电工电子第6章

1、汽车维护与保养汽车维护的目的及意义1.1.掌握三相桥式整流电路的结构和工作原理掌握三相桥式整流电路的结构和工作原理2.2.掌握共发射极单管放大电路的结构和工作原理掌握共发射极单管放大电路的结构和工作原理3.3.掌握集成运算放大器的性能特点掌握集成运算放大器的性能特点4.4.了解滤波电路的作用和稳压电路的原理了解滤波电路的作用和稳压电路的原理5.5.了解静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压放了解静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压放大倍数、负反馈的概念大倍数、负反馈的概念6.6.了解正弦波振荡器的工作原理了解正弦波振荡器的工作原理1. 1. 能够正确连接整流与滤波电路能够正确连接整流与滤波电路2

2、. 2. 能够正确连接单管放大电路和功率放大电路能够正确连接单管放大电路和功率放大电路u电源变压器电源变压器: : 调整电压大小，将交流电网电压调整电压大小，将交流电网电压u u1 1变为合适变为合适的交流电压的交流电压u u2 2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u整流电路整流电路: : 将交流电压将交流电压u u2 2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u u3 3。u滤波电路滤波电路: : 将脉动直流电压将脉动直流电压u u3 3转转变为平滑的直流变为平滑的直流电压电压u u4 4。u稳稳压电路压电路: : 减弱电网波动及负载变化对电压的影减弱电网波动及

3、负载变化对电压的影响响, ,保持输保持输出电压出电压u u0 0的稳定。的稳定。 直流电源直流电源整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uou20 时时u2uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同时也给供电的同时也给电容充电，电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 u IB，则则CCB2B1B2BURRRU与温度基本无关。与温度基本无关。温度 tICIEUE(=IE RE)UBE(=UBIE RE)IB IC调节过程如下：调节过程如下： 工作原理工作原理（1）静态分析）静态分析)(CQBQEBEQBEQCCB2

4、B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRU（2）动态分析）动态分析CbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/ 电路分析电路分析单级放大电路的放大能力总是有限的，往往不能满单级放大电路的放大能力总是有限的，往往不能满足要求，这就要采用由多个单级放大器组成的足要求，这就要采用由多个单级放大器组成的多级多级放大电路放大电路。使得信号逐级连续放大到需要的程度，。使得信号逐级连续放大到需要的程度，在多级放大电路中，级与级之间的连接方式称为在多级放大电路中，级与级之间的连接方式称为耦耦合合 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 变压器耦合变压器耦合 6.6.1 Rsus+uiRC

5、1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+优点：优点：各级静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；各级静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存在零点漂移问题。且不存在零点漂移问题。各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接缺点：缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不能在集成电路中采用。于需要大容量的耦合电容，因此不能在集成电路中采用。阻容耦合多级放大电路分析阻容耦合多级放大电路分析（1

6、）静态分析：）静态分析：各级单独计算。各级单独计算。（2）动态分析）动态分析电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。21o1oo1ouuiiuAAUUUUUUA计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电阻考虑到前级的负载电阻之中。如计算第一级的电压放阻考虑到前级的负载电阻之中。如计算第一级的电压放大倍数时，其负载电阻就是第二级的输入电阻。大倍数时，其负载电阻就是第二级的输入电阻。输出电阻就是最后一级的输出电阻。输出电阻就是最后一级的输出电阻。输入电阻就是第一级的输入电阻。输入电阻就是第一级的输入电阻。6.6.2

7、反馈反馈就是把放大电路的输出信号（电压或电流）的一部分或就是把放大电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部送回到放大电路的输入端，并与输入信号（电压或电流全部送回到放大电路的输入端，并与输入信号（电压或电流）相合成的过程。）相合成的过程。正反馈正反馈和和负反馈负反馈 直流反馈直流反馈和和交流反馈交流反馈 电压反馈电压反馈和和电流反馈电流反馈 串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈 采用瞬时极性法来判别采用瞬时极性法来判别 对直流量起到反馈作用的叫直流反馈；对直流量起到反馈作用的叫直流反馈；对交流量起到反馈作用的叫交流反馈对交流量起到反馈作用的叫交流反馈 使输出电压为零，如果反馈信号也为使输出电

8、压为零，如果反馈信号也为零，则为电压反馈；如果反馈信号不零，则为电压反馈；如果反馈信号不为零，则为电流反馈为零，则为电流反馈 把放大电路的输入端短路，如果反馈信把放大电路的输入端短路，如果反馈信号同样被短路，则为并联反馈；如果此号同样被短路，则为并联反馈；如果此时反馈信号没有消失，则为串联反馈时反馈信号没有消失，则为串联反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 功率放大电路的特点功率放大电路的特点功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就要求功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就要求: 必须尽可能提高功率放大电路的效率。放大电路的效率是必须尽可能提高

