《無(wú)線電基礎(chǔ)知識(shí)》PPT課件.ppt

無(wú)線電基礎(chǔ)知識(shí) 一 無(wú)線電通信基礎(chǔ)知識(shí)二 常用電子線路三 晶體二極管和三極管 Date 2020 2 9 Page 2 一 無(wú)線電通信基礎(chǔ)知識(shí) 1 1 無(wú)線電波的劃分1 2 無(wú)線電波的傳播1 3 無(wú)線電發(fā)送與接收 Date 2020 2 9 Page 3 無(wú)線電波 在電磁場(chǎng)里 磁場(chǎng)的任何變化會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng) 電場(chǎng)的任何變化也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) 交變的電磁場(chǎng)不僅可能存在于電荷 電流或?qū)w的周圍 而且能夠脫離其產(chǎn)生的波源向遠(yuǎn)處傳播 這種在空間以 定速度傳播的交變電磁場(chǎng) 就稱為電磁波 無(wú)線電技術(shù)中使用的這一段電磁波通常稱為無(wú)線電波 1 1 1 無(wú)線電波 Date 2020 2 9 Page 4 1 1 2無(wú)線電波的波段 c T c f Date 2020 2 9 Page 5 1 1 3無(wú)線電波的應(yīng)用 Date 2020 2 9 Page 6 1 2無(wú)線電波的傳播 頻率從幾十Hz 甚至更低 到3000GHz左右 波長(zhǎng)從幾十Mm到0 1mm左右的頻譜范圍內(nèi)的電磁波 稱為無(wú)線電波 電波旅行不依靠電線 也不象聲波那樣 必須依靠空氣媒介幫它傳播 有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑?有些波能夠在空間直線傳播 也能夠從大氣層上空反射傳播 有些波甚至能穿透大氣層 飛向遙遠(yuǎn)的宇宙空間 發(fā)信天線或自然輻射源所輻射的無(wú)線電波 通過自然條件下的媒質(zhì)到達(dá)收信天線的過程 就稱為無(wú)線電波的傳播 Date 2020 2 9 Page 7 1 地波 這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波 中波 長(zhǎng)波 2 天波 也即電離層波 地球大氣層的高層約100Km存在著 電離層 無(wú)線電波進(jìn)入電離層時(shí)其方向會(huì)發(fā)生改變 出現(xiàn) 反射 因?yàn)殡婋x層折射效應(yīng)的積累 電波的入射方向會(huì)連續(xù)改變 最終會(huì) 拐 回地面 電離層如同一面鏡子會(huì)反射無(wú)線電波 我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無(wú)線電波稱為 天波 受氣候 季節(jié) 晝夜等因素影響 中 短波 無(wú)線電波的傳播方式 一 Date 2020 2 9 Page 8 3 空間波 由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點(diǎn)的電波 被稱為直射波 有一部分電波是通過地面或其他障礙物反射到達(dá)接收點(diǎn)的 被稱為反射波 直射波和反射波合稱為空間波 電視廣播 微波中繼 移動(dòng)通信 4 散射波 當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí) 12 16Km 無(wú)線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方折射和散射 使一部分能量到達(dá)接收點(diǎn) 這就是散射波 波長(zhǎng)較短的波段 5 外球?qū)觽鞑?離開地面1000Km以外的宇宙間通信稱為外球?qū)觽鞑?衛(wèi)星通訊和衛(wèi)星直播電視就是利用這種傳播方式 無(wú)線電波的傳播方式 二 Date 2020 2 9 Page 9 1 3 1 無(wú)線電傳送的好處1 電波傳輸不依靠電線 2 也不象聲波那樣 必須依靠空氣媒介幫它傳播 3 傳播距離遠(yuǎn) 速度快 而且衰減小 4 頻段寬 1 3 2有效的向外發(fā)射電磁波的條件1 要有足夠高的振蕩頻率 因?yàn)轭l率越高 發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大 2 振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間 才有可能有效的將電磁場(chǎng)的能量傳播出去 1 3無(wú)線電的發(fā)送與接收 Date 2020 2 9 Page 10 2 無(wú)線電的發(fā)信部分信號(hào)源 低頻放大器 調(diào)制器 高頻信號(hào)振蕩器 高頻放大器 發(fā)射天線 1 3 3無(wú)線電傳輸任何一種無(wú)線電信號(hào)傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分 收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成 1 無(wú)線電的傳輸媒質(zhì)輸無(wú)線電信號(hào)的媒質(zhì)主要有地表 對(duì)流層和電離層等 這些媒質(zhì)的電特性對(duì)不同波段的無(wú)線電波的傳播有著不同的影響 3 無(wú)線電的收信部分接收天線 輸入電路 高頻放大器 變頻器 中頻放大器 解調(diào)器 低頻放大 Date 2020 2 9 Page 11 A 常以一個(gè)高頻正弦信號(hào)或脈沖信號(hào)作為載體 這個(gè)載體稱為載波信號(hào) B 用需要傳輸?shù)男盘?hào)去改變載波信號(hào)的某一參數(shù) 如幅值 頻率 相位 這個(gè)用來(lái)改變載波信號(hào)的某一參數(shù)的信號(hào)稱調(diào)制信號(hào) C 在測(cè)控系統(tǒng)中需傳輸?shù)氖菧y(cè)量信號(hào) 通常就用測(cè)量信號(hào)作調(diào)制信號(hào) 經(jīng)過調(diào)制的載波信號(hào)叫已調(diào)信號(hào) Date 2020 2 9 Page 12 1 3 4無(wú)線電信號(hào)的調(diào)制 1 調(diào)幅AM 使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅 任何一種非線性器件都可以用來(lái)產(chǎn)生調(diào)幅彼 晶體管是一種非線性器件 只要讓其工作在非線性 甲乙類 乙類或丙類 狀態(tài)下 即可用它構(gòu)成調(diào)幅電路 一般總是把高頻載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)分別加在諧振功率放大器的晶體管的某個(gè)電極上 利用晶體管的發(fā)射結(jié)進(jìn)行頻率變換 并通過選頻放大 從而達(dá)到調(diào)幅的目的 根據(jù)信號(hào)所加的電極不同 可分為基極調(diào)幅 集電極調(diào)幅和發(fā)射極調(diào)幅等多種調(diào)幅電路 調(diào)制 用傳遞信號(hào)去調(diào)制載波的過程 調(diào)制又有調(diào)幅與調(diào)頻和調(diào)相之分 Date 2020 2 9 Page 13 2 調(diào)頻FM 使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻 調(diào)頻波 調(diào)頻信號(hào) 的特點(diǎn)是 其頻率隨調(diào)制信號(hào)振幅的變化而變化 而它的幅度卻始終保持不變 當(dāng)調(diào)制信號(hào)的幅度為零時(shí) 調(diào)頻波的頻率稱為中心頻率 0 當(dāng)調(diào)制信號(hào)向正的方向增大時(shí) 