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1、电气工程与自动化系模拟电子技术学材目 录任务一 LED创意设计1任务二 交替闪烁灯设计7任务三 放大器的设计14任务四 简易助听器设计24任务五 反馈电路45任务一 LED创意设计 任务描述 用发光二极管组成自己的名字，并使其发光。 学习目标1、掌握二极管的特性及测试电路。2、会用万用表、protus软件测试二极管的好坏。3、能设计发光二极管发光电路。重点：1、二极管特性 2、二极管特性测试电路难点：1、二极管特性测试电路 2、发光二极管发光电路一、 二极管（一）二极管的结构、符号和类型 1结构和符号二极管实质上就是一个PN结，从P区和N区各引出一条引线，封装在一个管壳内。P区的引出端叫正极或
2、阳极，N区的引出端叫负极或阴极。小电流的用玻璃壳或塑料壳封装。大电流的二极管，用金属外壳封装，且外壳就是一个极，并制成螺栓形，以便与散热器连成一体。二极管外壳上一般印有符号表示极性。按二极管制造工艺的不同，二极管分为点接触型、面接触型和平面型三种： 点接触型特点是：PN结面积小，结电容小，通过的电流小，用于高频、检波等。 面接触型特点是：PN结面积大，结电容大，只能在低频下工作，允许通过的电流较大，常用于整流等。 平面型特点是：PN结面积较小时，结电容小，可用于脉冲数字电路中；PN结面积较大时，通过电流较大，可用于大功率整流。2类型（二）二极管的电压电流特性 加到二极管两端的电压和流过二极管的
3、电流之间的关系曲线。 1正向特性 图中第一象限的图形是二极管正偏时的电压电流特性曲线，简称正向特性。 当外加电压较小时，不足以克服PN结内电场对多数载流子的阻力，这一范围称为“死区”，相应的电压称为死区电压。硅管的死区电压为0.5 V（特性曲线的OA段），锗二极管的死区电压为02 V。 当电压大于死区电压时，PN结内电场被削弱，因而电流增加很快（图中N段），二极管正向导通。导通后二极管的正向电压称为正向压降或管压降。硅管导通压降约 07 V，锗管导通压降约为03 V。 2反向特性 当二极管承受反向电压时，加强了PN结的内电场，使二极管呈现很大电阻。少数载流子很容易通过PN结形成反向电流。由于少
4、数载流子是有限的，使这种反向电流在外加反向电压增高时无明显增大，称它为反向饱和电流（曲线OC段）。通常硅管反向电流是几微安到几十微安，锗管可达到几百微安。这个电流是衡量二极管质量优劣的重要参数，越小，质量越好。当反向电压增大到超过某一值时（图中C点），反向电流会突然增大，这种现象称为反向击穿。 二极管特电压电流特性曲不是一条直线，是非线性元件。(三）二极管的主要参数 二极管的参数是反映其性能和质量的一些数据。通常用一些有代表性的数据来反映二极管的具体特性和使用中受到的限制，这些数据就是参数。 1最大整流电流IFM。 二极管长期使用的允许通过的最大正向平均电流为最大整流电流，常称为额定工作电流。
5、2最大反向工作电压URM 最大反向工作电压是保证二极管不被击穿而规定的最高反向电压，常称额定工作电压。 3最大反向电流IRM 最大反向电流是最大反向工作电压下的反向电流。(四)二极管的识别和简易检测方法用万用表的电阻挡来测量二极管的电阻以判别它的极性及其质量坏。万用表的红笔（正端）接表内电池的负极，黑笔（负端）接表内电池的正极，选择RX100或RX1k挡。二极管正向特性曲线起始端的非线性，PN结的正向电阻是随外加电压的变化而变化的，同一只二极管用 R X100和 RX1k挡时测得的正向电阻读数是不一样的。二、 发光二极管（一）光强度定义 发光强度的基本单位定义为坎德拉（cd），按发光强度分有普
6、亮、高亮、超高亮，每一级的亮度定义如下：1、普亮(IV10mcd)2、高亮(10IV100mcd)（二）LED灯的工作电压与电流1、普通的发光二极管正偏压降红色为1.6V，黄色为1.4V左右，蓝、白为至少2.5V 。工作电流510mA左右2、超亮发光二极管主要有三种颜色，然而三种发光二极管的压降都不相同，正常发光时的额定电流约为20mA。在实际应用中最好在购买时候索要规格书或者技术参数，具体压降参考值如下：（1）红色发光二极管的压降为2.0-2.2V（2）黄色发光二极管的压降为1.82.0V（3）绿色发光二极管的压降为3.03.2V三、protus软件四、焊接与安装发光二极管发光电路的装配步骤
