电子线路基础知识

电子线路基础知识广西广播电视技术中心詹家金2012年4月目录基础知识基础知识一、交流电基本知识二、晶体三极管基本知识三、阻抗匹配及等效电路转换四、一些常用专业知识基础电路基础电路——滤波器一、对滤波器的基本要求二、滤波器的分类三、T型和π型滤波器的传通基础电路——放大器一、放大器及分类二、放大器的工作状态三、晶体管放大器四、晶体管放大电路的几种基本接法及其性能比较五、场效应管放大电路基础电路——振荡器一、振荡器的分类二、LC正弦波振荡器的工作原理三、半导体管LC振荡器一、交流电基本知识：1、交流电的功率（1）瞬时功率电压瞬时值u和电流瞬时值I的乘积p=ui（2）有功功率P=UIcos=I2R，为电压与电流之间的相位差，R为负载阻抗的电阻分量。（3）无功功率Q=UIsin=I2X，为电压与电流之间的相位差，X为负载阻抗的电抗分量。（4）视在功率交流电压有效值与电流有效值的乘积S=UI=I2Z,Z为负载阻抗。视在功率也可表示为：S=cos=P/S=P/(UI)，称为功率因数，tg=Q/P提高功率因数的必要性：a、发挥供电设备（发电机、变压器）的潜力供电设备的额定电压U与额定电流I是一定的，如果负载的功率因数高，输出的有功功率越大；b、当负载消耗的有功功率P和电压为一定时，功率因数越高，负载电流I=P/(Ucos)就会越小，输电线上功率损耗越小。电子线路基础知识交流电基本知识2、三相电路：（1）基本关系电子线路基础知识交流电基本知识电子线路基础知识交流电基本知识5、关于直流电源(1)、单相半波与全波整流电路电子线路基础知识交流电基本知识（2）单相桥式整流电路电子线路基础知识交流电基本知识（3）三相桥式整流电路（4）12相整流电路电子线路基础知识交流电基本知识电子线路基础知识交流电基本知识（5）二倍压整流电路经过整流在输出端能得到高于输入端二倍的直流电压，这种整流电路叫二倍整流电路，如图所示。当电源电压为正半周时，二极管D1导通，电源对C1充电，C1两端电压可充到。当电源电压为负半周时，D2导通，电容C2充电达到2。这说明输入交流电压幅值为U2，则在负载R上可以得到二倍的直流电压2。电子线路基础知识交流电基本知识（6）直流稳压电路最简单的直流稳压电路是采用稳压管来稳定电压的。电路的接法如图所示。交流电压经过桥式整流电路整流和电容器滤波得到直流电压Ｕ0。再经过电阻Ｒ和稳压管Ｄ２组成的Ｌ型稳压电路，然后接到负载R上，这样负载R将得到一个较稳定的直流电压。直流稳压电路的稳压管怎样起稳压作用？当电源电压发生波动时输出电压也将随着发生变化。比如电源电压升高，则稳压管两端电压也相应增高。由于稳压管的反向击穿特性，当电压增高时，稳压管电流Ｉ增加很快，于是在Ｒ上的压降增加，使得输出电压保持不变。同时，如果负载电流变化，输出电压也变化，稳压管电流Ｉ显著增加，仍旧通过Ｒ上的电压变化进行调整，使输出电压不变。电子线路基础知识交流电基本知识6、关于滤波电路（1）什么是滤波电路？为什么进行滤波？利用整流电路可以将交流电转化为直流电，但从得到的直流电压来看，往往含有相当的交流成分。在要求较高的电器设备中，如自动控制、仪表等，必须想办法削弱交流成分，而滤波装置就可以帮助改善脉动成分。（2）滤波电路有哪几种类型？常用的滤波装置有电容和电感元件，因为这两种元件都具有储能作用，故用来调节脉动成分，以使输出电压平滑。最常用的有电阻电容滤波，如图（a）所示。电感滤波如图(b)所示，为Ｌ型滤波。图（a）和图（c）为π型滤波。电子线路基础知识交流电基本知识二、晶体三极管基本知识1、什么是晶体三极管？晶体三极管由两个ＰＮ结组成，它有三个电极引出，从两边分别引出发射极e和集电极c，从中间引出基极b。所以晶体三极管是具有三个极两个结的半导体元件。它分为ＮＰＮ类型与ＰＮＰ类型。2、晶体三极管有哪几种接线方式？根据输出端和输入端，公共端的不同，分为三种基本接线方式。（1）共发射极接线，以发射极作为输入输出公共端，多用在放大电路中，如图（a）所示。