《汽車電工電子》 中職配套PPT課件
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模塊二 汽車電氣線路搭鐵探測(cè)器
一、教學(xué)目標(biāo)
1．了解半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和特性；
2．理解單管電壓放大電路的工作原理及分析方法。
二、課時(shí)分配
本項(xiàng)目共3個(gè)課題，安排2課時(shí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及特性；能正確用萬(wàn)用表檢測(cè)三極管的極性及好壞；了解單管放大電路三種組態(tài)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；能正確分析共發(fā)射極基本放大電路的工作過(guò)程；了解多級(jí)放大電路的結(jié)構(gòu)及耦合方式；能對(duì)兩級(jí)放大電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
四、教學(xué)難點(diǎn)
1．會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)三極管的好壞及極性。
五、教學(xué)內(nèi)容
課題一 半導(dǎo)體三極管
一、三極管的結(jié)構(gòu)和分類
1．基本結(jié)構(gòu)
（1）三極管的外形
三極管通常有三個(gè)電極，功率大小不同的三極管體積和封裝形式各不相同。
三極管外形圖
（2）三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)
三極管的核心是兩個(gè)PN結(jié)，按照兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同，可分為 PNP型管和NPN型兩類。
三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)
2．三極管的分類
（1）三極管有多種分類方法
按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：有NPN型和PNP型管；
按工作頻率分：有低頻管和高頻管；
按功率分：有小功率管和大功率管；
按用途分：有小功率管和大功率管
按半導(dǎo)體材料分：有鍺管和硅管等。
（2）國(guó)產(chǎn)三極管命名法
二、電流放大作用
1．三極管放大作用的外部條件
三極管正常放大時(shí)，外加電路必須滿足：發(fā)射結(jié)外加正向電壓，NPN型管： VB＞VE；集電結(jié)外加反向電壓，NPN型管：VC＞VB。
測(cè)量三極管特性的實(shí)驗(yàn)電路
2．三極管的電流放大作用
為了解三極管的電流分配和放大作用，可以先做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。NPN管組成的放大器外加電壓滿足放大條件：基極電流IB、集電極電流IC、發(fā)射極電流IE的方向。
三極管電流分配表
由實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可得出如下結(jié)論：IE＝IB＋I(xiàn)C
三極管各極電流分配關(guān)系滿足：
發(fā)射極電流IE等于基極電流IB和集電極電流IC之和。即：IE≈IC。
IC與IB的比值稱為直流電流放大倍數(shù)，用表示，則有：
其中，——三極管的直流電流放大倍數(shù)。
3．特性曲線
三極管的特性曲線用來(lái)表示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)。
（1）輸入特性曲線
以u(píng)CE為參變量時(shí)，iB與iBE間的關(guān)系曲線，即為三極管的輸入特性曲線。
三極管的輸入特性曲線
三極管的輸出特性曲線
（2）共發(fā)射極輸出特性曲線
以iB為參變量時(shí)，iC與uCE間的關(guān)系曲線，即為三極管的輸出特性曲線如圖所示。
4．主要參數(shù)
（1）共射極電流放大系數(shù)
① 直流放大系數(shù)
② 交流放大系數(shù)β
電流放大系數(shù)一般在10～100之間。太小，放大能力弱，太大，易使管子性能不穩(wěn)定。一般選30～80為比較合適。
（2）極間反向電流
ICBO指發(fā)射極開路時(shí)，集電極—基極間的反向電流，稱為集電極反向飽和電流。
ICEO指基極開路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向電流，稱為集電極穿透電流。
ICEO＝（1＋β）ICBO
（3）三極管的極限參數(shù)
① 集電極最大允許電流ICM。
② UCEO（UBR）指基極開路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓。
③ 集電極最大允許耗散功率。
三、三極管的檢測(cè)
1．硅管或鍺管的判別
判別電路如圖所示。當(dāng)V＝0.6～0.7V時(shí)，為硅管；當(dāng)V＝0.1～0.3V時(shí)，為鍺管。
判別硅管或鍺管的測(cè)試電路
估測(cè)β的電路
2．估計(jì)比較β的大小
萬(wàn)用表設(shè)置在R×1kΩ擋，測(cè)量并比較開關(guān)S斷開和接通時(shí)的電阻值。
3．估測(cè)ICEO
NPN管估測(cè)電路如圖所示。所測(cè)阻值越大，說(shuō)明管子的ICEO越小。若阻值無(wú)窮大，三極管正常；若阻值為零，三極管短路。測(cè)PNP型管時(shí)，紅、黑表筆對(duì)調(diào)，方法同前。
