汽车电工电子技术基础第七章 汽车常用电子电路

1、汽车电工电子技术基础第七章 （汽车常用电子电路）（汽车常用电子电路） 本章教学内容： 一、整流和滤波电路 二、基本放大器电路和功率放大器、运算放大器简介 三、稳压电源简介 本章教学从教材本身来看内容不多、要求不高，但本人 从让学生“真正学到知识、得到能力训练”的角度出发， 虽然根据该专业对本门课程教学地位而设计的内容不做 多少添加，对学生学习该课程的要求不做较大程度的提 高，但是却要用一定的教学手段让学生把教材的知识内 容进行掌握，并一定程度上转化成与该课程相对应的能 力（非本专业要求的能力） 本章电子电路其实都是一些电子基本电路，非汽车专用。 本章教学要求： 知识目标 1.掌握整流滤波电路的

2、电路结构，理解其工作原理。 2.理解三极管三种基本放大器结构、工作特点，掌握三极管共 发射极组态的电路分析方法。 3.了解功率放大器的特点，认识了解几款常见的功率放大器电 路。 4.了解集成运算放大器的特点和作用。 5.了解集成稳压器的使用。 从教材上看，本章上述教学要求在知识目标方面基本上都是了 解。而本人在上述知识目标的1、2两个点上提高了要求，在第3 点上增加了内容。这将是本章教学内容的重点 能力目标 1.掌握基本的电路图连接结构、信号流程、能够识图。 2.基本能够分析电路的直流、交流工作状态，分析电路特 点。 3.学会一些电路安装、调试和维修方面的技能。 以上要求的第三点是实操方面的技

3、能，教材本身没有要求。 根据本人30年电子技术教学的经验，进行实操训练有助于 对知识的理解和掌握，更容易达成知识教学的目标，同时 掌握一定的技能是学习专业知识的目的，也只有具有了一 定的专业技能才能使“知识有用”。 本人为达成教学目标拟采取的措施 1.理论教学的时候，运用适当的方法注意解析电路 结构，通过总结的科学的画图顺序和编撰的一些 “口诀”帮助学生识记好电路图。 2.适时帮助学生“重组”已经学过的知识，让知识 点成为体系，使知识能用。 3.利用课余时间组织学生进行技能训练（第二课堂 活动），弥补学院实习、实验条件的不足。实训中 运用理论知识，转化理论知识，形成一定的专业操 作技能。这也是

4、帮助学生掌握理论知识的必须手段。 本章分四个单元教学，教学时间：16课次，32课时。 第七章 汽车常用电子电路 第一单元 整流电路 （两个课次，四个课时） 本单元第一课次 总第十课次 教学内容： 7.1整流电路之半波整流与全波整流电路 教学目标： 掌握二极管半波、桥式全波整流电路的结构、工作 原理（信号流程）、电路特点。 教学重点： 1.掌握二极管桥式全波整流电路的结构、工作特点。 2.识记电路图。 教学难点： 理解全波整流电路中截止二极管的反向电压。 第1课时 7.1整流电路 概述 将交流电转换成直流电的过程称为整流，完成整流任务的器件 称为整流器。 种类： 二极管 按所用整流器件分 非二极

5、管 单相 按输入交流电的相数分 三相 半波 按对电源的利用分 全波 （上图中“”代表重复出现的“整流电 路”几个字，以后文中出现同样的情况意 义相同，不再说明。） 7.1.1单相二极管半波整流电路 原理：利用二极管的单向导电特性，实现 让交流电源的电流仅以一个方向流过负载。 由于向负载输出电流的时间为电源正弦交 流电周期的一半，故称为半波整流。 1.电路结构 将一只二极管与负载串联好之后，连接在交流电源的连个输出 端即可。 引申：【3】 1）改变二极管的接向，可以改变输出直流电压的极性。 2）“串联不分前后”，在电路实际安装中，二极管与负载可以 交换位置。 3）如果输入交流电的大小刚好符合电路

6、要求，可以不接变压器。 课堂练习：画出引申的三种电路。 2.工作原理（波形图） 3.电路参数 1）电路分析：已知电路元件参数，求电路参 数称为电路分析。 因为输入交流电 而输出直流电仅为半个周期波形在一个周期内 的平均值，所以 进而有： )sin(2 22 tuu 0 2o )(d)sin(2 2 1 ttuu 2 45. 0u l 2 o 45. 0 r u i 2）电路设计：电子电路的设计，电路是确定 的，只是根据对电路性能参数的要求核算电路 中相应元器件的参数而已。也就是说，只要把 电路分析中使用的计算公式反过来用就可以了。 从这个角度来讲，初学者学会了电路分析也就 学会了电路设计。 对

7、上述电路，如果要求提供：直流电压为 直流电流为 ，那么根据设计公式，可以得 到计算交流输入电压的公式和选择二极管的公 式： u io 45. 0 2 o u u od ii 2rm 2uu 课堂提问 1.什么叫整流？用二极管实现整流的原理是 什么？ 2.什么是电路分析？什么是电路设计？两者 的区别与联系在哪里？ 3.画出单相二极管半波整流电路。分析二极 管开路、二极管短路引起的输出电压性质 和大小的变化。 1、2题每问1分，3题每问2分 第2课时 7.1.2单相桥式全波整流电路 1.电路结构 识图、记图口诀： 四只二极管，四角四条边； 方向都相同，出入对角线； 同正同负出直流，阴阳相接输入端。

