电子技术及应用实践

电子技术及应用实践第1页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

项目一

电子元器件的检测——二极管和三极管一、能力目标1.认识与熟悉二极管、三极管的外观与型号。2.了解二极管的特性。3.学会使用万用表判别二极管的正、负极及其性能好坏。4.学会使用万用表判别三极管的管脚、类型及其性能好坏。第2页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

二、使用材料表1-1实验使用设备器件明细表第3页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

三、项目及工艺要求（一）项目要求1.二极管的单向导电性

（1）按图1-1连接电路，调稳压电源输出12V电压，检查无误后，闭合开关S，观察灯泡工作情况，填入表1-2。图1-1二极管单向导电性试验图第4页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）打开开关，将二极管VD反接，检查无误后，闭合开关，观察灯泡工作情况，填入表1-2。（3）根据以上步骤，总结二极管导电特性。

表1-2二极管导电特性

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2．用万用表测量二极管的正反向电阻（1）用万用表的欧姆档R×100Ω或R×1kΩ档，设二极管的一端为A，另一端为B，分别测量五个二极管的正反向电阻，填入表1-3。（2）判断二极管的好坏及二极管的极性,填入表1-3。表1-3二极管的测试

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3.三极管好坏的判别（1）检测硅NPN管的好坏用万用表的R×100Ω或R×1kΩ档，测量发射结b-e、集电结b-c的正反向电阻和c-e间的正反向电阻，填入表1-4，并判断其好坏。表1-4硅NPN管好坏的判定

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（2）检测锗PNP管的好坏用万用表的R×100Ω档，测出b-c、b-e、c-e间正、反向电阻，判断其好坏，填入表1-5。表1-5锗PNP管好坏的判定

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4.三极管类型及管脚的判别

（1）用万用表的欧姆档R×100Ω或R×1kΩ档，对三极管的三个管脚轮流测试两管脚间的正反向电阻，结果填入表1-6。（设三个管脚分别为A、B、C）

（2）判断三极管的类型及基极，填入表1-6。表1-6三极管的测试

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（3）判别NPN管的集电极和发射极用万用表黑表笔接假定的集电极c，红表笔接假定的发射极e（接法1），并用手捏住基极和假定的集电极（b、c不能直接接触），测量c-e间的电阻值Rce，测量e-c间的电阻值Rec

，然后将红、黑表笔反接（接法2）重测，读出其电阻值，并判断其集电极和发射极。填入表1-7。表1-7NPN管集电极和发射极的判断

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（4）判别PNP管的集电极和发射极用万用表黑表笔接假定的集电极c，红表笔接假定的发射极e（接法1），并用手捏住基极和红表笔所接的电极，测量c-e间的电阻值Rce，测量e-c间的电阻值Rec，然后将红、黑表笔反接（接法2）重测，读出其电阻值，并判断其集电极和发射极。填入表1-8。表1-8PNP管集电极和发射极的判断

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（二）工艺要求1.

测量二极管、三极管时注意万用表欧姆档的量程。2.

正确使用万用表，测量时万用表笔的极性不能接反。四、学习形式

小组协作和个体学习相结合。五、检测标准第12页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表1-9评分细则表

第13页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表1-9评分细则表

注：阴影处为否决项

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六、原理说明（一）半导体导电性能良好的物质，称导体，金属一般都是导体，如金、银、铜、铝、铁等。在一般条件下不能导电的物质，称绝缘体，如陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等导电性介于导体和绝缘体之间的物质，称半导体，如硅、锗、砷化镓及某些氧化物、硫化物等。半导体受到外界光和热的辐射时，导电能力会显著地变化。在纯净的半导体中掺入微量的其它元素(称杂质)，它的导电性能发生显著的变化，这种掺杂的半导体称为杂质半导体。按掺入杂质性质的不同，可分为N型半导体和P型半导体两大类。第15页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）二极管1．半导体二极管的结构、分类与符号图1-2半导体二极管的结构和符号第16页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2．二极管的伏安特性二极管两端的电压与通过的电流的关系曲线，称二极管的伏安特性曲线。可以通过实验或晶体管特性图示仪测出。

图1-3二极管伏安特性曲线第17页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（1）正向特性正向特性对应于图1-3中的①段。当正向电压超过某一数值后，才有明显的正向电流，该电压称为门坎电压Uth（又称死区电压）。在室温下，硅管的Uth约为0.5V，锗管约为0.1V。正向导通时，硅管的压降约为0.6V～0.8V，锗管约为0.2V～0.3V。（2）反向特性

反向特性对应于图1-3中②段。此时反向电流极小可

以认为二极管基本不导通。反向电流越小，二极管的反向截止性能越好。一般硅管的反向电流比锗管小得多。但温度升高，反向电流将随之增加。第18页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）反向击穿

