汽车电子技术

模块四汽车电子技术应用单元1二极管的特性及检测单元2三极管单元3半导体元件在汽车上的应用单元4集成电路及其应用单元5微型计算机基础单元6汽车计算机控制技术了解半导体和二极管、稳压二极管的概念。掌握二极管的单向导电特性及分类。掌握二极管的检测方法。§单元1二极管的特性及检测一、半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。制造半导体最常用的材料是硅晶体和锗晶体。硅晶体结构锗和硅本征半导体中的自由电子和空穴二、二极管二极管的结构及其符号a)结构b)图形符号1.二极管的伏安特性二极管伏安特性曲线当P型半导体和N型半导体结合在一起时，得到的PN结就是二极管。二极管按制造材料可分为硅二极管和锗二极管。流过二极管的电流随着加在二极管上的电压变化而变化的性质称为二极管的伏安特性。它包括正向特性、反向特性和反向击穿特性。2.二极管的主要参数（1）最大电流IF指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。（2）最高反向电压URM指二极管工作时两端所允许加的最大反向电压。三、特殊二极管及其在汽车上的应用1.稳压二极管稳压管符号及其伏安特性曲线稳压二极管是一种经过特殊工艺制造成的二极管，它与电阻配合使用，具有稳定电压的功能。2.发光二极管发光二极管的外形及图形符号3.光敏二极管光敏二极管的结构、图形符号和外形图发光二极管(简称LED)是采用砷(As)、镓(Ga)、磷(P)材料合成而制作的二极管，内部基本单元仍是一个PN结。当光线照射在PN结上时，二极管的反向电流增加，其大小与光的照度成正比，利用这个特性制成的二极管就是光敏二极管。技能训练—二极管的检测一、用万用表检测普通二极管的极性并判断好坏1.根据二极管正向电阻小、反向电阻大的特点，将万用表拨到R×1k挡。2.用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个电阻值。二、特殊二极管的检测发光二极管检测电路了解三极管的概念及基本参数。熟悉三极管的三种工作状态及分类。掌握三极管的检测方法。了解光敏三极管、晶闸管概念。熟悉光敏三极管、晶闸管的工作特点及应用。§单元2三极管1.晶体三极管一、晶体三极管（1）三极管的基本概念三极管的结构示意图和图形符号半导体三极管也称为晶体三极管。它是由两个相距很近的PN结组成的，是在一块半导体晶片上制造三个掺杂区，形成两个PN结，再引出三个电极，用管壳封装而成。（2）三极管的基本参数1）电流放大倍数β2）穿透电流ICEO3）极限参数包括集电极最大允许电流ICM、集电极最大允许耗散功率PCM和反向击穿电压。二、三极管的三种工作状态1.截止三极管的截止状态a)NPN型b)PNP型2.放大三极管的放大状态a)NPN型b)PNP型3.饱和三极管工作状态实验电路当三极管的基极电流增加到一定值时，再增大正向偏压，加大基极电流，集电极c与发射极e之间的电流维持在一个最大值而不再增大了，这种状态称为三极管的饱和状态。1.三极管的基本放大电路三、三极管放大电路在汽车电子电路中的应用三极管基本放大电路电压波形2.NPN三极管开关电路NPN三极管的开关状态a)VT进入饱和导通状态b)VT进入截止状态技能训练—三极管管型和管脚极性的判别一、目测法1.管型的判别常用三极管的封装形式和管脚排列一般情况下，管型是NPN型还是PNP型应该从管壳上标注的型号来判别。依照部颁标准，在三极管型号的第二位(字母)，A、C表示PNP管，B、D表示NPN管。2.管脚极性的判别二、万用表检测(1)基极的判别1）判别管脚时应首先确认基极。2）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极。3）用指针式万用表的黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极。(2)集电极和发射极的判别1）对于NPN管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另两个管脚，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针摆动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。