.,1,一周搞定系列之模電數電,主講老師：劉志順,源享科技真誠奉獻,.,2,本視頻適合人群,1、對于初學者，和對硬件有些了解，但對于應用卻不知如何入手的人,2、適合一些偏軟件的同學，對于硬件電路卻不是很清晰的。,硬件的重要性,1、搞開發設計不是像搞開發板那樣，什么電路都給你搭好了，然后再寫程序，去控制它，那么這種能力只能說你能玩好它。,2、項目開發是必須需要硬件支持的，如果你連硬件都看不懂，就別說團隊合作和軟件設計了。,.,3,一周搞定系列之C語言,一周搞定系列之電路基礎,一周搞定系列之模電數電,一周搞定系列之51單片機,一周搞定系列之JAVA基礎,一周搞定系列之ARM基礎,公司正在推出,更多資源(視頻、資料、程序)，源享科技會繼續推出,.,4,更多學習資源發布,1、公司論壇,2、115網盤,.,5,掌握基本元器件的一些特性并會使用它們掌握基本電路的組成并會搭建小部分模塊電路，了解每個器件在電路中的功能自己會設計一些簡單的電路,視頻目的,.,6,模電數電課程學習,1、要多實踐，勤于動手,3、要有敢于去解決問題的恒心，要把問題的出現當作財富。,2、要踏實，一個腳印一根釘，不可浮躁,4、要虛心向他人求教，相互多交流，從別人的想法中加深對知識的理解,課程特點：,這是一門實踐性很強的課程。,學習要求：,.,7,視頻特點,1、主要包括理論介紹和應用,2、對于每個知識點都會通過Multism仿真，進行測試為以后的應用打好基礎,重點,.,8,目錄,第一章基本元器件介紹,第二章基本電路的分析與驗證,第三章實際電路應用,具體個章內容介紹請看隨視頻一起下載的模數電大綱,.,9,主講老師：劉志順,源享科技真誠奉獻,一周搞定系列之模電數電,.,10,第一章基本元器件介紹,1、二極管,.,11,一、什么是二極管,定義：二極管就是半導體材料被封裝之后，在PN結兩端加上兩個正負極引線制作而成。,一般二極管符號,二極管實物,特性：,單向導通性、伏安特性,怎么用？,.,12,一、二極管測試,1、電路圖,.,13,總結:,1、電路中二極管導通之后，所分電壓值為0.7V。2、發光二極管導通之后為分壓值12v，電流范圍為520mA3、二極管反相不導通，但是當所給的電壓值超過它的反向擊穿電壓時，那么二極管也將導通，（應用中要注意二極管的反向最大電壓值，防止二極管燒壞）4、當正向電壓很小時，二極管不導通，當電壓至少達到0.5V以上時，二極管才導通。,.,14,1.2.5穩壓二極管,一、什么是穩壓二極管,(a)符號,DZ,能夠穩定一定電壓的二極管,二、實行穩壓的條件,1、工作在反向擊穿狀態,2、反向電壓應大于穩壓電壓,.,15,穩壓電路,基本電路的穩壓過程,穩壓電路的搭建：,需要多大電阻呢？,1、穩壓的基本電路2、電流范圍為48mA,.,16,總結：,1、穩壓二極管的使用形式為穩壓二極管和電阻進行串聯,2、穩壓二極管要達到比較好的穩壓效果，一定要注意穩壓電流的選取。,3、在電路應用中一定要注意串聯電阻阻值選擇。,.,17,.,18,下面兩種穩壓電路的區別,（UZ3V）,.,19,整流二極管,1.特點用于把交流電變成脈動直流電2.那什么是交流變脈動直流呢？,.,20,開關二極管,它是電路上為進行“開”、“關”作用而特殊設計的二極管。它由導通變為截止或由截止變為導通所需的時間比一般二極管短,功能：,應用：,在電路中主要防止反向電流燒壞一些精密器件起保護作用。,.,21,2、電容,.,22,電容的作用,旁路、去耦、濾波、和儲能的作用。,什么是電容,它有兩個電極板，和中間所夾的介質封裝而成，具有特定功能的電子器件。,.,23,1、旁路的作用,1、使輸入電壓均勻化，減小噪聲對后級的影響。2、進行儲能，當外界信號變化過快時，及時進行電壓的補償。,.,24,2、去耦（退耦）電容作用,1、去耦電容和旁路電容的作用是差不多的，都有濾除干擾信號的作用，只是旁路電容針對的是輸入信號，而去耦電容針對的是輸出信號。