反向击穿如图1-3中的③段所示。当反向电压增加到一定数值时，反向电流突然剧增，二极管失去单向导电性，这种现象称为“反向击穿”。此时所加的反向电压称为“反向击穿电压”。反向击穿电压随所用材料和结构的不同而不同，一般在几十伏以上，有的甚至可达几千伏。3．二极管的主要参数（1）最大整流电流IF

（2）最高反向工作电压URM第19页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

4．二极管的简单测试（1）判断二极管的正负极箭头所指方向或靠近色环的一端为阴极，有色点的一端为阳极。若遇到型号和标记不清楚时，可用万用表的欧姆档进行判别。万用表档位选在R×100Ω或R×1kΩ档。主要利用二极管的单向导电性进行测量。测量时，两表笔分别接被测二极管的两个电极，若测出的电阻值为几百欧姆到几千欧姆，说明是正向电阻，这时黑表笔接的是二极管正极，红表笔接的是二极管的负极。若电阻值在几十千欧到几百千欧，即为反向电阻，此时，红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接的是二极管的负极。第20页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）检查二极管的好坏一般二极管的反向电阻比正向电阻大几百倍，可以通过测量正、反向电阻来判断二极管的好坏。正常小功率硅二极管的正向电阻为几百欧到几千欧，锗二极管约为100Ω到1kΩ。表1-10判断二极管好坏的正、反向电阻参考值

第21页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（三）半导体三极管半导体三极管简称晶体管或三极管，它由两个相互联系、相互影响的PN结所构成，是组成放大电路的核心元件。

图1-4常见的几种三极管外形示意图

第22页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

1．结构与符号（a）NPN型三极管

（b）PNP型三极管

图1-5半导体三极管结构示意图及图形符号第23页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

根据结构不同，三极管可分为NPN型和PNP型两大类，三极管文字符号为VT。管子内部都是由三层半导体构成，分别称为发射区、基区和集电区；由三个区各引出一个电极，分别称为集电极（C）、基极（B）和发射极（E）；三层半导体形成两个PN结，分别称为发射结和集电结。三极管制造工艺特点是：发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，集电区面积大。这种内部结构和工艺特点是保证晶体管具有电流放大作用的内因，在使用时，发射极和集电极不能互换。第24页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.三极管的主要参数（1）共射直流电流放大系数静态时，IC与IB的比值称为直流电流放大系数，用表示。.

(1-1)第25页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）共射交流电流放大系数β

UCE一定时，集电极电流的变化量与基极电流变化量的比值，称为交流电流放大系数，用β表示。

(1-2)

和β定义不同，但两者数值较为接近。一般在工作电流不十分大的情况下，可以认为≈β，故常混用。通常中小功率晶体管的β在20∼200之间，大功率晶体管的β在10∼50之间。第26页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）极间反向电流①ICBO

指发射极开路，集电结反偏时流过集电结的反向饱和电流。小功率硅管一般在0.1μA以下；锗管为几微安至十几微安。②ICEO

指基极开路，集电结反偏时的集电极电流，习惯称穿透电流，且有

ICEO＝（１＋β）ICBO(1-3)

ICEO数值较小，但随温度变化大，它是衡量晶体管质量好坏的重要参数之一，其值越小越好。第27页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（4）极限参数①集电极最大允许电流ICM当IC过大时，电流放大系数β值将下降，使β下降至正常值的2/3时的IC值②集电极最大允许耗散功率PCM③集--射极反向击穿电压U(BR)CEO；

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3．三极管好坏的判别选用万用表的R×100Ω或R×1kΩ档，检测硅材料NPN三极管时，将黑表笔接基极，红表笔分别接集电极和发射极，测该管PN结正向电阻应为几百欧至几千欧。调换表笔后，测试PN结反向电阻，应在几十千欧到几百千欧以上；集电极和发射极间的电阻，无论表笔如何接，其阻值均应在几百千欧以上。检测锗PNP管用R×100Ω档更合适一些，且测出的各阻值应小于NPN型管的检测值。第29页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

4．判别三极管管脚和类型（1）根据管脚排列及其色点判别金属管壳封装的，管脚一般呈等腰三角形排列，顶点是b极，有凸出定位销的一边是e极，另一极为c极；另一种等腰三角形排列，其顶点是b极，有红色点的一边是c极，另一极为e极；还有一种，靠不同的色点来区分，顶点与管壳上的红点标记相对应的为c极，与白点对应的为b极，与绿点对应的为e极。有些管子管脚排列成一条直线但距离不相等，则距离较近的两脚之中靠外的管脚为e极，靠里的为b极，另一个为c极。第30页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

