第三部分-电子学部分

1、第三部分 电子学,一.半导体基础知识 二.二极管 三.二极管整流电路 四.三极管 五.三极管放大电路 六.集成运算放大器,一.半导体基础知识,一.半导体基础知识 1.半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如：硅、锗、金属氧化物和金属硫化物等； 半导体特性：,对温度敏感,热敏电阻,对光照敏感,光敏电阻,对压力敏感,压敏电阻,2.本征半导体 1）定义：完全纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体； 2）晶体结构（以Si为例）,一.半导体基础知识,掺入某种杂质后， 导电能力增强。,半导体器件,一.半导体基础知识,硅原子,硅原子与硅原子之间通过共价键连接,硅单晶体中的共价键结构,最外层达到8个电子的

2、稳定结构,一.半导体基础知识,由于价电子距离原子核较远，可 挣脱原子核束缚，成为自由电子。,在电子挣脱共价键束缚成为自由电子后，共价键中留下一个空位，称为空穴；,带空穴的原子由于缺乏一个电子，带一个单位的正电荷；,一.半导体基础知识,空穴移动,一.半导体基础知识,在外电场的作用下，有空穴的A原子可以吸引相邻B原子中的价电子，B原子失去价电子成了带空穴的原子，B原子也可以由相邻C原子的价电子来递补，这样好像空穴由A原子运动到了C原子。,带空穴的A原子,带空穴的B原子,带空穴 的C原子,空穴,空穴,价电子,价电子,空穴的移动与价电子的移动相反；,空穴的移动相当于正电荷的移动；,3）半导体导电 在半

3、导体的两端加外电压时，半导体内部出现两部分电流：一是电子的定向移动形成的电子电流，二是价电子的递补形成的空穴电流；,一.半导体基础知识,在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电；,自由电子和空穴统称为载流子；,一.半导体基础知识,3.N型半导体和P型半导体 1）本征半导体：自由电子和空穴的数量极少，导电能力很低，需要掺入微量的元素，可使导电能力大大增强,2）根据掺入的杂质的不同，杂质半导体分为两大类： 在半导体（例如：硅）中掺入磷（或其他五价元素）,一.半导体基础知识,在掺入磷元素的半导体中，自由电子的数目大大增加，自由电子导电称为主要导电方式，这种杂质半导体称为电子半导体或N型半导体；,在N

4、型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子；,一.半导体基础知识,在半导体（例如：硅）中掺入硼（或其他三价元素）,硼原子与相邻硅原子构成共价键结构，将因缺少一个电子而产生一个空穴，于是在半导体中形成大量空穴。,一.半导体基础知识,以空穴为主要导电方式的半导体称为空穴半导体或P型半导体；,在P型半导体中，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子；,4.PN结及其单向导电性 1）PN结：将P型半导体和N型半导体结合在一起，在P型半导体和N型半导体的交界面形成一个特殊的薄层，称为PN结；,一.半导体基础知识,P型半导体和N型半导体的交界面处出现自由电子和空穴的浓度差。,一.半导体基础知识,由于

5、浓度的差别，自由电子和空穴都要从浓度高的区域向浓度低的区域扩散。,于是在交界面附近形成了自由电子和空穴的扩散运动。,空穴：,一.半导体基础知识,P区,N区,扩散到,自由电子：,N区,P区,扩散到,扩散运动的结果： 交界面附近的P区剩下带负电的杂质B原子； 在交界面附近的N区剩下带正电荷的杂质P原子；,在交界面形成了一个空间电荷区，这个空间电荷区就是PN结；,一.半导体基础知识,PN结内部是一个电场，称为内电场；,N区,P区,指向,内电场方向：,内电场阻挡了进一步的扩散运动,内电场是怎么削弱扩散运动的？,一.半导体基础知识,扩散运动越强,形成的空间 电荷区越宽,内电场越强,削弱了扩散运动,少数载