8、 （小贴士：口诀必须熟记，用时才能起作用！） 单相桥式整流电路的其他画法单相桥式整流电路的其他画法： d1 1n4007 d2 1n4007 d3 1n4007 d4 1n4007 t1 nlt_pq_4_10 1 2 r1 1k v1 220 vrms 50 hz 0 5 6 4 3 u2 ul + 全桥堆（示意图） 全桥堆（实物照片） 彩电中应用的桥式整流电路 （趣味识别： 四个二极管开会！） v3 rl v4 v2 v1 u1 u2 + u o io rl v4 v3v2 v1 + uo u2 u1 输入正半周输入正半周 输入负半周输入负半周 + uo 2.工作原理与波形图 id3 id

9、4 vd3 单相桥式整流电路工作过程演示 电源上正下负时 电源上负下正时 小结： 在单相二极管桥式全波整流中，处于对边 的两只二极管同时导通、同时截止！ 3.电路参数 1）电路分析： 因为在一个正弦交流电周期内全波整流电 路的输出波形为半波整流电路的2倍，故在 同样负载条件下全波整流电路的输出电压 和电流都要比半波整流电路翻一倍，即有： 2o 90. 0uu l 2 o 90. 0 r u i 2）电路设计： 电路结构式确定的，因为已知未知做了位置上 的交换，因此把电路分析中使用的公式反过来 使用就是电路设计的公式。 对于全波整流电路有： 另外由全波整流的工作过程可知： od 2 1 ii 2

10、rm 2uu 90. 0 2 o u u 小结 两种整流电路的对比（列表） 电路形式电路形式电路结构电路结构性能特点性能特点适用范围适用范围 半波整流电路 一只二极管与负载 串联； 结构简单，成本低。 电源的利用率低， 输出直流电的波动 大，输出直流电的 幅度小，带载能力 弱 仅适用于对波动性 要求不高，输出电 流不大的场合。 全波整流电路 四只二极管组成桥 式电路，交流输入 和直流输出分别接 在电桥的对角线上。 电路复杂成本高。 电源的利用率高， 输出直流电的波动 小，输出直流电的 电压高，带载能力 强。 适用于各种场合， 被广泛运用。 小贴士： 要真正掌握一个知识点，首先必须全面认 识该知

11、识点的各个方面。假如“*”就会 “*”，这就是从另外的侧面来认识该知 识点。学习故障维修就是从这样的认识开 始的。 演示： 桥式全波整流电路中有一只二极管断开时 的电路状况。 u2 t t uo k1合合k2断断时时 桥式整流桥式整流 正半周正半周+ - 负半周负半周 - + u2 t t uo k1k2 断断开时开时 半波整流半波整流 正半周正半周+ - 负半周负半周 - + （1）四只二极管分（ ）组轮流导 通，每只二极管中电流为负载电流的 （ ）。 （2）在u2的整个周期内，uo的极性 （ ），为（ ）波形。 （3）导通的两只二极管为（ ） 连接，截止的两只二极管为（ ） 连接。 （4）

12、a、b、c、d四个端子中， （ ）为交流输入端，（ ） 为直流输出端。 两 一半 不变全波 串联 并联 a、bc、d t t 课堂练习： 特性规律： 课堂练习 【习题习题】有一直流负载,要求电压为uo=24v， 电流为io=100ma，采用单相桥式整流电路。 （1）求所需的变压器次级电压有效值和整流 元件数据； （2）若v2因故损坏开路，求uo和io，并画出其 波形； （3）若v2短路，会出现什么情况 ? 每小题2分，共6分 作业布置： 习题七，一、3；二、2、3；三、2 本单元第二课次 总第十一课次 教学内容： 7.1整流电路之三相桥式整流电路 教学目标： 掌握二极管三相桥式整流电路的结构。

13、理解其工作 原理（信号流程）、电路特点。 教学重点： 1. 掌握二极管三相桥式全波整流电路的结构。 2.识记电路图。 教学难点： 理解三相桥式整流电路的工作原理。 第1课时 7.1.3三相桥式整流电路 1.电路组成、结构 由三相变压器和六只二极管组成。 对电路的识记，针对电路现在的画法我编了另外一段口 诀： 两只二极管，同向接一串； 三串再相并 ，同名放一边； 同名输出“正”和“负”， 异名连接交流电。 （对只用四只二极管的“单相桥式整流电路”也可以用 上述口诀，大家可以把单相桥式整流中的四只二极管整 理成“三相”这种形式后，对照进行理解。） v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w

14、 v u u + + n 三相变压器原绕组接成三三相变压器原绕组接成三 角形，副绕组接成星形角形，副绕组接成星形 共阳极组共阳极组 共阴极组共阴极组 l1 l2 l3 t 2.工作原理 六只二极管中，vd1、vd3、vd5阴极连在一起，其阴 极电位相同，称为共阴极组； vd2、vd4、vd6阳极连 在一起，其阳极电位相同，称为共阳极组。 在每一瞬间，根据优先导通原则 共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阳极组中阴 极电位最低的二极管导通。 由波形图可见，在t1 t2期间，u点电位最高，所以 vd1导通，vd1导通后使vd3、vd5承受反向电压而截 止；v点电位最低，所以vd4导通， vd4导

15、通后使vd2、 vd6承受反向电压而截止。 上述期间电流的通路为u vd1 rl vd4 v，负载 两端电压为线电压 。 uuv 在在 t1 t2 期间期间 共阴极组中共阴极组中u点电位最高，点电位最高，v1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中v点电位最低，点电位最低，v4 导通。导通。 v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w v u u + + n 负载电压负载电压 变压器副边电压变压器副边电压 u2 o u2 u u2vu2w 2 t ul o t t1t2t3t4t5t6t7t8t9 同理，在t2 t3期间，u点电位最高，w点 电位最低，所以vd1、vd6导通，其余四个 二极