对塑封晶体三极管，可将剖去一个平面或去掉一角的标记朝向自己，则从左至右依次为e极、b极、c极。超小型晶体三极管，其中一个管脚截去一角为标记，定为e极，与其垂直的管脚为c极，另一个管脚为b极。（2）用万用表判别用万用表可以判断三极管的电极、类型及好坏，一般万用表选择欧姆档R×100Ω或R×1kΩ。第31页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

①判断b极和三极管的类型先假设三极管的某极为b极，将黑表笔接在假设的b极上，再将红表笔依次接到其余两个电极上，若两次测得的电阻都很大（约为几十千欧到几百千欧）或者都很小（约为几百欧），则可确定假设的b极是正确的。否则假设另一电极为b极，重复上述的测试，以确定b极。或无一个电极符合上述测量结果，说明三极管已坏。当b极确定后，将黑表笔接b极，红表笔分别接其他两极，若测得的电阻值都很小，则该三极管为NPN型；反之，则为PNP型。第32页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

②判断c极和e极以NPN型为例，把黑表笔接到假设的集电极c上，红表笔接一发射极e上，并用手捏住b极和c极（b、c不能直接接触，通过人体相当于在b、c之间接入偏置电阻），读出表头所示c、e间的电阻值，后将红、黑两表笔反接重测。若第一次电阻值比第二次小，说明原假设成立。因为c、e间电阻值小，说明通过万用表的电流很大，偏置正常。第33页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

项目二单管放大电路一、能力目标1.

熟悉放大电路的主要技术指标及测量方法。2.

掌握放大电路静态工作点的测量和调试方法。3.

了解负载对电压放大倍数的影响。二、使用材料第34页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表2-1实验使用设备器件明细表

第35页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表2-1实验使用设备器件明细表

第36页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

三、项目及工艺要求（一）项目要求1.放大倍数的认识（1）根据电路原理图，检测电子元件，判断是否合格。（2）根据自己设计的元件布置图在通用板（或铆钉板）上布图。（3）按图2-1进行焊接。第37页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-1单管放大电路图第38页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（4）用波形幅值最大而不失真法调整静态工作点，将频率为1kHz，电压为10mV正弦信号从输入端送入，用示波器观察三极管集电极输出波形，然后逐渐增大输入信号，若波形出现失真，调节RP使波形不失真，再增大输入信号重复上述步骤，使波形最大而不失真，此时电路的工作点为最佳工作点。第39页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（5）测试静态工作点断开信号源，将Ui=0（用短路线短接输入端），用万用表测量三个极电压UB、UC、UE并计算UCEQ和ICQ填入表2-2中。表2-2静态工作点测量记录

第40页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（6）测量放大倍数打开开关S1、S2，使输入电压Ui=10mV、f=1kHz，用晶体管毫伏表测量输出电压U0计算出Au填入表2-3中。表2-3放大倍数测量记录

第41页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2．负载对放大倍数的影响（1）把开关S1闭合，开关S2打开，使输入电压Ui=10mV、f=1kHz，用晶体管毫伏表测量输出电压U0计算出Au填入表2-4中。（2）打开开关S1，闭合开关S2，重复上面步骤。（3）总结负载对放大倍数的影响，填入表2-4中。表2-4负载对放大倍数的影响

第42页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.放大器频率特性的测试（1）保持输入信号的幅值为10mV，改变信号频率，用毫伏表检测UO的值，同时用示波器监视输出信号不产生失真，将数据记录在表2-5中。（2）将所测各频率点的输出电压值连成曲线，即为该放大器的频率响应。表2-5放大器的频率特征第43页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

4.放大与失真（1）增大RP，使工作点偏低，适当加大输入信号Ui，观察输出波形的失真情况，用万用表测量UC和UCE，将数据和波形填入表2-6中。（2）减小RP，使工作点偏高，适当加大输入信号Ui，观察输出波形的失真情况，用万用表测量UC和UCE，将数据和波形填入表2-6中。（3）判断失真类型第44页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表2-6放大与失真

第45页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）工艺要求1.

正确认识三极管并能够区分三极管的三个极，正确接入电路。2.正确使用电源、信号发生器、示波器、毫伏表等仪器设备。四、学习形式小组协作和个体学习相结合。五、检测标准第46页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表2-7评分细则

第47页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表2-7评分细则注：阴影处为否决项第48页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

六、原理说明（一）三极管的特性曲线三极管的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外部表现。对于三极管不同的连接方式，有不同的特性曲线。1.输入特性当UCE一定时，IB与UBE之间的关系曲线称为三极管的输入特性，输入特性通常可用晶体管特性测试仪测出。第49页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

