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1、工业电器与自动化工业电器与自动化电子教案电子教案工业电器与自动化工业电器与自动化 第一篇第一篇工业电器基础工业电器基础 在工业生产，电的应用极为广泛。电气化的程度已成为衡量一个国家生在工业生产，电的应用极为广泛。电气化的程度已成为衡量一个国家生产技术水平和综合国力的主要标志之一。产技术水平和综合国力的主要标志之一。一、电的特点一、电的特点（一）转化容易（二）传输方便（三）便于控制和测量。（一）转化容易（二）传输方便（三）便于控制和测量。二、常用的工业电器及电子设备二、常用的工业电器及电子设备 考虑到本教材主要面向考虑到本教材主要面向“工艺类工艺类”专业高职技能型人才的培养，主要以专业高职技能型
2、人才的培养，主要以三三相电机、单相、三相电源以及照明电路和基本电子电路为典型载体，训练相电机、单相、三相电源以及照明电路和基本电子电路为典型载体，训练学员的工业电器选择、安装、即使用能力的培养。学员的工业电器选择、安装、即使用能力的培养。电器篇导言电器篇导言工业电器与自动化工业电器与自动化 第二单元第二单元常用电子器件常用电子器件及其应用及其应用 关键词：关键词：二极管、三极管、直流稳压电路、运算放大器、模/数与数/模转换 学习目标：学习目标：知识目标：知识目标：了解常用半导体元器件的特性即使用方法； 掌握整流滤波、单管放大电路、直流稳压电路的组成及特点； 了解数字电路特点； 了解数字电路及模
3、/数与数/模转换电路的使用特点 。能力目标：能力目标：会使用常用电工仪器仪表测试半导体器件； 能设计简单直流稳压电路并通电调试；第二单元第二单元 常用电子器常用电子器件及其应用件及其应用 一、半导体二极管及其特性一、半导体二极管及其特性（一）半导体二极管的结构 半导体二极管是半导体器件中最基本的器件。从二极管的P侧引出一根导线被称为正极，从N侧引出一根导线被称为负极。二极管的符号为： ，在电路符号中，用VD表示。符号中形象地表示了二极管工作电流流动的方向，一般二极管的电流从正极流向负极，也就是二极管符号中三角形所指的方向。2-1 常用电子器件常用电子器件 一、半导体二极管及其特性一、半导体二极
4、管及其特性（二）二极管的特性 二极管的主要特性是单向导电性。 1正向特性（1）死区 正向电压很低时，正向电流也很小，二极管呈现很大的正向电阻，对不同材料的二极管其死区电压不同(锗管约01V，硅管约05V)。（2）正向导通区 当二极管的正向电压大于死区电压后，随着正向电压的增加电流增长很快，这一区域称为二极管的正向导通区（如图中区域）。 2反向特性（1）反向截止区 当二极管加反向电压时，其反向电流非常小，几乎为零，这一区域称为二极管的反向截止区（如图中的区域）。（2）反向击穿区 当二极管反向电压继续增大到“击穿电压”后，反向电流突然增大，这一区域称为反向击穿区（如图中的区域）。2-1 常用电子器
5、件常用电子器件 二、半导体三极管及其特性二、半导体三极管及其特性1三极管的结构 半导体三极管分为锗管和硅管两类，有PNP型和NPN型两种类型。三极管有三个电极，分别是发射极(e)、基极(b)和集电极(c)。发射极和基极之间的区域称为发射结；集电极和基极之间的区域称为集电结。 2-1 常用电子器件常用电子器件二、半导体三极管及其特性二、半导体三极管及其特性2三极管的特性三极管具有电流放大作用，即输入一个较小的电流信号，可控制一个较大的电流信号。 我们将发射结正向偏置（基极接高电位、发射极接低电位)，集电结反向偏置（集电极接高电位、基极接低电位)。 （1）由基尔霍夫电流定律可知： ie=ib+ic
6、 （2）三极管的电流放大倍数。即：（3）根据以上公式整理如下： 2-1 常用电子器件常用电子器件二、半导体三极管及其特性二、半导体三极管及其特性2三极管的特性（4）三极管的输入特性 三极管的输入特性是指在输出电压UCE（集电极与发射极之间的电压）恒定的条件下，基极电流IB与输入电压UBE（基极与发射极之间的电压）的关系，即IB=f（UBE）|UCE=常数。2-1 常用电子器件常用电子器件二、半导体三极管及其特性二、半导体三极管及其特性2三极管的特性（5）三极管的输出特性 三极管的输出特性是指在基极电流IB恒定的条件下，集电极电流IC与输出电压UCE（集电极与发射极之间的电压）的关系，即：IC=
7、f（UCE）|IB=常数 。截止状态放大状态饱和状态2-1 常用电子器件常用电子器件一、整流与滤波电路一、整流与滤波电路 交流电转换为直流电的过程称为整流，利用二极管的单向导电性就可以组成整流电路。整流电路又可分成半波整流电路和全波整流电路。（一）单相半波整流电路整流后，负载上得到的是半个正弦波(脉动的直流电压uo和直流电流io)，即电源电压的正半周期有电流流过负载，故称为半波整流电路。 2-2 基本电子电路基本电子电路一、整流与滤波电路一、整流与滤波电路 （二）单相桥式全波整流电路 桥式全波整流电路是将四只二极管接成电桥形式。全波整流电路负载上得到的输出电压或电流的平均值是半波整流时的两倍，
