1、项目1 晶体二极管及其应用【知识目标知识目标】1.了解半导体的基本知识，理解了解半导体的基本知识，理解PN结的单向导电性。结的单向导电性。2.熟悉二极管的电路符号和特性。熟悉二极管的电路符号和特性。3.熟悉整流二极管和发光二极管的实际应用。熟悉整流二极管和发光二极管的实际应用。4.了解其他类型的二极管。了解其他类型的二极管。5.熟悉用万用表检测二极管的方法。熟悉用万用表检测二极管的方法。【技能目标技能目标】1.能用目视法判断识别常见二极管的种类，能正确叫出各种二极管的名称。能用目视法判断识别常见二极管的种类，能正确叫出各种二极管的名称。2.对二极管上标识的型号能正确识读，知晓该二极管的作用和用
2、途。对二极管上标识的型号能正确识读，知晓该二极管的作用和用途。3.会用万用表对各种二极管进行正确测量，并对其质量做出评价。会用万用表对各种二极管进行正确测量，并对其质量做出评价。4.会按照电路图连接使用二极管进行整流的实用电路。会按照电路图连接使用二极管进行整流的实用电路。一向沉默于世的半导体自从诞生了二极管和三极管，顿时身价倍增，竟然成为引领世界技术革命的急先锋。你认识二极管吗？其实它就在你的身边，至少在图1.1里右边的两个发光二极管，你会在各种家用电器的面板上见到过它们，一般是用来做电源指示的。你也许使用过电褥子，实际上你只要把电褥子的开关打到保温挡，就把一个在图1.1里左下角的一个二极管
3、串在电路里，电褥子消耗的电功率就大约降为原来的五分之一，电褥子也就不那么热了。图1.1 常用二极管的外形在二极管的外壳上均印有一些字母、数字和符号，它们是用来表示二极管的型号和正负极的。表示二极管正负极的标记方法有箭头、色点和色环三种。用箭头表示二极管的正负极时，箭头所指方向为二极管的负极；通常标有白色或红色色点的一端是二极管的正极；1N40系列二极管上大多标有黑色或银色的色环，靠近色环的一端是二极管的负极。要注意的是，有些厂家的标记方法例外，这时最好用万用表来测量一下再做出判断。用万用表的欧姆挡对二极管的正负极和质量进行判别，具体过程如下：判别二极管的极性 将指针式万用表的挡位选在R1k挡，
4、两只表笔分别接二极管的两个电极。若测出的电阻值较小（硅管为几百几千，锗管为1001k），表示二极管处在正向导通状态，此时黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的则是负极；若测出的电阻值较大（几十k几百k），为反向截止，此时红表笔接的是二极管的正极，黑表笔为负极。判别二极管的好坏 可通过测量正、反向电阻来判断二极管的好坏。一般小功率硅二极管正向电阻为几百k几千k，锗管约为1001k。二极管的反向电阻均应为200k以上，接近无穷大为最好。判别制作二极管的材料是硅还是锗 制作二极管的材料一般使用单晶硅或者是单晶锗，这两种材料制作的二极管在导通时压降不同，硅材料二极管的正向导通压降大约是0.6V0.7V，
5、锗材料二极管的正向导通压降大约是0.1 V0.3V。可以用数字万用表直接测量出二极管的材料，将数字式万用表的挡位选在测量二极管的挡位上，当表的屏幕上有数字显示但不是“1”时，此时表上显示的数值就是二极管的正向导通压降，根据显示的数值大小，马上就能判断出该二极管的材料。也可以将二极管接在一个电源回路中，如图1.2所示。合上电源开关，二极管处于导通状态，这时用万用表测出二极管两端的正向压降值,即可判断出该二极管的材料。图1.2 二极管材料判别接线图将指针式万用表的挡位选择在R1k挡，对各种类型的二极管进行测量。每个二极管进行两次检测，分别测量出二极管的正向电阻值和反向电阻值，将测量值填在表1.1中
6、。万用表和二极管的连接方法如图1.3所示。图1.3用万用表对二极管进行正向电阻的测量和反向电阻的测量利用二极管的单向导电性控制用电器的实际功率利用二极管的单向导电性，可以把交流电变成直流电，如果采用如图1.4所用的电路，则输出的直流电压的平均值大约是输入交流电压有效值的一半，利用这一特点可以实现对用电器的功率控制。在这个图中，已经把实际的二极管用一个图形符号表示出来了。人们日常生活中使用的床头灯、电火锅、电褥子，都属于电热产品，当不需要它们工作在额定功率时，可以将其实际功率变为额定功率的大约五分之一。用一个白炽灯泡作为负载时，其亮暗的变化程度非常明显，可以清楚地看到功率控制的作用。图1.4 简