2、去耦電容一般比較大10uF或更大，旁路電容一般根據諧振頻率是0.1uF或0.01uF。,.,25,3、濾波和儲能,濾波作用濾除雜波，大電容濾低頻，小電容濾高頻,儲能作用收集電荷應用：例如：給時鐘芯片DS1302供電,.,26,3、電容在電路中連接問題,注意：耐壓值防止短接,鋁電解電容,瓷片電容,獨石電容,常用電容極性判斷：鋁電容：長腳為正極，短接為負極，或者電容上標有銀色負號的一邊為負極，瓷片電容和獨石電容無極性，但設備生產中也有工藝要求。,.,27,電容應用總結,1、電源上的電容作用一般是濾除電源電壓的波動。小電容濾高頻，大電容濾低頻，并且還提供一定的電壓儲備，以備后續電路的需要,2、對于一些干擾性強的環境，電容的加入可以減少很多電路控制上不必要的麻煩，在使用電容時，還要注意耐壓值和反接問題。,3、電容使用的取值大小可以參考別人的一些電路，很多都是工程上的一些經驗,.,28,第一章基本元器件介紹,3、晶體三極管,.,29,3、晶體三極管,它是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件。,三極管的結構圖,什么是晶體三極管,由半導體組成具有三個電極的晶體管,放大狀態、,模樣和結構怎樣？,PNP,三極管的特點：,三種工作狀態：,飽和狀態、,截止狀態,.,30,1、怎么讓它工作在放大狀態呢？,條件：發射結正偏，集電結反偏（UBUE,UCUB）,2、怎么讓它工作在截止狀態呢？,條件：發射結反偏或兩端電壓為零,3、怎么讓它工作在飽和狀態呢？,條件：發射結和集電結均為正偏。,工作在各個狀態有什么特點呢？,在電路中怎么去實現呢？,.,31,三極管各種狀態的測試,.,32,總結：,放大狀態：,IB=,1、IB一定時，IC的大小與UCE無關,飽和狀態：,特點：,IB=IC,IE=(1+)IC,截止狀態：,特點：,集電極和發射極之間相當于開路,工作狀態：,IB=0，,IC=0，,IE=IB+IC=0；,特點：,工作狀態：,2、IC的大小只受IB控制,IB和IC都很大，IC不受IB的控制，UCE兩端電壓很小，相當于導線，工程上我們認為硅飽和導通的UCE的壓降為0.3V，鍺管為0.1V,.,33,三極管主要參數,1、共發射極電流放大系數,4.集電極發射極間反向擊穿電壓V(BR)CEO,3.集電極最大允許耗散功率PCM,2.集電極最大允許電流ICM,三極管放大系數一般為10100。,應用中一般取3080為宜,那么一個實際三極管參數到底什么樣呢？,.,34,第一章基本元器件介紹,4、場效應管,.,35,什么是場效應管？,它是一種電壓控電流的器件。它有三個電極柵極（G）,漏極（D），源級（S）,絕緣柵型場效應管怎么用？,.,36,（特點：當UDS比較小時，ID隨UGS的變化而變化）,（特點：ID不隨UDS變化，只隨UGS增大而增大）,（3）截止區,（特點：當UDS增大到一定值時，場效應管被擊穿，ID突然增大，如無限流措施，管子將燒壞，在場效應管使用中一定要注意，防止管子擊穿）,特點：如果長時間工作在此區域，沒有很好的散熱措施，很可能由于功率較大，造成管子燒壞。所以在使用中也要注意。管子的散熱和最大功率,可變電阻區,截止區,擊穿區,過損耗區,總結,（1）可變電阻區,（2）恒流區,（特點：UGS小于1.5V，ID=0，場效應管不導通）,（4）擊穿區,（5）過損耗區,.,37,37,三極管特點,電流控制器件（基極電流控制晶體管導電能力）,輸入阻抗不高,噪聲高,場效應管特點,電壓控制器件（用電壓產生電場來控制器件的導電能力）,輸入阻抗極高,噪聲小,缺點速度慢,三極管和場效應管的比較,反應速度較快,.,38,結構分類,.,39,第一章基本元器件介紹,5、光耦,.,40,什么是光耦？