調(diào)頻波的頻率就高于中心頻率 反之 當(dāng)調(diào)制信號(hào)向著負(fù)的方向變化時(shí) 調(diào)頻波的頻率就低于中心頻率 Date 2020 2 9 Page 14 1 發(fā)射的無(wú)線電波如何被接收到 電磁波在空間傳播時(shí) 如果遇到導(dǎo)體 會(huì)使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同 因此利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體 就可以接收到電磁波了 1 3 5無(wú)線電信號(hào)的解調(diào) 2 無(wú)線電波的調(diào)諧裝置 天線 通過改變可變電容的電容大小改變調(diào)諧電路的固有頻率 進(jìn)而使其 與接收電臺(tái)的電磁波頻率相同 這個(gè)頻率的電磁波就在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流 這樣就選出了電流最大的電磁波 解調(diào) 將調(diào)制信號(hào)還原出來(lái)的過程 解調(diào)又有檢波與鑒頻和鑒相之分 3 變頻 混頻 將一定頻率范圍的已調(diào)制高頻信號(hào)變成固定的中頻信號(hào) 調(diào)幅收音機(jī)中頻 465KHz調(diào)頻收音機(jī)中頻 10 7MHz電視圖象中頻 38MHz Date 2020 2 9 Page 15 幅度檢波 從調(diào)幅波中取出調(diào)制信號(hào)的過程 稱為幅度檢波 從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原調(diào)制信號(hào) 4 無(wú)線電波的調(diào)幅解調(diào) 檢波一 常用的檢波電路三種 小信號(hào)平方律檢波 大信號(hào)包絡(luò)全波和乘積檢波 分類 Date 2020 2 9 Page 16 調(diào)幅檢波的過程 Date 2020 2 9 Page 17 5 無(wú)線電波的調(diào)頻解調(diào) 檢波二 Date 2020 2 9 Page 18 二 常用電子線路 2 1 整流電路2 2 濾波電路2 3 穩(wěn)壓電路2 4 振蕩電路 Date 2020 2 9 Page 19 2 1整流電路 1 半波整流2 全波整流3 橋式整流 整流 利用整流元件 通常是整流二極管 的單向?qū)щ娦?實(shí)現(xiàn)將交流電變換成單向的脈動(dòng)直流電 單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過 而半波和全波整流電路中均有直流分量流過 所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高 在同樣功率容量條件下 體積可以小一些 單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路 故廣泛應(yīng)用于直流電源之中 Date 2020 2 9 Page 20 半波整流 Date 2020 2 9 Page 21 全波整流 Date 2020 2 9 Page 22 橋式整流 Date 2020 2 9 Page 23 濾波 將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除 減少交流成分 增加直流成分 濾波電路利用電抗性元件對(duì)交 直流阻抗的不同 實(shí)現(xiàn)濾波 2 2 濾波電路 電容器C對(duì)直流開路 對(duì)交流阻抗小 所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端 電感器L對(duì)直流阻抗小 對(duì)交流阻抗大 因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián) 經(jīng)過濾波電路后 既可保留直流分量 又可濾掉一部分交流分量 改變了交直流成分的比例 減小了電路的脈動(dòng)系數(shù) 改善了直流電壓的質(zhì)量 Date 2020 2 9 Page 24 電容濾波電路 電容濾波電路原理 若v2處于正半周 二極管D1 D3導(dǎo)通 變壓器次端電壓v2給電容器C充電 此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上 所以輸出波形同v2 是正弦波 當(dāng)v2到達(dá)wt p 2時(shí) 開始下降 先假設(shè)二極管關(guān)斷 電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載 L放電 指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大 在剛過wt p 2時(shí) 正弦曲線下降的速率很慢 所以剛過wt p 2時(shí)二極管仍然導(dǎo)通 在超過wt p 2后的某個(gè)點(diǎn) 正弦曲線下降的速率越來(lái)越快 當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí) 二極管關(guān)斷 所以在t2到t3時(shí)刻 二極管導(dǎo)電 充電 Vi Vo按正弦規(guī)律變化 t1到t2時(shí)刻二極管關(guān)斷 Vi Vo按指數(shù)曲線下降 放電時(shí)間常數(shù)為RLC Date 2020 2 9 Page 25 電感濾波電路原理 電感濾波電路 利用儲(chǔ)能元件電感器 的電流不能突變的性質(zhì) 把電感 與整流電路的負(fù)載 L相串聯(lián) 也可以起到濾波的作用 當(dāng)v2正半周時(shí) D1 D3導(dǎo)電 電感中的電流將滯后v2 當(dāng)負(fù)半周時(shí) 電感中的電流將更換經(jīng)由D2 D4提供 因橋式電路的對(duì)稱性和電感中電流的連續(xù)性 四個(gè)二極管D1 D3 D2 D4的導(dǎo)電角都是180 Date 2020 2 9 Page 26 2 3 穩(wěn)壓電路 引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化 理想的穩(wěn)壓電路輸出電阻Ro 0 則Vo與負(fù)載RL無(wú)關(guān) 為了降低Ro 穩(wěn)定Vo 高質(zhì)量的穩(wěn)壓電路必須采用深度電壓負(fù)反饋以改善電路性能 2 3 1二極管穩(wěn)壓電路2 3 2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路2 3 3三端集成穩(wěn)壓電路 Date 2020 2 9 Page 27 2 3 1二極管穩(wěn)壓電路 它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的 由于反向特性陡直 較大的電流變化 只會(huì)引起較小的電壓變化 當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓 I VO VZ IZ IR VR VO 當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓 IO IR VR VZ VO IZ IR VR VO Date 2020 2 9 Page 28 穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小 穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié) 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作電流較大 輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié) 