目录
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二极管
- 二极管的概念
- 二极管的整流
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二极管的防反接
- 二极管的钳位
- 稳压二极管
- 三极管
- NPN型三极管
- PNP型三极管
- 三极管的三种状态
- 三极管三个极之间电流的关系
- 放大电路
- 三极管共射极放大电路
- 分压式偏置电路
- 静态工作点
- 多级放大
- 功率放大电路
- 运算放大器
- 同相比例放大器
- 反相比例放大器
- 比较器
- 整流电路
- 单相半波整流电路
- 单相桥式整流电路
- Ne555
- 内部结构
- 无稳态
- 单稳态
- 双稳态
- 逻辑门电路
- 与门
- 或门
- 非门
- 复合逻辑门
- 晶闸管
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二极管
半导体二极管又叫晶体二极管,简称二极管,它的内部由一个PN结构成,外部引出两个电极,从P区引出的电极称为二极管的正极,又叫阳极,从N区引出的电极称为二极管的负极,又叫阴极
二极管的三个作用
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(1)整流
整流二极管是一种对电压具有整流作用的二极管,可以将交流电整成直流电。常应用于整流电路中,多采用硅半导体制成,能够承载高电流值
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(2)防反接
二极管具有单向导通特性,当施加正向电压时,二极管导通;当施加反向电压时,二极管截止,由此特性二极管在电路中可接作用
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(3)钳位
二极管的钳位作用是限制电路中某一点的电位。连接到钳位二极管一端的电位必须为恒压,作为参考电位端;另一端为钳位端,其电位发生变化,是需要限制的一端。二极管的钳位作用将钳位端的电位强制到参考端,称为钳位
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(4)稳压二极管
稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管。利用PN结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更高的稳定电压
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(1)工作在反向击穿区
反接在电路中
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(2)满足电流条件
稳压二极管的反向电流既有最大值也有最小值,稳压二极管只有工作在这个范围内才能输出稳定电压。其中,最小值是指稳压二极管正常工作稳定电压的最小电流,如低于最小值时,稳压二极管的电压将不稳定并且小于标称稳电压;最大值是稳压二极管能够承受的最大反向电流,超过最大值稳压二极管将会过热而永久性损坏,最大值与耗散功率有密切关系。
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三级管
三极管,全称应为半导体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。
以8050型NPN三极管为例
三极管平面朝上,管教分别为e(发射极),b(基极),c(集电极)
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(1)NPN型三极管
NPN型三极管是由两块N型半导体中间夹着一块 P型半导体所组成的三极管
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(2)PNP型三极管
PNP型三极管由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成, PNP三极管的工作原理是通过控制基极电流来实现这些功能
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(3)三极管的三种状态
三极管有截止、放大和饱和三种状态
饱和和截止状态相当于是开关而放大作用放大波形信号,三极管只要发射结正篇,一定导通
(4)三极管三个极之间电流的关系
发射极电流(IE)等于基极电流(IB)加上集电极电流(IC)。集电极电流与基极电流之间存在着如下的关系:IC = β * IB
4.放大电路
(1)三极管共射极放大电路
所谓共射极就是发射极一起接地
三极管共射极放大电路,是利用半导体三极管的电流控制作用,把信号源传来的微弱电信号不失真的放大到所需要的数值。及在输入信号作用下,把直流电源提供的电能转换为较大能量的电信号。
(2)分压式偏置电路
与前面提到的共射极放大电路,分压式偏置电路的三极管基极接了两个分压电阻,发射极串联了电阻和电容
(3)静态工作点
所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入(即u一0)时的工作状态。这时三极管的基极电流、集电极电流、基极与发射极间的电压和集电极与发射极间的电压U的值叫静态值。这些静态值分别在输人、输出特性曲线上对应着一点Q,如图2-13所示,称为静态工作点,或简称Q点。由于U基本是恒定的,所以在讨论静态工作点时主要考虑Ibq、Icq 和 Uceq三个量,并分别用 Ibq、Icq和 Uceq表示
以下是静态工作点的几个主要作用:
- 确定线性区域:静态工作点可以帮助确定设备或电路的线性工作区域。在线性区域内,设备或电路的输出与输入信号呈线性关系,可以有效地放大和处理信号。
- 确保稳定性:选择适当的静态工作点可以确保设备或电路在各种温度、电源波动等环境条件下的稳定性。稳定的静态工作点可以减少非线性失真和漂移,提高设备或电路的可靠性和一致性。
- 最大功率传输:对于功率放大器等设备,选择合适的静态工作点可以实现最大功率传输。在静态工作点上,设备或电路可以以最佳效率转换能量,从而提供最大的功率输出。