（2)共集电极接线，也称为射极输出器，以集电极作为输入输出的公共端，多用来进行阻抗变换，如图（b）所示。（3）共基极接线。以基极作为输入和输出的公共端，多用在振荡电路和高频放大电路中，如图（c）所示。电子线路基础知识晶体三极管基本知识3、晶体三极管有哪些主要参数？晶体三极管的主要参数有：（1）电流放大倍数。它是衡量三极管放大能力的一个主要参数，由集电极电流变化量与基极电流变化量的比值来表示，即＝。值为约为20～100之间。值太高会使晶体管性能不稳定，太低，会导致放大作用不好。（2）反向饱和电流Ｉcbo。它是当发射极开路时，集电极与基极间的反向电流。这个数值越小越好。（3）穿透电流Iceo.它是基极开路，集电极接反向电压，发射极接正向电压时，流过集电极的电流。这个数值越小越好。4、晶体管的发射极和集电极都是从Ｎ型（或ＰＮＰ管的Ｐ型）半导体中引出的，那么能否对调使用？为什么？不能对调使用。因工艺结构关系，发射结面积小，集电结面积大，发射区杂质浓度大，集电区浓度小。这种工艺结构的不对称性，功能完全不同，故不能把发射极与集电极对调。否则就起不到放大作用。电子线路基础知识晶体三极管基本知识5、如何使晶体管能产生电压放大作用？首先要使发射极（be间）正向偏置。集电极（bc间）反向偏置，如图所示。这样Ｖbe的变化引起Ｉb变化，Ｉb的变化通过集电极负载电阻Ｒc，就会产生很大的压降，它比Ｖbe大很多倍，这就是晶体管的电压放大作用。电子线路基础知识晶体三极管基本知识三、阻抗匹配及等效电路转换1、阻抗匹配当信号源内阻抗为纯电阻时，负载电阻与信号源内阻相等时，负载上得到的功率最大，此时称为匹配。如果信号源内阻抗含有电阻与电抗成分，负载阻抗与信号源内阻抗须为共轭关系（即它们的电阻部分相等，电抗部分等值反号），负载上才能达到最大功率，这种匹配称为共轭匹配。当信号源与负载阻抗间有传输线或四端网络插入，则要求传输线或四端网络的输入阻抗等于信号源的内阻抗，而输出阻抗等于负载阻抗，这种匹配称为无反射匹配。电子线路基础知识阻抗匹配及等效电路转换电子线路基础知识阻抗匹配及等效电路转换2、等效电路转换：（1）、串并联电路的转换（在相同频率下等效）：（2）、-形电路的等效转换电子线路基础知识阻抗匹配及等效电路转换（3）、电感耦合电路与T形电路的等效转换电子线路基础知识阻抗匹配及等效电路转换四、一些常用专业知识1、导体的交、直流电阻在直流电路中，电流在导体截面上的分布是均匀的。而在交流电路中，电流在导体截面上的分布是均匀的，出现了趋肤效应，且频率越高，趋肤效应越严重，电流分布趋于导体外表面，相当于减小了导体截面积。因此，导体的交流电阻大于直流电阻。2、丙类高频功率放大器的工作状态一般选择弱过压状态丙类高频功率放大器的工作状态在欠压状态时效率低，在临界状态时输出功率最大，但因负载阻抗的影响，工作不稳定。为了兼顾稳定的电压输出，兼顾输出功率和效率，丙类高频功率放大器的工作状态一般选择在弱过压状态。3、怎样判别晶体二极管的极性？通常根据晶体管管壳上标志的二极管符号来判别。如标志不清或无标志，可根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，利用万用表来判别极性。具体方法是，先将万用表选择开关旋到R×100或R×1000档，然后用表笔分别正向、反向来测量出二个电阻值，一个约几百欧，一个则为几百千欧。凡量出几百欧小电阻值的，则与黑表笔相连的一端为正极，另一端为负极。4、怎样识别二极管的好与坏？因为晶体二极管是单向导通的元件，因此测量出来的正向电阻值与反向电阻值相差越大真好。如果相差不大，说明二极管性能不好或已损坏。如果测量时表针不动，说明二极管内部已断线。如果测出电阻为零，说明电极之间已短路。电子线路基础知识一些常用专业知识5、晶体二极管在使用时应注意哪些问题？按使用要求的不同，应注意下列主要方面；(1)接入电路前，必须判别二极管的极性、质量好坏，然后正确接入电路中，切不可错接极性。