下篇：電子技術(shù)A.模擬電子技術(shù)模擬電子電路第1頁(yè)

電子技術(shù)是研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用一門科學(xué)。

概述

依據(jù)研究對(duì)象不一樣，我們將電子技術(shù)分為兩大類：模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。

模擬電子技術(shù)是研究模擬信號(hào)電子技術(shù)，處理模擬信號(hào)電路稱為模擬電路；數(shù)字電子技術(shù)是研究數(shù)字信號(hào)電子技術(shù)，處理數(shù)字信號(hào)電路稱為數(shù)字電路。模擬電子電路第2頁(yè)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)概念電子電路中信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)幅度隨時(shí)間連續(xù)改變信號(hào)例：正弦波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等。幅度不隨時(shí)間連續(xù)改變，而是階躍改變信號(hào)模擬電子電路第3頁(yè)模擬信號(hào)tu(t)tu(t)數(shù)字信號(hào)高電平低電平模擬電子電路第4頁(yè)第8章直流穩(wěn)壓電源8.2半導(dǎo)體二極管

8.3直流穩(wěn)壓電源組成8.4整流電路

8.5濾波電路8.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

8.6穩(wěn)壓電路模擬電子電路第5頁(yè)

電子技術(shù)是研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用科學(xué)，所以，學(xué)習(xí)電子技術(shù)，必須首先要了解電子器件。當(dāng)前，電子器件已從電真空器件(電子管、離子管)、分立半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體二極管、三極管等)、小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。集成電路尤其是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，使電子設(shè)備在微型化等方面前進(jìn)了一大步，深入促進(jìn)了電子技術(shù)發(fā)展。模擬電子電路第6頁(yè)模擬電子電路第7頁(yè)模擬電子電路第8頁(yè)

半導(dǎo)體

自然界中物質(zhì)依據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)不一樣，能夠劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。

導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間物體稱為半導(dǎo)體，經(jīng)典半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。8.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)模擬電子電路第9頁(yè)半導(dǎo)體導(dǎo)電特征(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：在純凈半導(dǎo)體中摻入一些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著改變(可做成各種不一樣用途半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力顯著改變(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，導(dǎo)電能力顯著改變模擬電子電路第10頁(yè)

完全純凈、含有晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。硅晶體中原子排列方式一、本征半導(dǎo)體

在熱力學(xué)溫度零度和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí)，本征半導(dǎo)體不導(dǎo)電。模擬電子電路第11頁(yè)GeSi經(jīng)過(guò)一定工藝過(guò)程，能夠?qū)雽?dǎo)體制成晶體。

在當(dāng)代電子學(xué)中，當(dāng)前使用最多半導(dǎo)體材料是硅和鍺，它們最外層電子都是四個(gè)，故也稱硅和鍺為四價(jià)元素。硅原子鍺原子模擬電子電路第12頁(yè)硅和鍺單晶中共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵中共用電子對(duì)+4+4+4+4+4表示除價(jià)電子外正離子共價(jià)健價(jià)電子共價(jià)鍵中兩個(gè)電子，稱為價(jià)電子。模擬電子電路第13頁(yè)共價(jià)鍵中兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子極難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，所以本征半導(dǎo)體中自由電子數(shù)極少，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力很弱。形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子最外層電子是八個(gè)，組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)結(jié)協(xié)力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4模擬電子電路第14頁(yè)

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

價(jià)電子在取得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可擺脫共價(jià)鍵束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭?/p>

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生自由電子便愈多。自由電子

帶正電空穴吸引相鄰原子價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)，而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷移動(dòng)）。模擬電子電路第15頁(yè)

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)電子電流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子數(shù)目愈多,半導(dǎo)體導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生同時(shí)，又不停復(fù)合。在一定溫度下，載流子產(chǎn)生和復(fù)合到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定數(shù)目。兩種載流子模擬電子電路第16頁(yè)

N型半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入微量五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）形成半導(dǎo)體。