穩(wěn)壓性能優(yōu)越 目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路 廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大 效率低 2 3 2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 顯然 VO VI VR 當(dāng)VI增加時(shí) R受控制而增加 使VR增加 從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響 若負(fù)載電流IL增加 R受控制而減小 使VR減小 從而在一定程度上抵消了因IL增加 或VI減小 對(duì)輸出電壓的影響 Date 2020 2 9 Page 29 在實(shí)際電路中 可變電阻R是用一個(gè)三極管來(lái)替代的 控制基極電位 從而就控制了三極管的管壓降VCE VCE相當(dāng)于VR 要想輸出電壓穩(wěn)定 必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖16 04所示 它由調(diào)整管 放大環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié) 基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成 Date 2020 2 9 Page 30 VI VO VF VO1 VCE VO 輸入電壓變化 負(fù)載電流保持不變 負(fù)載電流變化 輸入電壓保持不變 IL VI VO VF VO1 VCE VO Date 2020 2 9 Page 31 VF VREFVF Vo R2 R3 R1 R2 R3 nVo 其中n為取樣系數(shù) n R2 R3 R1 R2 R3 所以 Vo VREF n 調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓 Date 2020 2 9 Page 32 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小 如果輸出端短路 則輸出短路電流很大 同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上 使調(diào)整管的功耗大大增加 調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞 為此必須對(duì)穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù) 過載也會(huì)造成損壞 穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié) 保護(hù)的方法有反饋保護(hù)型和溫度保護(hù)型兩種 反饋保護(hù)型又分截流型和限流型兩種 溫度保護(hù)型是利用集成電路制造工藝 在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器 當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí) 啟動(dòng)保護(hù)電路工作 工作原理與反饋保護(hù)型相同 Date 2020 2 9 Page 33 截流型是當(dāng)發(fā)生短路時(shí) 通過保護(hù)電路使調(diào)整管截止 從而限制了短路電流 使之接近為零 截流特性如圖2 3 1所示 限流型是當(dāng)發(fā)生短路時(shí) 通過電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?使輸出電流得以限制 限流特性如圖2 3 2所示 圖2 3 1截流型特性圖2 3 2限流型特性 Date 2020 2 9 Page 34 將線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源和各種保護(hù)電路集成在一起就得到了集成穩(wěn)壓器 早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多 現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)外引線 輸入端 輸出端和公共端 2 3 3三端集成穩(wěn)壓電路 Date 2020 2 9 Page 35 振蕩電路 是一種自激振蕩電路 它的特點(diǎn)是利用 自激振蕩 原理工作的 其實(shí)質(zhì)是放大器引正反饋的結(jié)果 振蕩電路是不需要輸入信號(hào) 自己就可以產(chǎn)生一定輸出信號(hào)的電子電路 2 4 振蕩電路 振蕩電路的振蕩條件 相位平衡條件和幅值平衡條件1 振幅平衡條件 AF AF 1 2 其二為相位平衡條件 a f 2n n 0 1 2 自激振蕩 是指在不外加信號(hào)的條件下 放大電路就能夠產(chǎn)生某一頻率和一定幅度的輸出信號(hào) 這種現(xiàn)象稱 自激振蕩 Date 2020 2 9 Page 36 振蕩電路的組成部分 由四部分組成 即放大電路 反饋網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié) 1 放大電路具有一定的電壓放大倍數(shù) 其作用是對(duì)選擇出來(lái)的某一頻率的信號(hào)進(jìn)行放大 根據(jù)電路需要可采用單級(jí)放大電路或多級(jí)放大電路 2 反饋網(wǎng)絡(luò)是反饋信號(hào)所經(jīng)過的電路 其作用是將輸出信號(hào)反饋到輸入端 引入自激振蕩所需的正反饋 一般反饋網(wǎng)絡(luò)由線性元件R L和C按需要組成 3 選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻的功能 其作用是選出指定頻率的信號(hào) 以便使正弦波振蕩電路實(shí)現(xiàn)單一頻率振蕩 選頻網(wǎng)絡(luò)分為L(zhǎng)c選頻網(wǎng)絡(luò)和Rc選頻網(wǎng)絡(luò) 使用LC選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路 稱為L(zhǎng)C振蕩電路 使用RC選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路 稱為RC振蕩電路 4 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)具有穩(wěn)定輸出信號(hào)幅值的作用 以便使電路達(dá)到等幅振蕩 因此穩(wěn)幅環(huán)節(jié)是正弦波振蕩電路的重要組成部分 Date 2020 2 9 Page 37 2 4 1變壓器反饋式振蕩器 反饋網(wǎng)絡(luò)采用變壓器 利用變壓器的一次繞組與電容并聯(lián)組成振蕩回路作選頻網(wǎng)絡(luò) 代替晶體管集電極電阻Rc 從變壓器的二次繞組引回反饋電壓并將其加到放大電路的輸入端 電路如圖1 31所示 變壓器反饋式LC振蕩電路的特點(diǎn)是振蕩頻率調(diào)節(jié)方便 容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和達(dá)到起振要求 輸出波形一般 頻率穩(wěn)定度不高 產(chǎn)生正弦波信號(hào)的頻率為幾千赫至幾十兆赫 一般適用于要求不高的設(shè)備 Date 2020 2 9 Page 38 電感三點(diǎn)式振蕩器的典型電路如圖1 32所示 在LC振蕩回路中 電感有一個(gè)抽頭使線圈分成兩部分即線圈L1和線圈L2 線圈L1的3端接到晶體管的基極B 線圈L2的1端接晶體管的集電極C 中間抽頭2接發(fā)射極E 也就是說電感線圈的三端分別接晶體管的三極 所以叫電感三點(diǎn)式振蕩器 