(2)识别二极管型号，必须注意二极管的正向电流和反向电压峰值不能超过手册中所允许的极限值。(3)整流二极管如需串联使用，以适应在高电压工作时，每个二极管应并联一个均压电阻，按每100伏峰值电压70千欧计算，如需并联使用以满足通过较大负载电流的要求时，每个二极管应串联10欧左右的均流电阻，防止个别元件过载烧坏。(4)大功率的二极管应加装散热器。(5)安装二极管时，应尽量将管子远离发热元件。6、如何用简易方法测出三极管的放大倍数？可以使用万用电阻表粗测例如ＰＮＰ管，可将正表笔（红）接发射极，负表笔（黑）接集电极，用Ｒ×100的欧姆档，读取一个极间电阻值然后就在集电极与基极间接入一个100千欧的电阻，再读极间电阻值。对两次电阻值进行比较，二者相差越大，数值就越高。如果二者电阻值接近或相同，说明管子已坏。7、如何用万用表来判别三极管的管型和管脚?管型与管脚的判别方法如下：（1）管型判别。用万用电表Ｒ×1Ｋ档，正表笔接任何一管脚，负表笔分别搭其余两管脚，若测出阻值都很小时（约在1千欧以下），则为ＰＮＰ管型。若测得阻值均很大时（约为几百千欧），则为ＮＰＮ型的三极管。（2）管脚判别。基极判别出来后，其余两个管脚不是发射极就是集电极。我们可以假定红表笔接的集电极c，黑表笔接的发射极e,用湿手指捏住bc两极，但不可使bc两极直接接触，读出阻值，然后将红黑二笔对调，进行第二次测试，将读数相比较，若第一次阻值小，则说明是正确的，红笔接的是集电极c,测量时要注意，必须将万用电表放在欧姆档的Ｒ×100或Ｒ×1Ｋ档上。电子线路基础知识一些常用专业知识8、如何判别三极管是高频管还是低频管？用万用电表Ｒ×1Ｋ档。例如ＮＰＮ管，可将正表笔接基极，负表笔接发射极，这时阻值读数较大，然后再用Ｒ×10Ｋ档测，如果阻值读数没有很大变化，则说明为低频管，如果阻值变小了，说明为高频管。9、如何判别三极管是硅管还是锗管？用万用电表Ｒ×100或Ｒ×1Ｋ档。如是ＰＮＰ管，正表笔接基极，负表笔接任意一极，若表针指在表盘中间偏右位置，该管为硅管。如果表针位置在表盘右接近满刻度附近，则该管为锗管。10、如何判别三极管好与坏？主要测量极间阻值判断ＰＮ结的好坏。用万用电表Ｒ×100档测发射极和集电极的正向电阻，如果测出都是低阻值，说明管子质量是好的，如果发现测出的阻值正向电阻非常大或者反向电阻非常小，说明管子已损坏。11、什么叫可控硅？可控硅又称晶闸管。是晶体闸流管的简称，它是一种大功率的半导体器件，具有使输出电压可调的功能。所以用可控硅组成的，所以用可控硅组成的整流电路在电气动力、调速、调压等设备上得到广泛应用。12、怎样简易测量可控硅？可控硅有阳极、阴极和一个控制极。测量时可用万用表Ｒ×1Ｋ档来测阳极和阴极的正反向电阻，表针应保持不动，控制极和阴极间是一个ＰＮ结，故可以用判别二极管的方法来测量。电子线路基础知识一些常用专业知识13、什么叫单结晶体管？单结晶体管又称双基极二极管。因为它只有一个ＰＮ结，所以通常称为单结晶体管，单结晶体管有二个基极和一个发射极。因此也是一个三极的半导体元件。将单结晶体管与电阻、电容元件适当组合可以构成可控硅触发电路。14、怎样区别单结晶体管的三个极？利用万用表的Ｒ×1Ｋ欧档，测任意两个管脚的正向电阻和反向电阻，直到测得的正反向不变时，说明这两个管脚是二个基极（一般约在3Ｋ欧到12Ｋ欧之间），剩下的另一个管脚就是发射极。15、使用MF500型万用表测量、判断MOSFET功放管是否良好①、MOSFET功放管的栅源极间门限电压在2～4.5V之间，极限电压为±20V，漏源导通状态下，直流电阻RDS＝0.2～0.3Ω接近于0Ω。利用这一特点，选用MF500型万用表的×10K电阻档（内部接有9V电池），检查确认红表笔接电池负极、黑表笔接电池正极。②、正向导通测量：对于N沟道管，首先将红表笔接在MOSFET功放管的源极S上，黑表笔接栅极G上，此时栅源间的电阻很大，表头指示不动，栅源间的输入电容被正向充电，栅极为正电压，良好的功放管漏源极应