由图2-2（硅NPN型三极管的输入特性曲线）可知，三极管的输入特性曲线是非线性的，与二极管正向特性相似，也有一段死区电压（硅管约0.5V，锗管约0.1V）。当三极管正常工作时，发射结压降变化不大，该压降称为导通电压（硅管约0.6V∼0.8V，锗管约0.2V∼0.3V）。当UCE增大时，输入特性曲线会略向右平移，大于1V以后，输入特性曲线基本不再向右平移而趋于重合。第50页，共162页，2023年，2月20日，星期一图2-2三极管的输入特性曲线电子技术及应用实践第51页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.输出特性当IB一定时，IC与UCE之间的关系曲线称为三极管的输出特性，输出特性通常可用晶体管特性测试仪测出。图2-3是硅NPN型三极管的输出特性曲线。对应于IB的每一个确定值均有一条输出特性曲线。三极管的输出特性曲线大致分为三个区域。(1)

截止区

IB≤0的区域称为截止区,这时IC≈0。为了使三极管可靠截止，常在发射结上加反向电压。因此，截止的外部条件是发射结和集电结均反向偏置。第52页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）放大区输出特性曲线近似水平部分是放大区。在此区域内，IC的变化基本上与UCE无关，IC只受IB控制，反映了三极管的电流放大特性。三极管工作在放大状态时，发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。（3）饱和区曲线靠近纵轴的区域是饱和区。此时发射结与集电结均处于正向偏置。这时的IC已达到饱和程度，不受IB的控制，三极管失去了电流放大作用。饱和时集电极与发射极之间的压降称为饱和压降UCES，其值很小（硅管约为0.3V，锗管约为0.1V）。第53页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-3三极管的输出特性曲线第54页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）基本放大电路1.概念放大电路是由三极管（或场效应管）、电阻器、电容器及电源等一些元件组成的。放大电路的主要功能是对输入信号进行放大，即把微弱的输入信号，通过电子器件的控制作用，将直流电源能量转换成一定强度的、随输入信号变化而变化的输出信号。放大电路实质上是一个能量转换器。第55页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-4三极管在电路中的三种组态第56页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.放大电路的主要性能指标（1）放大倍数放大倍数（也称增益）是表示放大能力的一项重要指标。电压放大倍数定义为输出电压与输入电压之比，即电流放大倍数定义为输出电流与输入电流之比，即（2-1）(2-2)第57页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）输入电阻Ri当输入信号电压加到放大电路的输入端时，在其输入端产生一个相应的电流，从输入端往里看进去有一个等效电阻，这个等效电阻就是放大电路的输入电阻。定义为输入电压与相应的输入电流之比，即输入电阻是衡量放大电路对信号源影响程度的一个指标。其值越大，放大电路从信号源索取的电流就越小，对信号源影响就越小。（2-3）第58页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）输出电阻Ro输出电阻是从放大电路的输出端看进去的等效电阻。定义为输出电阻是描述放大电路带负载能力的一项技术指标。通常放大电路的输出电阻越小越好。RO越小，说明放大电路带负载能力越强。（2-4）

第59页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（4）最大输出功率POM和效率

POM是指在输出信号基本不失真的情况下能输出的最大功率。效率为POM与直流电源提供的功率之比，即（2-5）第60页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（三）共射极放大电路1.共射极放大电路的组成与元件作用图2-5（a）是共射接法的基本放大电路，整个电路分为输入回路和输出回路两部分。AO端为放大电路的输入端，用来接收待放大的信号。BO端为输出端，用来输出放大后的信号。图中“┴”表示公共端，也称为“地端”，“┴”表示电路中的参考零电位。规定：电压的正方向是以公共端为负端，其它各点为正端。图中标出的“+”、“-”分别表示各电压的参考极性，电流的参考方向如图中的箭头所示。第61页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-5基本共射放大电路

第62页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.放大电路中各元件的作用三极管VT是放大电路中的核心元件，主要起电流放大作用。电源UCC是放大器的能源，UCC的正极通过RC接三极管的集电极，负极接三极管的发射极，可使发射结获得正向偏置电压，集电结获得反向偏置电压，为三极管创造放大条件。偏置电阻Rb和UBB一起为三极管的基极提供合适的偏置电流。改变Rb的大小可使三极管的偏流满足放大的要求。集电极电阻RC串接在集电极回路，主要将放大后的集电极电流的变化转换成电压的变化，以实现电压放大功能。第63页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

耦合电容C1和C2分别接在放大电路的输入端和输出端。一方面起着隔离直流的作用，即C1用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路；C2用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。另一方面又起着交流耦合作用，保证交流信号畅通无阻地通过放大电路，沟通信号源、放大电路和负载三者之间的联系。耦合电容的电容量一般较大，通常为几微法到几十微法，一般用电解电容，连接时电解电容的正极接高电位，负极接低电位。