,光耦實現了是一種“電光電”的轉換。,光耦實物,光耦結構圖,光耦器件怎么用呢？應用要注意什么？,.,41,光耦測試,.,42,第一章基本元器件介紹,6、發聲器件,.,43,發聲器件的作用,作為電子訊響器，運用其發聲特性，作為提示或播放等功能。,發聲器件的介紹,圖1,圖2,圖1為喇叭，無極性器件（沒有正負之分），無源蜂鳴器（內部沒有振蕩源），所以直流不能驅動，需要2KHZ5KHZ的方波才能使其發出聲響。,圖2為蜂鳴器，有極性（長腳為正，短接為負），有源蜂鳴器（內部含有震蕩源），當給予1.5V15V的電壓后，就會發出聲響。,.,44,第一章基本元器件介紹,7、繼電器,.,45,什么是繼電器？,它是一種“自動開關”，通過低電壓、小電流去控制高電壓、大電流。,1、常開觸點,2、常閉觸點,繼電器術語,（用在開關速度要求不高的場合）,應用：,.,46,繼電器實物分析,1,2,3,4,5,6,引腳圖,實物圖,驅動電壓5V,DC：30V,3AAC：220V,3A,在使用中一定要注意這些參數，既要達到一定的驅動電壓，也要防止器件燒毀。,1、驅動電壓,2、可以承受的控制信號量值,注意：,.,47,繼電器測試電路,.,48,第一章基本元器件介紹,8、數碼管,.,49,什么是數碼管？,實物圖,示意圖,共陰結構圖,共陽結構圖,通過控制不同的LED點亮來顯示所需要的字符，（如1F）,.,50,數碼管實驗電路,.,51,第一章基本元器件介紹,9、瞬態電壓抑制器（TVS）,.,52,什么是瞬態電壓抑制器,直插式,貼片式,它具體有什么樣的作用呢？,1、加在信號和電源線上，能防止微處理器，人體靜電、交流浪涌或噪聲，導致處理器的失靈。,它是一種二極管形式的高效能的保護器件，防止瞬態高能量時沖擊時，保護精密器件免受各種浪涌脈沖的損壞。,2、能釋放超過10000V，60A以上的脈沖，并能持續10ms，而一般的TTL器件，遇到30ms的10V脈沖時，便會導致損壞，所以利用TVS是既可以防止器件損壞，也可以防止總線之間開關引起的干擾。,3、將TVS放置在信號線和地之間，能避免數據及控制總線受到不必要噪聲的影響。,.,53,典型應用電路,.,54,第二章基本電路驗證與分析,1、基本放大電路,.,55,基本放大器的電路是什么樣子呢？,各部分有什么作用呢？,1、為電路供能2、為電路提供合適的靜態工作點,為電路提供合適的靜態電流,把放大的電流信號，轉換為電壓信號,C1和C2為隔直通交作用,.,56,2、對于三極管放大電路的設計，基極電阻取值Rb一般為幾十到幾百千歐。集電極電阻Rc一般為幾千到幾十千歐。,各器件的取值范圍怎樣呢？,1、三極管放大電路是小信號的放大，常用器件最大通過的電流也只有幾百毫安，所以輸入信號不能太大,3、C1、C2作為隔直通交的電容，取值一般為幾微法到幾十微法,那么實際應用要注意什么呢？,.,57,uce為什么會被反相呢？,uBE=UBEQ+ui,iB=IBQ+ib,iC=ICQ+ic,uCE=Vcc-iCRC,uCE=Vcc-(ICQ+ic)RC=UCEQ+(-icRC),uCE=UCEQ+uce,分析：,總基極電壓,總基極電流,總集電極電流,總的uCE,化簡,又由,那么,uo=uce=-icRC,.,58,出現這些情況的原因是什么呢？,交流負載線,t,0,0,交流負載線,t,0,截止失真,飽和失真,飽和區,放大區,截止區,怎么取好Q值？,.,59,Q值也就是（靜態工作點）它與那些因素有關呢？,當電路沒有加入信號源時，直流電源VCC為電路提供的靜態值，它包括IB、IC、UCE,UCE=VCC-ICRC,要取好IB、IC、UCE我們要控制好哪些參數呢？,.,60,條件：,與RB的關系,增大RB,Q點下移,減小RB,Q點上移。