16、管都截止，电流通路为u vd1 rl vd6 w，负载两端电压为线电压 。 其余时段以此类推。 uuw 在在 t2 t3 期间期间 共阴极组中共阴极组中u点电位最高，点电位最高，v1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中w点电位最低，点电位最低，v6 导通。导通。 v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w v u u + + n 负载电压负载电压 变压器副边电压变压器副边电压 u o u2 u u2vu2w 2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9 uo t o 在在 t3 t4 期间期间 共阴极组中共阴极组中v点电位最高，点电位最高，v3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中w点电

17、位最低，点电位最低，v6 导通。导通。 v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w v u u + + n 负载电压负载电压 变压器副边电压变压器副边电压 u2 o u2 u u2vu2w 2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9 ul t o 在在 t4 t5 期间期间 共阴极组中共阴极组中v点电位最高，点电位最高，v3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中u点电位最低，点电位最低，v2 导通。导通。 v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w v u u + + n 负载电压负载电压 变压器副边电压变压器副边电压 u2 o u2 u u2vu2w 2 t t1t2t3t4

18、t5t6t7t8t9 ul t o t1t2t3t4t5t6t7t8t9 ul t o 在一个周期中，每个二极在一个周期中，每个二极 管只有三分之一的时间导管只有三分之一的时间导 通（导通角为通（导通角为120）。）。 v1 rlul v6 v3v5 v4v2 il w v u u + + n 变压器副边电压变压器副边电压 负载电压负载电压 u2 o u2uu2vu2w 2 t t 3.电路参数 1）输出直流电压ul 2）输出直流电流il l 2 l 34. 2 r u r u i l l 3）由于在一个周期中，每个三极管只有三分之一的 时间导通，因此流过每个管子的平均电流为 l ii 3 1

19、 f ul2.34 u2 （电路分析） u2 0.43ul （电路设计） l 78. 0 r ul 每个二极管所承受的最大反向电压为变压器副 边线电压的幅值。 上述波形图的分析比较复杂，因此对上述内容 只要求理解！ 小结 本节介绍的三种整流器电路结构一个比一个复 杂，但是电源的利用率一个比一个高，效果 （输出电压的高低和波动性）一个比一个好！ m uu 2rm 3 2 45. 2u 第2课时 1.补充： 电子电路图的科学画法 先摆布好元器件，最后画连线。 先中心元器件，再其它元器件。 2.习题辅导 教材中的本次习题皆与电路在故障中的表 现有关，认真分析有助于深入理解电路原 理。 第二单元 滤波

20、电路 教学内容： 7.2滤波电路 教学目标： 掌握电容滤波器、电感式滤波器电路的结构、 工作原理（信号流程）、电路特点。 教学重点： 1.掌握电容滤波器电路的结构、工作原理（信 号流程）、电路特点。 2.识记电路图。 本单元教学时间1课次，2课时。 本单元第一课次 总第十二课次 第1课时 7.2滤波电路 概述 整流电路把交流电转化成为了直流电，但 直流电压、电流的大小波动较大，是脉动 直流电，包含着一定的交流电充分，为了 平滑波动便引进了滤波电路。 包含有滤波电路的交流变换直流的电源 系统框图 滤波滤波整流整流变压变压 交流交流 电源电源 负负 载载 ot u ot u ot u ot u 2

21、20 v 单向单向 脉动电压脉动电压 合适的合适的 交流电压交流电压 滤滤 波后平波后平 滑电压滑电压 多个功能电路组成的系多个功能电路组成的系 统框图统框图 滤波电路的种类【3】 按使用元件和电路结构分 电容滤波 滤波电路 电感滤波 电容、电感复式滤波 滤波器的基本原理就是利用元件的储能效应， 适时地补充负载对能量的消耗，达到平滑输出 电压的目的。 7.2.1电容滤波器 1.电路组成 在负载两端并联一只电容器就构成电容滤 波器。由此可知，电容滤波器是最简单的 滤波器，当然也是最常用的滤波器。 方框图 图中电容器与负载并联，但注意“并联不 分左右”，图中电容器画在负载右边左边 都是可以的。 整

22、流电路 负载 交流输入 滤波电容 实际电路图 以单相桥式电路为例。 电容滤波电路，就是在负载电阻上并联一个电容器c。 由上可知，给整流电路安装电容滤波器在操 作上是非常简单的，一学就会！ 并联并联 2.工作过程（原理） 1）宏观过程 从分析输入电流的成分和元器件的作用入手。 通过 （不经过负载） 负载 滤 波 2）微观过程 从二极管的导通与截止看电容器的充放电过程。 分析工具用波形图。 二极管导通时电容器被充电，二极管截止时电 容器向电容器放电。 由于电容器充放电都有一个过程，即通常所说 的“电容两端的电压不能够突变”，因此，与 电容器并联的负载两端的电压也就得到了稳定， 其稳定的效果与电容器

23、容量的大小和负载电阻 的大小有关。 io + uo= uc rl v1v4 v3v2 + u v 导通时给导通时给 c 充电，充电，v 截止时截止时 c 向向 rl 放电放电； 以桥式全波电路为例以桥式全波电路为例 电容电容 充电充电 电容电容 放电放电 c 波形及输出电压波形及输出电压 2o 2u u 当当 rl = 时：时： o t uo 2 2 2u 当当 rl 为有限值时：为有限值时： 2o2 29 . 0uuu 通常取通常取 uo = 1.2u2rc 越大越大 uo 越大越大 2 )53( l t cr rl = 为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取： ( (t 为