RL是放大电路的外接负载。第64页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.电路的习惯画法4.静态工作点与失真要使三极管具有正常的电流放大作用，必须在其发射结加正向偏置电压，在集电结上加反向偏置电压。由于三极管有NPN型和PNP型的区别，所以外加电压的极性也不同，对于NPN型三极管，a，b，e三个电极的电位必须符合：Uc＞Ub＞Ue;对于PNP型三极管,电源的极性与NPN型相反，应符合Uc＜Ub＜Ue。使三极管正常发挥放大作用的静态时的基极电流IBQ、集电极电流ICQ、集电极—发射极电压UCEQ称为三极管的静态工作点。第65页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-6静态工作点与波形失真的关系第66页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

波形失真是指输出波形不能很好地重现输入波形的形状，即输出波形相对于输入波形发生了变形。当放大电路不设静态工作点或静态工作点设置不当时，就会产生输出信号波形和输入信号波形不一致的结果，即会出现失真。在图2-6中，设正常情况下静态工作点位于Q点，则可以得到正常的和波形。如果静态工作点的位置定得太低或太高，这都将有可能使输出波形产生“截止”失真或“饱和”失真。这两种失真称作非线性失真。第67页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（四）分压式基极电压稳定偏置电路基本共射放大电路的优点是电路结构简单，使用元件少，调整方便，只要改变RB的大小，就可以获得合适的静态工作点。但最大的缺点是温度稳定性差，一般只能用在要求不高的场合。三极管的参数受温度影响很大。当温度升高时，三极管的会有所降低，而β、、和均有所增大，致使三极管的集电极电流升高，工作点上移，严重时，将使三极管进入饱和区而失去放大能力。当更换β值不相同的管子时，由于固定，则会随β的变化而改变。第68页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图2-7分压式偏置稳压电路第69页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

1.工作原理由图2-7可知，在的条件下，则有

可见与三极管参数基本无关，是固定的。当温度变化或其他原因使发生变化时，都会在上产生一个变化量，它能自动调节，使基本维持恒定。

（2-6）第70页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

稳定过程描述如下：越大，稳定性越好，一般选几百欧到几千欧。但又使三极管的输入信号减小，放大倍数下降。为避免这种影响，常在两端并上旁路电容。

第71页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.静态工作点的计算由图2-7可得

（2-7）

（2-8）

（2-9）第72页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（五）放大电路的频率特性频率响应是指在输入正弦波信号的情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。

图2-8单级共射放大电路的幅频特性第73页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

在中频区，放大电路的电压放大倍数与频率基本无关；在低频区，电压放大倍数随频率的下降而明显减小；在高频区，电压放大倍数随频率的升高也明显下降。为了衡量放大电路频率响应特性的好坏，规定Au下降到0.707Aum时所确定的两个频率fH和fL分别称为上限频率和下限频率。在fH与fL之间的频率范围（中频区）通常又称为放大电路的通频带或带宽，即

BW＝fH－fL

（2-10）

由于一般有fL＜＜fH,故

BW≈fH第74页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

项目三

比例电路与比较器

一、能力目标1.

掌握集成运算放大器的正确使用方法。

2.

熟悉集成运算放大器线性应用电路的运算关系及其测试方法。3.

掌握电压比较器的电路构成及特点。

4.

掌握测试过零比较器、单限电压比较器的方法。二、使用材料第75页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表3-1实验使用设备器件明细表

第76页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

三、项目及工艺要求（一）项目要求1.反相比例（1）熟悉LM358集成运放芯片的功能、外引线分布，并判断好坏。①LM358为双运放，其内部有两个互相独立的运算放大器。LM358端子排列和功能如图3-1所示。

②用万用表粗测LM358，判断其好坏。第77页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图3-1LM358管脚排列图第78页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）对照图3-2在实验板上搭接好实验电路。

图3-2反相比例电路图第79页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）输入f=1kHZ，Ui=0.5V的正弦信号，用晶体管毫伏表测得相应的输出值UO，填入表3-2。（4）观察并画出输入和输出的波形，并计算Au的实测值和计算值填入表3-2。表3-2反相比例电路测试记录表

第80页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.同相比例

（1）对照图3-3在实验板上搭接好实验电路。图3-3同相比例电路第81页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）输入f=1kHZ，Ui=0.5V的正弦信号，用晶体管毫伏表测得相应的输出值UO，填入表3-3。（3）观察并画出输入和输出的波形，并计算Au的实测值和计算值填入表3-3。表3-3同相比例电路测试记录表

第82页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3．过零比较器（1）按图3-4连接电路，为确保运放工作安全，比较器输出端并接双向限幅稳压管。图3-4过零比较器电路第83页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）接通直流电源，令ui悬空，用毫伏表测电压u0。（3）输入f=1kHZ，Ui=2V的正弦信号，用双踪示波器观察uo随ui而变化的波形，并将输入、输出波形记录在表3-4中。表3-4过零比较器输入、输出波形表

第84页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

4.单限电压比较器（1）

按图3-5连接电路，使UREF=1V。

图3-5单限电压比较器电路第85页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）接通直流电源，令ui悬空，用毫伏表测电压u0。

（3）

输入f=1kHZ，Ui=2V的正弦信号，用双踪示波器观察uo随ui而变化的波形，并将输入、输出波形记录在表3-5中。表3-5单限电压比较器输入、输出波形表1

第86页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（4）将UREF=1V接于运放同相输入端，f=1kHZ，Ui=2V的正弦信号从反相输入端输入，用双踪示波器观察uo随ui而变化的波形，并将输入、输出波形记录在表3-6中。表3-6单限电压比较器输入、输出波形表2

第87页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）工艺要求1.