P型半導(dǎo)體——在本征半導(dǎo)體中摻入微量三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）形成半導(dǎo)體。

為了盡可能保持半導(dǎo)體原有晶體結(jié)構(gòu)，摻入雜質(zhì)主要是微量?jī)r(jià)電子數(shù)較為靠近三價(jià)或五價(jià)元素。

在本征半導(dǎo)體中摻入一些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體導(dǎo)電性發(fā)生顯著改變。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體模擬電子電路第17頁(yè)1.N型半導(dǎo)體

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體主要導(dǎo)電方式，稱為電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

Sip+多出電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量五價(jià)元素，形成N型半導(dǎo)體。模擬電子電路第18頁(yè)

N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖空穴自由電子正離子

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子（多子），空穴是少數(shù)載流子（少子）。自由電子帶負(fù)電→Negative→N

型半導(dǎo)體模擬電子電路第19頁(yè)2.P型半導(dǎo)體

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體主要導(dǎo)電方式，稱為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

SiB–硼原子接收一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴

在本征半導(dǎo)體中摻入微量三價(jià)元素，形成P型半導(dǎo)體。模擬電子電路第20頁(yè)

P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖自由電子負(fù)離子空穴不論N型或P型半導(dǎo)體都是中性，對(duì)外不顯電性。

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子（多子），自由電子是少數(shù)載流子（少子）?？昭◣д姟鶳ositive→P

型半導(dǎo)體模擬電子電路第21頁(yè)1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）相關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）相關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時(shí)，少子數(shù)量（a.降低、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓作用下，P型半導(dǎo)體中電流主要是

，N型半導(dǎo)體中電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba5.P型半導(dǎo)體中摻入是

元素

，N型半導(dǎo)體中摻入是

元素。（a.三價(jià)、b.四價(jià)、c.五價(jià)）ac

思索題模擬電子電路第22頁(yè)P(yáng)區(qū)N區(qū)N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散并與電子復(fù)合空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向1、PN結(jié)形成：在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)經(jīng)過(guò)擴(kuò)散不一樣雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時(shí)，將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體結(jié)合面上形成一個(gè)空間電荷區(qū)。三、PN

結(jié)模擬電子電路第23頁(yè)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越弱。

擴(kuò)散結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。PN結(jié)也稱空間電荷區(qū)

擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反運(yùn)動(dòng)最終到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)厚度固定不變，PN結(jié)即形成。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－動(dòng)畫形成空間電荷區(qū)PN結(jié)形成模擬電子電路第24頁(yè)2.PN結(jié)單向?qū)щ娦?）PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF

內(nèi)電場(chǎng)被減弱，多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，少子漂移運(yùn)動(dòng)減弱，形成較大正向擴(kuò)散電流。

結(jié)論：PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++動(dòng)畫+–模擬電子電路第25頁(yè)P(yáng)N結(jié)變寬2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)

內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減弱，因?yàn)樯僮訑?shù)量極少，形成很小反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高少子數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。–+

結(jié)論：PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－模擬電子電路第26頁(yè)

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，展現(xiàn)低電阻，含有較大正向擴(kuò)散電流，稱之為PN結(jié)導(dǎo)通；

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，展現(xiàn)高電阻，只有很小反向漂移電流，稱之為PN結(jié)截止。由此能夠得出結(jié)論：PN結(jié)含有單向?qū)щ娦浴＝Y(jié)論：PN結(jié)單向?qū)щ娦阅M電子電路第27頁(yè)

在PN結(jié)上加上引線并封裝，就成為一個(gè)二極管。8.2半導(dǎo)體二極管(Diode)模擬電子電路第28頁(yè)ＰN陽(yáng)極陰極(1)按結(jié)構(gòu)分類

點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。(2)按材料分類硅管、鍺管。(3)按用途不一樣分類普通管、整流管、開關(guān)管等。1.基本結(jié)構(gòu)及分類一、普通二極管2.符號(hào)模擬電子電路第29頁(yè)陰極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽(yáng)極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)