7、单实用的功率控制电路和二极管前后的电压波形图1 PN 结的形成 在一块完整的本征硅（或锗）片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成 N 型半导体，另一边形成 P 型半导体，在这两种杂质半导体的交界面附近就会形成一个具有特殊性质的薄层，这个特殊的薄层就是PN 结。如图1-5所示。图1-5 PN 结的形成 2.PN结的单向导电特性如图1.6所示，是演示PN结单向导电特性的实验电路图。图1.6（a）PN结加正向电压灯泡亮 图1.6（b）PN结加反向电压灯泡不亮 二极管及其应用二极管及其应用 在PN结的两端引出金属电极，外加玻璃、金属或用塑料封装，就做成了半导体二极管。二极管的结构和图形符号 由于使用的用途
8、不同，二极管的外形各异，几种常见的二极管外形和通用图形符号如图1.7所示。图1.7 常见二极管的外形和通用符号 二极管的结构按PN结的制造工艺方式可分为点接触型、面接触型和平面型几种。点接触型二极管PN结的接触面积小，不能通过很大的正向电流和承受较高的反向电压，但它的高频性能好，适宜于在高频检波电路和小功率电路中使用；面接触型二极管PN结的接触面积大，可以通过较大电流，能承受较高的反向电压，适宜于在整流电路中使用。平面型二极管适宜用作大功率开关管，在数字电路中有广泛的应用。二极管结构的示意图和外形如图1.8所示。图1.8 二极管结构的示意图 二极管的实际应用二极管是电子电路中最常用的器件。利用
9、其单向导电性及导通时正向压降很小的特点，可用来进行整流、检波、对其它元件进行保护等，在数字电路中则将二极管当做开关来使用。1.整流 所谓整流，就是将交流电变成脉动直流电。利用二极管的单向导电性可组成单相和三相整流电路，再经过滤波和稳压，就可以得到平稳的直流电。整流二极管的的结构和外形如图1.10所示。二极管在整流电路中的具体应用在后面还要详述。图1.10 整流二极管的的结构和外形2.检波在收音机和电视机中，需要将音频信号和视频信号从载波中分离出来，这个任务就叫做检波，承担检波任务的主要元件就是二极管。检波二极管的结构和外形如图1.11所示。用二极管实现检波的电路和波形图如图1.12所示。3.限
10、幅利用二极管导通后压降很小且基本不变的特性，可以构成限幅电路，使输出电压幅度限制在某一电压值内，以保证放大器不因为信号过强而造成阻塞。限幅电路用到的二极管和普通的二极管一样，其典型的双向限幅电路和波形图如图1.13所示。图1.13 双向限幅电路和波形图4.电子开关利用二极管的导通状态和截止状态，将其串联在电路中，就构成了一个电子开关，并且这个电子开关没有机械动作，没有磨损和接触不良现象，更为重要的是，其开关频率可以很高，可达到每秒几百万次，这是机械开关根本办不到的。开关二极管在数字电子技术中有广泛的应用。开关二极管的结构和外形如图1.14所示。图1.14 开关二极管的结构和外形5.定向人们在日
11、常生活中使用的电话机，连接在由电信公司引来的两根电话线上。也许你并不注意，电话机不仅通过这两根线传递信号，还要靠它提供电话机电路所需的直流电。电话机的两根线只要随意和外来线路连接上，电话就能工作，这是为什么呢？难道直流电没有正负极吗？其实在电话机里，设计人员已经安装了一个电源定向电路，它能保证电话机的两根线无论怎样连接，都能使电路得到正确的电源电压。如图1.15所示，由四个二极管组成的电源定向电路，可以使电话机始终得到正确的连接。这种电路还可以用到其他地方，比如盲人需要连接的各种电器，只要随意将两根线连接起来即可。图1.15二极管定向电路特殊二极管 1.硅稳压二极管硅稳压二极管（简称稳压管）是
12、一种用特殊工艺制造的面结合型硅半导体二极管。它工作在反向击穿区，在规定的电流范围内使用时，不会因击穿而损坏。因为二极管在反向击穿区内，其电流变化很大而电压基本不变，利用这一特性可实现直流电压的稳定。在实际中使用稳压二极管要满足两个条件：一是要反向运用，即稳压二极管的负极接高电位，正极接低电位，使管子反向偏置，保证管子工作在反向击穿状态；二是要有限流电阻配合使用，保证流过管子的电流在允许范围内。如图1.17所示，是典型的稳压二极管稳压电路，稳压二极管和负载是并联关系，限流电阻和稳压二极管、负载是串联关系。图1.17稳压管典型应用电路 2.发光二极管（LED）发光二极管是一种光发射器件，能把电能直
13、接转化成光能。它是由镓（Ga）、砷（AS）、磷（P）等元素的化合物制成。由这些材料构成的PN结在加上正向电压时，就会发出光来，光的颜色主要取决于制造所用的材料。如砷化镓发出红色光、磷化镓发出绿色光等。目前市场上发光二极管的颜色有红、橙、黄、绿、蓝五种，其外型有圆型、长方型等数种。如图1.19所示，是发光二极管的外形和符号。图1.19发光二极管的外形和符号3.光电二极管光电二极管又称光敏二极管，是一种光接收器件，其PN结工作在反偏状态。图1.21为光电二极管的符号和结构。图1.21光电二极管的符号和结构。4.变容二极管变容二极管是利用PN结的电容效应工作的，它工作于反向偏置状态，它的电容量与反偏