- 电流消耗控制:静态工作点的选择还可以控制设备或电路的电流消耗。通过调整偏置电流,可以使设备或电路在满足性能要求的同时,尽量减少功耗。
由此可见,一个放大器必须设置静态工作点,这是放大器是否能不失真地放大交流信号的条件
这是静态工作点的计算公式
(4)多级放大
在实际应用中,想要把放大倍数到成千上万倍,仅仅靠单极放大放大是远远不够的,这个时候可以运用多级放大,多级放大器是由多个单极放大器组成的。多级放大电路由输入级,中间级,输出级三部分组成。
下表为四种级间耦合的应用电路,特点和应用。
对于多级放大器的放大值计算
多级放大器的放大倍数是组成的单机放大器的乘积
多级放大器的输入电阻等于输出电阻
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功率放大器
功率放大电路又称为功率放大器,简称“功放”。功放中使用半导体三极管为主要器件称为功率放大管,简称“功放管”。功率放大电路种类很多。按功放管工作点的位置不同,有甲类、乙类和甲乙类三种功率放大器。以最普遍的甲类功率放大器为例
通过控制控制三极管的导通可以达到放大信号,且放大电流的作用
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运算放大器
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同相比例放大器
这是同相比例放大器的基本电路,运算关系,同相比例放大器电路属于负反馈
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反向比例放大器
这是反向比例放大器的基本电路,运算关系,反向比例放大器属于负反馈
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比较器
当比较器的同向端大于反向端的时候输出=vcc
当比较器的反向端大于同向端的时候输出=0v
在比较器的波形图中我们可以直观的观察到这一点
波形从正弦波变成了方波
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整流电路
常用的整流电路有单向半波整流电路和单相桥式整流电路
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单向半波整流电路
这是单向半波整流电路的电路图,通过一个二极管的工作进行电路的整流,将正弦波的下半部分削去,具体效果如下图
这是单向半波整流电路的电压,电流及一些数据的计算公式
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单向桥式整流电路
这是两种常用的单向桥式整流电路,单向桥式整流电路将正弦波变成了不稳定的直流电,具体效果如下图
这是单向桥式整流电路的电压,电流及一些数据的计算公式
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NE555
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NE555的内部结构
NE555由比较器、RS触发器、电压比较器和输出级组成
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NE555的无稳态
NE555的无稳态就是没有一个稳定的状态
通过调节周边电阻电容的值可以改变NE555在无稳态模式下的震荡频率
NE555的无态模式可以做定时器和波形发生器使用
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NE555的单稳态
NE555的单稳态就是在一定的条件下会进入一个稳定的状态一段时间后会回到稳定的状态
通过调节周围电阻电容的值就亦可以改变输出的占空比
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NE555的双稳态
双稳态模式 双稳态工作模式下的555芯片类似基本 RS触发器,在双稳态下有两个稳定的状态
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逻辑门电路
前边提到的都是一些模电的基本知识
而逻辑门电路则属于数字电路
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与门
以这个电路为例,两个开关必须同时闭合灯才可以亮
这是与门的真值表,逻辑与又称为逻辑乘
这是与门的逻辑符号
与门的逻辑表达式可以表达为
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或门
以这个电路为例,只要有一个开关闭合灯就可以被点亮
这是或逻辑的真值表或逻辑又被称为逻辑加
这是或逻辑的符号
逻辑表达式
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非门
以这个电路为例,当开关闭合时灯不能被电亮,但开关段开灯就能被电亮
这是非门的真值表
这是非门的逻辑表达式
这是非门的逻辑符号
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复合逻辑门
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晶闸管
晶闸管是晶体闸流管的简称,又称可控硅整流器简称可控硅其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的,且工作可靠
这是晶闸管的结构和符号晶闸管正常工作时的特性(导通和关断条件)
承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通;
承受正向电压时,仅在门极有触发电流(需要一定幅值)晶闸管才能导通;
晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用,不论门极是否有触发电流,晶闸管都保持导通;
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至一定的数值