點(diǎn)接觸型鋁合金小球N型硅陽(yáng)極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型陰極陽(yáng)極(

d

)

符號(hào)D模擬電子電路第30頁(yè)

由理論分析可得，二極管兩端所加端電壓u與流過(guò)它電流i之間關(guān)系為：

這個(gè)式子即稱為二極管電流方程。式中Is為反向飽和電流，q為電子電量，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。常將上式中kT/q用UT表示，則得：2.二極管伏安特征UT稱為“溫度電壓當(dāng)量”，在常溫下其值約為26mV。模擬電子電路第31頁(yè)硅管0.5V鍺管0.2V反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降UD

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

外加反向電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特征反向特征特點(diǎn)：非線性硅0.7V鍺0.3Vui死區(qū)電壓UthPN+–PN–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。(1)實(shí)際伏安特征IS模擬電子電路第32頁(yè)U/VI/mA

OUDUBR鍺管

硅管硅管和鍺管實(shí)際伏安特征

IS模擬電子電路第33頁(yè)UD(2)近似特征ui

O

當(dāng)二極管外加正向電壓小于其導(dǎo)通壓降時(shí)，二極管展現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，電流為零；當(dāng)二極管外加正向電壓大于、等于其導(dǎo)通壓降時(shí)，二極管展現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，電流不為零，其正向?qū)▔航岛愣閁D(硅管取0.7V，鍺管取0.3V)。PN–+UD模擬電子電路第34頁(yè)ui

O(3)理想特征

將二極管理想化后伏安特征即為理想特征。

對(duì)于理想二極管，當(dāng)外加正向電壓小于零時(shí)，二極管展現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，電流為零，此時(shí)二極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)斷開；當(dāng)二極管外加正向電壓大于、等于零時(shí)，二極管展現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，電流不為零，其正向?qū)▔航的軌蚝雎圆挥?jì)，即UD=0，此時(shí)二極管相當(dāng)于一個(gè)閉合開關(guān)。PN–+UD模擬電子電路第35頁(yè)二極管單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓時(shí)二極管被擊穿，二極管失去單向?qū)щ娦浴?.二極管反向電流受溫度影響，溫度愈高反向電流愈大。動(dòng)畫模擬電子電路第36頁(yè)3.主要參數(shù)1).

額定正向平均電流

IF二極管長(zhǎng)久使用時(shí)，允許流過(guò)二極管最大正向平均電流。2).

正向?qū)▔航礥F是經(jīng)過(guò)二極管電流為正向平均電流時(shí)，二極管兩端電壓。3).

反向擊穿電壓UBR指二極管加反向電壓時(shí)，反向電流急劇增大時(shí)所對(duì)應(yīng)反向電壓。此時(shí)二極管單向?qū)щ娦员黄茐?。模擬電子電路第37頁(yè)4).

最高反向工作電壓UR是確保二極管不被反向擊穿而給出反向峰值電壓，普通是二極管反向擊穿電壓UBR二分之一或三分之二。二極管反向擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。5).

最大反向電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時(shí)反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子單向?qū)щ娦圆?，IRM受溫度影響，溫度越高反向電流越大。硅管反向電流較小，鍺管反向電流較大，為硅管幾十到幾百倍。模擬電子電路第38頁(yè)4.二極管電路應(yīng)用舉例定性分析：判斷二極管工作狀態(tài)導(dǎo)通截止不然，正向管壓降硅管取0.7V鍺管取0.3V

若二極管是理想，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，二極管相當(dāng)于短路；反向截止時(shí)反向電流為零，二極管相當(dāng)于斷開。

二極管應(yīng)用范圍很廣,它可用與整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件等。反向電流依然能夠視為零。模擬電子電路第39頁(yè)

分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位高低或所加電壓UD正負(fù)。若V陽(yáng)

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止模擬電子電路第40頁(yè)ui

≥8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想，試畫出uo

波形。8V例1：限幅將二極管兩端斷開：

ui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為+8V，陽(yáng)極電位為uiD8VRuoui++––動(dòng)畫模擬電子電路第41頁(yè)