24、输入交流电压的周期为输入交流电压的周期) ) 小结小结 影响输出电压大小及稳定性的因素【3】 1）负载电阻的大小：电阻大电流小（称为负 荷轻），输出电压大，波动小。反之（称为负 荷重），输出电压小，波动大。 2）整流电路的形式：全波整流电路的效果好， 半波整流电路的效果差。 对半波整流电路。 空载时输出电压与全波整流电路一样： 带载后，电压下降的幅度较大，一般取： 2o 2u u 2o u u 3）滤波电容容量的大小： 滤波电容容量大，稳定性好，但是成本高，且开始 充电的时候，对二极管的电流冲击大，容易造成二 极管的损坏。（电器容易在开机的时候发生损坏的 原因就在于此）。综合考虑电容器的容量应

25、该折中 选择。 半波整流电路中的电容量，用前面的选择电容量的 公式要翻倍。即 综合上述三个因素得出结论：电容滤波这种形式一 般只适用于负载电流较小的场合，当然家用电器基 本上都符合这个条件，因此在家用电器中桥式整流 电容滤波是电源系统最常用的形式。 tcr) 53( l 例题例题1 单相单相桥式电容滤波整流，交流电源频率桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 hz， 负载电阻负载电阻 rl = 40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 uo = 20 v，选择，选择整整 流二极管流二极管及及滤波电容。滤波电容。 解解 1. 选二极管选二极管 v 17 2 . 1 20 2 . 1 o

26、2 u u 2rm 2uu 选二极管应满足：选二极管应满足： if (2 3) id 可选：可选：2cz55c( (if = 1 a，urm = 100 v) )或或 1 a、100 v 整流整流 桥桥 电流平均值：电流平均值： a0.25 40 20 2 1 2 1 2 1 l o od r u ii 承受最高反压：承受最高反压： v 242 2rm uu 2. 选滤波电容选滤波电容s 02. 0 50 11 f t s 04. 0 2 4 l t cr取取f 0001 40 s 0.04 c 可选可选： 1 000 f，耐压，耐压 50 v 的电解电容。的电解电容。 例题例题2 电路如图所

27、示，当电路出现以下电路如图所示，当电路出现以下 故障故障 时，用万用表测量出直流电压时，用万用表测量出直流电压ul应分应分 别为多少？别为多少？ （1）c开路；开路； （2）rl开路；开路； 7.2.2电感滤波器 1.结构 用一只电感与负载串联之后再接到整流电 路的输出端，即构成电感滤波器。 串联串联 2.工作原理 宏观过程 交流成分降落在电感上，直流电压降在负载 （电阻）上。 当电流增加时，电感线圈产生自感电动势阻止 电流增加，同时将一部分电能转化为磁场能量； 当电流减小时，电感线圈便释放能量，阻止电 流减小。 3.参数计算 即没有升压作用。 2o u u 第2课时 小结 电容滤波与电感滤波

28、的比较（对偶关系） 电路形式电路形式与负载的连接与负载的连接升压作用升压作用稳压效果稳压效果 电容滤波并联有（峰值）小电流效果好 电感滤波串联无（平均值）大电流效果好 7.2.3复式滤波器 由电容滤波器和电感滤波器搭配组成复式滤波器。 电容滤波在前有升压作用，电感滤波在前则没有。 1.“l”型滤波器 桥式桥式整流整流 l l型型滤波电路滤波电路 + + vo o v2 2 v1 1 ac ac 220v220v t tr r l l dd c c1 1r rl l vo o 2.倒l型滤波电路 c c + + l l dd 桥式整流桥式整流 倒倒l l型滤波电路型滤波电路 t tr r ac

29、ac 220v220v v1 1 v2 2 vo o rl l 3. 型滤波电路 桥式整流桥式整流 clc clc 型滤波电路型滤波电路 + + + vo o v2 2 v1 1 ac ac 220v220v t tr r l l dd c c1 1c c2 2r rl l vo o 在电流较小时l可用r取代 桥式整流桥式整流 crc crc 型滤波电路型滤波电路 + + +vo o v2 2 v1 1 acac 220v 220v t tr r r r dd c c1 1c c2 2r rl l vo o 补充：复杂结构电路电路的识图技巧 1.复习电路的特点 电路是回路，即电流从电源的一端出

30、发，经过负载之 后，一定要回到电源的另一端。因此我们在走回路的时 候，一定是始终沿着电阻较小的路径向着电源的另一端 前进！ 电路中多个负载使用同一个电源，负载与负载之间的 关系是并联关系。由此，我们引出电路识图的一个技巧 就是：只要把负载的正负电源端接向图纸中的电源正负 端即可，而不需要弄清楚电源正负极线是从何处？又是 如何引到负载面前的！。这在实际操作中也是具有重要 意义的！如我们在已经布好线的室内添加一盏灯、一个 电源插座等等。 2.已学习单元电路的连接图示 直接使用220v市电： 220v 220v市电经过变压整流之后： 第二单元 基本放大器 （四个课次，八个课时） 本单元第一课次 总第