集成运放的正、负电源不能接反，各端子必须准确使用。2.

拆接元件必须切断电源，不可带电操作。四、学习形式

小组协作和个体学习相结合。五、检测标准第88页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表3-7评分细则第89页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表3-7评分细则

注：阴影处为否决项第90页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

六、原理说明（一）集成运放简介集成运放是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的直接耦合多级放大电路。它具有两个输入端，一个输出端及电源端，大多数型号的集成运放为两组电源供电。

图3-6集成运放的图形符号第91页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）理想运放及其分析特点1.电压传输特性电压传输特性是指集成运放输出电压与其输入电压（）之间的关系曲线，即

由于集成运放的开环差模电压放大倍数非常高，所以它的线性区非常之窄。第92页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（a）运放的电压传输特性（b）理想运放的电压传输特性图3-7集成运放的图形符号及电压传输特性第93页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.理想运放的技术指标

所谓理想运放就是将各项技术指标理想化的集成运放。特点为：

（1）输入为零时，输出恒为零；（2）开环差模电压放大倍数＝∞；（3）差模输入电阻rid＝∞；（4）差模输出电阻ro＝０；（5）共模抑制比＝∞；（6）失调电压、失调电流及温漂为0。

第94页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.集成运放应用电路的分析方法（1）理想运放工作在线性区的特点①“虚短”当集成运放工作在线性区时，它的输出信号与输入信号应满足

由于是有限的，而为无穷大，所以有

即

在线性工作区时，理想运放的两输入端电位相等，相当于同相输入端与反相输入端短路，但不是真短路，故称“虚短”。（3-1）

（3-2）第95页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

②“虚断”理想运放的输入电阻rid为无穷大，所以运放的输入电流为零。相当于两输入端对地开路，这种现象被称作“虚断”。即

，所以。又因，所以点虽不接地却如同接地一样，故称为“虚地”。（3-3）图3-8运放中的“虚地”第96页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）理想运放工作在非线性区的特点①理想运放的输出电压的值只有两种可能，即输出为正向饱和电压，或负向饱和电压。

当时，（3-4）当时，（3-5）

②理想运放的输入电流等于零因为Rid＝∞，所以

在分析运放的应用电路时，一般将它看成理想运放，首先判断集成运放的工作区域，然后根据不同区域的不同特点分析电路输出与输入的关系。

第97页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（三）集成运放的线性应用电路1.反相比例运算电路外加输入信号通过电阻R1加在集成运放的反相输入端，而同相输入端通过电阻R2接地，因此称为反相输入方式。

由图可以看出，运放工作在线性区。

图3-9反相比例运算电路

第98页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

利用“虚短”、“虚断”和“虚地”特点，可得出

输出电压与输入电压成比例关系，其比例系数为“

”。“－”表示与相位相反。当时，比例系数为“-1”，电路成为反相器。

（3-6）第99页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

在图3-9中，电阻称为平衡电阻，其作用是为了保证运放的两个输入端处于静态平衡的状态，避免因电阻不平衡时，偏置电流引起的失调。它的求法是：令运放电路中所有信号电压为零，使从同相端和反相端向外看对地的电阻相等。即＝（3-7）第100页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.同相比例运算电路外加输入信号通过平衡电阻R2加在集成运放的同相输入端，而反相输入端没有外加输入信号，只有反馈信号。故称其为同相输入方式。电阻R2＝R1∥Rf，起平衡补偿作用。

图3-10同相比例运算电路

第101页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

由图可以看出，运放工作在线性区。因此有同相比例运算电路的比例系数大于1，其值为1+。当开路时，，电路成为电压跟随器。（3-8）

第102页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（四）集成运放的非线性应用电路

1.过零电压比较器参考电压为零的比较器称为过零电压比较器。根据输入方式的不同又可分为反相输入和同相输入两种。反相输入过零电压比较器的同相输入端接地，而同相输入过零电压比较器的反相输入端接地。