6、流子在内电场的作用下，越过PN结进入对方的运动称为漂移运动；漂移运动使空间电荷区变窄；,一.半导体基础知识,P区,N区的空穴,内电场的作用,P区的自由电子,N区,扩散运动和漂移运动的比较,一.半导体基础知识,扩散运动与漂移运动的关系,一.半导体基础知识,扩散运动,形成空间 电荷区,形成内电场,漂移运动,抑制,最后，扩散运动和漂移运动达到动态平衡；,一.半导体基础知识,扩散运动,形成空间电荷 区，使之变宽,形成内电场,漂移运动,阻碍空间电 荷区变宽,一.半导体基础知识,PN结形成过程：,一.半导体基础知识,PN结刚形成时，只有扩散运动，随着扩散运动的继续，逐步形成空间电荷区并逐渐变宽，内电场逐步

7、增强，载流子在 内电场的作用下开始漂移运动，漂移运动阻碍了空间电荷区进一步变宽，最后扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区宽度基本确定，PN结处于基本稳定状态。,从PN结的形成过程得到以下结论：,一.半导体基础知识,扩散运动,漂移运动,空间电荷区d变宽,扩散运动,漂移运动,=,空间电荷区d不变,扩散运动,漂移运动,空间电荷区d变窄,一.半导体基础知识,一.半导体基础知识,2）正向偏置 当PN结的P区接外接电源正极，N区接外接电源负极时，我们说这时PN结加正向电压，称为正向偏置；,一.半导体基础知识,外加正向电压,内电场被削弱,空间电荷区d变窄 漂移运动被削弱 扩散运动被加强,大量载流子 进

8、入对方,形成大电流,PN结呈低电阻， 处于导通状态,一.半导体基础知识,2）反向偏置 当PN结的P区接外接电源负极，N区接外接电源正极时，我们说这时PN结加反向电压，称为反向偏置；,当PN结加正向电压时，PN结导通，当加反向电压时，PN结处于截止状态，这就是PN结的单向导电性；,一.半导体基础知识,外加反向电压,内电场被加强,空间电荷区d变宽 漂移运动被加强 扩散运动被抑制,少量载流子 进入对方,形成极小电流,PN结呈高电阻， 处于截止状态,1.基本结构 将PN结封装并引出两根电极就形成了二极管；P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极；,二.二极管,分类：点接触型二极管和面接触型二极管

9、,点接触型二极管,二.二极管,一般是锗管，由一根金属丝 和一块半导体（N型锗）的表面接触；,特点：PN结面积小，结电容很小，不能承受较高的反向电压和较大的电流，适用于高频小功率场合；,然后通过很大的正向电流使金属 丝与半导体在接触点处熔接在一 起，形成了PN结；,面接触型二极管,二.二极管,特点： PN结面积大，结电容也大， 允许通过较大的正向电流，适用于低频大功率场合，例如二极管整流电路；,2.二极管的伏安特性,二.二极管,流过二极管的电流I与其两端电压之间的关系称为二极管的伏安特性，其关系曲线称为二极管伏安特性曲线；,1）正向特性 外加正向电压较小时，由于PN结中外电场较弱，不足以克服PN

10、结内电场对多数载流子扩散运动的阻力，此时正向电流很小，几乎为0。,电流几乎为零的电压称为死区电压，硅管死区电压为0.5V，锗管死区电压为0.1V,二.二极管,当正向电压超过死区电压后，PN结内电场被大大削弱，扩散运动增强，电流急剧增大，二极管处于正向导通状态。,使二极管导通的最小电压值叫导通电压，硅管为0.6-0.8V，锗管为0.2-0.3V。,2)反向特性,二.二极管,二极管加反向电压时，PN结反偏，扩散运动被抑制，由少数载流子漂移所形成的反向电流很小，且在一定范围内不随反向电压而变化，这个电流称为反向电流；,二.二极管,3)反向击穿特性,外加反向电压达到一定值时，反向电流将突然增大，二极管

11、失去单向导电性，称为击穿；,解释：外电压过强，把共价键中的价电子强行拉出，内电场消失，PN结被破坏；,3.二极管主要参数 1）最大整流电流IDM 指二极管工作时允许通过最大正向平均电流。由PN结的面积和散热条件决定的。 2）最高反向工作电压URM 不被击穿所允许的最大反向电压。反向电压超过这个值会被击穿；,二.二极管,3）最大反向电流IRM 二极管在最大反向电压时的电流； IRM越小越好； 4）最高工作频率 fM的大小取决于PN结的结电容的大小，结电容越大，二极管允许的最高工作频率越低；,二.二极管,4.特殊二极管 1）稳压二极管 一种特殊的面接触型二极管。 特殊性： 稳压管的反向击穿曲线 比