31、十三课次 教学内容 放大电路中三极管的三种连接方式；三极管的 三种偏置电路；共发射极放大器的组成及其特 点。 教学重点 三极管的三种偏置电路，共发射极放大器的组 成。 教学难点 电路图的画图顺序和方法。 概述 三极管具有电流放大作用（其实是一种电流控制作 用），但是要让三极管发挥这种作用，还需要其他 一些元件配合组成所谓的“放大电路”。而掌握放 大电路的组成将是学习、掌握电子技术的基础。 7.3基本放大电路 1.对放大电路的基本要求 （1）要有一定的放大倍数； （2）要有一定的通频带； （3）非线性失真要小； （4）工作稳定。 2.放大电路中三极管的连接方式 电路最大的特点就是电路时回路（闭合

32、环 路），因此放大电路与信号源相连，信号 源与放大电路输入端都必须具有至少两个 端钮，同样放大电路与负载相连，放大电 路输出端与负载也都必须具备至少两个端 钮。 放大器放大器 rs us rl 但三极管仅有三个电极，因此三极管在组 成放大电路的时候，必然有一个电极要充 当输入回路、输出回路的公共回路，即电 极被共用，这称为三极管的放大器组态。 事实上三极管三个电极都可以做公共电极， 故三极管做放大器有三种组态。它们是： 共发射极组态、共基极组态、共集电极组 态。示意图如下： b c e b e c b e c 记图小贴士： 输入回路中一定有基极，输出回路中一定有集电极。 7.3.1共（发）射极

33、放大电路 三极管三种放大器组态中，共发射极电路应用最普遍， 是学习掌握的重点。 1.偏置电路 三极管内部的特殊结构式三极管具有放大作用的基础， 是放大的内因，而外部电路三极管发射结加正向偏置， 集电结加反向偏置，是三极管实现放大作用的条件，是 放大的外因。学习、掌握三极管偏置电路时学习掌握半 导体晶体管其它电路的基础。 三极管的偏置电路有三种形式，望牢记。 以npn三极管为例，pnp管电路形式上与npn管一样，仅 是电源极性反接。 ucc ucc ucc 固定式固定式 分压式分压式 电压负反馈式电压负反馈式 rb rb rc rc rc re rb1 rb2 小贴士 牢记三极管三种偏置电路是电

34、子电路识图、 记图的基础。所谓记图要求记忆的是电路图中 各元器件的连接关系而不是各元件在电路图中 的空间位置及摆布。 三极管三种工作状态，其偏置电路的形式完 全一样，只是电阻元件的取值不同而已。这一 特点应特别注意。 画图顺序：先中心元件三极管，再各电极上 的电阻器。各电极上的电阻器要一次性地画完 成。 2.信号的输入与输出 偏置电路是典型的直流电路，而信号在性质上 属于交流范畴，在放大器与信号源、与负载连 接的时候，要求信号连通但各自的直流工作状 态不能相互影响。考虑了上述因素的信号连接 电路称为耦合电路。 能够起到“隔直通交”效果的耦合电路有阻容 耦合电路（也叫电容耦合电路）和变压器耦合

35、电路。电容器和变压器就是耦合元件。 这里仅介绍阻容耦合的情况。 共发射极放大电路的完整形式如下图所示 +uc t + + ui + uo + + rb rc rl rs es rb1 rc c1 c2 rb2 re rl + + + +ucc u i u o + + rs es+ c1 c2 ce +uc t + + ui + uo + + c1 c2 rb b c e rc rs us us rl rl 比较示意图可知，除发射极共用外，信 号源的另一端接到三极管基极，负载的 另一端接到集电极，均使用电容器进行 连接。而三极管发射极没有接到公共端 的，也要用电容器进行连接。 补充：三极管放电电

36、路中各元器件的作用固定偏置电 路 晶体管在放大电路 中起以小控大的能 量控制作用 向放大电路提供能 量，并保证晶体管 工作在放大区 基极偏置电阻 的作用是为放大 电路提供合适的 静态工作点。 有极性电解电 容的作用是隔 离直流和让输 入交流信号顺 利通过。 有极性电解电容的作 用是隔离直流和让放 大的交流信号顺利输 出。 rc的作用是将放大的集电极电流 转换成晶体管的输出电压。 3dg6管 rb c1 rc c2 ucc 分压式偏置的共发射极放大电路由于设置了反馈环节， 因此当温度升高而造成ic增大时，可自动减小ib，从而抑 制了静态工作点由于温度而发生的变化，保持q点稳定。 rc c2 ce

37、 c1 对固定偏置 的放大电路 进行改造。 c b e rb re ucc rb2 rb1 分压电阻 射极反馈电阻 射极旁路滤波电容 为稳定工作点q而添 加的负反馈环节 分压电阻 补充：三极管放电电路中各元器件的作用分压式偏置 电路 课堂练习 判断如下电路是否具有放大作用？说明理由。如 何改进？ 图a图b 每小题2分，第1、3问0.5分，第2问1分，共8分 图c图d 每小题2分，第1、3问0.5分，第2问1分，共8分 图(a)中无基极上偏置电阻rb，放大电路无 合适的静态工作点且交流信号被短路。 图(b)中无集电极负载电阻rc，无法将集电 极的电流变化转换成电压的变化以实现电 压放大。 图（c

38、）中c1的接法使输入的交流信号直接 短路，此外，电源极性接反。 图（d）中电容c1应移到输入端，否则放大 电路无法提供静态工作点。 3.共发射极放大器的工作过程及特点 几点说明： 信号是纯交流，用小写字母带小写脚标表示。 偏置是纯直流，用大写字母带大写脚标表示。 在有信号被输入的时候，三极管各电极的电 流以及各电极之间的电压是直流电、交流电的 混合，用小写字母带大写脚标表示。这是大多 数教材的规定。 如下用波形图说明。 ubeib 无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0 ube = ube uce = uce ？ uce = ucc ic rc uo 0 ube = ube+