2）对于PNP管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另两个管脚，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针摆动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。三、三极管好坏的判断（1）测三极管正向阻值很大时，表明三极管开路，如反向电阻值很小，或c-e极间的电阻值接近零，说明三极管短路或已击穿。（2）如果c-e极间的电阻值很小，则表明三极管的穿透电流过大，已不能使用。也可以测量三极管直流电压来判断好坏，短接基极与发射极，如集电极不变化或低于电源电压，表示三极管漏电或已击穿，检测NPN硅管放大器的直流状态时，可以测Ve、Vc、Vb。Vb应比Ve高约0.7V，即Vbe约为0.7V，这可作为判断三极管好坏的依据。1.光敏三极管四、特殊晶体管光敏三极管的等效电路及图形符号a)等效电路b)图形符号光敏三极管的基本应用电路光敏三极管在原理上类似于三极管，只是它的集电极为光敏二极管结构。2.晶闸管晶闸管也叫可控硅，从外观上看与三极管没有什么区别，是一种仅有开关功能(导通或阻断)的硅半导体元件。掌握二极管的整流电路、续流电路。了解稳压管、发光二极管、光敏二极管的应用。掌握三极管的开关特性在电压调节器、电子点火器及报警电路中的应用。熟悉光敏三极管在曲轴位置传感器、车速传感器等元件中的应用。§单元3半导体元件在汽车上的应用1.二极管的整流电路一、二极管在汽车上的应用汽车交流发电机整流二极管的安装示意图将交流电变成直流电的过程叫做整流。在汽车交流发电机中，就是利用二极管组成的整流板将发电机发出的三相交流电整流为直流电。汽车交流发电机的整流电路和电压波形2.二极管的续流电路二极管的续流电路二、特殊二极管在汽车上的应用1.稳压二极管的应用稳压管的实验及在汽车上的应用在汽车的仪表电路和一部分电子控制电路中，一些需要精确电压值的地方经常利用稳压二极管来获取所需电压。下图是利用稳压二极管为汽车仪表提供稳定电源的电路，图中的稳压二极管与电阻串联，而与仪表并联。2.发光二极管浮子舌簧管开关式液位传感器的应用电路主要应用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯。3.光敏二极管日照强度传感器及其应用等效电路利用光敏二极管制成光电式传感器，可以把光信号转变为电信号，以便控制其他电子元件。汽车上的许多传感器就是利用光敏二极管制成的，用于汽车自动空调系统的日照强度传感器就是一个光敏二极管。1.电压调节器三、三极管的开关特性在汽车电路中的应用JFT201型电压调节器电路利用三极管的开关作用来控制励磁线圈电路的通断，来达到调节电压的目的。2.电子点火器磁感应式信号发生器磁感应式点火信号发生器信号波形晶体管点火电路的点火信号由装在分电器内的信号发生器提供。信号电压极性变化与三极管的导通a)信号发生器产生正电压b)信号发生器产生负电压4.蓄电池液位报警器蓄电池液位报警电路a）蓄电池液量正常时b）蓄电池液量不足时四、光敏三极管光电式曲轴位置传感器示意图在汽车上光敏三极管主要应用于传感器中。把发光二极管和光敏三极管组合在一起，可实现以光信号为媒介的电信号的转换，采用这种组合方式的器件称为光电耦合器。当光电耦合器作为传感器来使用时，称为光电式传感器。在汽车上，光电式传感器被应用到曲轴位置检测、车高位置检测、转向角度检测、车速传感器等场合。光电式车速传感器示意图技能训练—晶体管电压调节器实验步骤一、目测法1.电压调节器根据配合使用的交流发电机形式，有内搭铁和外搭铁之分。2.将一个0～50V/5A直流可调电源、两只2W/12V白炽灯和开关，按照下图所示电路连接，接通开关，逐渐升高电压，当电压升为4～5V时，白炽灯发光。B+与F之间白炽灯发光表明调节器是内搭铁式；F与－之间白炽灯发光，表明调节器是外搭铁式。3.将不亮的白炽灯拆去，继续升高电压，白炽灯亮度会随之增强，表明调节器内部开关管闭合。当电压升高到预定调节值时，白炽灯会由亮转灭，说明调节器内部开关管断开。