12、普通二极管陡； 工作在击穿区； 反向击穿是可逆的；,二.二极管,稳压管反向击穿后，反向电流在很大范围内变化时，稳压管两端电压变化很小，利用这一特性起到稳压作用；,二.二极管,2）发光二极管 由特殊半导体材料（例如：磷化镓）制成，能直接把电能转变成光能的发光显示器件； 是一个PN结，正向导通时发光，截止时不发光；,二.二极管,发光原理： PN结导通时，P区的空穴扩散到N区与电子复合，N区电子扩散到P区与空穴复合，电子和空穴复合时释放出能量，产生光子。,3）光敏二极管 是一种将光能转变成电能的半导体器件；,二.二极管,对光敏二极管加反向电压，当光敏二极管受到光照时，电路中有电流；无光照时，电路中无

13、电流；,工作原理： 当PN结受到光照时，可以激发产生电子和空穴，提高了少数载流子的浓度，在外加反向电压作用下，这些载流子通过PN结，形成较大的反向电流。光照强度越大，产生的少数载流子的浓度就越大，产生的电流就越大。,1.定义及分类 1）定义：将交流电转变为直流电的电路称为整流电路； 2）分类： 按被整流交流电的相数分：单相整流电路和三相整流电路 按对交流电一个周期内整流时间长短分：半波整流和全波整流；,三.二极管整流电路,2.单相整流电路 1）单相半波整流电路,三.二极管整流电路,输出电压u0是原来正弦电压波形的一半；,输出电压 的平均值：,三.二极管整流电路,平均电流：,二极管承受的最大反向

14、电压为：,2）单相桥式整流电路 桥式整流：将四个整流二极管连接成一个电桥对交流电进行整流；,三.二极管整流电路,当u0时，即A点电位高，B点电位低，电流路径：,三.二极管整流电路,当u0时，即A点电位低，B点电位高，电流路径：,由以上分析可知： 交流电不论是正半周还是负半周，负载上通过的电流始终是一个方向；,单相桥式整流电路是全波整流电路；,其输出电压的平均值是U0是单相半波整流电路输出电压平均值的2倍；,三.二极管整流电路,输出电压的平均值：,通过负载的电流：,二极管承受的最大反向电压是：,三.二极管整流电路,3.三相整流电路； 1）三相半波整流电路,三相交流电源做星形连接，中线N直接与负载

15、相连接。,在0t1时间段内，因为,三.二极管整流电路,，二极管VD3最先,导通， 当VD3导通后，电路中A点电位被钳制在近似于uW的电位，从而使二极管VD1 和VD2处于截止状态。,此时电流的流经路径为：,负载两端电压近似于uW;,负载两端电压近似于uU;,三.二极管整流电路,在t1t2时间段内，因为,，二极管VD1最先,导通， 当VD1导通后，电路中A点电位被钳制在近似于uU的电位，从而使二极管VD2 和VD3处于截止状态。,此时电流的流经路径为：,总之，该电路输出电压是三相电源电压波形的包络线；,三.二极管整流电路,同理，在t2t3时间段内，uV最大， VD2导通，A点电位被钳制在近似于u

16、V的电位，负载两端电压为uV,负载两端输出平均电压为：,三.二极管整流电路,负载的平均电流为：,为三相交流电源相电压的有效值,一个周期内，每个二极管只有1/3的时间导通，流过每个二极管的平均电流为负载平均电流的1/3；,二极管承受的最大反向电压为三相电源相电压的最大值，为 ；,2）三相桥式整流电路,三.二极管整流电路,电流流经的路径为：,三.二极管整流电路,在0t1时间段内，因为,，电路中的C点,电位最高，A点电位最低，因此二极管VD4 和VD5最先导通。导通后，B点电位被钳制在C点电位， D点电位被钳制在A点电位，其他二极管均处于截止状态；,负载两端电压为：,即电源线电压；,同理可得其他时间

