《电工电子技术项目教程 教学课件 ppt 作者 黄文娟 项目八》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术项目教程 教学课件 ppt 作者 黄文娟 项目八（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目八,扩音机电路的安装及测试,电工电子技术,项目目标,了解半导体晶体管的结构，理解半导体晶体管的电流放大作用；多级放大电路的组成和频率响应。 熟悉放大电路的组成和基本原理，掌握基本放大电路的分析方法；常用功率放大电路的工作原理。 掌握集成功放的应用，培养学生对集成电路的装配能力。 使学生具备团队合作能力和环保意识,电工电子技术,实训环境要求：本项目的教学应在一体化的电工技能实训室和电子装配实训室进行，实训室内设有教学区（配备多媒体）、工作区、资料区和展示区。要配备常用的电工实验台等设备，以及万用表等常用工具。 指导要求：配备一名主讲教师和一名实验室辅助教师。 学生要求；根据班级情况进行分组，
2、一般每组3-4名同学，选出小组长。 教学手段选择： 1）主要应用讲授法、任务教学法、讨论法和演示法进行教学； 2）采取多媒体教学与实物演示相结合； 3）现场教学与动手操作相结合； 4）教师主导与学生自主学习相结合。,工作情境,电工电子技术,示波器分类,模拟示波器和数字示波器 数字示波器，优点：可以以相应的稳定性、亮度和清晰度显示范围内的任何频率 数字示波器分类： 数字存储示波器：显示依赖光栅类屏幕，可以捕获瞬态信号，以二进制存储，可以对波形进行分析、归档、打印等。波形不需要连续，可永久存储及处理信号，但无辉度等级。采用串行处理结构，在单次多通道仪器中提供了非常高的性能，特别适合重复率低的或单次
3、高速多通道设计应用。微处理器是速度的瓶颈，它限制这波形捕获的速率。,实践知识,数字荧光示波器（DPO）：采用并行处理结构，使用独特的ASIC硬件采集波形图像，提供高波形捕获速率，实现更高的信号查看水平，提高了看到数字系统中发生的瞬态事件的概率。把数字化的波形光栅化到数字荧光数据库中，数据库中的信号图像快照通过管线直接传送到显示系统，消除了其他结构中固有的数据处理瓶颈，增强了实时显示更新功能。采用纯电子数字荧光，实际是一个连续更新的数据库，每一个像素有一个数据库单元，每次捕获时都映射到数字荧光数据库的单元中，表示屏幕位置、波形接触的每个单元都会使用辉度信息加强。适合实时观察高频和低频、重复波形、
4、瞬态信号及信号变化。并且提供了辉度轴。,实践知识,数字采样示波器：与数字荧光示波器相比，衰减器/放大器和采样桥接器的位置颠倒。信号被采样门转换成较低的频率，大大提高了仪器带宽，代价是动态范围有限，大多限制在峰峰值1，保护电压限定在大约3V，优点是准确捕获频率成分远远高于示波器采样率的信号。,其他类型数字示波器：混合域示波器、混合信号示波器,实践知识,示波器系统和控制功能,一、垂直系统和控制功能： 端接：1M、50 耦合：DC、AC和GND 带宽：限制（降低噪声，使波形画面更干净）、增强（任意波形滤波器扩展带宽使通道频响平坦化，改善相位线性度，降低上升时间，改善时域阶跃响应） 位置、偏置、颠倒、
5、标度,实践知识,二、水平系统和控制功能,样点：ADC中导出的数字值 采样间隔：样点之间的时间 波形点：存储器中存储的、显示构建波形的数字值 波形间隔：波形点之间的时间 采样间隔和波形间隔可以相同也可不同，因此有不同的采样采集模式,实践知识,采集模式,采样模式：最简单的采集模式，每个波形间隔期间保存一个样点，示波器生成一个波形点 峰值检测模式：示波器保存两个波形间隔期间获得的最大值样点和最小值样点，使用这些样点作为两个对应的波形点。能捕获采样模式下波形点之间发生的快速信号变化 Hi-Res模式：在一个波形间隔内部获得的多个样点被平均生成一个波形点，可以降低噪声，改善低速信号的分辨率，较平均模式的