39、 ui uce = uce+ uo ic +ucc rb rc c1 c2 t + + ui + uo + + + ube uce ic ib ie ube t o ib t o ic t o uce t o ui t o uce uo t o 小结共发射极放大器的特点 三极管的集电极电流受基极电流的控制。 输出端的电压和电流都有较大的幅度， 说明放大器对输入电压、电流都有较大的 放大倍数。 输出电流的相位与输入电流相同，但是 输出电压的相位与输入电压相位相反，这 称为放大器对输入电压有“倒相”的作用。 作业：练习画电路图 本单元第二课次 总第十四课次 教学内容 三种基本放大电路结构及其性能比

40、较，多级放 大器简介。 教学重点 三种基本放大器的组成结构。画图顺序及方法。 教学难点 理解三种基本放大器组成结构。 7.3.2共基极放大电路与共集电极放大电路 1.共基极放大器与共集电极放大器的构成 三极管有三种放大器组态，这是针对交流信号 出入三极管的情况来讲的，但不管何种组态， 都必须事先加上偏置。 一个是交流工作状态，一个是直流工作状态， 性质完全不同，但它们又统一在一个放大器当 中，相互依存缺一不可。 理解和掌握了它们之间的相互关系，电子电路 的识图就开始入门了。 把三种组态放大器放在一起研究，以分压 式偏置电路为例，用三极管放大三种组态 示意图做指引，来理解三种组态放大电路 的组成

41、规律。 1）共发射极电路 ucc 分压式偏置分压式偏置 ucc b c e 信号连接示意图信号连接示意图 实际电路图示 rs us+ + ui rl + uo +ucc rc c1 c2 v rb1 rb2 re ce + + + 2）共基极电路 ucc 分压式偏置分压式偏置 ucc b e c 信号连接示意图信号连接示意图 共基极放大电路的典型画法 （输入从左，输出在右） + _ + _ u s r s u i c 1 c 2 c 3 r e r l r b 2 r b 1 r c + _ u 0 +v c c + + + 3）共集电极电路 ucc 分压式偏置分压式偏置 rc re ucc

42、rc re b e c 信号连接示意图信号连接示意图 共集电极放大器典型画法 （去掉多余电路：集电极无信号进出且集电极电阻短路也 能够实现三极管发射结正偏，集电结反偏） 小贴士 在对实际电路的分析中往往需要判断三极 管的放大器组态，以此了解放大器的性能、 特点，这是电路识图的一个重要的方面， 是一项重要的技能。在这里介绍一个技巧， 就是看三极管哪个电极直接或者通过电容 器、小阻值电阻接地或者接直流电源的非 地端，这个电极就是共极。 2.三种组态放大器的比较 三极管的放大器三种组态，其三极管的偏置电 路相同只是信号进出三极管的电极不同，更主 要的是表现在放大器在放大器性能特点方面的 不同。 衡量

43、放大器性能的指标主要有：电压、电流、 功率放大倍数（或说增益），输入输出电阻， 频率响应特性等几个方面。因为性能特点不同， 所以其用途也不近相同。 以下用图表示意。 附表一：共附表一：共射、共基、共射、共基、共集三种放大器性能的比较及用途：集三种放大器性能的比较及用途： 附表二：三种放大器性能的比较简表 接法接法 共射共射 共共集集 共共基基 au 大大（反相）（反相） 小于小于1 大大 ai 1 ri 中中 大大 小小 ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽 由附表二（简表）可以看出三极管放大器 的共基极组态和共集电极组态在除频率响 应之外的其它性能方面，具有“对偶”特 性，如箭

44、头所示：共基、共集相同指标相 对，共基或共集自身电压、电流放大倍数 及输入、输出电阻相对。了解这个特点能 够帮助我们完成长久记忆。 本单元第三课次 总第十五课次 补充：多级放大器 上面三种组态放大器的单体称为放大器的 一级，也就是单级放大器。但是在实际使 用中，单级放大器的性能往往无法满足要 求，在此情况下，就要使用多级放大器。 多级放大器是由几个相同组态或者不同组 态的单级放大器通过级联的形式完成的， 其作用就是增加放大倍数改变输入输 出电阻改变相位特性和频率特性。 1.多级放大器的特点： 1）放大倍数为各单级放大器放大倍数的乘 积。 2）输入电阻的大小由第一级决定，输出电 阻的大小由最后一

45、级决定。 3）多级放大器各级之间的连接，称为耦合， 其形式有三种。不同的耦合形式，放大器 表现出不同的特点。 2.多级放大器的级间耦合形式及特点 1）电容耦合形式 也叫做阻容耦合形式，即各级之间通过电容和 下一级输入电阻进行连接。优点：由于电容 器的“隔直通交”特点，使得各单级放大器的 工作点互不影响，可单独调节至合适位置。 不存在零点漂移问题。缺点：不能放大变化 缓慢的信号和有直流分量的信号。由于有大 容量电容器的存在，不便于进行集成化。 rs us+ + ui rc1 c1 c2 v1 rb11 rb12 ce1 rl + uo +ucc rc2 c3 v2 rb21 rb22 ce2 r