電路如圖，二極管DA

、DB均為硅管，已知A點(diǎn)電位VA=3V，B點(diǎn)電位VB=0.3V，試求Y點(diǎn)電位VY。例2：嵌位

在這里，二極管DB起鉗位作用，而二極管DA起隔離作用。

依據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通標(biāo)準(zhǔn)，DB優(yōu)先導(dǎo)通，則DA截止。

則Y點(diǎn)電位VY

=VB+UD=1V又硅二極管導(dǎo)通壓降UD

=0.7V。模擬電子電路第42頁(yè)二、光電二極管將光能轉(zhuǎn)換為電能半導(dǎo)體器件。IU照度增加符號(hào)光電二極管_+反向電流隨光照強(qiáng)度增加而上升。使用時(shí)需將光電二極管外加反向電壓。模擬電子電路第43頁(yè)符號(hào)三、發(fā)光二極管（LED）

當(dāng)有正向電流流過(guò)時(shí)，可發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍光波，當(dāng)前發(fā)光二極管能夠發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段光，它電特征與普通二極管類似，但正向電壓較普通二極管高，正向電流為幾~幾十mA。發(fā)光二極管_+將電能轉(zhuǎn)換為光能半導(dǎo)體器件。使用時(shí)需將發(fā)二極管外加正向電壓。模擬電子電路第44頁(yè)外形模擬電子電路第45頁(yè)*四、光電耦合器（光電隔離器）

作用：①電氣隔離；②抗干擾；③系統(tǒng)保護(hù)。輸入電路輸出電路模擬電子電路第46頁(yè)電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)檫m當(dāng)交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:去除電網(wǎng)電壓波動(dòng)及負(fù)載改變影響，保持輸出電壓uo為穩(wěn)定直流電壓。8.3直流穩(wěn)壓電源組成整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo功效：將電源交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷夯螂娏髂M電子電路第47頁(yè)單相三相二極管可控硅橋式倍壓整流半波全波本節(jié)主要介紹：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ骱蛦蜗鄻蚴饺ㄕ靼呀涣麟妷恨D(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)電壓。整流電路分類：整流電路任務(wù)：8.4整流電路

所謂整流，就是利用二極管單向?qū)щ娞卣?，將含有正?fù)兩個(gè)極性交流電變換為只有一個(gè)極性脈動(dòng)直流電。模擬電子電路第48頁(yè)一、單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管看成理想元件處理，即二極管正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。二極管截止,uo=0+–io+–u2>0時(shí):u2<0時(shí):模擬電子電路第49頁(yè)單相半波整流電壓波形u1u2aTbDRLuouDu2uouDt2340模擬電子電路第50頁(yè)D1和D3導(dǎo)通,D2和D4截止(相當(dāng)于開路)u2Tu1RLuoio2.整流工作原理

+–+–+–—u2正半周二、單相橋式全波整流電路1.橋式整流電路組成

由二極管

D1D4及負(fù)載RL組成。D4D3D2D1模擬電子電路第51頁(yè)D2和

D4導(dǎo)通,

D1和

D3截止(相當(dāng)于開路)u2Tu1RLD4D3D2uoio

u2負(fù)半周D1+–+–+–模擬電子電路第52頁(yè)u2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:a

D1RLD3bu2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:b

D2RLD4a單相橋式整流電路輸出電壓波形u2D4D2D1D3RLuoabu2uo模擬電子電路第53頁(yè)集成硅整流橋：u2uo+

–

~+~-

+–模擬電子電路第54頁(yè)三、整流電路主要參數(shù)

1.整流輸出電壓平均值p22U==()òpwp

021tdsinwt22UUo半波整流=0.45U2

即整流電路輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)平均值，也就是整流電路輸出直流電壓值。u2uot2340模擬電子電路第55頁(yè)LoRUIo==0.9U2=()òpwp