14、电压大小有关。改变变容二极管的直流反偏电压，就可以改变电容量。变容二极管被广泛应用于谐振回路中。例如，在电视机中就使用它作为调谐回路的可变电容器，实现电视频道的选择。在高频电路中，变容二极管作为变频器的核心元件，是信号发射机中不可缺少的器件。变容二极管的符号如图1.22所示。图1.22 变容二极管的符号单相整流滤波电路单相整流滤波电路 凡是电子仪器，必须使用直流电才能工作。在生活中用到的许多家用电器，都是采取把交流电变成直流电再供给电路工作的。利用二极管的单向导电性，就可以把交流电变成直流电，供给电子仪器和许多家用电器使用。把单相交流电变成直流电的电路叫做单相整流电路。单相整流电路又有半波整流
15、、全波整流、桥式整流和倍压整流电路四种方式。电路连接电路连接电路连接如图1.23所示。图1.23 二极管桥式整流电容滤波的电路图操作步骤操作步骤（1）按图1.23连线，连接变压器时要注意分清交流电压的输入端和输出端；连接整流部分时，要注意二极管的正、负极不要接错；滤波电容可先不连接，等测量完整流之后的波形后再安装滤波电容。要注意：电解电容的电极有正负极之分，千万不能接错。（2）连接完毕经检查无误后方可通电，观察3分钟，在元器件无冒烟、发烫的情况下，再用万用表测试U2、UC及U的电压值，用示波器测量输出电压的交流波形。双踪示波器上显示的输入交流电压和经过桥式整流后的的脉动直流电压波形如图1.24
16、所示。图1.24 输入的交流电压波形和经过桥式整流后的的脉动直流电压波形测量完上述波形后，再将滤波电容连接上，可以用示波器观察此时的电压波形，可以发现，在示波器上已经没有明显的脉动的直流电压波形了，而是比较平滑的一条直线了。半波整流电路半波整流电路 1.半波整流电路的组成和工作原理如图1.25所示，是单相半波整流电路。变压器T将电网的正弦交流电u1变成u2,设 u2=U2sint 在变压器副边电压u2的正半周期间，二极管VD正偏导通，电流经过二极管流向负载，在负载电阻RL上得到一个极性为上正下负的电压，即UL=u2。在u2的负半周期间，二极管反偏截止，负载上几乎没有电流流过，即UL=0。所以负
17、载上得到了单方向的直流脉动电压，负载中的电流也是直流脉动电流。半波整流的波形如图1.26所示。图1.25 整流二极管外形和半波整流电路 图1.26 半波整流的波形图 单相桥式整流电路 1.电路组成和工作原理电路如图1.27所示。桥式整流电路中的四只二极管可以是四只分立的二极管，也可以是一个内部装有四个二极管的桥式整流器（桥堆）。图1.27桥式整流电路桥式整流输出电压的直流分量大，纹波小，且每个二极管流过的平均电流也小，因此桥式整流电路应用最为广泛。为了使用方便，工厂已生产出桥式整流的组合器件，通常叫做桥堆。它是将四个二极管集中制作成一个整体，其外形如图1.29示。其中标示“”符号的两个引出线为
18、交流电源输入端，另两个引出线为直流输出端，分别标有“+”号和“”号。图1.29 桥堆的外形图滤波电路 单相半波和桥式整流电路的输出电压中都含有较大的脉动成分，除了在一些特殊场合（如电镀、电解和充电电路）可以直接应用外，不能作为电源为电子电路供电，必须得采取措施减小输出电压中的交流成分，使输出电压接近于理想的直流电压，这种措施就是要采用滤波电路。构成滤波器的主要元件是电容器和电感器。由于电容器和电感器对交流电和直流电呈现的电抗不同，如果把它们合理地安排在电路中，就可以达到减小交流成分，保留直流成分的目的，实现滤波的作用。常见的几种滤波器如图1.30所示。图1.30常见的几种滤波器1电容滤波电路如
19、图1.31所示，是单相桥式整流电容滤波电路。图1.32是电容滤波电路的电压波形图。图1.31单相桥式整流电容滤波电路 图1.32电容滤波电路的电压波形图2电感滤波电路如图1.33所示，是桥式整流电感滤波电路，电感L串联在负载RL回路中。由于电感的直流电阻很小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后基本上没有损失，而交流分量大部分降在电感上，所以减小了输出电压中的脉动成分，负载RL上得到了较为平滑的直流电压。电感滤波的波形如图1.34所示。图1.33桥式整流电感滤波电路 图1.34电感滤波的波形图在忽略滤波电感L上的直流压降时，输出的直流电压UO；UO=0.9 U2 电感滤波的优点是输出特性比较平