17、段的负载两端的电压；,三.二极管整流电路,输出电压平均值：,负载平均电流：,4.交流电转变为直流电的步骤,三.二极管整流电路,交流电源,变压,整流,滤波,稳压,负载,变压 器,整流 电路,滤波 电路,稳压 电路,负载,交流电源,变压 器,二极 管,电容 电感,稳压 管,负载,交流电源,三.二极管整流电路,变压,整流,滤波,稳压,交流 电源,负载,1.三极管结构 1）分类： 按材料分：硅管、锗管； 按结构分：PNP型管和NPN型管；,四.三极管,2）三极管的结构（ 以NPN型三极管为例）,四.三极管,NPN型的三极 管电路符号,3）PNP型与NPN型三极管的结构对比,四.三极管,4）PNP型与N

18、PN型三极管的电路符号,四.三极管,四.三极管,2.三极管放大实验电路,三极管三个电极构成两个回路：基极与发射极回路、集电极与发射极回路。发射极是两个回路的公共端，这种接法叫做共射极电路；,四.三极管,左边回路：电源EB给发射结加正向电压； 右边回路：电源EC给集电结加反向电压；,其中， EC EB,即给发射结加较小的正向偏压，给集电结加较大的反向偏压。,此时三极管才具有电流放大作用,用三个电流表分别测基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE。调节可变电阻RP可得到多组测量值。,四.三极管,2）实验结论,四.三极管,三极电流满足：,基极电流IB增大时，集电极电流IC成相应比例相应增大，即I

19、B 与IC的比值保持不变；,称为三极管直流电流放大系数；,集电极电流的变化量与基极电流的变化量的比值为一常数，二者比值称为晶体管交流电流的放大系数；,四.三极管,一般情况下，,集电极电流IC 较大变化,基极电流IB 微小变化,引起,控制,四.三极管,当基极开路，即IB=0时，集电极电流IC很小，称为穿透电流，可忽略不计；,当,时，,所以，三极管可起到开关的作用,四.三极管,当IB过大时，IC保持不变，IB失去了对IC的控制作用；,3)产生IB、IC、IE三种电流的微观解释,四.三极管,发射区向基区扩散电子,发射结正偏,发射结自由电子扩散到基区,形成发射极电流IE,四.三极管,电子在基区扩散和复

20、合,自由电子聚集发射结附近,自由电子扩散到集电结附近,当中一小部分电子被基区拉走,发射结自由电子扩散到基区,形成基极电流IB,四.三极管,集电区收集从发射区扩散过来的电子,集电结反偏,内电场增强,自由电子被拉入集电区,大部分电子扩散到集电结附近,形成集电极电流IC,3.三极管特性曲线,四.三极管,指三极管各极电压与电流之间的关系曲线；,1）输入特性曲线；,指当集射极电压UCE为常数时，基极电流IB和基射极电压uBE之间的关系曲线； 当uCE1V时，不同的uCE值的输入特性曲线基本重合；,解释：当uCE1V时,集电结内电场足够大，可以把从发射结扩散到基区的绝大部分电子拉入集电区。此时若再增加uC

21、E，只要uBE保持不变，则从发射区扩散到基区的电子数就一定，IB电流就不会再明显增加了。,四.三极管,2）输出特性曲线 指当基极电流IB为常数时，集电极电流IC与集-射极电压uCE之间的关系曲线。,四.三极管,输出特性曲线划分为三个区域：截止区、放大区和饱和区；,四.三极管,截止区,当IB=0时曲线以下区域称为截止区；,在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反偏；,四.三极管,放大区,当IB一定时，也就是UBE一定，从发射区扩散到基区的电子数一定，在uCE1V后，这些电子绝大部分被拉入集电区而形成IC，以至于再增加UCE，IC也不会有明显的增加；,当IB增加时，相应的IC也增加，曲线上移；,输

22、出特性曲线近于水平部分是放大区,四.三极管,在放大区内：,发射结正偏；,集电结反偏：,当uCE0.5V,集电极反偏电压很小，对由发射区扩散到基区的载流子（电子）收集能力不足，造成载流子在基区大量积累，uCE稍有增加，IC增加很快。IB增加，IC几乎不变，即IC不受IB控制，三极管没有放大作用。,四.三极管,饱和区,时，三极管达到临界饱和状态。,时，处于过饱和状态。发射结和集电结都并处于,正向偏置状态。,4.三极管的主要参数 1)电流放大系数,四.三极管,直流放大系数:,交流放大系数:,计算时,不加严格区分.,2)集电极-基极反向饱和电流ICBO,四.三极管,指发射极开路,集电极和基极两极间加反