又稱哈特萊振蕩器 在該電路中L1兼作反饋網(wǎng)絡(luò) 通過耦合電容Cl將Ll反饋電壓加在晶體管的輸入端 經(jīng)放大后 在LC振蕩回路中得到高頻振蕩信號(hào) 只要適當(dāng)選擇電感線圈抽頭的位置 使反饋信號(hào)大于輸入信號(hào) 就可以在LC回路中獲得不衰減的等幅振蕩 2 4 2電感三端式振蕩器 式中 Ll L2為線圈抽頭兩邊的自感系數(shù) M為兩段電感線圈的瓦感系數(shù) C為振蕩電容 fo為振蕩頻率 其振蕩頻率可由下式求得 Date 2020 2 9 Page 39 2 4 3電容三端式振蕩器 電容三點(diǎn)式振蕩器的典型電路圖 其結(jié)構(gòu)與電感三點(diǎn)式振蕩器相似 只是將L C互換了位置 LC振蕩回路中采用兩個(gè)電容串聯(lián)成電容支路 兩電容中間有一引出端 通過引出端從LC振蕩回路的電容支路上取一部分電壓反饋到放大電路的輸入端 由于電容支路三個(gè)端點(diǎn)分別接于晶體管的三極上 所以把這種電路稱為電容三點(diǎn)式LC振蕩器 又稱為柯爾皮茲振蕩器 該電路的振蕩頻率可由下式求得 式中 Ceq為L(zhǎng)C并聯(lián)回路的等效電容 Date 2020 2 9 Page 40 電感三點(diǎn)式振蕩器和電容三點(diǎn)式振蕩器各自的特點(diǎn) 電感三點(diǎn)式LC振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率調(diào)節(jié)方便 電路容易起振 輸出信號(hào)的波形中含有高次諧波 波形較差 頻率穩(wěn)定度不高 可產(chǎn)生正弦波信號(hào)的頻率為幾千赫至幾十兆赫 一般用于要求不高的場(chǎng)合或設(shè)備中 電容三點(diǎn)式LC振蕩器的特點(diǎn)是頻率調(diào)節(jié)不方便 輸出信號(hào)的波形好 頻率的穩(wěn)定度較高 可產(chǎn)生幾兆赫至100MHz以上的頻率 一般用于頻率固定或在小范圍內(nèi)頻率調(diào)節(jié)的場(chǎng)合或設(shè)備中 電感三點(diǎn)式振蕩器與電容三點(diǎn)式振蕩器相比有兩個(gè)缺點(diǎn) 1 改變電感不方便 2 因反饋電壓取自Ll上 Ll對(duì)高次諧波阻抗大 從而引起振蕩回路輸出諧波分量增大 輸出波形較差 Date 2020 2 9 Page 41 采用RC元件組成的電路作選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路 稱為RC振蕩器 按反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) RC振蕩電路可分為RC移相式 RC橋式和雙T式選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路 其中RC橋式振蕩電路采用RC串并聯(lián)電路作選頻網(wǎng)絡(luò) 故又稱RC串并聯(lián)振蕩電路 如圖1 29所示 這個(gè)電路由兩部分組成 即放大器Au和選頻網(wǎng)絡(luò)FuoAu為集成運(yùn)算放大器所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器 而Fu則由Zl Z2組成 同時(shí)兼作正反饋網(wǎng)絡(luò) Zl Z2和Rl R2正好形成一個(gè)四臂電橋 放大電路的輸入端和輸出端分別接到電橋的兩個(gè)對(duì)角線上 因此這種RC振蕩電路又稱RC橋式振蕩器 2 4 4RC振蕩器 Date 2020 2 9 Page 42 RC移相式正弦波振蕩電路是把RC移相網(wǎng)絡(luò)作為正弦波振蕩電路的反饋環(huán)節(jié) 如圖l 30所示 該振蕩電路的RC移相網(wǎng)絡(luò)提供180 解的相移 而放大器采用反相輸入比例放大電路 故 a 180 a f 0 滿足振蕩的相位條件 只要調(diào)節(jié)熱敏電阻Rf 使放大倍數(shù)足以補(bǔ)償反饋網(wǎng)絡(luò)引起的信號(hào)幅度衰減 就可以產(chǎn)生正弦波振蕩信號(hào) RC移相式正弦波振蕩電路 Date 2020 2 9 Page 43 文氏電橋振蕩電路 振蕩電路的原理圖如上圖所示 其中集成運(yùn)放A作為放大電路 它的選頻網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由R C元件組成的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) RF和R 支路引入一個(gè)負(fù)反饋 由圖可見 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的R1 C1和R2 C2以及負(fù)反饋支路中的RF和R 正好組成一個(gè)電橋的四個(gè)臂 因此這種電路又稱為文氏電橋振蕩電路 Date 2020 2 9 Page 44 采用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)選頻元件的正弦波振蕩電路叫石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩器的形式多種多樣 但其基本電路只有兩類 即并聯(lián)晶體振蕩電路和串聯(lián)晶體振蕩電路 在前者中石英晶體是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn) 而在后者中則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn) 在并聯(lián)晶體振蕩電路中 石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間 石英晶體作為一個(gè)電感來(lái)組成振蕩電路 而在串聯(lián)晶體振蕩電路中 石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率處 利用串聯(lián)諧振時(shí)阻抗最小的特性來(lái)組成正弦波振蕩電路 2 4 5石英晶體振蕩器 Date 2020 2 9 Page 45 分析判斷電路能否產(chǎn)生振蕩常采用的方法 分析電路能否產(chǎn)生振蕩的方法是看電路是否滿足自激振蕩條件 首先檢查相位平衡條件即檢查反饋是否為正反饋 然后檢查振幅平衡條件 一般振幅平衡條件比較容易滿足 若不滿足 可在測(cè)試調(diào)整時(shí) 通過改變放大倍數(shù) Au 和反饋系數(shù) F 使電路滿足 AF 1的振幅平衡條件 通常只要正弦波振蕩電路滿足相位平衡條件 就可認(rèn)為電路產(chǎn)生正弦波振蕩 判斷相位平衡條件 常用瞬時(shí)極性法 所謂瞬時(shí)極性法即斷開反饋信號(hào)至放大電路的輸入端點(diǎn) 在放大電路的輸入端加一輸入電壓Vi 并設(shè)其極性為正 然后經(jīng)過放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸放大后 若引入的是并聯(lián)反饋 則看反饋信號(hào)Vf與輸入信號(hào)Vi的極性是否相同 若兩者極性相同 則電路滿足相位平衡條件 能產(chǎn)生正弦波振蕩 若兩者極性不同 則電路不滿足相位平衡條件 無(wú)法產(chǎn)生正弦波振蕩 Date 2020 2 9 Page 46 思考題 1 無(wú)線電的傳播有哪幾種方式 2 說說電磁波的特點(diǎn) 3 簡(jiǎn)單描述無(wú)線電信號(hào)傳輸系統(tǒng) 4 整流電路有哪幾種方式 5 振蕩電路的振蕩條件是什么 三 晶體二極管與晶體三極管 3 1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)3 2 晶體二極管3 3 晶體三極管 Date 2020 2 9 Page 48 3 