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安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（首页）科室:教务科授课时间：课程名称煤矿电工学学时分配总学时:讲授:课程类别必修课(√)选修课()公选课()实验:授课专业井下电钳工授课班级50班课堂讨论:任课教师魏晓丽职称助理讲师习题课:2选用教材煤炭工业出版社机动:教学目的要求教学重点难点重点:难点:参考书目学校审阅意见负责人年月日安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第八章晶体管脉冲电路的基本知识第一节RC电路教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第八章晶体管脉冲电路的基本知识第一节RC电路利用RC电路的充放电，可以对脉冲波形进行交换。一、电容器的充放电现象设电容器上的电荷在电路接通之前为零，它的压降亦为零。当开关K从“2”的位置转换到“1”的位置，即电路接通一瞬间，直流电源U对电容C进行充电，在t＝（0+）时（电源接通后的一瞬间），电容在电路中相当于短路，电容两端压降仍为零，此时电路中的充电电流为Ic＝E/R。随着时间的推移，电容两端的电荷逐渐积累，电容上的电压也逐渐增加，而充电电流Ic＝（E－Uc）/R将随着Uc上升而下降，同时UR也随之下降。经过一段时间后，电容上的电荷充满了，它的两端电压等于电源电动势E，此时充电电流为零，UR也为零，电容充电完毕，电路进入了稳定状态。从电容充电过程可以看出，当电路刚接通时，电容器在电路中相当于短路；充电完毕，电路进入稳态，电容器相当于断路。另外，电容器两端的电压不能跃变，它要经过一段时第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注间后才能达到稳定值E。RC为充电电路的时间常数，用τ表示。电容器充电速度与电路的充电时间常数τ值有关，τ越大，充电速度越慢；反之，充电速度越快。电容器充电完毕后，如果把开关K瞬间转换至“2”的位置，电容就通过电阻R放电，电容上的电压Uc下降，直到为零，放电过程结束。整个放电过程和充电过程雷同，只不过电流方向相反，这里不再作分析。二、微分电路在脉冲电路中，经常需要将一个矩形脉冲波变换为正、负的尖脉冲。具有这种波形变换功能的RC电路，通常叫做微分电路。1、电路组成微分电路由电容和电阻串联组成。2、工作原理若在微分电路的输入端输入一个矩形波，脉冲幅度为Um，脉冲宽度为tp，设电路的时间常数τ＝RC＜＜tp，则在输出端可以得到两个形状相同的正、第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注负尖脉冲。三、积分电路在脉冲电路中，常需要将矩形脉冲变换为锯齿波或三角波。可完成这种功能的RC电路，通常称为积分电路。1、电路组成与微分电路的不同点是R和C的位置互换了，而且由电容两端取得输出信号，即U0＝Uc。当电路的时间常数较大时，即RC＞＞tp，便构成了积分电路。只要RC电路时间常数足够大，就可将矩形脉冲变换为近似斜线上升和下降的三角波，但是三角波的幅值要比矩形脉冲的幅度低得多。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第二节晶体管的开关特性教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第二节晶体管的开关特性在我们的日常生活和生产中，经常用开关来接通和切断电源，如闸刀开关、拉线开关、按钮开关等，这些开关都是有接触点，叫做有接触点的开关。这种类型的开关状态是比较理想的，如图8－5a所示，当开关接通时，其接触电阻很小，可以看作零。因此，开关两端电压降Uk＝0，回路中的电流I＝E/R＝12/2＝6mA。当开关K断开时，开关触头之间的电阻可以看作是无穷大，于是开关两端的电压Uk＝E=12V，回路电流I＝0。从开关两端的电压波形来看，开关断开时，电压Uk是12V；开关接通时，电压Uk＝0。因此当开关重复接通和断开时，我们在开关两端就能得到一系列的矩形电压波。一、二极管的开关特性实际上，晶体二极管也可以作为开关使用，因为二极管具有单向导电的特性。当开关K合到Ⅰ侧时，二极管V两端承受正向电压，V导通。如果不考虑二极管的正向压降，就可以把二极管看成开关第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注的闭合状态。当开关K接到2侧时，二极管V两端承受反向电压而截止。由于二极管的反向电阻很大，相当于断路状态，因而可以认为二极管的反向端电压等于电源电压E2，这时二极管V便相当于一个断开的开关了。由此可得：二极管的导通和截止，就相当于开关的接通与断开。二、三极管的开关特性我们常用晶体管的导通和截止来代替开关的接通与断开，这时的晶体三极管主要工作在饱和区和截止区，放大区只是两者转换时过渡而已。1、截止状态当晶体三极管处于截止状态时，其发射结应处于反偏或零偏，集电结应处于反偏。此时，Ib＝0，Ic＝0，UCE＝Ec，其等效电路如图8－7所示。这种工作状态，相当于工作在图6－15所示输出特性曲线Ib＝0下面的区域。与普通开关相比较，晶体三极管的这种工作状态（c－e之间）相当于开关的断开状态。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注2、饱和状态当晶体三极管处于饱和状态时，其发射结和集电结均应处于正偏，且Ic不再随Ib的增加而增加。此时三极管c－e之间相当于普通开关的接通状态。但是，由于晶体管从截止状态转换到饱和状态或从饱和状态转换到截止状态时，受结电容和分布电容的影响，会使输出波形产生延滞失真，如图8－9所示，这就使得晶体三极管的导通（饱和）和断开（截止）都需要一定的时间，在高速应用的场合将会使晶体三极管失去开关作用。为了解决这个矛盾，应缩短开关的打开和关断的时间（即晶体管的导通和截止所需要的时间）。