20、坦，而且电感L越大，负载RL的阻值越小，输出电压的脉动就越小，适用于电压低、负载电流较大的场合，如工业电镀等。其缺点是体积大，成本高，有电磁干扰。3.型滤波电路如图1.35所示，是型LC滤波电路，这种滤波电路是在电容滤波的基础上再加一级LC滤波电路构成的。图1.35型LC滤波电路交流电经过整流后得到的脉动直流电再经过电容C1滤波以后，剩余的交流成分在电感L中受到感抗的阻碍而衰减，然后再次被电容C2滤波，使负载得到的电压更加平滑。当负载电流较小时，常用小电阻R代替电感L，以减小电路的体积和重量。在收音机和录音机中的电源滤波电路中，就经常采用型RC滤波电路。项目项目2 晶体三极管及其应用晶体三极管
21、及其应用【知识目标知识目标】（1）掌握三极管的种类、作用与标识方法。）掌握三极管的种类、作用与标识方法。（2）掌握三极管的主要参数。）掌握三极管的主要参数。（3）了解三极管的主要用途。）了解三极管的主要用途。【技能目标技能目标】（1）能用目视法判断识别常见三极管的种类，能正确叫出各种三极管的名称。）能用目视法判断识别常见三极管的种类，能正确叫出各种三极管的名称。（2）对三极管上标识的型号能正确识读，知晓该三极管的作用和用途。）对三极管上标识的型号能正确识读，知晓该三极管的作用和用途。（3）会用万用表对各种三极管进行正确测量，并对其质量做出评价。）会用万用表对各种三极管进行正确测量，并对其质量做
22、出评价。晶体三极管是在上世纪40年代发展起来的新型电子器件，它具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长、工作可靠等一系列优点，应用十分广泛。二极管有一个PN结，三极管有两个PN结，但三极管绝对不是两个二极管的组合，而是通过特殊的工艺将三块P型和N型半导体结合在一起形成了两个PN结。如图2.1所示，是三极管的结构示意图及图形符号。一个三极管由两个PN结组成，从而形成了三个区域：集电区、基区和发射区。基区和集电区之间的PN结称为集电结，基区和发射区之间的PN结称为发射结。由集电区、基区和发射区各引出一个电极，分别称为集电极、基极和发射极，依次用字母c、b和e来表示。图2.1 三极管结构示意图及图形符号
23、根据三个区的半导体材料类型的不同，三极管可分为PNP型和NPN型两大类。基区为P型半导体的称为NPN型三极管，如图2.1（a）所示；基区为N型半导体的称为PNP型三极管，如图2.1（b）所示。PNP型三极管和NPN型三极管的工作原理相同，只是工作电压的极性和电流的流向相反。三极管的文字符号是VT，图形符号如图2.1中所示。发射极箭头的方向表示发射结正偏时电流的流向。常见三极管的实物外形和几何图形如图2.2所示。图2.2 常见三极管的实物外形图常见三极管的几何图形及其封装形式如图2.3所示。1.三极管的分类：三极管按制作的材料分为锗三极管、硅三极管；三极管按PN结的组合方式分为NPN型和PNP型
24、；三极管从制作工艺的结构上分为点接触型和面结合型；三极管按工作的频率分为高频管(fT3MHz)和低频管(fT3MHz)；三极管按功率分为大功率管(Pc1W)、中功率管(Pc在0.71W)、小功率管(Pc0.7W)。2.三极管的识别与测量 （1）用指针式万用表检测三极管的管型将指针式万用表的红表笔接三极管的任一脚，黑表笔分别接三极管的另外两脚。当两次测得的阻值均为很小时，一般为几十十几K，则此管为PNP型；当两次测得的阻值均为很大时，一般为几百K以上，则此管为NPN型，且红表笔接的是三极管的基极，如图2.4所示。（2）用指针式万用表判别三极管的集电极与发射极）用指针式万用表判别三极管的集电极与发
25、射极 对PNP型管：除了基极外，将红表笔和黑表笔分别接三极管的另外两脚，再将基极与红表笔之间用手捏住，交换红表笔和黑表笔分别接的另外两脚，测得阻值比较小的一次，红表笔对应的是PNP管的集电极，黑表笔对应的是发射极。对NPN型管：除了基极外，将红表笔和黑表笔分别接三极管的另外两脚，再将基极与黑表笔之间用手捏住，交换红表笔和黑表笔分别接的另外两脚，测得阻值比较小的一次，黑表笔对应的是NPN管的集电极，红表笔对应的是发射极。（3）用指针式万用表判别三极管的材料）用指针式万用表判别三极管的材料用万用表的R1K档，测发射结（eb）和集电结（cb）的正向电阻，硅管大约在310K，锗管大约在5001000之