第103页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（a）电路（b）电压传输特性

图3-11反相输入过零电压比较器第104页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（a）电路（b）电压传输特性图3-12同相输入过零电压比较器第105页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.单限电压比较器单限电压比较器（又称电平检测器）可用于检测输入信号电压是否大于或小于某一特定值。根据输入方式不同，可分为反相输入和同相输入两种。在传输特性上输出电压发生转换时的输入电压称为门限电压，即=，单限电压比较器只有一个门限电压，其值可以为正，也可以为负。（a）电路（b）电压传输特性图3-13反相输入式单限电压比较器第106页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

项目四

单相整流、滤波电路

一、能力目标

1.掌握单相半波整流电路、单相桥式整流的测试方法。2.观测单相半波整流电路、单相桥式整流电路的输入、输出波形。

3.观测不同滤波电路的滤波效果，测量滤波后的输出电压。二、使用材料第107页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表4-1实验使用设备器件明细表

第108页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

三、项目及工艺要求

（一）项目要求1.半波整流

（1）按图4-1连接电路。

（2）连接变压器，使U2输入为12V交流电。

（3）用万用表的交流档测量输入电压U2，直流档测量RL两端的电压

Uo，用示波器观察u2和uO的波形，并将实验数据填入表4-2中。

第109页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图4-1半波整流电路图

第110页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表4-2半波整流实验数据

第111页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.桥式整流（1）按图4-2连接电路。（2）打开

S1、S2，闭合S3。（3）用万用表的交流档测量输入电压U2，直流档测量RL两端的输出电压Uo，用示波器观察u2和u0的波形，并将实验数据填入表4-3中。

第112页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

图4-2桥式整流、滤波电路图第113页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表4-3桥式整流实验数据

第114页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.电容滤波电路

（1）采用图4-2电路，闭合S1、S3，打开S2。

（2）用万用表的交流档测量输入电压U2，直流档测量RL两端的输出电压Uo，用示波器观察u2和u0的波形，并将实验数据填入表4-4中。表4-4电容滤波实验数据

第115页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

4.π型滤波

（1）采用图4-2电路，合上S1、S2，打开S3。

（2）用万用表的交流档测量输入电压U2，直流档测量RL两端的输出电压Uo，用示波器观察u2和u0的波形，并将实验数据填入表4-5中。表4-5π型滤波实验数据

第116页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）工艺要求1.

正确识别二极管的极性，按要求接入电路。2.

正确识别电容的极性，按要求接入电路。四、学习形式

小组协作和个体学习相结合。五、检测标准第117页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表4-6评分细则

第118页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表4-6评分细则

注：阴影处为否决项

第119页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

六、原理说明（一）单相半波整流电路1.工作原理（a）电路（b）

电压波形图4-3单相半波整流电路第120页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

u2是变压器的次级交流电压

u2=U2sinωt当u2在正半周时，变压器次级电位为上正下负，二极管因正向偏置而导通，电流流过负载。当u2在负半周时，变压器次级电位为下正上负，二极管因反向偏置而截止，负载中没有电流流过。负载RL上只有半个周期有输出电压，该电路称为单相半波整流电路。

第121页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.负载上的直流电压和电流值的计算负载上得到的直流电压平均值为UL＝UO＝0.45U2

（4-1）负载中通过的电流平均值为IL＝

＝

（4-2）由于单相半波整流电路只利用了交流电的半个周期，所以单相半波整流电路的效率是很低的。第122页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.二极管的选择在图4-3中，加到二极管两端的最大反向电压URM，是二极管截止时加到二极管上的u2负半周的最大值。因此，在选用二极管时要保证二极管的最大反向工作电压大于变压器次级电压u2的最大幅值，即UR＞U2

（4-3）因为通过二极管的电流与流经负载的电流相同，所以二极管的最大整流电流IF应大于负载电流IL，即IF＞IL

（4-4）第123页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）单相桥式整流电路1.工作原理（a）

电路（b）

电压波形

图4-4单相桥式整流电路

第124页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

在u2正半周，变压器副边电压为上正下负，二极管VD1、VD3导通，电流流过负载。在u2负半周，变压器副边电压为下正上负，二极管VD2、VD4导通，电流流过负载。一个周期内，四只二极管分为两组，轮流导通，轮流截止，不断重复。负载RL上的电压是单一方向的全波脉动电压。图4-5单相桥式整流电路的另外两种常见画法

第125页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.负载上直流电压和电流值的计算UO＝0.9U2

（4-5）IL＝＝0.9（4-6）3.二极管的选择二极管承受的最大反向电压URM均为U2。在选用二极管时应保证UR＞U2

（4-7）二极管在u2的正、负半周轮流导通，通过每一个二极管的电流是负载电流的一半，故二极管的选择应满足IF＞IL

（4-8）第126页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（三）电容滤波电路

1.单相半波整流电容滤波电路（a）电路（b）

电压波形图4-6单相半波整流电容滤波电路第127页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.单相桥式整流电容滤波电路（a）电路(b)电压波形图4-7单相桥式整流电容滤波电路第128页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