23、向电压时的电流;,集电结反偏,集电结进行漂移运动,形成反向电流ICBO,ICBO测量电路,基极开路时(IB=0)时,三极管集电极-发射极间的反向电流,.这个电流好像是从集电极直接穿透晶体管而到达发射极的,又称为穿透电流.,四.三极管,2)穿透电流ICEO(集-射极反向穿透电流),ICEO测量电路,集电结反偏,发射结正偏,电流从集电极穿透 晶体管到达发射极,形成穿透电流ICEO,四.三极管,2)穿透电流ICEO微观解释,基极开路时，电源EC的电压大部分加在集电结上，发射结只分得一小部分正向电压。,集电结反偏,发射结正偏,集电结上形成漂移运动,集电区的空穴进入基区 ，形成反向电流ICBO,四.三极

24、管,集电结反偏,发射结正偏,发射结上形成扩散运动,发射区自由电子扩散到 基区形成电流ICEO,四.三极管,发射区扩散到基区的自由 电子，形成电流ICEO,一部分电子与基 区的空穴复合,一部分电子被 电源拉到集电区,1 ： ,集电区的空穴 进入基区，形成 反向电流ICBO,通过集电区 到电源正极,四.三极管,得到电流ICBO和电流ICEO之间的关系：,4）集电极最大允许电流ICM,集电极电流超过一定值时，值要下降。 当值下降到正常数值的2/3时的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM,四.三极管,集电极电流IC超过ICM时，三极管不一定要损坏，但是值要下降，导致三极管不能够正常工作。,5）集电极

25、最大允许耗散功率PCM,集电极损耗功率为：,集电极最大允许耗散功率为：,四.三极管,三极管正常工作时：,1.共射极电压放大电路的组成,五.三极管基本放大电路,1）工作过程 m1和m2是输入端，n1和n2是输出端，是四端网络；,五.三极管基本放大电路,无信号输入时，直流电源EB和EC保证了发射结正偏和集电结反偏，电路中有直流电，三极管处于放大状态；,直流电源 EB和EC,保证发射结正偏 和集电结反偏,三极管处于 放大状态,电路中只有直流电,满足,五.三极管基本放大电路,有信号输入时，不断变化的电信号通过电容C1，电流信号与直流电流叠加，然后通过三极管进行放大，放大后的叠加电流通过电容C2，滤除直

26、流电，只剩下信号电流，从n1和n2输出给负载；,输入信号,电容C1,与直流 电叠加,通过三极管 进行电流放大,电容C2 滤除直流,通过负载RL,2）各元件的作用 晶体管VT 对电流放大，获得大电流。输入的能量小，输出地能量大，输出较大的能量来源于直流电源EC.,五.三极管基本放大电路,小电流,三极管,直流电源EC,大电流,提供能量,集电极电源EC 保证集电结反偏，使晶体管处于放大状态； 集电极电阻RC 将已经放大的集电极电流的变化转变为电压的变化，以实现电压放大；一般为几千欧和几十千欧； 基极电压EB 使发射结处于正向偏置； 基极电阻RB 控制基极电流IB的大小，使放大电路获得合适的工作点；,

27、五.三极管基本放大电路,电容C1和C2 C1是用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路，C2是用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。,五.三极管基本放大电路,C1,三极管,交流成分和 直流成分叠加,C2,信号源,负载,交流成分,交流成分,五.三极管基本放大电路,可改用一个直流电源供电,电路图如下：,4）三极管各极电压电流符号,五.三极管基本放大电路,2.基本放大电路分析 放大电路有两种状态：静态和动态。静态指放大电路没有输入信号时的工作状态；动态指放大电路有输入信号时的工作状态；,五.三极管基本放大电路,1）静态分析 放大电路无信号输入时，放大电路中都是直流电；放大电路在静态时的三极管的电压和电