26、间，两个结的反向电阻，硅管一般大于500K，锗管在100K左右。（4）用指针式万用表判别三极管是高频管还是低频管）用指针式万用表判别三极管是高频管还是低频管用万用表的R1K档测量三极管基极与发射极之间的反向电阻，如在几百千欧以上，然后将表盘拔到R10K档，若表针能偏转至满度的一半左右，表明该管为高频管，若阻值变化很小，表明该管是低频管。测量时表笔的接法：对NPN管，黑表笔接发射极，红表笔接基极；对PNP管红表笔接发射极，黑表笔接基极。（5）三极管电流放大倍数的判别）三极管电流放大倍数的判别有些三极管的壳顶上标有色点，作为 值的色点标志，为选用三极管带来了很大的方便。其分挡标志如下：015254
27、05580120180270400600 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 还可以用万用表来测量三极管的电流放大倍数，一般的万用表上都有专门测量三极管电流放大倍数的档位hFE。将万用表的拨盘拨到hFE档邻近的ADJ档位，将两只表笔短接，调节校零旋钮，使表针指到300，再将拨盘拨到hFE档位。当三极管的管型确定后，将三极管的三个极插到表盘上与“NPN”或“PNP”对应的插孔内，根据指针的读数，就可以知道此三极管的电流放大倍数了。若hFE（）值不正常，如为零或大于300，则说明此管子已坏。2.1.三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用 三极管具有放大作用的条件三极管具有放大作用的条件三极管
28、在电路中的主要作用是进行信号的放大。要使三极管具有放大作用，必须给三极管加上合适的工作电压，即：发射结加上正偏电压，集电结加上反偏电压。也就是说三极管发射结的P区接高电位，N区接低电位；三极管集电结的P区接电源负极，N区接电源正极，如图2.5所示。在放大电路中，不论采用哪种管型的三极管，都要满足这个基本条件。图2.5 三极管工作在放大状态的电压条件 电源使发射结保证有正偏电压，使集电结保证有反偏电压。图中电位器RP的作用是改变基极电流的大小，从而改变集电极电流和发射极电流的大小。2.2三极管的伏安特性和主要参数三极管的伏安特性和主要参数 三极管的伏安特性曲线分为输入特性曲线和输出特性曲线两种。
29、三极管的伏安特性曲线可根据实验数据绘出，也可以由晶体管图示仪直接测量得到。2.2.1三极管的输入特性曲线三极管的输入特性曲线 三极管的输入特性曲线是当三极管的集-射电压一定时，基极电流随基-射电压 变化的关系曲线，如图2.6（a）所示。由于三极管的发射结正向偏置，所以三极管的输入特性曲线与二极管德正向特性曲线相似。当小于死区电压时，三极管截止；当大于死区电压时才有基极电流，三极管导通。三极管导通后，发射结压降变化不大，硅管约为0.60.7 V，锗管约为0.20.3V，这是判断三极管是否工作在放大状态的主要依据。图2.6三极管的伏安特性曲线 2.2.2三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线 三
30、极管的输出特性曲线是指三极管的基极电流为某一固定值时，输出回路中集电极电流与集-射电压 的关系曲线。取不同的，可得到不同的曲线，因此三极管的输出特性曲线是一个曲线族，如图2.6（b）所示。通常把三极管的输出伏安特性分成三个工作区：1.放大区输出特性曲线近似于水平的部分是放大区。在这个区域里，基极电流不为零，集电极电流也不为零，且IC和IB成正比，两者的比例叫做三极管的电流放大系数，表示三极管的电流放大能力。三极管工作于放大区的电压条件是：发射结上有正偏电压，集电结上有反偏电压。2.截止区在基极电流IB=0所对应的曲线下方的区域是截止区。在这个区域里，IB=0，IC=ICEO（穿透电流）。三极管
31、工作于截止区的电压条件是：发射结上有反偏电压，集电结上也有反偏电压。当然由于三极管在输入特性中存在着死区电压，所以对硅三极管而言，当发射结电压UBE0.5伏时，三极管已开始截止；对锗三极管而言，当发射结电压0.1伏时，三极管也进入截止状态。3.饱和区饱和区是对应于UCE较小（此时UCE0V时，单限比较器的输出为高电平UOH。当输入电压Uin小于0V时，单限比较器的输出为低电平UOH。这个电路实现了由正弦波到方波的信号整形，但该信号整形电路的抗干扰能力很差，由于干扰信号的存在，将导致输入信号在过零点时，输出端信号会产生多次跳变的现象。图中出现两处“U2A”，是否正确？另一个应该是U2B.图 7.
