汽车电工电子第七章汽车电子电路

1、1,主讲:张闽临 赣州华坚科技职业学校,（第七章 汽车常用电子电路）,汽车电工与电子基础,2,本章要求：,一、单相桥式整流、滤波、稳压电路的工作原理 二、共射极放大电路的工作原理 三、三极管的开关特性,直流稳压电源的组成和功能,3,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,4,7.1.1整流电路,整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。 常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。

2、,4,5,7.1.半波整流电路,5,当电路上正下负时，二极管导通。 当电路上负下正时，二极管截止。 输出电压呈现半波形。 参数： U0=0.45UL,U0,UL,6,7.1.单相桥式整流电路,6,7,一、单相桥式整流电路电压波形,7,8,8,一、整流输出电压平均值（Uo）：,二、整流电路的主要参数,二、负载上的(平均)电流:,三、每只二极管的平均电流：,9,7.1.2滤波电路,9,交流电压,脉动直流电压,直流电压,整流,滤波,滤波电路的结构特点: 电容与负载RL 并联，或电感与负载RL串联。 原理：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

3、份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。,10,7.1.2电容滤波电路,10,滤波原理是：利用这些电容元件在整流二极管导通期间储存能量、在截止期间释放能量的作用，使输出电压变得比较平滑；电容滤波电压： 半波：U0=U2 全波：U0=1.2U2,充电,放电,11,7.1.2电感滤波电路,11,电感滤波是利用其感抗对交流电的阻碍作用： 负载上电压：Uo=0.9U2 电感一般用于高压滤波。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。,12,7.1.2复式滤波,12,滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组

4、合而成的各种复式滤波电路。常用的结构如图所示。 (b) LC型滤波电路 (c) LR LC-型滤波电路 (d) LC-型滤波电路,LC型滤波电路,LR-型滤波电路,LC-型滤波电路,13,7.1.3直流稳压电路,13,负载RL,电源Ui,分压电阻R,直流稳压电路分：并联稳压电路和串联稳压电路。其原理是根据电阻的分压特性来稳定电压，见图分析：,输出电压Uo,UR,14,7.1.3并联稳压电路,14,稳压电路：是利用稳压管在反向击穿原理，当所加反向电压小于击穿电压时，和普通二极管一样其反向电流很小。一旦超过击穿电压时，反向电流会突然急剧上升，稳压管反向击穿，管子两端的电压基本不变，稳压管在电路中能

5、起稳压作用，该电路输出电流范围较小，输出电压不可调，而且稳压程度也不高，因此应用并不十分广泛。,稳压,滤波,整流,RL,R,C,UO,Dz,IL,Iz,Uz,7.2放大电路,15,放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。 放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,基本放大电路的分类：,16,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,偏置放大电路,17,17,要保证放大电路三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。也就是说发射结正偏，集电结反偏。,双电源供电,单电源供电,IB

6、,IB,IC,IC,共发射极放大电路组成,18,18,2.集电极电源UCC是放大电路的能源。为输出信号提供能量，并保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，使晶体管工作在放大区。一般为几伏到几十伏。,1.晶体管V是放大电路的核心元件。利用晶体管在放大区的电流控制作用，即ic = ib的电流放大作用，将微弱的电信号进行放大。,3.基极电阻R2为基极提供偏流，又称偏流电阻。改变R2使晶体管有合适的静态工作点。一般取几十千欧到几百千欧。,ui,u0,UCC,C1,RB,RC,C2,RL,19,共发射极放大电路,5耦合电容 C1C2 起隔直流通交流的作用。在信号频率范围内，认为容抗近似为零。所以分析

7、电路时，在直流通路中电容视为开路，在交流通路中电容视为短路。,4.集电极电阻R3是晶体管的集电极负载电阻。它向集极提供反向电流，并将集电极电流的变化转换为电压的变化，实现电路的电压放大作用。一般为几千到几十千欧。,ui,u0,UCC,C1,RB,RC,C2,RL,7.2.1晶体管偏置电路,晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位（可根据计算获得）。这些外部电路就称为偏置电路。,20,7.2.2基本放大电路,21,直流负载线：即Ucc与Ucc/Rc

8、两点间的直线。,1、当放大器无输入信号时，电路中的直流电称为静态。 2、当放大器有输入信号时，电路中的电流发生变化称为动态。,共射极放大电路的静态分析,Ucc,RB,RC,IC,IB,IE,VT,根据KVL，得一：,得二：,RL,B,E,E,C,温度对Q点的影响：,23,24,24,用图解法分析波形的非线性失真：如图示出工作点Q偏高时的情况. 在输出特性曲线上可见,由于工作点已有一部分进入饱和区,使得iC和uCE的波形出现失真.这种失真称为饱和失真。,饱和失真,0,0,0,0,0,0,u0,Q,Q,Q,Q,uCE,iC,ui,UBE,UC,IC,IB,iB,uBE,具有稳定工作点的放大电路,2

9、5,25,分压式偏置放大电路：,VB=UBE+UE,建立负反馈回路,CE,7.2.3集成运算放大电路,集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。种类元件均由硅半导体构成。 集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。 集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；,26,运放是直流放大器，也可放大低频信号，不适用于高频信号。,符号和组成：,27,集成运放的主要性能指标,28,一、开环（差模）电压放大倍数Auo： 指无外加反馈回路的差模放大倍数。 二、差模输入电阻ri：ri1M, 有的可达100M以上。

10、三、输出电阻ro：ro =几-几十。 四、共模抑制比KCMR：即差模放大倍数Avb，与共模放大倍数Avc之比，越大越好。 五、输出电压动态峰值Uopp：,理想运算放大器,29,理想运算放大器的条件是： 1、开环电压放大倍数为无穷大：即 2、运算放大器的输入电阻无穷大， 即 3、输出电阻为0，即r0=0 4、共模抑制比，KCMR=,7.2.4基本运算电路,30,30,1、反相比例运算电路：,因为：,若： 则有 电路称为反相器。,Rf,R1,R2,ui,u0,+,+,-,P,N,iI,if,运算放大器的基本电路二,31,31,若： 则有 电路称为电压跟随器。,2、同相比例运算电路,Rf,R1,R2

11、,ui,u0,+,+,-,P,N,iI,if,i1,32,4、反相加法运算电路,3、同相加法运算电路,5、减法运算电路,若： 则有 电路称为减法器。,7.3三极管开关电路,34,三极管的开关特性,35,三极管的输出特性,(1)放大区： ic平行于vce轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 (2)截止区： ic接近零的区域，相当ib=0的曲线的下方。此时，vbe小于死区电压，集电结反偏。 (3)饱和区： ic明显受vce控制的区域，该区域内，一般vce0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏，电压很小。,36,37,向饱和电流，三极间可视作开路，也就是开关在关的

12、状态。,三极管的开关作用,三极管在数字电路中的用途其实就是开关，利用电信号使三极管在正向活性区（或饱和区）与截止区间切换，就开关而言，对应开与关的状态，就数字电路而言则代表0与1（或1与0）两个二进位数字。若三极管一直维持偏压在正向活性区，在射极与基极间微小的电信号（可以是电压或电流）变化，会造成射极与集电极间电流相对上很大的变化，故可用作信号放大器。,38,二极管的开关特性,39,二极管的开关作用,(1)当 时，相当于发射结的正向伏安特性曲。 (2)当 时， ，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的Vbe下，Ib减小，特性曲线右移。 (3)输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区。,40,7.4汽车充电电路,41