46、e1re2 + uo1 + + + + + 小贴士：关于画图的口诀 电路元件多了，为了画图好看，同时也能通过画图来帮助自己识图、记图， 新的画图口诀如下： 先画正负电源线，定出图纸四个边（图纸大小）；再画中心元器件，疏密得 当才受看（总体布局）；分别画出偏置路，最后连接耦合件。 这是一种按电路组成逻辑的画图顺序， 照此顺序画图，图纸大小适中、疏密得当， 既不会画漏元件，也不会多画元件，不易 出现画图错误。同时方便对电路组成的理 解和掌握，有利于记图。 画图顺序图示如下（暂略） 2）变压器耦合形式 变压器与电容器一样也具有“隔直通交” 的特性，因此变压器耦合形式的多级放大 器基本也有电容耦合多级

47、放大器一样的优 缺点，不过变压器耦合形式的个性也是比 较突出的，如变压器体积大，质量也大， 成本较高是其明显的缺点，但是因为可以 通过调节初次级线圈的匝数比实现前后级 放大器的阻抗匹配，从而提高信号传输的 效率也是其显著的优点。 变压器耦合形式多级放大器，画图识图的 关键在于理解变压器次级线圈与后级放大 器输入端的连接：即变压器次级线圈要接 在后级三极管的基极与偏置电阻之间，同 时在偏置电阻与“地”之间还要连接一只 旁路电容器。 3）直接耦合形式 用导线、电阻或者其他可以让直流电通过 的元件如二极管耦合。 因为耦合元件能通过直流电， 各级放大器工作点不在独立； 存在元器件“角色充当”的现象。

48、优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分 量变化的信号；且由于没有耦合电容，故 非常适宜于大规模集成。 缺点：各级静态工作点互相影响；且存在 零点漂移问题。 ：放大电路在无输入信号的情况 下，输出电压uo却出现缓慢、不规则波动的 现象。产生零点漂移的原因很多，其中最 主要的是温度影响。 + ui rc1 v1 rb1 + uo +ucc rc2 v2 re2 + uo1 由图看出： v1是固定偏置的共发射极放大器，但v2却是分压 式偏置的共发射极放大器（re2电阻较小）。 v2基极的上偏置电阻由v1的集电极电阻充当，下 偏置电阻则由v1自身的c、e极间电阻充当。 本单元第四课次 总第十六课次 教学

49、内容 放大电路的静态分析、放大电路动态分析。 教学重点 固定式、分压式两种偏置电路静态直流工 作点的估算法。交流通路画法的三个层次 和分析交流通路的微变电路等效法。 教学难点 放大电路直流工作点的图解法。微变电路 等效法。 7.3.3放大电路的基本分析方法 放大电路的分析，可分为静态和动态两种情况。 静态是放大电路没有输入信号时的工作状态， 静态分析实质上就是对三极管的直流偏置状态 进行分析。 动态是放大器有输入信号时的工作状态，动态 分析的主要内容有：判断三极管的放大器组态， 计算放大器的电压、电流放大倍数以及输入、 输出电阻。 1.放大电路的静态分析 首先要画出放大器的直流通路图，让三极管

50、的 直流偏置电路从完整的电路图中独立出来。 画出放大器直流通路图的方法很简单，记住一 条原则就可以了，即“电容开路，电感短路”， 先等效好电容、电感元件，然后拿掉不成回路 的多余元件就得到了整理好的放大器直流通路。 对绝大多数放大器而言，画出的放大器直流通 路一定是已经掌握的三极管三种偏置电路中的 一种。这也说明记住三种三极管偏置电路大有 意义。 所谓放大器的静态分析，就是已知三极管偏置 电路元器件参数，如电阻值、三极管或特性 曲线以及直流电源的电压值，然后根据电路定 律和三极管以及电路在放大状态下的特点，用 估算或图解的方式获得两组三极管电极直流电 流和极间直流电压的数据。它们是： vbeq

51、，ibq icq，vceq 由于在放大状态，三极管导通的发射结正向电 压恒定，所以一般不用解答， vbeq电压直接给 出硅管：0.7v，锗管：0.3v。 1）用估算法确定放大器的静态值 以如下固定式偏置电路为例，所求静态电 压、电流的名称及位置如图中所示。 ucc rb rc vbeq ibq vceq icq 求vbeq电压 不用解答，直接给出， 硅管：0.7v 锗管：0.3v 求ibq电流 针对电源、基极偏置电阻、三极管发射结列 kvl方程，可求得： （注：忽略ubeq的条件是ucc至少是ubeq的3 5倍） b cc b beqcc bq r u r uu i 求icq 根据三极管在放大

52、状态下的电流关系，有： 求uceq 针对电源、集电极负载电阻、三极管集、 射电压列kvl方程，可求得： bqcq ii ccqccceq riuu 小贴士 电子技术的许多东西其实并不“灵活”，这是 电子技术的一个特点，也是学习电子技术的一 个窍门。 求解电路直流偏置电压和电流，只要电路结构 确定，上述的步骤和公式也就被确定，即电路 结构与求解步骤、公式有“一一对应”的关系。 与数学中某些解题结果可当数学公式使用的情 况一样，那么牢记这些求解步骤和公式对于掌 握电路求解的技能具有一定的实际意义，我把 这种思想称为“程序化”解题，这是可以提高 解题效率的。 例7-2（教材p148） 电路同讲解用图