6、优势：在单次事件上仍可以使用Hi-Res模式 包络模式：与峰值模式类似，来自多个采集的最小波形点和最大波形点结合在一起，构成一个波形，显示min/max随时间累积情况 平均模式：在每个波形间隔期间保存一个样点，平均来自多个连续采集的波形点，生成最后显示的波形点 波形数据库模式：累积一个波形数据库，提供由幅度、时间和数量组成的三维阵列,实践知识,采样及采样控制功能,内插方法：线性内插、sin(x)/x内插 水平时基工作方式：自动或交互：实时程度最高的显示更新速率；恒定采样率模式：最高的测量精度、保持最高采样率提供好的实时分辨率；手动模式：直接独立控制采样率和记录长度 采样方法：实时采样和等效时间
7、采样 实时采样：适合频率范围不到示波器最大采样率一半的信号，是使用示波器捕获快速、单次、瞬态信号的唯一方法。最大挑战：高采样率,实践知识,等效时间采样：可以准确捕获频率超过示波器采样率一半的信号。两种方法：随机和顺序，优点：随机允许 显示触发点前面的输入信号而不使用延迟线路，顺序提供的时间分辨率和精度则要高得多。要求：信号都是重复的,实践知识,随机等效时间采样和顺序等效时间采样,随机等效时间数字化器采用内部时钟，内部时钟相对于输入信号和信号触发异步运行,顺序等效时间采样器每次触发采集一个样点，独立于时间/格设置或扫描速度，每次触发延迟非常短的、精心设计的时间增量后采集,实践知识,水平系统其它控
8、制功能,延迟时基：相对于主时基一定的延迟，带有扫描，可以看到仅使用主时基看不到的波形 缩放/卷动：专用水平位置放大，查看特定区域的波形。 搜索：查看自定义事件 XY模式：在横轴输入信号 Z轴：以亮度区分发生次数的多与少 XYZ模式：常用于显示无线通信设备测试中的极坐标码型：星座图,实践知识,三、触发系统及控制功能,触发控制功能：稳定重复波形、捕获单次波形 最基本触发类型：边沿触发 其它高级触发可以隔离关心的特定事件，优化示波器的采样率和记录长度。如：转换速率触发、毛刺触发、脉宽触发、欠幅脉冲触发、码型锁定触发等 触发位置：触发在波形记录中的位置，通过改变水平触发位置可以捕获触发前信号的操作，决
9、定着触发点前后可以观察的信号的长度 触发电平和斜率：确定怎样显示波形：触发电平决定位置，斜率决定上升沿或下降沿 触发源：任意输入通道、应用到输入通道中信号之外的外部来源、电源信号、从一条或多条输入通道内部定义的信号 触发模式：正常模式：输入达到设置触发点时才扫描，否则屏幕为空白；自动模式：即使在没有触发时也会扫描 触发释抑：触发完成后的一段时间周期，在此期间示波器不能被触发。适合触发复杂的波形，以便示波器只触发合格的点 其它控制功能：数字运算、测量运算、数字定时和状态采集（混合示波器）,实践知识,性能术语,带宽：正弦曲线输入信号被衰减到信号真实幅度的0.707倍的频率，即-3dB点。表明了示波
10、器能够准确测量的范围。准确检定信号幅度的5倍法则：示波器带宽信号最高频率*5。带宽越大可用范围越大 上升时间：描述了示波器的实用频率范围，计算所需的示波器上升时间：示波器上升时间（信号最快的上升时间*1/5）。上升时间越快，捕获快速跳变细节的精度越高。带宽与上升时间的关系：带宽=（K/上升时间），K在0.35和0.45之间。带宽1GHz时K一般为0.35，反之在0.40和0.45之间 采样率：示波器获得信号样点的频度，采样率越高分辨率及显示波形细节越高，丢失关键信息的可能性越小。奈奎斯特要求采样率至少为信号最高频率的两倍。为准确重建信号采样sin(x)/x内插时采样率至少是信号最高频率的2.5
11、倍，采用线性内插时采样率至少是信号最高频率成分的10倍 波形捕获速率：指示波器采集波形的速度有多快。速度快可以更好地观察信号特点，大幅度提高示波器迅速捕获瞬态异常信号的概率,实践知识,性能术语,记录长度：用构成一条完整的波形记录的点数表示，决定着每条通道可以捕获的数据量。波形时间间隔=记录长度/采样率 频响：单纯带宽不足以保证示波器准确捕获高频信号，设计目标是最大平坦包络延迟，提供了完美的脉冲保真度和最低的过冲和振铃 垂直灵敏度：垂直放大器可以放大弱信号的程度，用mv/格表示 增益精度：垂直系统衰减或放大信号的精度，用百分比误差表示 垂直分辨率（ADC）：把输入电压转换成数字值的精度，用位表示
