电路设计与调试.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电路设计与调试,云南大学信息学院电子工程系,梁竹关,阴极,阳极,v,D,/V,i,D,/mA,正向特性,反向特性,反向击,穿特性,一、元器件,（一）晶体管,1,、普通二极管：,具有单向导电性，反向电流越小越好，可用于整流、限幅等。分小功率、大功率二极管，高频、低频二极管。,图,1.1,二极管的符号,图,1.2,二极管伏安特性,2,、稳压管：,工作于伏安特性的反向击穿特性部分，其反向击穿特性越陡越好。在直流稳压电源中有广泛应用。必须注意其在电路中的接法，才能起到稳压作用。,图,1.3,稳压二极管符号,3,、双极性晶体管,BJT,NPN,管,PNP,管,图,1.4,双极性晶体管符号,分立元件,BJT,管往往用于功率放大电路中，如,9012,。,J,图,1.5,继电器放大电路,N+,N+,S,G,D,N,沟道,FET,管,P,沟道,FET,管,4,、场效应管,FET,图,1.6 FET,管结构,图,1.7 FET,管符号,分立元件可用于功率（电源）开关。,电子,电路,图,1.8 FET,管用于电源开关,（二）传感器,1,、传感器分类,（,1,）按检测物理量分类,位移、压力、温度、湿度、速度、加速度等。,（,2,）按工作原理分类,结构型：利用结构参数变化实现信息变换，如电位器传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器等；,物性型：利用敏感元件物理、化学、电特性和生物特性等的变化实现信息转换，如压电式、磁敏式、热电式、半导体光敏传感器、半导体气敏传感、离子敏传感器等。,（,3,）按传感器发展方向分类,非集成化传感器和集成化传感器，尽量利用集成化传感器，其中已包含有信息转换电路、放大电路，模数转换电路以及存储器等，如温度传感器,DS18B20,，可以直接与单片机进行通信，实现温度数据的读取。,2,、光电器件,光电器件是光能（可见光、红外光、激光等）与电能相互转换的器件。光电器件用于光电传感器、测试装置、遥感遥测装置、信号传输及通信装置等。,光电器件主要由光辐射器件（发光器件）和光检测器件（光敏器件）组成。,（,1,）发光器件,发光器件将电能转换为光能，如发光二极管（,LED,），包括发射可见光（发光颜色主要取决于所采用的半导体材料，有红、绿、黄、蓝等）和不可见光（红外线）。发光二极管的伏安特性与普通二极管的相似，发光二极管的正向开启电压稍高（,1,2,伏，半导体材料不同，压降亦有所不同）。,（,2,）光检测器件,光检测器件将光能转换成电能。,光敏电阻,光敏电阻器是利用,半导体,的,光电效应,制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由,半导体材料,制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达,1,10M,欧,在强光条件（,100LX,）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千,欧姆,。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对,可见光,（,0.4,0.76,）,m,的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用,白炽灯,泡（小电珠）光线或,自然光,线作控制光源，使设计大为简化。,图,2.3,光敏二极管符号和电路,光敏三极管,当具有光敏特性的,PN,结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于,倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。,b,e,c,图,2.4,光敏三极管内部等效电路,3,、光电耦合器,光电耦合器由发光器（发光二极管）和受光器（光敏管）两部分组成，并封装在一个管壳内。它可以用做电路隔离、电平转换等。,4,、光电对管,光电对管和光电耦合器的工作原理一样，但工作方式不同。光电对管之间能通过物体（光遮断），以接收到的光信号作为检测信号，用于测量、计数等等。光电隅合器为集成元件，负责传递前后级之间信号的大小及有无，其体积小，但不能表述物理位移。,（三）晶闸管,晶闸管（,Thyristor是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。,1,、普通晶闸管,普通晶闸管是用硅材料制成的半导体器件。它是,PNPN,四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极。（,1,）晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态；（,2,）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通；（,3,）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用；（,4,）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。,P,N,P,N,A,K,G,A,K,G,结构图,等效,电路图,A,G,K,电路符号,图,3.1,普通晶闸管,2,、双向晶闸管,双向晶闸管是由,N-P-N-P-N,五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。,P,N,P,G,T1(,阳极,),T2,T1,G,结构图,等效,电路图,T1,G,T2,电路符号,N,N,N,N,T2(,阴极,),G,图,3.1,双向晶闸管,（四）集成运算放大器,1,、符号,+,-,同相端,反相端,输出端,A,图,4.1,集成运算放大器符号,2,、三种工作方式,（,1,）同相放大电路,+,-,vi,vo,A,Rf,R1,图,4.2,同相放大电路,（,2,）反相放大电路,-,+,vi,vo,A,Rf,R1,图,4.3,反相放大电路,（,3,）差分放大电路,图,4.2,差分放大电路,-,+,vi1,vo,A,vi2,R1,R2,R3,Rf,3,、集成运算放大器的主要参数,（,1,）增益带宽积,f/Hz,A,V,/dB,f,H,1,f,T,A,V,A,V,BW=,f,T,=C,Av,为开环增益，,f,H,为上限截止频率。,+,-,vi,vo,A,Rf,R1,一级放大倍数不够时，可以采用多级放大。但总的带宽,BW,比每一级的都要小。,对于单极点运算放大器的频率特性而言，其增益带宽积是一个常数。在实际应用中，集成运算放大器几乎总是在闭环下工作，所以从增益带宽积等于常数就可以推出该运算放大器在实际工作条件下所具有的带宽。,（,2,）转换速率,SR,（,3,）共模抑制比,CMRR,（,4,）最大差模输入电压,Vidm,和最大共模输入电压,Vicm,（五）,DAC,1,、工作原理,DAC,实现数字量向模拟量的转换。,D0,.,.,.,D7,Iout1,Iout2,2,、应用,（,1,）数控线性电源,（,2,）数控波形发生器,图,5.1,简化符号,（六）,ADC,ADC,实现模拟量向数字量的转换。,二 电子系统设计与实现,（一）系统级设计,1,、分析系统功能模块,2,、详细描述各个功能模块作用,3,、举例,（二）硬件电路设计与制作,1,、硬件电路设计,2,、硬件电路制作,3,、举例,（三）软件系统设计与实现,1,、软件系统组成,2,、流程图,3,、编写程序,