32、12 用LM339制作的两路信号整形电路使用两个施密特电压比较器对两路信号进行整形的电路图如图7.13所示，为了保证输入电路的平衡，必须保证两个施密特电压比较器的门限电平相等，这可以通过调节电位器R8来实现。图中出现了两处“”，此图中出现了一处“”和一处“”，是否正确？这个对。图7.13 使用两个施密特电压比较器对两路信号进行整形的电路图 用LM339制作过热检测保护电路如图 7.14所示，为某仪器中的过热检测保护电路。它采用单电源供电，在LM339的反相输入端加一个固定的参考电压，它的值取决于R1与R2的比值：UR=R2/（R1+R2）*UCC。同相端上的电压就等于热敏元件Rt的电压降。当仪
33、器内的温度为设定值以下时，同相端“+”端的电压大于反相端“-”端得电压，输出电压u1 uo为高电位。当温度上升为设定值以上时，反相端“-”端的电压大于同相端“+”端的电压，比较器反转，输出电压Uo为零电位，使后面接的保护电路动作，调节R1的值可以改变门限电压，可以设定所需温度值的大小。图 7.14用LM339制作的过热检测保护电路用LM339制作电网过电压检测电路如图 7.15所示，为某电磁炉电路中电网过电压检测电路。图 7.15 用LM339制作的电网过电压检测电路用LM339制作双限比较器（窗口比较器）如图 7.16所示，由两个1/4 LM339组成一个窗口比较器。图 7.16 用LM33
34、9制作双限比较器第八章第八章 信号的产生和波形变换信号的产生和波形变换【知识目标知识目标】（1）认识）认识RC自激振荡器、正弦波转换为方波、方波转换为三角波电路，各组成自激振荡器、正弦波转换为方波、方波转换为三角波电路，各组成部分的作用。部分的作用。（2）理解振荡器电路的功能；波形转换电路的功能。）理解振荡器电路的功能；波形转换电路的功能。（3）掌握振荡器组成的四部分及各部分的作用。）掌握振荡器组成的四部分及各部分的作用。（4）掌握振荡器的起振条件。）掌握振荡器的起振条件。（5）会分析电路各点波形。）会分析电路各点波形。【技能目标技能目标】（1）能正确连接电路，识别检测所用元件，正确使用仪器仪
35、表（示波器、万用）能正确连接电路，识别检测所用元件，正确使用仪器仪表（示波器、万用表）。表）。（2）具有分析电路、排除电路故障能力。）具有分析电路、排除电路故障能力。（3）能按步骤进行参数调试和测试，同时做好数据记录。）能按步骤进行参数调试和测试，同时做好数据记录。（4）能调节可调电阻控制放大倍数，使）能调节可调电阻控制放大倍数，使RC振荡器起振，输出标准正弦波。振荡器起振，输出标准正弦波。（5）通过分析波形、测试数据总结振荡器、波形变换器的功能。）通过分析波形、测试数据总结振荡器、波形变换器的功能。（6）能计算振荡器的振荡频率。）能计算振荡器的振荡频率。信号发生器就是一个能自己产生信号的电路
36、。连接电路如图8.1所示，这是一个最简单的多种函数信号发生器的电路，是用集成运放连接而成。图8-1 最简单的多种函数信号发生器正弦波振荡器的振荡条件 正弦波振荡器的组成框图如图8.2所示.在图8.2中，是放大器，是反馈电路u1，为放大器的输入信号。图8.2 正弦波振荡器方框图 即可实现稳定。振荡器的起振与稳幅过程如图8.3所示。图8.3 振荡电路的起振与稳幅过程RC桥式振荡器RC桥式振荡器如图8.4所示。放大器采用集成运放。运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上，故把这种振荡器称为RC桥式振荡器。图8.4 RC桥式振荡器图能实现稳幅的RC桥式振荡器如图8.5所示。图8.5能实现稳幅
37、的RC桥式振荡器RC正弦波振荡器的优点是电路简单，容易起振，但其振荡频率不高，一般小于1MHZ。图8.6 用RC振荡器组成的实用音频信号发生器变压器反馈式变压器反馈式LC正弦波振荡器正弦波振荡器 电路如图8.7所示，图中变压器应采用高频变压器。电感三点式正弦波振荡器电感三点式正弦波振荡器（又称哈特莱振荡器）如图8.8所示。a)振荡电路图 b)振荡电路的简化交流通道图由集成运放组成的电感三点式正弦波振荡器如图8.9 所示。谐振回路的三个端点分别与运放的同相、反相输入端和输出端相连接。由集成运放组成的电感三点式正弦波振荡器如图8.9 所示。电容三点式正弦波振荡器又称考皮兹振荡器，其电路原理如图8.