28、流称为静态工作点；,五.三极管基本放大电路,静态分析主要是指求IB、IC和UBE的值；,估算法求静态工作点,基极电流：,集电极电流：,集射极电压：,五.三极管基本放大电路,图解法求静态工作点,利用负载的伏安特性曲线和晶体管的输出特性曲线的交点确定静态工作点。此交点既符合晶体管电压和电流的关系也符合负载的电压与电流的关系,ab左边，IC和UCE的伏安特性曲线为晶体管的输出特性曲线；,ab右边为线性电路， IC和UCE 的伏安特性曲线为一条直线；,负载线与晶体管的某条输出特性曲线的交点Q为放大电路的静态工作点，Q点对应的电流、电压值即为晶体管静态工作时电流值（IB、IC）和电压值UCE。,五.三极

29、管基本放大电路,基极电流IB的大小不同，静态工作点Q的位置也不同。,【例6-1】 如图所示共射电路中，已知VCC=20V，Rc=6.2k，Rb=510k，三极管为3DG100，=45。试求放大电路的静态工作点。,五.三极管基本放大电路,2）动态分析 （一）图解法,五.三极管基本放大电路,输入信号 通过C1,与直流 电叠加,三极管 电流放大,电容C2 滤除直流,转变为 电压信号,动态分析 图解法,五.三极管基本放大电路,五.三极管基本放大电路,输入信号：,与直流叠加：,集电极电流：,集电极电压：,（1）交流负载线 直流负载线反应的是静态时电流IC和电压UCE的变化关系，其,五.三极管基本放大电路

30、,斜率为：,交流负载线反应的是动态时电流iC和电压uCE的变化关系，由于对交流信号C2可视作短路，RL与RC并联，故斜率为：,可得到：,交流负载线比直流负载线陡一些；并且都通过静态工作点Q；,五.三极管基本放大电路,（2）图解法分析过程,五.三极管基本放大电路,电压放大倍数为：,五.三极管基本放大电路,输入信号与输出信号相位相反；,（3）静态工作点与非线性失真 失真：输出信号的波形与输入信号的波形不一致； 原因：静态工作点不合适，信号太大；超出了晶体管输出特性曲线的范围，叫做非线性失真；,截止失真 由于静态工作点Q的位置太低，在输入信号的负半周，三极管进入截止区输出波形产生失真，称为截止失真；

31、,五.三极管基本放大电路,五.三极管基本放大电路,饱和失真 由于静态工作点Q的位置太高，在输入信号的正半周，三极管进入饱和区，输出波形产生失真，称为饱和失真；,放大电路必须设置合适的静态工作点Q，大位置致选在交流负载线的中部；,（二）估算法（微变等效电路法） 把非线性元件的晶体管组成的放大电路等效为一个线性电路，称为微变等效电路法；,五.三极管基本放大电路,三极管的发射结等效成一个电阻rbe，称为三极管的输入电阻，通过经验公式估算：,五.三极管基本放大电路,集电极电流：,输入信号电压：,输出信号电压：,其中：,电压放大倍数：,输入电阻ri 信号源把产生的信号通过放大电路的输入端送入三极管，对于

32、信号源来说，放大电路的输入端是负载，用等效电阻代替，称为放大电路的输入电阻ri。,五.三极管基本放大电路,输入电阻ri越小，就会从信号源获取更多的电流，增加了信号源的负担，所以输入电阻越大越好。,输出电阻越高，负载获取的电压就越小，负载功率就越小，所以放大电路的输出电阻越小越好。,五.三极管基本放大电路,输出电阻ro 放大电路给负载供电，相对负载来说，放大电路输出端就是电源，电源的内阻，称为放大电路的输出电阻ro：,3.静态工作点稳定电路 由于环境温度的变化使三极管的静态工作点发生移动，为了使静态工作点稳定在合适的位置，应设计一种能自动调整静态工作点的偏置电路；,五.三极管基本放大电路,Rb1