01tdsinwt22UUO全波整流p22U=22.整流輸出電流平均值u2uot2340模擬電子電路第56頁(yè)平均電流(ID)與反向峰值電壓(UDRM)是選擇整流管主要依據(jù)。oDII21=比如：在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。所以，流過(guò)每只整流二極管平均電流ID

是負(fù)載平均電流二分之一。

二極管截止時(shí)兩端承受最大反向電壓：3.二極管平均電流與反向峰值電壓（選購(gòu)時(shí)：二極管額定電流

2ID)（選購(gòu)時(shí)：最大反向電壓2URM)模擬電子電路第57頁(yè)

因?yàn)檎骱髥螛O性脈動(dòng)直流電不但包含有用直流分量，還有不需要交流分量，通常稱之為波紋。我們能夠利用濾波電路濾去其交流分量，保留其直流分量，就能夠得到比較平滑輸出直流電。因?yàn)椴扇V波器目標(biāo)只是為了得到一個(gè)平滑直流電，故這類濾波電路又稱平滑濾波器。8.5濾波電路模擬電子電路第58頁(yè)濾波電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC模擬電子電路第59頁(yè)幾個(gè)常見(jiàn)濾波電路（1）電容（或電感）濾波電路（2）電感電容濾波電路（倒L型）（3）型濾波電路模擬電子電路第60頁(yè)電容充電電容放電整流橋?qū)〞r(shí)給電容充電,整流橋截止時(shí)電容向負(fù)載放電一、電容濾波電路1.電路組成和工作原理u2Tu1RLD1D4D3D2uoioCuC濾波后輸出電壓

uo

波形變得平緩,平均值提升。整流橋?qū)〞r(shí)整流橋截止時(shí)模擬電子電路第61頁(yè)2.工作波形u2Tu1RLD1D4D3D2uOiOCuCtuO2U2t1t4t3t2''0時(shí)間常數(shù)τ=RLCτ越大，輸出電壓越平滑，越靠近于直流電壓。模擬電子電路第62頁(yè)普通取)105(TCRτL-3=(T:電源電壓周期)近似估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL(b)流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大RLC越大Uo越高負(fù)載電流平均值越大;

整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD峰值電流越大3.電容濾波電路特點(diǎn)(a)輸出電壓平均值Uo與時(shí)間常數(shù)RLC相關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢Uo(平均值)愈大(c)二極管承受最高反向電壓模擬電子電路第63頁(yè)二、電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就組成了電感濾波電路。u2u1RLLuo模擬電子電路第64頁(yè)電感濾波原理對(duì)諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在XL上。

所以，在輸出端得到比較平滑直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上模擬電子電路第65頁(yè)電感濾波電路Tuou2RLLtu'ouo、oioi23u1u'ouo電感L越大，濾波效果越好。模擬電子電路第66頁(yè)三、復(fù)式濾波電路1.LC濾波電路RLLC

濾波電路輸出電壓波形更為平滑，濾波效果很好。Tuou2iou1LC模擬電子電路第67頁(yè)TRL2.型濾波器(1)CLC濾波器(2)CRC濾波器uou2iou1LC2C1TRLuou2iou1C2C1R模擬電子電路第68頁(yè)

穩(wěn)壓電路作用:當(dāng)交流電壓波動(dòng)或負(fù)載改變時(shí)，使輸出電壓保持基本穩(wěn)定不變。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋直流電壓穩(wěn)壓直流電壓8.6穩(wěn)壓電路模擬電子電路第69頁(yè)穩(wěn)壓電路類型:穩(wěn)壓特征好。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路慣用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)電路最簡(jiǎn)單，不過(guò)帶負(fù)載能力差。效率較高，當(dāng)前用也比較廣泛，但因課時(shí)有限，這里不做介紹。模擬電子電路第70頁(yè)1)符號(hào)UZIZIZMUZIZ2)伏安特征