1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)3 1 1半導(dǎo)體的概念3 1 2PN結(jié)的形成3 1 3PN結(jié)的單向?qū)щ娦?Date 2020 2 9 Page 49 3 1 1半導(dǎo)體的概念 半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì) 主要是硅 鍺 硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等四價(jià)元素 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種完全純凈的 結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體 也就是說不含 雜質(zhì) 的四價(jià)元素 所謂 雜質(zhì) 就是非四價(jià)元素 Date 2020 2 9 Page 50 雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì) 就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的改變 因摻入雜質(zhì)性質(zhì)不同 雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為空穴 P 型半導(dǎo)體和電子 N 型半導(dǎo)體兩大類 P型半導(dǎo)體是在純凈的半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素而形成的 其中空穴為多數(shù)載流子 自由電子為少數(shù)載流子 以空穴導(dǎo)電為主 三價(jià)元素 硼 鋁 銦 受主原子 能夠吸收電子的雜質(zhì)原子 N型半導(dǎo)體是在純凈的半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素而形成的 其中自由電子為多數(shù)載流子 而空穴為少數(shù)載流子 以自由電子導(dǎo)電為主 五價(jià)元素 磷 砷 銻 施主原子 可以提供電子的雜質(zhì)原子 Date 2020 2 9 Page 51 由于熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子 自由電子移走后而留下的空穴 Date 2020 2 9 Page 52 P型 N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然增強(qiáng) 但并不能直接用來(lái)制造半導(dǎo)體器件 通常應(yīng)將一塊完整的半導(dǎo)體中的一部分形成P型半導(dǎo)體 另一部分形成N型半導(dǎo)體 在流子擴(kuò)散后 在P型及N型半導(dǎo)體的交界面處就會(huì)形成一個(gè)具有內(nèi)電場(chǎng)的電荷區(qū) 稱PN結(jié) 3 1 2PN結(jié)的形成 Date 2020 2 9 Page 53 3 1 2 1載流子的濃度差產(chǎn)生的多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后 在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差 N型區(qū)內(nèi)的電子很多而空穴很少 P型區(qū)內(nèi)的空穴很多而電子很少 這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散 因此 有些電子要從N型區(qū)向P型區(qū)擴(kuò)散 也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴(kuò)散 Date 2020 2 9 Page 54 電子和空穴帶有相反的電荷 它們?cè)跀U(kuò)散過程中要產(chǎn)生復(fù)合 中和 結(jié)果使P區(qū)和N區(qū)中原來(lái)的電中性被破壞 P區(qū)失去空穴留下帶負(fù)電的離子 N區(qū)失去電子留下帶正電的離子 這些離子因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系 它們不能移動(dòng) 因此稱為空間電荷 它們集中在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近 形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū) 這就是所謂的PN結(jié) 3 1 2 2電子和空穴的復(fù)合形成了空間電荷區(qū) Date 2020 2 9 Page 55 在空間電荷區(qū)后 由于正負(fù)電荷之間的相互作用 在空間電荷區(qū)中形成一個(gè)電場(chǎng) 其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū) 由于該電場(chǎng)是由載流子擴(kuò)散后在半導(dǎo)體內(nèi)部形成的 故稱為內(nèi)電場(chǎng) 因?yàn)閮?nèi)電場(chǎng)的方向與電子的擴(kuò)散方向相同 與空穴的擴(kuò)散方向相反 所以它是阻止載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的 3 1 2 3內(nèi)電場(chǎng)E又阻止多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) Date 2020 2 9 Page 56 半導(dǎo)體中的PN結(jié)是半導(dǎo)體內(nèi)的內(nèi)電場(chǎng) 它的方向是由N區(qū)指向P區(qū)的 只允許一個(gè)方向的電流通過 因此說PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?3 1 3PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?Date 2020 2 9 Page 57 當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體材料結(jié)合時(shí) 由于P型材料空穴多電子少 而N型材料電子多空穴少 結(jié)果P型材料中的空穴向N型材料這邊擴(kuò)散 N型材料中的電子向P型材料這邊擴(kuò)散 擴(kuò)散的結(jié)果使得結(jié)合區(qū)兩側(cè)的P型區(qū)出現(xiàn)負(fù)電荷 N型區(qū)帶正電荷 形成一個(gè)勢(shì)壘 由此而產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)將阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)進(jìn)行 當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí) 在PN結(jié)兩側(cè)形成一個(gè)耗盡區(qū) 耗盡區(qū)的特點(diǎn)是無(wú)自由載流子 呈現(xiàn)高阻抗 Date 2020 2 9 Page 58 當(dāng)PN結(jié)反偏時(shí) 外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向一致 耗盡區(qū)在外電場(chǎng)作用下變寬 使勢(shì)壘加強(qiáng) Date 2020 2 9 Page 59 當(dāng)PN結(jié)正偏時(shí) 外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反 耗盡區(qū)在外電場(chǎng)作用下變窄 勢(shì)壘削弱 使載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)繼續(xù)形成電流 此即為PN結(jié)的單向?qū)щ娦?