当电压又降低到规定值以下时，白炽灯又亮，说明开关管又闭合。4.如果晶体管调压器不能实现上述过程，则说明调压器损坏。晶体管电压调节器实验电路了解集成电路的分类。熟悉集成电路脚位序列的判定规则。掌握集成电路的检测方法。掌握集成电路放大器在压力传感器、自动空调控制器上的应用。掌握集成电路放大器在ABS控制、充电系电压监视电路中的应用。§单元4集成电路及其应用一、集成电路的分类集成电路按其功能的不同，可以分为数字集成电路和模拟集成电路；按模拟集成电路的类型来分，又分为集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数/模和模/数转换器以及集成锁相环等。二、集成电路脚位序列的判定规则汽车中的集成电路常见的外形有三种：单列直插式、双列直插式、四方扁平式。四方扁平式的脚位识别图技能训练—集成电路的检测一、检查集成电路各管脚对地的直流电压用万用表测量集成电路各脚与地之间的直流电压后，再与正常值相比较，就可发现不正常的部位，但是这种直流电压测量法必须事先知道正常时各脚的直流电压值。二、检查集成电路各脚对地电阻值1.用万用表测量集成电路各脚对地的电阻值，然后同正常值进行比较，判断其不正常的部位。2.通过测量集成电路外围相关元器件来判断集成电路是否有故障。1.基本实用放大电路三、集成运算放大器在汽车电子电路中的应用（1）反向放大器反向放大器（2）同向放大器同向放大器电压跟随器（3）差分放大器差分放大器2.集成电路放大器在压力传感器、自动空调控制器上的应用（1）电桥信号放大电路电桥信号放大电路（2）集成电路放大器在压力传感器上的应用压敏电阻式进气压力传感器的结构和工作原理图技能训练—桑塔纳2000Gli轿车进气压力传感器的检测1．用一台直流稳压电源调整到+5V输出连接到端子3，负极连接到端子1。2．用万用表的电压挡测量端子4和端子1之间的电压，标准值应该是3.8～4.2V。3．真空枪接在进气压力传感器的通气口上，并使其产生真空。这时端子4、1间的电压应在0.8～1.3V之间，而且电压随着真空度的加大而升高。桑塔纳2000GLI轿车进气压力传感器的外形示意图3.集成电路放大器在自动空调控制器上的应用光电测量电路四、电压比较器在ABS控制、充电系电压监视电路中的应用1.简单电压比较器2.滞回电压比较器（1）基本电路反相滞回比较器（2）滞回比较器在汽车电子电路中的应用霍尔轮速传感器结构示意图在汽车ABS(电控防抱死)系统中，车轮的速度是靠轮速传感器来传递给ECU的。霍尔轮速传感器就是轮速传感器的一种。霍尔轮速传感器电子电路原理图霍尔轮速传感器滞回整形的脉冲信号3.窗口电压比较器（1）基本电路窗口比较器窗口电压比较器是由两个阈值电压不等的简单比较器组成的，阈值小的采用反相接法，阈值大的采用同相接法。（2）窗口比较器在充电系电压监视电路中的应用汽车充电系统电压监视器电路技能训练—蓄电池电压过低报警电路实验1．按图示蓄电池电压过低报警电路进行接线。2．当蓄电池电压高于10V时，比较器输出电压为12V，发光二极管不发光，指示电压正常；3．当蓄电池电压低于10V时，比较器输出电压为零，发光二极管发光，指示电压过低。蓄电池电压过低报警电路了解数字电路的基本概念。掌握车用微型计算机的基本组成及特点。§单元5微型计算机基础一、数字信号模拟信号和数字信号传感器输入ECU的信号可以分为两大类：一类是连续变化的信号，另一类信号是电压“高”“低”间隔变化的脉冲式信号，如光电式曲轴位置传感器输出的信号是遮光盘不断通过光电耦合器而产生的“有”“无”(透光或遮光)规律变化的脉冲信号，这类信号被称为数字信号。二、二进制二进制顾名思义就是“逢二进一”，位权的表示方法是2i(i=1，2，3，…)，数字也是从右向左依次排列。二进制数按照一定的规律组合在一起，表示一定的信息，这样的一组二进制数称为二进制码。三、单片机单片机基本结构框图单片机是将中央处理器（CPU）、存储器、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。1.中央处理器中央处理器（CPU）是具有译码指令和数据处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，