33、和 Rb2分别称为上、下偏置电阻； Re为发射极电阻；,基极电位：,B点电位只与偏置电阻和电源电压有关，与三极管参数无关；,在电路参数设置时，使,五.三极管基本放大电路,集电极电流:,VB基本恒定，IC也能保持恒定；调节过程如下：,五.三极管基本放大电路,4.射极输出器（射极跟随器）,1.三极管开关电路,五.三极管的应用,2.三极管多谐振荡器电路（三极管无稳态电路）,五.三极管的应用,3.汽车电气线路搭铁探测器电路,五.三极管的应用,6.晶体管电压调节器,五.三极管的应用,6.晶体管电压调节器,五.三极管的应用,7.磁脉冲式无触点电子点火系统,五.三极管的应用,7.磁脉冲式无触点电子点火系统,

34、五.三极管的应用,7.磁脉冲式无触点电子点火系统,五.三极管的应用,7.磁脉冲式无触点电子点火系统,五.三极管的应用,8.电脑控制点火系统,五.三极管的应用,图3.3.1,1.集成电路（电路模块或者芯片） 利用微电子技术将二极管、晶体管、电阻和电容等元器件连接导线整个电路都集合在一小块半导体晶片上，封装外壳，向外引出管脚，构成一个完整的具有一定功能的固定块。,六.集成运算放大电路,2.集成运算放大器的基本组成 有四个组成部分：输入级、中间级、输出级和偏置电路；,六.集成运算放大电路,输入级：为双输入端的放大电路，减小零点漂移； 中间级：实现电压放大； 输出级：输出电阻很低，能输出较大功率； 偏

35、置电路：为各级提供稳定的偏置电流，稳定静态工作点；,六.集成运算放大电路,Lm741管脚示意图,Lm741实物图,3.集成运算放大器的符号,六.集成运算放大电路,三个引线端：两个输入端，一个输出端,同向输入端：接输入信号时，则输出信号与该信号同相； 反向输入端：接输入信号时，则输出信号与该信号反相；,三端对地电压分别用：u+、u-和uo表示；,4.集成运算放大器的基本分析方法 1）集成运算放大器的传输特性曲线 输出电压与输入电压之间的关系曲线称为传输特性曲线；,六.集成运算放大电路,分为：线性区和饱和区； 线性区：ui和uo为线性关系：,饱和区：,正饱和区：,负饱和区：,3）集成运算放大器的特

36、点： 同相输入端和反相输入端的电位相等（虚短）；,六.集成运算放大电路,同相输入端和反相输入端的电流等于零（虚断）；,5.基本运算电路 1）反相比例运算电路,六.集成运算放大电路,输入信号ui通过R1加到反相输入端； 电阻Rf跨接到输出端与反相输入端构成反馈电路；,根据：,六.集成运算放大电路,得到：R2中无电流， R2中无压降；,两输入端的电位近似等于“地”电位，称为“虚地”。,通过R1的电流：,通过Rf的电流：,电压放大倍数与集成运算放大器的参数无关，只与电阻Rf和R1有关，只要电阻的精度高，电路的放大精度就很高。,六.集成运算放大电路,利用节点电流定律：,得到：,电压放大倍数：,R2为平

37、衡电阻：,六.集成运算放大电路,2）同相比例运算电路,输入信号ui通过R2加到同相输入端； 反相输入端通过R1接地； 电阻Rf跨接到输出端与反相输入端构成反馈电路；,六.集成运算放大电路,根据：,得到：,电压放大倍数：,六.集成运算放大电路,称为电压跟随器,输入电阻,，可以减轻信号源的负担，同时提高对,负载的驱动能力。,3）反相加法运算电路,六.集成运算放大电路,多个输入信号通过电阻与反相输入端连接； 同相输入端通过一个电阻接地；,六.集成运算放大电路,根据：,得到：,六.集成运算放大电路,当,时，,当,时，,平衡电阻：,4)减法运算电路,六.集成运算放大电路,两个输入信号分别通过两电阻加到两

38、个输入端。,应用叠加定理,六.集成运算放大电路,a.当ui1单独作用，而ui2=0时，电路为反相比例运算电路：,b.当ui2单独作用，而ui1=0时，电路为同相比例运算电路：,输出电压与两个输出电压的差值成正比，又称为差分比例放大电路。,六.集成运算放大电路,c.当ui1和ui2共同作用时：,总输出电压：,六.集成运算放大电路,5）信号比较,六.集成运算放大电路,利用运放可以将正弦波转换为矩形脉冲,例题1.下图为一运算电路：,六.集成运算放大电路,例题2.下图为一运算电路：,六.集成运算放大电路,例题3.下图为电路为由两个运算放大器组成的差分电路，其中,六.集成运算放大电路,K为比例常数，试求