ICEO的估測(cè)
基極b的判斷
4．NPN管型和PNP管型的判斷
如圖（a）所示，將萬(wàn)用表設(shè)置在R×1kΩ或R×100Ω擋，用黑表筆和任一管腳相接（假設(shè)它是基極（b），紅表筆分別和另外兩個(gè)管腳相接，如果測(cè)得兩個(gè)阻值都很小，則黑表筆所連接的就是基極，而且是NPN型的管子。
5．e、b、c三個(gè)管腳的判斷
首先確定三極管的基極和管型，然后采用估測(cè)β值的方法判斷c、e極。
課題二 單管放大電路
放大電路也稱放大器，是電子電路中一個(gè)極為重要的組成部分。
1．放大電路的三種連接方式
放大電路有三種基本連接方式：共發(fā)射極、共基極和共集電極接法。其中最常用的是共發(fā)射極放大電路。
放大電路的三種連接方式
2．放大電路的原理（以共發(fā)射極基本放大電路為例）
（1）組成
V：晶體三極管，起電源放大作用，用基極電流IB控制集電極電流IC。
＋VCC：直流供電電源，為電路提供工作電壓和電流。VCC一般在幾伏到十幾伏之間。
Rb：基極偏置電阻，電源電壓通過(guò)Rb向基極提供合適的偏置電流IB。
C1、C2：用來(lái)傳遞交流信號(hào)，起到耦合的作用。
RC：集電極負(fù)載電阻，電源VCC通過(guò)RC為集電極供電，另一個(gè)作用是將放大的電流IC轉(zhuǎn)換為放大的電壓輸出。
共發(fā)射極放大電路
共發(fā)射極放大電路實(shí)用電路
（2）工作原理
① 靜態(tài)
放大電路無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，電路中只有直流電流和電壓，這時(shí)的工作狀態(tài)，稱為靜態(tài)。靜態(tài)時(shí)的直流電流和電壓稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q。
我們把直流通過(guò)的路徑叫直流通路。
靜態(tài)電路
②靜態(tài)工作點(diǎn)的估算
根據(jù)直流通路可以估算出放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。以圖（b）為例，先估算基極電流IB，再估算其它值。計(jì)算公式有：
式中，對(duì)于UBE的估算，硅管取0.7V，鍺管取0.3V。近似計(jì)算UBE可略去不計(jì)。
③ 動(dòng)態(tài)
當(dāng)放大電路輸入端ui有輸入信號(hào)時(shí)，電路各處有交流電流，是單向脈動(dòng)電流。交流電流通過(guò)的路徑叫交流通路。
動(dòng)態(tài)電路
四、性能指標(biāo)
1．電壓放大倍數(shù)
2．放大電路的通頻帶
fBW＝fH－fL
3．輸入電阻
輸入電阻是從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻。
4．輸出電阻
從放大電路輸出端看，放大電路對(duì)于負(fù)載RL相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)源，該信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻，用Ro表示。
5．非線性失真
靜態(tài)工作點(diǎn)的位置過(guò)高或過(guò)低，可能會(huì)導(dǎo)致輸入輸出波形的非線性失真。輸入信號(hào)幅度過(guò)大，是引起非線性失真的另一個(gè)原因。
6．最大輸出功率
放大電路的輸出功率是通過(guò)三極管的控制作用由電源的直流功率轉(zhuǎn)化而來(lái)。放大電路的最大輸出功率是指在輸出信號(hào)基本不失真的情況下，能夠向負(fù)載提供的最大功率，用Pom表示。
課題三 汽車電氣線路搭鐵探測(cè)器
1．多級(jí)放大電路的耦合方式
耦合
（1）阻容耦合方式
阻容耦合就是利用電容作為耦合和隔直流元件的電路，如圖所示。
兩級(jí)阻容耦合放大電路
（2）變壓器耦合方式
變壓器耦合是用變壓器將前級(jí)的輸出端與后級(jí)的輸入端連接起來(lái)的方式。
兩級(jí)變壓器耦合放大電路
（3）直接耦合方式
當(dāng)需要對(duì)緩變信號(hào)或直流信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大時(shí)，簡(jiǎn)單的辦法是將前后級(jí)直接相連，即直接耦合。
兩級(jí)直接耦合放大電路
2．多級(jí)放大電路的計(jì)算
（1）電壓放大倍數(shù)
在多級(jí)放大電路中，由于前一級(jí)的輸出就是后一級(jí)的輸入，所以其總的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。即
（2）輸入電阻和輸出電阻
多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻，而輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。
3．多級(jí)放大電路的應(yīng)用—汽車電氣線路搭鐵探測(cè)器
下圖所示為利用三極管的放大特性制作的汽車電氣線路搭鐵（短路）探測(cè)器。
汽車電氣線路搭鐵（短路）探測(cè)器原理電路
汽車在行駛過(guò)程中，由于顛簸、振動(dòng)等原因，電氣線路與車體摩擦而損壞其絕緣層，發(fā)生搭鐵（短路）故障。本探測(cè)器就是為了在不拆解導(dǎo)線的情況下，快速查出搭鐵故障所發(fā)生的部位而制作的。
六、課后作業(yè)
完成所有課題的學(xué)后測(cè)評(píng)。
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