高级维修电工 电子技术

能放大直流信号的放大器叫直流放大器。直流放大器常用于测量仪表。在高精度电位测量和生物电与物理电测量中（见生物医学核电子仪器），电信号往往很弱，而且变化缓慢，含有直流成分，经放大后才便于检测、记录和处理。此外，在许多情况下，被测信号源的内阻高，要求放大器具有高增益和高输入阻抗。具有这种特性的直流放大器也适合用作运算放大器直流放大器的类型很多。直接耦合的单管放大器是最简单的一种。这种放大器的缺点是零点漂移大。利用成对晶体管或场效应晶体管构成的差分放大器是一种零点漂移较小的直流放大器，常用于集成运算放大器的输入级和中间级。在测量仪器中还常用斩波式直流放大器。特点①输入级采用差分放大电路，KCMRR和ri很高。②中间级采用多级共射电路，起电压放大作用。③输出级采用互补对称放大电路和共集放大电路，ro很小，带负载能力很强。④直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。⑤体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。集成运算放大器集成运算放大器的组成输入级中间级输出级输入端输出端CF74181723456集成运算放大器的管脚和外部接线图净输入电压运算放大器的符号－uD＋－＋＋u－u＋uOAo同相输入端反相输入端输出端+UCC－UEE87100dB231546u－u+uO－UOMuO=f(uD)线性区uO=AouD=Ao(u＋－u－)饱和区正饱和电压：uO=＋UOM≈＋UCC负饱和电压：uO=－UOM≈－UEE二、电压传输特性+UOMuDOuO负饱和区正饱和区线性区理想运算放大器一、理想运放的主要条件开环电压放大倍数：Ao→∞开环输入电阻：ri→∞开环输出电阻：ro→0共模抑制比：KCMRR→∞u－u＋uO－uD＋－＋∞＋理想运放的符号：二、理想运放的电压传输特性uO=＋UOM≈＋UCC(2)当u＋＜u－时，即uD0uO=－UOM≈－UEE(1)当u＋＞u－时，即uD0OuOuD+UOM－UOM1.工作在饱和区时的特点不加反馈时，稍有uD即进入饱和区。2.工作在线性区时的特点引入深度负反馈后，uO是个有限值。iD反馈电路u－u＋uO－＋∞＋(1)Ao→∞uOAouD==0u＋=u－(2)ri→∞uDriiD==0(3)ro→0uOL=uOC故称为虚短路故称为虚断路。即输出电压不受负载的影响。基本运算电路Af一、比例运算电路1.反相比例运算电路u－=u＋=0iD=0i1=iFuIR1－uORF=ＲFＲ1uO=－uIu－u＋uORFiF－＋∞＋R1R2uIi1iD虚地2.同相比例运算电路i1iDu－u＋uORFiF－＋∞＋R1R2uI不是虚地AfuO－u－RFu－R1=RFR1uO=)uI(1＋u－=u＋=uIiD=0iF=i1RFR1uO=)u－(1＋三、加法运算电路u＋=u－=0u－u＋uORFiF－＋∞＋R12R2uI1iI1iI2uI2R11虚地ＲFＲ12ＲFＲ11+uI2)uO=－(uI1当uI1单独作用时,uO1=－ＲFＲ11uI1当uI2单独作用时,根据叠加原理:uO=uO1＋uO2uO1=－ＲFＲ12uI2四、减法运算电路当uI1单独作用时,uO1=－ＲFＲ1uI1当uI2单独作用时,RFR1uO2=(1＋)u＋R3R2＋R3u＋=uI2=(1＋RFR1)R3R2＋R3uI2u－u＋uORF－＋∞＋R1R2uI2uI1R3u－u＋uORF－＋∞＋R1R2uI1R3u－u＋uORF－＋∞＋R1R2uI2R3根据原理叠加:uO=uO1＋uO2五、微分运算电路u－u＋uORF－＋∞＋R2uIiFC＋uC－iC虚地u+=u－=0iF=iCduCuO=－RFCdtduIuO=－RFCdtduC=CdtuORF－OuOtOuItUI①当uI为阶跃电压时,uO为尖脉冲电压。