3.电容滤波电路的分析与估算（1）负载变化对输出电压的影响当电容一定时，若负载电阻减小（即负载增加），则时间常数RLC减小，放电速度加快，因此，输出电压平均值将下降，且脉动变大。（2）电容C的选择有电容滤波的整流电路的输出电压大于无电容滤波整流电路的输出电压。RLC≥（3~5）T

（半波）

（4-9）RLC≥（3~5）T/2(桥式)

（4-10）第129页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）输出电压平均值UO的估算

在RL和C满足式（4-9）或（4-10）时，输出电压平均值UO可按以下各式估算

UO≈U2

（半波）

（4-11）

UO≈1.2U2

（全波）

（4-12）

UO≈U2

（空载）

（4-13）

（4）二极管的电流

选择较大容量的整流二极管，一般按（2～3）IL来选择。

第130页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（5）在电容滤波电路中，二极管所承受的最大反向电压为

URM＝2U2

（半波）

（4-14）

URM＝U2

（桥式）

（4-15）（6）电容滤波的特点

电路结构简单，输出电压平均值高。但如果负载电流太大，电容器放电的速度加快，会使负载电压变得不够平稳，所以电容滤波电路只适用于负载电流较小的场合。第131页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（四）π型滤波电路（a）为电感、电容组成的π型滤波电路，脉冲电压经几级滤波，输出电压既平滑，而且又有很好的负载性能。（b）为电阻、电容组成的π型滤波电路，在负载电流较小（RL较大）时，将体积大的电感线圈用电阻代替。图4-8π型滤波电路

第132页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

项目五

功率放大电路

一、能力目标1.

熟悉OTL功率放大电路的调试方法。2.

了解自举电路的原理及其在OTL功率放大电路中对性能改善所起的作用。3.

了解交越失真及改善的措施。4.

熟悉集成功率放大器的应用。二、使用材料第133页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表5-1实验使用设备器件明细表

第134页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

续表5-1实验使用设备器件明细表

第135页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

三、项目及工艺要求（一）项目要求

1.OTL功率放大电路

（1）按图5-1接好实验电路。

（2）闭合S，接通直流电源，UCC=12V，调节RP电位器，测量B点的直流电压，使UB=UCC。

图5-1OTL功率放大电路第136页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）在放大器的输入端输入1kHz的正弦信号，逐渐提高输入正弦电压的幅值，使输出达最大值，但失真尽可能小。测量IE和UO，计算此时的最大输出功率POM=、直流电源功率PE=UCC×IE和=。填入表5-2。（4）打开S，在放大器的输入端输入1kHz的正弦信号，逐渐提高输入正弦电压的幅值，使输出达最大值，但失真尽可能小。测量IE和UO，计算此时的最大输出功率POM、直流电源功率PE和，填入表5-2。

第137页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表5-2测量最大输出功率

第138页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（5）观察短接A、C两点前后的输出波形，并记录于表5-3，注意观察VT2、VT3有无正向偏压对交越失真的影响。表5-3输出波形图第139页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

2.集成功率放大器（1）连接电路将电路的+UCC接+6V直流电源，地端接公共接地端。

图5-3LM386引线端子排列图

图5-4LM386实用电路第140页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（2）测试静态参数①1号端子和8号端子暂不接入电容C2；②断开+6V电源，将直流毫安表串入电源回路中，将电路输入端ui短路；然后接通+5V电源，毫安表的读数即为电源提供的静态电流IE1，将IE1值填入表5-4中。表5-4静态参数测试

第141页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（3）测试动态参数①将C2短接，去掉信号输入端短路线。在输入端加入f=1KhZ正弦信号ui，在信号输出端接入扬声器，逐渐增大输入信号幅值，用示波器观察扬声器两端uO的波形。调RP使其为最大不失真波形。②用毫伏表测Ui、UO。用直流毫安表串入+5V电源回路中，测IE2并将结果填入表5-5中。第142页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表5-5动态参数测试

第143页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（4）将电容C2接入LM386的1、8端子间，在输入端加入f=1KhZ正弦信号ui，逐渐增大输入信号幅值，用示波器观察扬声器两端uO的波形。调RP使其为最大不失真波形。用毫伏表测Ui、UO。注意接入电容C1前后的变化，将结果填入表5-6中。表5-6接入电容C1前后变化情况表

第144页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

（二）工艺要求

1.Ui必须从零开始缓慢增大，否则容易烧坏集成电路。

2.集成功率放大器各端子必须准确使用。

3.拆接元件必须切断电源，不可带电操作。四、学习形式

小组协作和个体学习相结合。五、检测标准第145页，共162页，2023年，2月20日，星期一电子技术及应用实践

表5-