電流方向是從P指向N Date 2020 2 9 Page 60 零偏 負(fù)偏 正偏 Date 2020 2 9 Page 61 思考題 1 最常用來(lái)制成半導(dǎo)體的材料是什么 2 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體分別是由什么構(gòu)成的 3 空間電荷區(qū)又稱為耗盡區(qū) 為什么 4 如需將PN結(jié)處于正向偏置 外接電壓的極性如何確定 5 PN結(jié)處于反向偏置時(shí) 耗盡區(qū)的寬度是增加還是減少 為什么 3 2 半導(dǎo)體二極管 3 2 1二極管結(jié)構(gòu)類型3 2 2二極管的分類及應(yīng)用3 2 3二極管的導(dǎo)電特性3 2 4技術(shù)參數(shù) Date 2020 2 9 Page 63 半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié) 還有相應(yīng)的正負(fù)電極引線 用玻璃 塑料或金屬管殼封裝制成 從P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極 用 表示 從N區(qū)引出的電極稱為陰極 用 表示 二極管的文字符號(hào)用D表示 3 2 1 1二極管的結(jié)構(gòu) PN D 特性 作為一種非線性元件 具有單方向?qū)щ娔芰?因此常用于整流和檢波 Date 2020 2 9 Page 64 半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同可以分為點(diǎn)接觸型 面接觸型和平面型 3 2 1 2二極管的類型 Date 2020 2 9 Page 65 點(diǎn)接觸型二極管 點(diǎn)接觸型二極管是由一根很細(xì)的金屬觸絲 如三價(jià)元素鋁 和一塊半導(dǎo)體 如鍺 的表面接觸 然后在正方向通過很大的瞬時(shí)電流 使出絲和半導(dǎo)體牢固地熔接在一起 三價(jià)金屬與鍺結(jié)合構(gòu)成PN結(jié) 并做出相應(yīng)的電極引線 外加管殼密封而成 由于點(diǎn)接觸型二極管金屬絲很細(xì) 形成的PN結(jié)面積很小 所以極間電容很小 同時(shí)也不能承受高的反向電壓和大的電流 這種類型的管子適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開關(guān)元件 Date 2020 2 9 Page 66 面接觸型二極管 面接觸型二極管的 PN結(jié) 面積較大 允許通過較大的電流 幾安到幾十安 主要用于把交流電變換成直流電的 整流 電路中 Date 2020 2 9 Page 67 平面型二極管 平面型二極管是一種特制的硅二極管 它不僅能通過較大的電流 而且性能穩(wěn)定可靠 多用于開關(guān) 脈沖及高頻電路 集成電路中 Date 2020 2 9 Page 68 3 2 2二極管的分類及應(yīng)用 按用途分 普通二極管用于檢波鑒頻限幅 整流二極管用于不同功率的整流 開關(guān)二極管用于計(jì)算機(jī)脈沖控制開關(guān)電路 穩(wěn)壓二極管用于穩(wěn)壓電路 還有發(fā)光二極管等 按材料不同分為 硅管 起始電流較大 0 6伏 用于信號(hào)較強(qiáng)電路 鍺管 起始電流較小 0 2伏 用于信號(hào)較弱電路 按封裝材料不同分為 玻璃管殼 塑料管殼和環(huán)氧樹脂管殼等多種 Date 2020 2 9 Page 69 常用各類二極管 普通二極管 穩(wěn)壓二極管 發(fā)光二極管 二極管的命名方法 如2CP102 二極管C N型硅材料P 普通管10 序號(hào) Date 2020 2 9 Page 70 利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為單向脈動(dòng)直流電的電路 稱為整流電路 此時(shí)的二極管可看成開關(guān)元件 即所謂理想二極管 常用整流電路可分為 半波整流電路全波整流電路橋式整流電路 3 2 2 1整流二極管 Date 2020 2 9 Page 71 輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi) 只是正半周導(dǎo)電 在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波 半波整流電路 Date 2020 2 9 Page 72 全波整流電路 Date 2020 2 9 Page 73 當(dāng)正半周時(shí) 二極管D1 D3導(dǎo)通 在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周 當(dāng)負(fù)半周時(shí) 二極管D2 D4導(dǎo)通 在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周 橋式整流電路 Date 2020 2 9 Page 74 Date 2020 2 9 Page 75 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅晶體二極管 由于它有穩(wěn)定電壓的作用 經(jīng)常應(yīng)用在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子線路中 穩(wěn)壓二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似 但是制造工藝不同 當(dāng)它承受一定的反向電壓時(shí) 就會(huì)反向擊穿 這種反向擊穿不會(huì)使穩(wěn)壓管損壞 反而使穩(wěn)壓管兩端的電壓不變 起到穩(wěn)定電壓的作用 因此穩(wěn)壓管不是工作于正向?qū)?而是將他反向連接在電路中 與負(fù)載并聯(lián) 穩(wěn)定負(fù)載電壓 穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 3 2 2 2穩(wěn)壓二極管 Date 2020 2 9 Page 76 穩(wěn)壓二極管典型應(yīng)用電路 Date 2020 2 9 Page 77 發(fā)光二極管是采用磷化鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的 以直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌l(fā)光器件 與普通二極管一樣也由PN結(jié)構(gòu)成 同樣具有單向?qū)щ娦?但發(fā)光二極管不是用它的單向?qū)щ娦?