-168TCA785的控制电路,9.10.3.2.5控制方法,图9-169TCA785的信号波形,9.10.3.2.6可控式双脉冲桥式整流电路B2C,9.10.3.2.7可控式三相交流整流器,9.10.4整流器整流/逆变器9.10.5交流电流变频器9.10.6直流变压器9.10.7逆变器9.10.8电源设备9.10.9电动机的工作方式9.10.10直流驱动9.10.11交流电流驱动,9.10.3.2.7可控式三相交流整流器,图9-170B2C电路,9.10.3.2.7可控式三相交流整流器,图9-171M3C整流电路,9.10.3.2.7可控式三相交流整流器,图9-172B6C整流电路,9.10.3.2.7可控式三相交流整流器,图9-173B6C整流电路触发脉冲图,9.10.4整流器整流/逆变器,1.举出三脉冲半波整流的缩写符号。2.解释印制在整流器上的B250C1000标志。3.怎样对整流器的输出电压进行滤波？4.如何调整可控式整流器流向负载的电流？5.控制晶闸管时触发变压器的任务是什么？6.为什么运行时整流器输出侧电感部分负载既可以出现负电压，也可以出现正电压？7.为什么在B6C电路中的每个晶闸管为了可靠触发需要两个间隔为60的触发脉冲？,9.10.4整流器整流/逆变器,图9-174直流电动机的能流,9.10.4整流器整流/逆变器,图9-175以逆变器方式运行,9.10.4整流器整流/逆变器,图9-176制动时的反馈运行,1.举出三脉冲半波整流的缩写符号。,2.解释印制在整流器上的B250C1000标志。,3.怎样对整流器的输出电压进行滤波？,4.如何调整可控式整流器流向负载的电流？,5.控制晶闸管时触发变压器的任务是什