穩(wěn)壓管正常工作時(shí)要加反向電壓。使用時(shí)要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流改變很大，但其兩端電壓改變很小，利用此特征，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。_+UIO1.穩(wěn)壓二極管(Zener二極管)DZ一、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路模擬電子電路第71頁(yè)3)主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端電壓。(2)電壓溫度系數(shù)ｕ環(huán)境溫度每改變1C引發(fā)穩(wěn)壓值改變百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。模擬電子電路第72頁(yè)2.硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成TRLCUIRIRUZIZDZ

穩(wěn)壓管參數(shù)選擇（1）在穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管通常為反接；（2）使用穩(wěn)壓管時(shí)必須串聯(lián)限流電阻。UZ=UO

，IZmax≥2~3IOmaxUou2Iou1

注意：模擬電子電路第73頁(yè)二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.含有放大步驟串聯(lián)型穩(wěn)壓電路①串聯(lián)型穩(wěn)壓電路組成框圖采樣步驟調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓UoUi由四個(gè)步驟組成模擬電子電路第74頁(yè)UBE2T2

UCE2R2RLUOUiIO比較放大調(diào)整元件②串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路UZR3DZT1UBE1UCE1基準(zhǔn)電壓采樣步驟R1R2RPVB2RP"RP'模擬電子電路第75頁(yè)2.含有保護(hù)電路線性穩(wěn)壓電源R3RPR2R4R5R6R7R8R9R1RT3T1T2DZ2Ui+U

輔助電源IOUO+-+-UR9+-UR7+-IRDZ1UBE3虛線框內(nèi)為截流型保護(hù)電路:當(dāng)

IO過(guò)載或RL短路時(shí),T3導(dǎo)通,

可使

IO

,從而保護(hù)

T1不被燒毀。RL模擬電子電路第76頁(yè)R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成穩(wěn)壓電源三、集成穩(wěn)壓電源模擬電子電路第77頁(yè)

集成穩(wěn)壓器與普通分立元件穩(wěn)壓器比較，含有穩(wěn)壓性能好，可靠性高，組裝和調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，所以取得了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前集成穩(wěn)壓器已發(fā)展到數(shù)百個(gè)品種，慣用有以下幾個(gè)：(1)三端固定電壓式集成穩(wěn)壓器。這類穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端和公共端3個(gè)端子。輸出電壓由制造廠家預(yù)先調(diào)整好，使用時(shí)不能調(diào)整。慣用有W78XX系列和W79XX系列等。

(2)三端電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓器有萬(wàn)能通用電源之稱，外接少許元件就能夠得到較大范圍內(nèi)輸出電壓，使用十分方便，并能取得很高穩(wěn)壓精度。慣用型號(hào)有LM117/217/317和LM137/237/337等。模擬電子電路第78頁(yè)

1．基本概念W78MXX系列、W78XX系列和W78LXX系列是三端固定正電壓輸出集成穩(wěn)壓器。3個(gè)系列區(qū)分是輸出電流不一樣，W78MXX為0.5Ａ，Ｗ78XX為1.5Ａ，Ｗ78LXX為0.1Ａ。

W79MXX系列、W79XX系列和W79LXX系列是三端固定負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器，與W78MXX系列、W78XX系列和W78LXX系列相對(duì)應(yīng)。XX表示輸出電壓大小，比如XX為05，則表示輸出電壓為5V，假如XX為12，則表示輸出電壓為12V。輸出電壓主要有：5V、6V、9V、12V、15V及24V等。

模擬電子電路第79頁(yè)特點(diǎn)：體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：

W78XX系列——輸出穩(wěn)定直流正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15VW79XX系列——輸出穩(wěn)定直流負(fù)電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V2.集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)和類型模擬電子電路第80頁(yè)①W78XX內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖3.三端集成穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)和符號(hào)開啟電路基準(zhǔn)電壓保護(hù)電路比較放大電路調(diào)整管采樣電路UiUO21③模擬電子電路第81頁(yè)T17T16T15T13T10T5T6T2T3T4T8T9②W78XX三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路輸入端輸出端公共端T11T12T14T1T7T9DZ1DZ2C123