53、，已知ucc=12v，rc=4k， rb=300k，三极管 ，试求电路的 静态值。 解：既然电路结构是讲解用图，因此求解 步骤和公式也是讲解用的步骤和公式，我 们只需按步骤向公式代入求值即可。 5 .37 vbeq=0.7v （12v为0.7v的近20倍！因此0.7v可以被忽 略。） ama k v r u i b cc bq 4004. 0 300 12 mamaii bqcq 5 . 104. 05 .37 vkmavriuu ccqccceq 645 . 112 补充：分压式偏置电路及其静态值求解步 骤和公式。 cc 2b1b 2b b u rr r v e beb ec r uv ii

54、 c b i i )( ecccc eeccccce rriu ririuu 126 例：在图示放大电路中，已知ucc=12v, rc= 6k, re1= 300， re2= 2.7k， rb1= 60k， rb2= 20k rl= 6k ，晶体管=50， ube=0.6v, 试求: 静态工作点 rb1 rc c1 c2 rb2 ce re1rl + + + +ucc ui uo + + re2 127 v3v12 2060 20 cc b2b1 b2 b u rr r v ma8 . 0 ma 3 6 . 03 2e1e beb ec rr uv ii a16 a 50 0.8 c b i

55、i v8 . 4 v38 . 068 . 012 )( 2e1eeccccce rririuu rb1rc rb2 re1 +ucc re2 + uce ie ib ic vb 2）用图解法确定放大器的静态值 如果能够获取三极管的输入、输出曲线， 那么确定放大器的静态值可以采用图解法。 采用图解法的优点就是直观，能够将三极 管的静态工作点设置在最佳位置。 但是实际使用图解法的时候往往是一种 “不完善”的图解法，即对输入回路仍然 估算法！（vbeq确定，仅求解ibq） 在图解输出回路的时候，输出回路的形式 需要进行改画。如下图所示： 在已经改画后的电路图中，左侧是三极管 非线性电路，ib、ic、

56、uce均可以反映在输出 特性曲线上，右侧是没有三极管的线性电 路，两者由uce=ucc-icrc发生关联。 斜率斜率 - 1 rc q icqibq rc vcc vcc vce ic 表达式uce=ucc-icrc称为负载线方程，在方 程中，令ic=0，则uce=ucc（横截距）；而 令uce=0，则ic=ucc/rc（纵截距），据此可 在三极管特性曲线中画出一条直线，该直 线因为其斜率与三极管集电极的直流负载 电阻有关，故称为直流负载线。 用估算法求出三极管的基极电流ib，那么该 基极电流将与输出特性曲线中的直流负载 线产生一个交点，命名为点q，那么，毫无 疑问，q点的横坐标值就是静态电压

57、值，用 uceq表示，q点的纵坐标值就是静态电流值 icq表示，这就是三极管放大器的静态值称 为q值的原因。点q也常称为静态工作点。 放大器的静态工作点对放大器工作性能的 影响很大，工作点位置的高低根据需要设 置，而放大器中能使工作点位置发生改变 的元件就是三极管的基极偏置（电阻）， 例子电路中就是rb。 2.放大电路的动态分析 放大器有信号输入时的状态称为放大器的 动态。由于放大器在输入信号之前，放大 器中的三极管必须设定好直流偏置，使三 极管工作在放大状态，因此，此时流过三 极管各级的电流是直流和交流叠加后的脉 动直流，三极管各级间的电压是直流和交 流叠加后的脉动电压。 和分析放大器静态值

58、时要画出放大器直流通路 的情形一样，分析放大器的动态值需要画出放 大器的交流通路，即放大器中交流分量所能经 过路径组成的等效电路。 画直流通路的原则有两条：起交流信号耦合、 旁路作用的电容器视为短路；直流电源对交流 信号的阻碍很小也要视为短路。 要画出标准的放大器交流通路，由于涉及电路 的改画，对初学者有一定难度，可以分层次按 如下技巧解决。 画交流通路图技巧： 初级层次：先按原则将用于信号耦合、旁 路的电容器短接，直流电源也短接，然后 照着原电路图的空间架构再画一遍电路， 只是被短接的电容器和电源直接改画成了 导线。 例，用初级层次画出如下电路的交流通路 图。（注：后面两个层次也使用同一个电

59、 路） rb1 rc c1 c2 rb2 ce re1rl + + + +ucc ui uo + + re2 完整的放大电路 rb1 rc rb2re1rl ui uo + + 初级层次的交流通路 c1被短路 c2被短路 ce、re2 被短路 ucc被短路 中级层次：在初级层次画好的交流通路基 础之上，将电阻元件沿着短路直流电源的 导线进行滑动，从而使仅仅起着连接作用 的导线数量减少或长度变短，这样改画后 的交流通路就变成了标准形式的交流通路。 初级层次的交流通路 b c e rb1rb2 re1 rcrl 高级层次：看清电路直接画出标准交流通 路。 这里提供一个口诀，归纳出画图的步骤： 心中

60、短接电容器、电源正负一条线。 画图则先三极管，电源一线在下边。 其他元件已不在，画出电阻看两端。 演示如下 b c e rb1rb2 re1 rcrl 先三极管 再画公共线 延伸线条只为图 延伸线条只为图 电阻元件看两端 添上标 注图完 善 放大器动态分析的内容，主要涉及放大器 的性能指标，包括电压发的倍数av、电流 发的倍数ai、输入电阻ri和输出电阻ro等等。 riro av=uo/ui ai=io/ii 输入电阻为放大器的入端口看进去的电阻，ri=ui/ii 输出电阻是放 大器去掉负载 后从出端口看 进去的电阻， 相当于电源内 电阻。本例中 ro=（rce+re1） /rcrc 按教材，