8、Uo同U2的关系为：负载电流(整流电流的平均值)为：2-2 基本电子电路基本电子电路一、整流与滤波电路一、整流与滤波电路（三）滤波电路 所谓滤波，就是通过电容、电感元件的作用，把脉动直流电的交流成分滤掉。电容滤波是一种并联滤波，滤波电容直接并接在负载两端，利用电容不断充电和放电，可使负载电阻上得到平稳的输出电压，抑制了部分交流分量的影响。 2-2 基本电子电路基本电子电路二、三极管交流放大电路二、三极管交流放大电路 （一）电路的组成（一）电路的组成 三极管共射极基本放大电路2-2 基本电子电路基本电子电路二、三极管交流放大电路二、三极管交流放大电路 （二）晶体管放大电路工作原理（二）晶体管放大
9、电路工作原理 1静态工作点的确定 当放大器输入端未加输入信号时，ui=0，ib=0，这时电路的工作状态称为静态。静态时的直流分量IB、IC，、UCE、UBE对应于三极管输出特性曲线上的一点，记作Q，此点称为放大电路的静态工作点: UBE=0.7V IC=*IB UCE=UCCIC*RC静态工作点Q设定是不是合理，决定三极管工作在哪个区域。2-2 基本电子电路基本电子电路三、多级交流放大电路三、多级交流放大电路 （一）多级放大器（一）多级放大器 在实际电路中，一般输入信号是较微弱的信号，往往需要将其放大几千倍甚至几万倍才能满足要求。单级放大电路往往不能达到如此大的放大倍数，因此常常将若干个单级放
10、大器连接起来，组成多级放大器，其放大倍数为各单级放大倍数的乘积。 uo=(Av1Av2Avn)ui（二）放大电路的反馈（二）放大电路的反馈 反馈就是将放大电路(或某个系统)输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过某个电路(反馈电路)引回到输入端的过程。反馈信号使输入信号减弱称为负反馈，反馈信号使输入信号增强称为正反馈。一般负反馈可以稳定电路，使电路性能得到改善；正反馈一般用在振荡电路或比较器中。 2-2 基本电子电路基本电子电路四、数字电路四、数字电路 （一）数字电路及其特点（一）数字电路及其特点 数字电路对数字信号进行变换、测量、编码、传输、控制、计数、运算、寄存、显示、存储等功能。在数
11、字电路中常用二进制“0”、“1”两个数字信号来表征。 （二）基本逻辑门电路（二）基本逻辑门电路 数字电路主要研究对象是电路输入输出状态之间的逻辑关系，故数字电路又称为逻辑电路。在数字电路中的逻辑关系就是指输入状态与输出状态之间的因果关系。 1与门电路“与”逻辑运算也叫逻辑乘或逻辑积，用“”号表示。 2或门电路或逻辑也称逻辑加，用“+”号表示与运算。 3非门电路 “非门” 电路，也称反相器，当输入为低电平时，输出为高电平；而当输入是高电平时，输出为低电平。 2-2 基本电子电路基本电子电路一、直流稳压电路一、直流稳压电路 硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路 由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电
12、路四部分组成。稳压电路是由限流电阻R和稳压管UZ组成的，它将经过整流和滤波环节得到直流电压Ui，稳压为稳定的直流电压Uo。 当电源电压升高时，电路中的各种电参量会发生如下变化： 当电网没有波动而负载变化时 2-3 应用举例应用举例二、运算放大器的应用二、运算放大器的应用 集成运算放大器不仅可以作为性能很好的放大器件应用于放大电路中，还可以加上各种反馈网络实现信号的处理、比较、运算、波形的产生和转换、有源滤波等功能。 1虚短 ：开环电压放大倍数Auo； 2虚断：差模输入电阻rid； 开环输出电阻ro0； 共模抑制比KCMRR。 3反相比例运算 4同相比例运算 2-3 应用举例应用举例 项目一项目
13、一 串联型稳压电源的安装与调试串联型稳压电源的安装与调试 一、操作步骤一、操作步骤 （一）画出电路图根据原理图选用元器件； 1串联型稳压电源电路 图 2电路元器件清单 3使用工具与设备 二、串联型稳压电源电路板的安装与焊接二、串联型稳压电源电路板的安装与焊接 （一）元器件的识别与测试；（二）电路板的安装与焊接；（三）电路板安装与焊接时注意事项 三、串联型稳压电源电路板的检测与调试三、串联型稳压电源电路板的检测与调试四、实训工作报告四、实训工作报告五、项目评价五、项目评价2-4 训练项目训练项目 项目二项目二 抢答器的设计与制作抢答器的设计与制作 一、项目要求一、项目要求 （一）设计制作任务与要求 （二）抢答器的基本功能 （三）抢答器的扩展功能二、相关芯片的功能说明二、相关芯片的功能说明 （一）优先编码器 74LS148 （二）RS触发器74LS279 （三）译码与显示电路三、项目实施三、项目实施 （一）抢答器电路图设计 （二）元器件测试与电路制作；（三）电路检测与调试四、实训工作报告四、实训工作报告五、项目评价五、项目评价2-4 训练项目训练项目