说明：②平衡电阻：R2=RF六、积分运算电路u＋=u－=0iI=iF1R1CuO=－uIdt∫＋uC－u－u＋uOR1－＋∞＋R2uIiFCiI虚地duCdtCuIR1=uO=－uC说明①当uI为阶跃电压时,uO随时间线性积分到负饱和值为止。OuIUIttOuO－UOM②平衡电阻：R2=R1门电路基础：1.基本逻辑电路有“与”门电路，“或”门电路，另外还有“与非”门电路和“或非”门电路。2.TTL集成电路是目前应用最为广泛的一种数字集成电路，由于这种集成电路的输入端和输出端电路结构都采用了双极型晶体管，所以称为晶体管晶体管逻辑电路，简称TTL电路。TTL与非门的输入端全为高电平时，输出低电平；输入至少有一个为低电平时，输出为高电平，输入端全部接地时，输出为高电平；输入端全部同时悬空时，输出为低电平。触发电路基础：1.触发器的基本功能主要是：1）有两个稳定的工作状态“1”和“0”。2）在适当信号作用下，两种状态可以转换，触发器输出状态的变化，除与输入信号有关外，还与触发器的原状态有关。3）当触发信号消失后，触发器状态保持不变。触发器能把输入信号寄存下来，保持一位二进制信息，这就是触发器具有的记忆功能。触发器最基本的有RS触发器和JK触发器多谐振荡器电路基础及作用：多谐振荡器是一种常用的产生矩形脉冲的电路，它没有稳态，只有两个暂稳态，不需外加触发脉冲，两个暂稳定会自动地不断相互转换，因此多谐振荡器又叫无稳态电路。常见的有TTL与非门RC环形振荡器和TTL与非门石英多谐振荡器计数器电路基础：计数器主要是由触发器组成，用以记忆输入脉冲的个数，若按触发器状态的更新次序来分类，计数器可分为同步式和异步式两类。计数器进位制不同，分为二进制、十进制计数器。寄存器电路基础及应用：寄存器一般用来暂时存储数据、指令等，为保证寄存器只在收到寄存器命令时才能寄存指令、数据。寄存器除了触发器外，还需配有控制门电路。常见的有数据寄存器和移位寄存器两种。数字显示电路基础最常见的数码显示器按结构特点区分为：辉光数码管、荧光数码管、发光二极管显示器和液晶显示器等。TTL电路与CMOS电路在性能上的区别：1）电源电压：TTL电路的电源电压固定为5V，CMOS电路电源电压通常可取3~18V2）输出电平：TTL高电平U≥2.4V低电平U＜0.4VCMOS高电平U≥60%U低点平U=0V3）门坎电平：TTL：V≈1.4VCMOS：V=U4）输入端：TTL输入端接高电平时有电流流入，接低电平时有电流流出，输入端若悬空，相当于接高电平。CMOS电路因为输入端是绝缘的，所以无电流，并且输入端不允许悬空。三态门、OC门概念，如何使用？三态门是指一个电路的输出除了高电平、低电平外，还有输出悬空的状态（高阻状态）。三态门通常用于数据传输上，就是把若干个三态门的输出端接到一个数据总线上，但是总线上所有的三态门在任何时刻只能允许其中的一个处于工作状态，其余的都必须高阻状态。OC门就是集电极开路门，使用把若干个OC门的输出端连接在一起，外接一个公用的集电极电阻R接到电源电压上，组成“线与”电路移位寄存器的逻辑功能，移位寄存器组成环形或扭环形计数器。移位寄存器的逻辑功能是用串行输入的方式寄存数据，每一个CP可以使数据左移或右移一位。用移位寄存器组成环形计数器是把最高位的Q端与最低位的D端相连，并把其中某一位的初始值置“1”，其余置“0”。扭环计数器是把最高的Q端与最低的D端相连，并把所有位的初始值均置“0”。基本RS触发器(1)逻辑电路及逻辑符号(2)RS触发器的特征表QnQn+1000011110011001101010101XX001101RS非法复位置位保持置0置1提示：——RS触发器特征1）全零非法，全1保持。2）01置零，10置1。R:ResetS:Set（3）RS触发器的特征方程0SRnnQRSQ1触发器输出端状态由1变为0或由0变为1称为“翻转”。（约束条件）提示：——JK触发器特征1）全零保持，全1翻转；2）01置零，10置1。