38、10所示。图8.10 电容三点式振荡器a)振荡电路 b)振荡器的简化交流通道图 由集成运放组成的电容三点式正弦波振荡器如图8.11所示。谐振回路的三个端点分别与运放的同相、反相输入端和输出端相连接。图8.11 集成运放组成的电容三点式振荡器如图8.12所这个电路也叫克拉泼振荡器。此时电路的振荡频率为：图8.12 克拉泼振荡电路金属外壳封装的石英晶体结构示意图如图8.14所示。图8.14石英晶体a)石英晶体的外形 b)石英晶体的结构 石英晶体的符号和等效电路如图8.15所示。图8.15 石英晶体的符号和等效电路图8.16石英晶体的频率特性图8.16石英晶体的频率特性并联型石英晶体振荡器 并联型石
39、英晶体振荡器电路如图8.17所示。图8.17并联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡器此处元件“L”是否正确，是否应改为电阻元件？是电感 串联型石英晶体振荡器如图8.18a 所示，其交流通道图如图8.18b所示。串联谐振时，石英晶体振荡器的等效阻抗最小且为纯电阻，所以用石英晶体作为反馈元件时，对等于串联谐振频率的信号正反馈最强且没有附加相移。图8.18 串联型石英晶体振荡电路a)电路图 b)简化交流通道图图8.19 实用的石英晶体振荡电路（皮尔斯电路）如图8.20所示，将矩形波高电平持续的时间与信号周期的比值T1/T叫做占空比q，一般将占空比为50%的矩形波称为方波。图8.20 方波信号波形图
40、电路组成 方波信号发生器电路如图8.21所示 图8.21 方波信号发生器电路如果图8.21中的T1T2，输出信号就是矩形波。电路组成三角波信号发生器电路如图8.22所示图8.22三角波信号发生器如图8.23所示，为可以同时产生矩形波和锯齿波的电路，其工作原理和三角波产生电路相同，只是积分器的电阻有两条通路，这两条通路的阻值差异很大，导致正、负向积分的时间明显不同。a)电路图 b)波形图 图8.23555集成时基电路的内部电路方框图如图8.24所示。它含有两个电压比较器，一个基本的RS触发器，一个放电开关管VT，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成得分压器提供。图8.24 555集成时基电路的
41、内部电路结构示意图555集成时基电路的引脚图如图8.25 所示 图8.25 555集成时基电路的引脚图555集成时基电路组成的多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态电路，555集成时基电路组成的多谐振荡器的原理图如图8.26所示。RA、RB、C是外接元件。图8.26 555构成的多谐振荡器a)电路图 b）波形图555集成时基电路组成的单稳触发器555集成时基电路组成的单稳触发器的原理如图8.27所示。a)电路图 b)波形图图8.27 555集成时基电路构成的单稳态触发器 555集成时基电路组成的双稳态电路555集成时基电路组成的双稳态电路又称为施密特触发器，其组成电路和输出波形如图8.28所示，只要
42、将脚2、6连在一起作为信号输入端即可,触发电平分为VCC/3和2VCC/3，回差电压为VCC/3.a)电路图 b)波形图 c)电路的传输特性 图8.28 时基电路555构成的双稳态触发器 5G8038多种函数信号发生集成电路的引脚功能多种函数信号发生集成电路的引脚功能图8.29 集成电路5G8038引脚图函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，随着大规模集成电路的迅速发展，多功能信号发生器已被制作成专用集成电路，如国内生产的5G8038单片函数波形发生器，可以产生精度较高的正弦波、方波、矩形波，锯齿波等多种信号，其输出频率能在20Hz-5kHz范围内连续调整，电路调试 图8.2
43、9 集成电路5G8038引脚图电路如图8.30所示，S1是波段选择开关，S2是输出波形选择开关，电位器RP1是频率细调，RP2调节波形占空比（RA=RB，输出方波），RP3、RP4调节正弦波的失真度；RP5调节输出信号uo的幅度。电位器应采用精密多圈电位器。图8.30 5G8038组成的实用多种函数信号发生器项目项目9 集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用 【知识目标知识目标】1.学习功率放大器的基本知识，掌握功率放大器的技术指标。2.熟悉常用的集成功率放大器的型号和特性。3.掌握集成功率放大器的典型应用。【技能目标技能目标】1.能用目视法判断识别常见集成功率放大器。2.对集成功率放大
44、器上标识的型号能正确识读，知晓该集成功率放大器的用途。3.会用万用表对集成功率放大器进行正确测量，并对其质量做出评价。4.会按照电路图连接使用集成功率放大器的应用电路。【学习方法学习方法】通过对各种集成功率放大器实物进行认识和检测，学习了解集成功率放大器的特点，判别集成功率放大器质量的好坏。通过亲自连接一些使用集成功率放大器的实际电路，掌握了解集成功率放大器的技术指标和用途。【实施器材实施器材】1不同功率的新集成功率放大器：LM386、TDA2616/Q、LM1875等。2各种类型、不同规格的已经损坏的集成功率放大器若干（可到电子产品维修部寻找）。3每两个人配备指针式万用表和数字式万用表各一只
