电工下总复习ppt课件

第14章半导体二极管和三极管,14.3半导体二极管,14.4稳压二极管,14.5半导体三极管,14.2PN结,14.1半导体的导电特性,基本要求,理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；会分析含有二极管的电路。了解晶体三极管的类型，理解三极管的电流分配、主要参数、特性曲线和放大、饱和、截止三种工作状态。,重点掌握的内容,含有二极管的电路分析与计算；三极管的放大、饱和、截止三种工作状态分析与计算三极管的输入输出特性曲线,PN结的单向导电性,1.PN结加正向电压（正向偏置）,PN结变窄,P接正、N接负,IF,内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。,PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,PN结变宽,2.PN结加反向电压（反向偏置）,内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。,IR,P接负、N接正,温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。,PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,伏安特性,硅管0.5V,锗管0.1V。,反向击穿电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,硅0.60.8V锗0.20.3V,死区电压,反向电流在一定电压范围内保持常数。,二极管的单向导电性,1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。,2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。,3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。,二极管电路分析举例,定性分析：判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。,若V阳V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止,若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。,稳压二极管,1.符号,UZ,IZ,IZM,UZ,IZ,2.伏安特性,稳压管正常工作时加反向电压,使用时要加限流电阻,稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。,半导体三极管,基极,发射极,集电极,NPN型,符号：,NPN型三极管,PNP型三极管,电流分配和放大原理,1.三极管放大的外部条件,发射结正偏、集电结反偏,PNP发射结正偏VBVB,1.输入特性,特点:非线性,死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。,正常工作时发射结电压：NPN型硅管UBE0.60.7VPNP型锗管UBE0.20.3V,2.输出特性,IB=0,20A,放大区,输出特性曲线通常分三个工作区：,(1)放大区,在放大区有IC=IB，也称为线性区，具有恒流特性。,在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。,（2）截止区,IBIC，UCE0.3V,(3)截止区：UBEu时，uo=+Uo(sat)u+1，称为深度负反馈，此时：,在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。,3.改善波形失真,加反馈前,加反馈后,大,略小,略大,略小,略大,负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。,小,接近正弦波,正弦波,5.对输入电阻的影响,在同样的ib下，ui=ube+ufube，所以rif提高。,1)串联负反馈,无负反馈时：,有负反馈时：,使电路的输入电阻提高,无负反馈时：,有负反馈时：,在同样的ube下，ii=ib+ifib，所以rif降低。,2)并联负反馈,使电路的输入电阻降低,电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。,电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。,1)电压负反馈使电路的输出电阻降低,2)电流负反馈使电路的输出电阻提高,6.对输出电阻的影响,第18章直流稳压电源,18.2滤波器,18.3直流稳压电源,18.1整流电路,本章要求：1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。,第18章直流稳压电源,18.1整流电路,整流电路的作用:将交流电压转变为脉动的直流电压。,常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。,分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,整流原理：利用二极管的单向导电性,18.1.1单相半波整流电路,2.工作原理,u正半周，VaVb，二极管D导通；,3.工作波形,u负半周，VaVb，二极管D1、D3导通，D2、D4截止。,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,uD1uD3,4.参数计算,(1)全波整流电压平均值Uo,(2)整流电流平均值Io,(3)流过每管电流平均值ID,(4)每管承受的最高反向电压UDRM,例1：已知负载电阻RL=80，负载电压Uo=110V，今采用单相桥式整流电路，交流电流电压为380V。（1）如何选用二极管？（2）求整流变压器的变比及容量？,解：负载电流,每个二极管通过的平均电流,变压器二次侧电压的有效值为,考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器的二次侧电压大约要高出10%，即，,变压器的变比,变压器二次侧电流的有效值为,变压器的容量为,例2：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。,I=1.11Io=21.11=2.2A,变压器副边电流有效值,变压器容量S=UI=1222.2=207.8VA,变压器副边电压U122V,可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。,18.2滤波器,交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。,4.电容滤波电路的特点,(T电源电压的周期),(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。,RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。,近似估算取：Uo=1.2U(桥式、全波）Uo=1.0U（半波）,当负载RL开路时，UO,为了得到比较平直的输出电压,第20章门电路和组合逻辑电路,20.1脉冲信号,20.2基本门电路及其组合,20.5逻辑代数,20.4CMOS门电路,20.3TTL门电路,20.6组合逻辑电路的分析与综合,20.7加法器,20.8编码器,20.9译码器和数字显示,基本要求,掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。会分析和设计简单的组合逻辑电路。理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑电路的工作原理和功能。,重点掌握的内容,逻辑函数化简组合逻辑电路的分析和综合。逻辑输入输出波形分析,分立元件门电路,逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。,门电路的基本概念,基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。,逻辑表达式：Y=AB,1.“与”逻辑关系,2.“或”逻辑关系,逻辑表达式：Y=A+B,3.“非”逻辑关系,4.“与非”逻辑关系,5.“或非”逻辑关系,例：根据输入波形画出输出波形,A,B,&,A,1.常量与变量的关系,逻辑代数运算法则,2.逻辑代数的基本运算法则,自等律,0-1律,重叠律,还原律,互补律,交换律,2.逻辑代数的基本运算法则,结合律,分配律,反演律,逻辑函数的表示方法,1.逻辑状态表,2.逻辑式,取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式,用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。,(1)由逻辑状态表写出逻辑式,3.逻辑图,4卡诺图,应用逻辑代数运算法则化简,（1）并项法,（2）配项法,（3）加项法,（4）吸收法,应用卡诺图化简逻辑函数,将取值为“1”的相邻小方格圈成圈，所圈相邻小方格的个数应为2n，(n=0,1,2)圈的个数应最少每个“圈”要最大每个“圈”至少要包含一个未被圈过的最小项,卡诺图化简法：保留一个圈内最小项的相同变量，而消去相反变量。,组合逻辑电路的分析与综合,组合逻辑电路框图,组合逻辑电路的分析,(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式,(2)运用逻辑代数化简或变换,(3)列逻辑状态表,(4)分析逻辑功能,已知逻辑电路,确定,逻辑功能,分析步骤：,组合逻辑电路的综合,设计步骤如下：,第21章触发器和时序逻辑电路,21.1双稳态触发器,21.2寄存器,21.3计数器,21.4555定时器及其应用,21.5应用举例,本章要求,1.掌握RS、JK、D触发器的逻辑功能及不同结构触发器的动作特点。2.掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑电路。3.,第21章触发器和时序逻辑电路,基本要求,1.掌握RS、JK、D触发器的逻辑功能及不同结构触发器的动作特点。2.掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑电路。,重点掌握的内容,RS、JK、D触发器的逻辑功能及输入输出波形分析；计数器时序逻辑电路分析与设计。,电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。,时序逻辑电路的特点：,基本RS触发器状态表,逻辑符号,可控RS状态表,C高电平时触发器状态由R、S确定,跳转,(保持功能),(置“0”功能),(置“1”功能),(计数功能),C下降沿触发翻转,上升沿触发翻转,二进制计数器,按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其它进制计数器的基础。要构成n位二进制计数器，需用n个具有计数功能的触发器。,1.异步二进制加法计数器,异步计数器：计数脉冲C不是同时加到各位触发器。最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发，因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级触发器翻转后,后级触发器才能翻转。,2.同步二进制加法计数器,异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。,同步计数器：计数脉冲同时接