9、功率放大电路的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率与直流电源供出功率的比值指负载得到的交流信号功率与直流电源供出功率的比值非线性失真要比小信号的电压放大电路严重得多。此外，非线性失真要比小信号的电压放大电路严重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，为提高电源的利用率功率放大电路从电源取用的功率较大，为提高电源的利用率功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有较大的输功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工作在高电压大出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶体管的各项指标必电流状态

10、，晶体管的功耗也比较大。对晶体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分利用。因为功率放大电须认真选择，且尽可能使其得到充分利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运用状态路中的晶体管处在大信号极限运用状态功率放大电路的类型功率放大电路的类型 (a) 甲类 (b) 乙类 (c) 甲乙类0uCEiCuCEiC00uCEiC甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点。在甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点。在工作过程中，晶体管始终处在导通状态。这种电路功率损耗较工作过程中，晶体管始终处在导通状态。这种电路功率损耗较大，效率较低，最高只能达到大，效率较低，最高只能达到

11、5050乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，晶体管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗减到晶体管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗减到最少，使效率大大提高最少，使效率大大提高甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间，晶体甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间，晶体管有不大的静态偏流。其失真情况和效率介于甲类和乙类之间管有不大的静态偏流。其失真情况和效率介于甲类和乙类之间RLV1V2+UCC+ui+uoR1R2R3D1D2C+两管工作性能对称，互为补偿，两管工作性能对称，互为补偿， 使负载

12、获得完整的信号波形，故称使负载获得完整的信号波形，故称互补对称放大器互补对称放大器V1和和V2是一对导电类型不同，特性是一对导电类型不同，特性参数对称的功放管，其连接方式上参数对称的功放管，其连接方式上下对称，两管都接成发射极输出。下对称，两管都接成发射极输出。V1是是NPN型晶体管，它在信号的正型晶体管，它在信号的正半周导通；半周导通；V2是是PNP型晶体管，它型晶体管，它在信号的负半周导通在信号的负半周导通动态动态（ui0）时，在时，在u ui i的正半周的正半周V V1 1导通而导通而V V2 2截止，截止，V V1 1以射以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载，同时对电容极输出器的形

13、式将正半周信号输出给负载，同时对电容C C充电；在充电；在u ui i的负半周的负半周V V2 2导通而导通而V V1 1截止，电容截止，电容C C通过通过V V2 2、R RL L放电，放电，V V2 2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载，电容载，电容C C在这时起到负电源的作用。为了使输出波形在这时起到负电源的作用。为了使输出波形对称，必须保持电容对称，必须保持电容C C上的电压基本维持在上的电压基本维持在U UCCCC/2/2不变，不变，因此因此C C的容量必须足够大。的容量必须足够大。静态静态（ui=0）时，因电路对称，两个晶体管发射极连接时

14、，因电路对称，两个晶体管发射极连接点电位为电源电压的一半，负载中没有电流点电位为电源电压的一半，负载中没有电流RLV1V2+UCCUCC+ui+uoic1ic2静态时，静态时，U UB B=0=0、U UE E=0=0，偏置电压为零，偏置电压为零，V V1 1、V V2 2均处于截止状态，负载中没有电均处于截止状态，负载中没有电流，电路工作在乙类状态。流，电路工作在乙类状态。由于由于V1、V2都工作在共集电极接法，输出都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可与低阻负载电阻极小，可与低阻负载RL直接匹配。直接匹配。动态时，在动态时，在u ui i的正半周的正半周V V1 1导通而导通而V V2 2

15、截止，截止，V V1 1以射极输出器的形式将正半周信号输出以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载；在给负载；在u ui i的负半周的负半周V V2 2导通而导通而V V1 1截止，截止，V V2 2以射极输出器的形式将负半周信号输出以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载。给负载。ui0tuo10tuo20tuo0t交越失真产生交越失真的原因：由于产生交越失真的原因：由于V V1 1、V V2 2发射结静态偏压为零，放大电路发射结静态偏压为零，放大电路工作在乙类状态。当输入信号工作在乙类状态。当输入信号u ui i小小于晶体管的发射结死区电压时，于晶体管的发射结死区电压时，两个晶体管都截止，

16、在这一区域两个晶体管都截止，在这一区域内输出电压为零，使波形失真内输出电压为零，使波形失真从工作波形可以看到，在波形过从工作波形可以看到，在波形过零的一个小区域内输出波形产生零的一个小区域内输出波形产生了失真，这种失真称为了失真，这种失真称为交越失真交越失真RLV1V2+UCCUCC+ui+uoR1R2R3D1D2为减小交越失真，可给为减小交越失真，可给V1、V2发发射结加适当的正向偏压，以便产射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，使生一个不大的静态偏流，使V1、V2导通时间稍微超过半个周期，导通时间稍微超过半个周期，即工作在甲乙类状态，如图所示。即工作在甲乙类状态，如图所示。图中