12、 扫描速度：轨迹以多快的速度扫描通过示波器屏幕，用每格时间表示 水平精度（时基）：水平系统显示信号定时的精度，用百分比误差表示,实践知识,半导体晶体管,1 晶体管的基本结构,2 电流分配和电流放大作用,3 特性曲线,4 主要参数,理论知识,1 晶体管的基本结构,晶体管（三极管）是最重要的一种半导体器件。,理论知识,一、结构,铟球,铟球,理论知识,三层半导体材料构成NPN型、PNP型,发射极 E,基极 B,集电极 C,发射结,集电结, 基区, 发射区, 集电区,emitter,base,collector,NPN 型,各区主要作用及结构特点： 发射区：作用：发射载流子 特点：掺杂浓度高 基区：作
13、用：传输载流子 特点：薄、掺杂浓度低 集电区：作用：接收载流子 特点：面积大,理论知识,按材料分： 硅管、锗管 按结构分： NPN、 PNP 按使用频率分： 低频管、高频管 按功率分： 小功率管 1 W,PNP 型,二、类型,理论知识,2 电流分配和电流放大作用,一、晶体管放大的条件,1.内部条件,发射区掺杂浓度高,基区薄且掺杂浓度低,集电结面积大,2.外部条件,发射结正偏,集电结反偏,二、晶体管的电流分 配和放大作用,实验电路,电路条件: ECEB 发射结正偏 集电结反偏,理论知识,1.测量结果,(2) IC和IE比IB大得多,(3) IB 很小的变化可以引起 IC很大的变化。 即：基极电流
14、对集电极电流具有小量控制大量的作用，这就是晶体管的放大作用。,理论知识,2.晶体管内部载流子的运动规律,(1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。,I CE,多数向 BC 结方向扩散形成 ICE。,IE,少数与空穴复合，形成 IBE 。,I BE,基区空 穴来源,基极电源提供(IB),集电区少子漂移(ICBO),I CBO,IB,IBE IB + ICBO,即：,IB = IBE ICBO,(3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC,IC,I C = ICE + ICBO,(2)电子到达基区后,(基区空穴运动因浓度低而忽略),理论知识,3. 晶体管的电流分配关系,当
15、管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：,IB = I BE ICBO,IC = ICE + ICBO,(直流电流放大倍数）,总结： 1.晶体管在发射结正向偏置、集电结反向偏置的条件下具有电流放大作用。 2.晶体管的电流放大作用，实质上是基极电流对集电极电流的控制作用。,理论知识,3 特性曲线,一、输入特性,输入 回路,输出 回路,与二极管特性相似,特性基本重合(电流分配关系确定),特性右移(因集电结开始吸引电子),导通电压 UBE,Si 管: (0.6 0.8) V,Ge管: (0.2 0.3) V,取 0.7 V,取 0.2 V,理论知识,二、输
16、出特性,1.调整RB使基极电流为某一数值。 2.基极电流不变，调整EC测量集电极电流和uCE 电压。,输出特性曲线,理论知识,截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：两个结反偏,2. 放大区：,3. 饱和区：,uCE u BE,uCB = uCE u BE 0,条件：两个结正偏,特点：I C IB,临界饱和时： uCE = uBE,深度饱和时：,0.3 V (硅管),U CE为：,0.1 V (锗管),放大区,截止区,饱 和 区,条件：发射结正偏 集电结反偏 特点：水平、等间隔,ICEO,输出特性曲线,理论知识,一、共发射极电流放大系数,一般为几十 几百,二、极间反向饱和电流,CB极间反向饱和电流 ICBO，,CE极间反向饱和电流 ICEO。,4 主要参数,1.直流电流放大系数,2.交流电流放大系数,理论知识,三、极限参数,1. ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。,U(BR)CBO 发射极开路时 C、B极间反向击穿电压。,2. PCM