而是讓它發(fā)光作指示 顯示 器件 發(fā)光二極管以功耗低 體積小 響應(yīng)速度快 抗震動(dòng) 壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用作指示燈等方面 3 2 2 3發(fā)光二極管 Date 2020 2 9 Page 78 3 2 3二極管伏安 V I 特性 Date 2020 2 9 Page 79 在電子電路中 將二極管的正極接在高電位端 負(fù)極接在低電位端 二極管就會(huì)導(dǎo)通 這種連接方式 稱為正向偏置 必須說明 當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí) 二極管仍然不能導(dǎo)通 流過二極管的正向電流十分微弱 只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值 這一數(shù)值稱為 門檻電壓 鍺管約為0 2V 硅管約為0 6V 以后 二極管才能直正導(dǎo)通 導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變 鍺管約為0 3V 硅管約為0 7V 稱為二極管的 正向壓降 3 2 3 1正向特性 Date 2020 2 9 Page 80 在電子電路中 二極管的正極接在低電位端 負(fù)極接在高電位端 此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過 此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài) 這種連接方式 稱為反向偏置 二極管處于反向偏置時(shí) 仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管 稱為漏電流 當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值 反向電流會(huì)急劇增大 二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿 3 2 3 2反向特性 Date 2020 2 9 Page 81 3 2 4 1 額定正向工作電流 IF 也稱最大允許電流 是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向電流值 為避免過大電流沖擊 使二極管PN結(jié)燒壞而規(guī)定的額定電流值 因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會(huì)使管芯發(fā)熱 溫度上升 溫度超過容許限度 硅管為140左右 鍺管為90左右 時(shí) 就會(huì)使管芯過熱而損壞 所以 二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值 例如 常用的IN4001 4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A 3 2 4二極管的主要技術(shù)參數(shù) Date 2020 2 9 Page 82 指允許加在二極管兩端的反向電壓的最大值 超過此值會(huì)擊穿二極管 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí) 會(huì)將管子擊穿 失去單向?qū)щ娔芰?為了保證使用安全 規(guī)定了最高反向工作電壓值 例如 IN4001二極管反向耐壓為50V IN4007反向耐壓為1000V 3 2 4 2 最高反向工作電壓 UR Date 2020 2 9 Page 83 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下 流過二極管的反向電流 反向電流越小 管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系 大約溫度每升高10 反向電流增大一倍 例如2AP1型鍺二極管 在25時(shí)反向電流若為250uA 溫度升高到35 反向電流將上升到500uA 依此類推 在75時(shí) 它的反向電流已達(dá)8mA 不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?還會(huì)使管子過熱而損壞 又如 2CP10型硅二極管 25時(shí)反向電流僅為5uA 溫度升高到75時(shí) 反向電流也不過160uA 故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性 3 2 4 3 反向電流 IR Date 2020 2 9 Page 84 測(cè)量的方法是先把萬(wàn)用表?yè)艿?歐姆 檔 通常用Rx100或Rx1K 進(jìn)行 判斷二極管好壞 測(cè)量正反向電阻 如果反向電阻遠(yuǎn)大于正向電阻則沒有問題 而二者相等 無(wú)窮大或?yàn)?則說明二極管損壞 注意不要使用RX1檔 以免電流過大燒壞二極管 二極管的測(cè)量 Date 2020 2 9 Page 85 用指針萬(wàn)用表判斷二極管的正負(fù) 二極管截止 阻值很大 一般為幾百千歐 這就告訴我們黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極 紅表筆接觸的是二極管的正極 Date 2020 2 9 Page 86 二極管導(dǎo)通 阻值較小 幾十歐到幾千歐的范圍 這就告訴我們黑表筆接觸的是二極管的正極 紅表筆接觸的是二極管的負(fù)極 用指針萬(wàn)用表判斷二極管的正負(fù) Date 2020 2 9 Page 87 思考題 1 二極管按結(jié)構(gòu)分有哪幾種 2 此符號(hào)表示什么 3 二極管按用途分有哪幾種 4 導(dǎo)通電壓是指什么 5 鍺二極管和硅二極管的導(dǎo)通電壓是多少 6 試分析二極管的伏安特性 3 3 晶體三極管 3 3 1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)3 3 2種類及命名3 3 3技術(shù)參數(shù)3 3 4特性曲線3 3 5基本放大電路 Date 2020 2 9 Page 89 發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié) 基區(qū) 集電結(jié) 集電區(qū) 晶體三極管具有2個(gè)PN結(jié) 3個(gè)區(qū) 從3個(gè)區(qū)中引出3個(gè)電極 3個(gè)區(qū)分別為發(fā)射區(qū) 基區(qū)和集電區(qū) 發(fā)射區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié) 集電區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為集電結(jié) 3 3 1 1晶體三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Date 2020 2 9 Page 90 3 3 1 2晶體三極管的管腳 有兩種類型 NPN型和PNP型 中間部分稱為基區(qū) 相連電極稱為基極 用B或b表示 Base 一側(cè)稱為發(fā)射區(qū) 相連電極稱為發(fā)射極 用E或e表示 Emitter 另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極 用C或c表示 Collector E B間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié) Je C B間的PN結(jié)稱為集電結(jié) Jc Date 2020 2 9 Page 91 3 3 1 3晶體三極管的圖形符號(hào) Date 2020 2 9 Page 92 三極管的符號(hào)在圖的下方給出 發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向 從外表上看兩個(gè)N區(qū) 或兩個(gè)P區(qū) 是對(duì)稱的 實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大 面積小 作用是發(fā)射載流子 集電區(qū)摻雜濃度低 且集電結(jié)面積大 作用是收集載流子 基區(qū)摻雜濃度最低 且制造得很薄 其厚度一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米 作用是傳輸載流子 發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的結(jié)構(gòu)不同 不能互換 3 3 1 4晶體三極管的工藝特點(diǎn) Date 2020 2 9 Page 93 發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié) 基區(qū) 集電結(jié) 集電區(qū) PNP型 