17、二极管图中二极管D1、D2用来提供偏置用来提供偏置电压。静态时三极管电压。静态时三极管V1、V2虽然虽然都已基本导通，但因它们对称，都已基本导通，但因它们对称，UE仍为零，负载中仍无电流流过。仍为零，负载中仍无电流流过。+uiRC1V1RB1+uo+UCCRC2V2RE2+uo1能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；且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。由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。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，输出电压放大电路在无输

18、入信号的情况下，输出电压u uo o却出现缓慢、不规则波动的现象。产生零点漂移的原却出现缓慢、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。因很多，其中最主要的是温度影响。1 抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法是输入级及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法是输入级采用采用差分放大电路差分放大电路。RCRCREUEE+UCCV1V2+ui1+ uo +ui2+uo1+uo2o2o1o21uuuuuuiii温度变化时两个单管放大电路的工作点都要发生变动，分别温

19、度变化时两个单管放大电路的工作点都要发生变动，分别产生输出漂移产生输出漂移u uo lo l和和u uo 2o 2。由于电路是对称的，所以由于电路是对称的，所以u uolol= =u uo2o2 ，差动放大电路的输出漂移，差动放大电路的输出漂移u uo ou uololu uo2o2 0 0，即消除了零点漂移。，即消除了零点漂移。抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理差模输入差模输入iiiiuuuu21 2121两输入端加的信号大小相等、极性相反。两输入端加的信号大小相等、极性相反。idiidididuAuuAuuuuAuuAu)( 21o2o1o2o21o1因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放

20、大倍数用因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用A Ad d表示，则：表示，则：diAuuAod差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动放大电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力放大电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力共模输入共模输入两输入端加的信号大小相等、极性相同。两输入端加的信号大小相等、极性相同。iiiuuu210o2o1oo2o1uuuuAuuiu0ociuuA说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。实说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。实际上，差动放大电路对零点漂移

21、的抑制就是该电路抑制共模信际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制能力的大小，号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。cdCMRlg20AAK共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。能力越强。：是为了提高整个电路以及单管放是为了提高整个电路以及单管放大电路对共模信号的抑制能力。大电路对共模信号的抑制能力。：是为了补偿是为了补偿R RE E上的直流压降，使发射极上的直流压降，使发

22、射极基本保持零电位。基本保持零电位。RCRC+UCCV1V2+ uo (a) 具有恒流源的差动放大电路ui2ui1V3R1R2REUEERCRC+UCCV1V2+ uo ui2ui1UEE(b) 图(a)的简化电路I恒流源比发射极电阻恒流源比发射极电阻R RE E对共模信号具有更强的抑制作用。对共模信号具有更强的抑制作用。1. 1. 运算放大器的结构和特点运算放大器的结构和特点u+u+是运放的同相输入端，由此端输入信号时，输出信号与输是运放的同相输入端，由此端输入信号时，输出信号与输入信号的相位相同；入信号的相位相同；u-u-是运放的反相输入端，由此端输入信是运放的反相输入端，由此端输入信号时

23、，输出信号与输入信号的相位相反号时，输出信号与输入信号的相位相反 输入电阻非常高输入电阻非常高 输出电阻很小输出电阻很小 电压放大倍数很大电压放大倍数很大 零点漂移很小零点漂移很小 能放大交流信号也能放大直流信号能放大交流信号也能放大直流信号 0AiR0oR)(00uuAuAuio0Ii 放大倍数与负载无关，当有几放大倍数与负载无关，当有几级运放时可以分级分析。级运放时可以分级分析。 uu虚短路虚短路虚开路虚开路uiuoA02. 2. 理想运算放大器理想运算放大器 (1)(1)、 反相比例电路反相比例电路0 uu i1i2i 1 = i 2foiiRuRuRuu1110RRuuAfiuRfR1RbuiuoA虚短路虚短路虚开路虚开路uo电路的输入电阻：电路的输入电阻：R i = u i / i i=R1输出电阻很小！输出电阻很小！平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的的静态电阻静态电阻相等相等,以消除以消除偏置电流的影响。偏置电流的影响。R2=R1/ RfRfR1Rbuii iAR o =0(2)(2)、 同相比例电路同相比例电路RfR1Rbuiuou-= u+=1RuRuuifioifouRRu)1 (1uiAifouRRu)1 (1RfR1RbuiuoA当当 Rf = 0 时时:iouu R1RbuiuoAuiuoA*电压跟随电路电压跟随电路iouuuu在