7、的要求：（1）熟悉图纸。首先要识读原理图和印刷电路板。了解线路；工作原理；所用元器件种类、规格、数量；电路板的零件分布状况，有无桥线及桥线的位置等。做到熟悉电路和零件装配位置。（2）清点元件。按元件清单表的要求清点各类元件配备数量，如有缺少必须补足。（3）检测元件。按正确的方法检测各类元件（如已检测过则本步骤操作可免）。如有不合格元器件，设法调换。（4）元器件成形与引脚处理。本机内元器件采用卧式插装，在装机前首先要对各元器件引脚进行成形处理，再将各元器件引脚准备焊接处进行刮削去污、去氧化层，然后在各引脚准备焊接处上锡。（5）元件插装与固定。将经过成形、处理过的元器件按图7-3所示进行插装，插装
8、顺序按“先小后大”原则进行。插装时各元器件均不能插错，特别要注意有极性元件不能插反，如二极管、三极管、集成电路、驻极体话筒和电解电容等。（6）元器件的焊接与整理。细心处理好每一个焊点，保证焊接质量，焊好后剪掉多余的引线。注意：你所选发光二级管的参数，电阻大小的计算。一、发光二极管发光电路的设计 。二、在设计过程中遇到的问题以及解决办法1、 。2、 。3、 。4、 。5、 。教师任务评价1、 学生自我评估与总结2、小组评估与总结3、教师总体评价： 教师签名： 日期： 年 月 日 任务二 交替闪烁灯设计 任务描述 用三极管、发光二极管设计一个交替闪烁灯。 学习目标1、掌握三极管的特性及测试电路。2
9、、会用万用表、protus软件测试三极管的好坏。3、能完成三极管控制二极管的电路设计。重点：1、三极管特性 2、三极管特性测试电路难点：1、三极管特性测试电路 2、万用表对三极管的简单测试 2、三极管控制二极管交替闪烁电路一、三极管（一）三极管的结构、符号和类型 1结构和符号 在一块极薄的硅或锗基片上制作出两个PN结三层半导体，从三层半导体上各引出一个电极，再封装在管壳里就制成了三极管。三个电极：发射极e、基极b、集电极c；三个区：发射区、基区和集电区；两个PN结：发射结和集电结；两种形式：NPN型和PNP型。 2类型（1） 型号 （2）三极管分类：1）制造材料：锗管和硅管。2）内部结构： N
10、PN型和PNP 型。 3）工作频率：高频管（3 MHZ）和低频管（3 MHZ）。 4）功率：小功率管（1W）和大功率管（1w）。 5）用途：普通管和开关管。（二）三极管的电流放大作用 l二极管的工作电压 要使三极管具有电流放大作用，必须在发射结上加正向偏置电压，在集电结上加反向偏置电压。对于 NPN型三极管，c、b、e三个电极的电位必须符合UCUBUE,对于 PNP型三极管， UCUBUE。 2三极管内电流分配关系 根据基尔霍夫定律，将三极管用一假想的封闭曲面包围起来，则流进封闭曲面的电流应等于流出封闭曲面的电流。有IE=IB+IC。为了计算方便： IEIC。3.三极管的电流放大作用 三极管的
11、电流放大作用可以通过实验电路来分析。改变三极管发射结的正向偏置电压，使基极电流发生一微小变化，同时见得相应的集电极电流的变化，则三极管的交流电流放大倍数为：=ICIB。电流放大作用是三极管的主要特征，值的大小表示了三极管电流放大能力的强弱，在30100之间合适。值小，作用差；值大，不稳定。三、三极管的特性曲线 三极管的特性曲线是描述三极管各极的电压和电流变化关系的曲线。 1输入特性 输入特性是指当三极管的集电极和发射极之间的电压UCE保持一定时，加在基极和发射极之间的电压UBE和基极电流IB之间的关系曲线。 （1）当UCE=O时，相当于集电极与发射极之间短路，得到一条输入特性曲线A。 （2）当UCE=1V时，可得到另一条输人特性曲线B。当加在UCE上的电压大于1V时，测得的输人特性曲线和UCE=1V的那一条非常接近。 从三极管的输入特性曲线看出，加在发射结上的正偏电压只有大于死区电压时三极管才出现基极电流。硅管死区电压0.5V，锗管死区电压0.2V。二极管处在正常放大状态时，硅管的UBE 0.7 V，锗管的UBE 0.3 V。 2输出特性输出特性是指当三极管基极电流IB一定时，三极管的集电极电流IC与集电极电压UCE之间的关系曲线。 从输出特性曲线簇可以看到，每条曲线都有上升、弯曲及平直部分，且各条曲线的上升部分很陡，几乎