39、:,之间的关系。,七.运放在汽车中的应用,1(1)进气压力传感器,a作用：将进气压力装换为电信号，送给ECU,b安装位置：安装在进气管上,七.运放在汽车中的应用,1(2) 工作原理 a.惠斯通电桥特点,七.运放在汽车中的应用,1(2) 工作原理 b.将四个压敏电阻贴在硅膜片上,七.运放在汽车中的应用,1(2) 工作原理 c.将硅膜片放置在真空膜盒内部,七.运放在汽车中的应用,1(2) 工作原理 d.测量电路连接及测量原理,七.运放在汽车中的应用,2. 氧传感器 （1）作用：将废气中氧气的含量转换为电信号，送给ECU,ECU根据该信号计算出废气中的含氧量，从而得到可燃混合气的空燃比； （2）安装

40、位置：安装在排气管上；,（3）氧传感器的必要性,发动机没有氧传感器行不行,七.运放在汽车中的应用,（4）工作原理：,（4）工作原理：,七.运放在汽车中的应用,七.运放在汽车中的应用,（4）工作原理：,七.运放在汽车中的应用,3. 蓄电池电压过低报警电路,七.数字电路,1.数字电路 （1）概念 用于传输和处理数字信号(高低电平)的电路。,数字电路就是用于传输和处理0V和5V信号的电路。,前提条件：用0V表示低电平（0），用5V表示高电平（1）,通俗地理解：,七.数字电路,（2）数字信号的传输方式 两种：并行传输和串行传输,并行传输：,串行传输：有一根导线，数字信号在这根导线上以位为单位按时间顺序

41、逐位传输的方式,有多根导线，数字信号的每个位占一根导线，然后同时传输的方式；,2.二进制数 十进制：逢十进一； 二进制：逢二进一；,二进制,2.逻辑门电路的基本概念,七.数字电路,（1）门电路概念：对数字信号进行处理（逻辑运算）的电路； （2）3种门电路：与门电路、或门电路、非门电路,门电路,与门,或门,非门,输入信号A,输出信号,基本门电路,输入信号B,七.数字电路,（3）门电路的作用： 与门电路：对数字信号进行与逻辑运算； 或门电路：对数字信号进行或逻辑运算； 非门电路：对数字信号进行非逻辑运算；,什么是与、或、非逻辑运算呢？,七.数字电路,与逻辑运算 对两个输入信号A和B按照以下表格中的

42、与运算法则进行运算，会得到一个运算结果F，然后将运算结果F输出。,与、或、非的逻辑运算,与运算真值表,七.数字电路,当决定事物发生的所有条件（A和B）都具备时，事件F才发生,对与逻辑运算的理解：,逻辑表达式：,与运算真值表：,七.数字电路,或逻辑运算 对两个输入信号A和B按照以下表格中的或运算法则进行运算，会得到一个运算结果F，然后将运算结果F输出。,或运算表达式：,七.数字电路,对或逻辑运算的理解： 当决定事物发生的所有条件（A和B）中，只要有一个或一个以上的条件具备时，事件F就发生；,或运算表达式：,或逻辑真值表：,七.数字电路,非逻辑运算 决定事物发生的条件（A）具备了，事件F不发生，条

43、件（A）不具备，事件F发生；,或运算表达式：,非逻辑真值表：,七.数字电路,3.门电路的搭建 （1）二极管与门电路,与运算真值表：,七.数字电路,（2）二极管或门电路,或运算真值表：,七.数字电路,（2）三极管非门电路,非运算真值表：,七.数字电路,4.基本门电路的组合 （1）与非门电路,与非运算真值表：,七.数字电路,（2）或非门电路,或非运算真值表：,七.数字电路,（3）异或门电路,异或运算真值表：,实现,复合运算的门电路称为异或门电路。,异或门电路由以下基本门电路组合而成：,七.数字电路,七.数字电路,5.门电路的模块化,将各种门电路做成芯片（或叫模块），在设计电路时直接使用，降低了电路设计