NPN型 Date 2020 2 9 Page 94 3 3 2 1晶體三極管的種類 依工作頻率分為 低頻三極管和高頻三極管 依工作功率分為 小功率 中功率和大功率三極管 依封裝形式分為 金屬封裝 玻璃封裝 塑料封裝 依導(dǎo)電特性分為 PNP型NPN型 依材料不同分為 硅管和鍺管 一般大功率三極管多為金屬封裝 通常以金屬外殼為集電極C 直接擰在電路板上 利于散熱 Date 2020 2 9 Page 95 3 3 2 2晶體三極管的型號(hào)表示 一 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下 第一位 表示器件電極數(shù)目 第二位 A表示鍺PNP管 B表示鍺NPN管 C表示硅PNP管 D表示硅NPN管 第三位 X表示低頻小功率管 D表示低頻大功率管 G表示高頻小功率管 A表示高頻小功率管 K表示開關(guān)管 Date 2020 2 9 Page 96 二 日本半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體分立器件 由五至七部分組成 通常只用到前五個(gè)部分 其各部分的符號(hào)意義如下 第一部分 用數(shù)字表示器件有效電極數(shù)目或類型 0 光電 即光敏 二極管三極管及上述器件的組合管 1表示二極管 2表示三極或具有兩個(gè)PN結(jié)的其他器件 3表示具有四個(gè)有效電極或具有三個(gè)PN結(jié)的其他器件 依此類推 第二部分 日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA注冊(cè)標(biāo)志 S 表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA注冊(cè)登記的半導(dǎo)體分立器件 Date 2020 2 9 Page 97 第三部分 用字母表示器件使用材料極性和類型 A PNP型高頻管 B PNP型低頻管 C NPN型高頻管 D NPN型低頻管 F P控制極可控硅 G N控制極可控硅 H N基極單結(jié)晶體管 J P溝道場(chǎng)效應(yīng)管 K N溝道場(chǎng)效應(yīng)管 M 雙向可控硅 第四部分 用數(shù)字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA登記的順序號(hào) 兩位以上的整數(shù) 從 11 開始 表示在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA登記的順序號(hào) 不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號(hào) 數(shù)字越大 越是近期產(chǎn)品 第五部分 用字母表示同一型號(hào)的改進(jìn)型產(chǎn)品標(biāo)志 A B C D E F表示這一器件是原型號(hào)產(chǎn)品的改進(jìn)產(chǎn)品 Date 2020 2 9 Page 98 三 美國(guó)半導(dǎo)體三極管命名方法美國(guó)晶體管或其他半導(dǎo)體器件的命名法較混亂 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體三極管命名方法如下 第一部分 用符號(hào)表示器件用途的類型 JAN 軍級(jí) JANTX 特軍級(jí) JANTXV 超特軍級(jí) JANS 宇航級(jí) 無(wú) 非軍用品 第二部分 用數(shù)字表示PN結(jié)數(shù)目 第三部分 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 注冊(cè)標(biāo)志 N 該器件已在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 注冊(cè)登記 第四部分 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記順序號(hào) 多位數(shù)字 該器件在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記的順序號(hào) 第五部分 用字母表示器件分檔 A B C D 同一型號(hào)器件的不同檔別 如 JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開關(guān)三極管 JAN 軍級(jí) 2 三極管 N EIA注冊(cè)標(biāo)志 3251 EIA登記順序號(hào) A 2N3251A檔 Date 2020 2 9 Page 99 它是指集電區(qū)的少數(shù)載流子在集電結(jié)反向偏置作用下漂移而形成的反向電流 它與二極管中的反向飽和電流在本質(zhì)上是相同的 因此當(dāng)發(fā)射極開路 IE 0 時(shí) 集電極電流值即為反向飽和電流 ICBO大小是管子質(zhì)量好壞的標(biāo)志之一 實(shí)際當(dāng)中ICBO越小越好 小功率管約為幾個(gè)微安 此值雖小但受溫度影響很大 是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素之一 ICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極 O是Open的字頭 代表第三個(gè)電極E開路 3 3 3 1反向飽和電流ICBO Date 2020 2 9 Page 100 它是指基極開路 IB 0 時(shí) 集電極與發(fā)射極之間的反向飽和電流 ICEO的大小為ICBO的 倍 ICEO受溫度影響更嚴(yán)重 因此它對(duì)三極管的工作穩(wěn)定性影響更大 實(shí)際當(dāng)中應(yīng)該越小越好 ICEO和ICBO有如下關(guān)系 ICEO 1 ICBO 3 3 3 2穿透電流ICEO Date 2020 2 9 Page 101 3 3 3 3三極管的極限參數(shù) 一 如右圖所示 當(dāng)集電極電流增加時(shí) 就要下降 當(dāng) 值下降到線性放大區(qū) 值的70 30 時(shí) 所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流Icm 至于 值下降多少 不同型號(hào)的三極管 不同的廠家的規(guī)定有所差別 可見 當(dāng)Ic Icm時(shí) 并不表示三極管會(huì)損壞 1 集電極最大允許電流 Icm Date 2020 2 9 Page 102 2 集電極 發(fā)射極間的最大允許反向電壓 BVce0 最大允許反向電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力 3 集電極最大允許功耗 Pcm 是指集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗 Pcm Icvcb Icvce 因發(fā)射結(jié)正偏 呈低阻 所以功耗主要集中在集電結(jié)上 在計(jì)算時(shí)往往用Vce取代Vcb 3 3 3 3三極管的極限參數(shù) 二 Date 2020 2 9 Page 103 三極管的輸出特性曲線是用來(lái)表示該管各極電壓和電流之間相互關(guān)系 它反映出三極管的性能 是分析放大電路的重要依據(jù) 右圖為最常見的發(fā)射極接法時(shí)的輸出特性曲線 3 3 4三極管的輸出特性曲線 一 Date 2020 2 9 Page 104 根據(jù)輸出特性曲線的特點(diǎn) 通常將三極管的工作范圍分為三個(gè)區(qū)域 截止區(qū) 飽和區(qū) 放大區(qū) 它們的各自特點(diǎn)概述如下 截止區(qū) IC接近零的區(qū)域 相當(dāng)IC 0的曲線的下方 此時(shí) 發(fā)射結(jié)反偏 集電結(jié)反偏 飽和區(qū) IC受UCE