45、。4.在连接电路中用到的其他电子元器件。【初识集成功率放大器初识集成功率放大器】如图如图9.1所示，是一些常用的集成功率放大器的封装外形所示，是一些常用的集成功率放大器的封装外形。集成功率放大器的封装材料及外形有多种。最常用的封装材料有塑料、陶瓷及金属集成功率放大器的封装材料及外形有多种。最常用的封装材料有塑料、陶瓷及金属三种。封装外形最多的是圆筒形、扁平形及双列直插形。圆筒形金属壳封装多三种。封装外形最多的是圆筒形、扁平形及双列直插形。圆筒形金属壳封装多为为8脚、脚及脚、脚及12脚，菱形金属壳封装多为脚，菱形金属壳封装多为3脚及脚及4脚，扁平形陶瓷封装多为脚，扁平形陶瓷封装多为12脚脚及及1
46、4脚，单列直插式塑料封装多为脚，单列直插式塑料封装多为9脚、脚、10脚、脚、12脚、脚、14脚及脚及16脚，双列直插式脚，双列直插式陶瓷封装多为陶瓷封装多为8脚、脚、12脚、脚、14脚、脚、16脚及脚及24脚，双列直插式塑料封装多为脚，双列直插式塑料封装多为8脚、脚、12脚、脚、14脚、脚、16脚、脚、24脚、脚、42脚及脚及48脚。脚。集成功率放大器在使用时，一般都需集成功率放大器在使用时，一般都需要加装散热片，散热片的尺寸需要按照集成功率放大器的要求配备。要加装散热片，散热片的尺寸需要按照集成功率放大器的要求配备。【集成功率放大器管脚顺序的识别集成功率放大器管脚顺序的识别】集成功率放大器的
47、封装外形不同，其引脚排列顺序也不一样。对圆筒形和菱形集成功率放大器的封装外形不同，其引脚排列顺序也不一样。对圆筒形和菱形金属壳封装的集成电路，识别引脚时应面向引脚金属壳封装的集成电路，识别引脚时应面向引脚(正视正视)，由定位标记所对应的引，由定位标记所对应的引脚开始，按顺时针方向依次数到底即可，常见的定位标记有突耳、圆孔及引脚脚开始，按顺时针方向依次数到底即可，常见的定位标记有突耳、圆孔及引脚不均匀排列等。不均匀排列等。对单列直插式集成功放电路，识别其引脚时应使引脚向下，面对型号或定位对单列直插式集成功放电路，识别其引脚时应使引脚向下，面对型号或定位标记，自定位标记对应一侧的头一只引脚数起，依
48、次为、标记，自定位标记对应一侧的头一只引脚数起，依次为、脚。这脚。这一类集成电路上常用的定位标记为色点、凹坑、小孔、线条、色带、缺角等。一类集成电路上常用的定位标记为色点、凹坑、小孔、线条、色带、缺角等。【现学现用现学现用】用万用表对集成功放进行检测的方法用万用表对集成功放进行检测的方法集成电路常用的检测方法有在线测量法、不在线测量法和代换法。代换法是集成电路常用的检测方法有在线测量法、不在线测量法和代换法。代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路，可以判断出该用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路，可以判断出该集成电路是否损坏。集成电路是否损坏。仅用万用表作
49、为对集成功放检测工具，是业余维修中实用且常用的检测法。仅用万用表作为对集成功放检测工具，是业余维修中实用且常用的检测法。一般在没有专用仪器时，可以采用下述方法对集成功放进行检测。一般在没有专用仪器时，可以采用下述方法对集成功放进行检测。1.离线检测离线检测这种方法是在集成功放块未焊入电路时进行的检测，一般情况下可用万这种方法是在集成功放块未焊入电路时进行的检测，一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值，并和完好的集成功用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值，并和完好的集成功放的各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值进行比较。放的各引脚对应于接地引脚之间的正、
50、反向电阻值进行比较。2.在线检测在线检测这是一种通过万用表检测集成功放各引脚在线直流电阻、对地交直流电压以这是一种通过万用表检测集成功放各引脚在线直流电阻、对地交直流电压以及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换集成功及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换集成功放的局限性和拆卸集成功放的麻烦，是检测集成功放最常用和实用的方法。放的局限性和拆卸集成功放的麻烦，是检测集成功放最常用和实用的方法。（）在线直流电阻检测法（）在线直流电阻检测法这是一种用万用表欧姆挡，直接在线路板上测量集成功放各引脚和外围这是一种用万用表欧姆挡，直接在线路板上测量集成功放各引脚和