通常在基极电阻Rb上并联一个电容器C，这个电容器称为加速电容。三、晶体管反相器我们前面讨论的简单开关电路，实际上就是一个反相器。因为它是一个共射电路，所以它的输出电压波形总是和输入电压波形相反。反相器是组成复杂的脉冲和数字电路的一个常用的基本环节。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注反相器电路的工作特点主要是：当输入电压Ui为低电平时，加到管子b－e之间的电压Ube＜0，能保证管子可靠地截止，使输出电压U0上升到高电平Ec；而当输入电压Ui为高电平时，送给管子的基极电流Ib＞Ibs，能保证管子饱和导通，使输出电压U0下降至低电平Uces。U0与Ui的波形关系如图8－11b所示。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第三节集基耦合双稳态触发器教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第三节集基耦合双稳态触发器一、电路的引入和构成双稳态触发器如图8－13所示，它由两个相同的反相器连接而成，实际上是一种交叉耦合的二级倒相电路。三极管V1集电极的输出经电阻Rk2、Rb2分压后接至三极管V2的基极输入端，而V2的集电极输出又经Rk1、Rb1分压后接至V1基极输入端，构成了一个闭合环路。这种电路实际上是一个对称的具有正反馈的两级放大器。二、工作原理1、两个稳定状态由图8－13电路可知，当电源接通后，三极管V1和V2几乎同时导通，导通后它们的集电极电位同时下降，欲使对方的基极电位降低，进入截止状态。实际上元件或管子参数存在着离散性，V1和V2的电流增长的过程是不平衡的。假如某一管子在导通时，电流增长能力要强一些，由于正反馈的作用，就形成了连锁反应，使得导通能力强的管子很快达到饱和，而导通能力弱的管子进入截止状态。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注由于电路元件的对称性，电源接通后，也可能V2饱和导通，V1截止，这是电路的另一种稳定状态，因此进入两种状态的几率均等。电路元件越对称，两种稳态出现的可能性越接近。2、触发翻转双稳态电路不仅具有两个稳定状态，更重要的是它在外加触发信号的作用下，可由一种稳定状态翻转为另一种稳定状态。若在截止管的基极加入一个正脉冲，电路同样可以发生翻转。三、输出电压幅度双稳态电路的输出可由三极管V1或V2的集电极引出，输出电压幅度应等于三极管截止与饱和时集电极电位的差值。三极管饱和时，集电极输出低电位，即U0L＝Uces，近似为零。四、触发方式为使双稳态触发器翻转，必需外加触发脉冲。根据触发脉冲信号的输入方式，可分为分别触发方第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注式和计数触发方式两类。不论采用何种触发方式，都需要适当地引入触发信号的电路，又称触发电路。1、触发电路引入触发信号的电路一般有两种：一种是由RC微分电路和隔离二极管组成的触发电路，另一种是电位脉冲门。2、分别触发方式分别触发方式的基本电路如图8－16a所示。图中，触发器的输入电路是两个由微分电路和隔离二极管组成的触发电路，两个独立的触发信号Ui1和Ui2分别由R端和S端输入，其输出负尖脉冲分别加到三极管V1和V2的基极。3、计数触发方式分别触发方式的触发器，不论从R端还是从S端输入一系列触发脉冲信号时，电路最多只能翻转一次。如要实现计数要求，必需每输入一个触发脉冲信号，电路就能翻转一次。为此，需要把触发脉冲的引入加以控制，使触发脉冲每次都能引导到饱和管的基极，保证每输入一个触发脉冲，触发器都能第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注翻转一次。五、应用举例双稳态触发器具有两个稳定状态，而且只有在外加信号的作用下可以从一种稳定状态翻转为另一种稳定状态，并且一直保持这种状态，直到下一个触发信号到来时为正。这种维持状态不变的特性称为“记忆”功能。由于它具有记忆功能，所以在计数、分频、寄存电路中被广泛应用。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授课时间：授课章节第四节集基耦合单稳态触发器教学目的重点与难点教学重点教学难点教学方法讲授法、讲练结合教学手段教学过程时间分配教学内容学时数教学过程设计复习提问组织教学引入新课讲授新课课堂小结布置作业实验思考题及作业题教后感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注第四节集基耦合单稳态触发器单稳态触发器（简称单稳电路）只有一个稳定状态，它的工作特点是无触发信号输入时，电路处于稳定状态；当外加一个触发信号，电路可自动翻转到另一个暂稳状态，经过一段时间电路将自动翻转到原来的稳定状态。暂稳状态的持续时间取决于电路本身的定时元件参数，而与触发信号无关，电路的触发周期则取决于触发信号。由于单稳电路具有这些特点，因此被广泛用于脉冲的整形（把不规则的波形变换成宽度、幅度一定的矩形波）、延时（将输入脉冲延迟一定的时间输出）和定时（产生固定时间宽度的脉冲）等电路中。一、电路组成及工作原理1、电路组成单稳电路的基本形式如图8－19a所示，它由两级反相器交叉耦合而成，V1集电极到V2基极是采用电阻耦合，V2集电极到V1的基极是采用电容耦合，故称为集—基耦合。触发电路由Cd、Rd和Dd组成，触发信号加至V1的基极。第页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教学内容教法提示及备注2、工作原理1）无触发信号时电路处于稳态V1基极电阻Rb1直接与电源Ec相连。当电源接通后，只要电路参数选得合适，就可以使V1处于饱和导通状态。V1饱和后，Uc1＝Uces≈0.3V，－Eb通过Rk1、Rb2分压使V2的基极电位为负值，因此V2截止。由此可知，电路只有V1饱和、V2截止这一种状态。2）第一次翻转当输入触发信号ui负跳变到来（t1时刻）时，将有一负尖脉冲加到V1基极上。只要负