提示：——T触发器特征T零保持,T1翻转。提示：——T’触发器特征翻转。提示：——RS触发器特征1）全零非法，全1保持。2）01置零，10置1。nnnQTQTQ1nnQQ1提示：——D触发器特征跟随D。nnnQKQJQ1nnQRSQ1DQn1小结多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号，便能产生矩形脉冲波。产生矩形脉冲的电路很多，例如用TTL与非门构成的基本多谐振荡器和RC环形振荡器;用CMOS或非门组成的多谐振荡器。用集成定时器构成的多谐振荡器和频率稳定性高的石英晶体振荡器。2.RC环形多谐振荡器由首尾相接的TTL与非门和阻容元件RC可组成环形多谐振荡器，如图13-4所示。RS是一个100Ω左右的保护电阻。（R+RS）的值应小于与非门关门电阻ROFF。由于RC延迟时间比门电路的传输时间tpd大得多，所以在进行估算时，忽略tpd。(a)石英晶体的符号和阻抗频率特性;（b）石英晶体多谐振荡器电路0(a)C1R1R2G1C2(b)f0电感性电容性uox11G2f电磁干扰任何电子设备产生的电磁干扰和响应过程，可以用辐射和传导来描述干扰发生源，可以用辐射敏感性和传导敏感性来描述响应接收设备特性，因此，所有电磁干扰的抑制方法可以从以下三个方面入手：——抑制电磁干扰源；——切断电磁干扰耦合途径；——降低电磁敏感装置的敏感性。选择抑制电磁干扰的电路，采用合适的工作状态；实施正确的搭接、接地、屏蔽、滤波、分层防护；采用合理分类布线等方法都能有效地抑制电磁干扰或降低敏感。屏蔽屏蔽是提高电子系统和电子设备电磁兼容性的重要措施之一，它能有效地抑制通过空间传播的各种干扰，既可阻止或减少电子设备内部的辐射电磁能对外的传输，又可阻止或减少外部辐射电磁能对电子设备的影响。屏蔽按机理可以分为：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。磁场屏蔽磁场屏蔽通常指对直流磁场或甚高频磁场的屏蔽。其屏蔽的效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差得多。在工程上抑制磁场干扰是一个十分棘手的问题。磁场屏蔽主要是利用高磁导率、低磁阻特性的屏蔽体对磁通所起的磁分路作用，使屏蔽体内部的磁场大大减小，如图所示。磁场屏蔽磁屏蔽体应选用高磁导率的铁磁性材料，防止磁饱和；——被屏蔽物与屏蔽体内壁应留有一定间隙，防止磁短路现象发生；光栅传感器感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理组成的。可用来测量直线或转角位移。测量直线位移的称长感应同步器，测量转角位移的称圆感应同步器。ＰＣ发展现代电子计算机之父1944~1945年间，美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”，冯·诺伊曼机体系延续至今。计算机开关电路1938年，信息论的创始人、美国科学家仙农发表论文《继电器和开关电路的符号分析》，首次阐述了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。ENIAC人类第一台电子数字计算机1946年2月15日，世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制成功，承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。EDVAC离散变量自动电子计算机1950问世的第一台并行计算机EDVAC，首次实现了冯·诺依曼体系的两个重要设想：存储程序和采用二进制。EDSAC（电子延迟存储自动计算机）是世界上首次实现存储程序计算机EDSAC由英国剑桥大学威尔克斯（MauriceVincentWilkes）领导、设计和制造