,問題：,UCE=VCC-ICRC,.,61,與VCC的關系,升高VCC,平行右上移,減小VCC,平行左下移,問題：,條件：,UCE=VCC-ICRC,.,62,改變Rc，保持Rb，VCC，不變；,直流負載線斜率改變，則Q點向飽和區移近。,與RC的關系,條件：,問題：,增大Rc，,UCE=VCC-ICRC,.,63,這種電路的不足,如圖所示，溫度對三極管的影響。,交流負載線,0,溫度升高前的輸出特性曲線和靜態工作點,溫度升高后的輸出特性曲線和靜態工作點,ICB0增加，造成ICQ增加,增加,IBQ增加,這種電路雖然結構簡單，但是最大的缺點是靜態工作點不穩定，當環境溫度變化，電源電壓波動，或者更換三極管時，都會使原來的靜態工作點改變，嚴重時會使放大器不能工作。,.,64,總結：,1、分壓偏置電路，它的靜態工作點，與三極管本身的參數無關，它只取決于外接電路的UCC和RB1、RB2、RE,2、射極電容C作為旁路電容，通交隔直，提高輸出級的放大倍數的作用，因為在交流電路分析中，如果RE被引入電路是要增加電源的功耗。當加入RE時，輸出的信號有一部分消耗到了RE上，現在，加入了C1，那么對于交流電，這完全是被短路了，所以不會影響輸出。,3、這種電路在工程上經常用到，大家一定要熟練掌握。,.,65,凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號疊加，就稱為反饋。,引回的信號削弱了輸入信號。引回的信號增強了輸入信號。,1、反饋的定義,負反饋：,正反饋：,.,66,負反饋對放大性能的影響,在深度負反饋條件下，即1+AF1時，,此時，閉環放大倍數僅取決于反饋系數F，而與開環放大倍數A無關。通常反饋網絡僅由電阻構成，反饋系數F十分穩定。所以，閉環放大倍數必然是相當穩定的，諸如溫度變化、參數改變、電源電壓波動等明顯影響開環放大倍數的因素，都不會對閉環放大倍數產生多大影響。,.,67,如某放大器的開環放大倍數A=1000，由于外界因素（如溫度、電源波動、更換元件等）使其波動變化值為10%，若反饋系數F=0.009，則閉環放大倍數=1000/(1+10000.009)=100。此時波動10%，變化量只為1，可見放大倍數的穩定性大大提高了。即用降低放大倍數的代價換取提高放大倍數的穩定性。,負反饋的作用：穩定靜態工作點；穩定放大倍數；改善輸入電阻和輸出電阻，擴展通頻帶，改善輸出信號波形。,負反饋作用舉例：,.,68,無負反饋時產生正半周大負半周小的失真。,引入負反饋后，失真了的信號經反饋網絡又送回到輸入端，與輸入信號反相疊加，得到的凈輸入信號為正半周小而負半周大。這樣正好彌補了放大器的缺陷，使輸出信號比較接近于正弦波。,例二：,.,69,放大量和反饋量成倒數關系，電路將產生自激，去除信號源也將產生信號的輸出,放大量過大，輸出信號將不斷增加，如果無及時的限制措施，信號將出現嚴重失真,此時反饋量過大，信號將不斷衰減，直到消失,下面對AF進行討論(正反饋),當|AF|=1時，,當|AF|1時，,當|AF|IOM時，UR較大，T導通，IO=IOM+IC,R可由功率管T的UBE和穩壓器的IOM確定,即RUBE/IOM。,提高輸出電壓和擴流電路,.,79,79,擴流擴壓電路測試,擴流電路,擴壓電路,.,80,80,開關電源,特點：,由于穩壓調整管工作在線性區，因此管耗很大，電源效率為原來的（4060）。而開關管讓穩壓調整管工作在開關狀態，所以電源效率高（8090），穩壓寬，濾波效果好，在電子設備產品中被廣泛應用。,.,81,81,原理分析,.,82,第二章基本電路驗證與分析,3、集成運算放大器,.,83,什么是集成運算放大器？,集成運算放大器的特點,集成運算放大器是一種具有很高放大倍數的多級直接耦合放大電路。是發展最早、應用最廣泛的一種模擬集成電路。,高增益、,Auo高:80dB140dBrid高:1051011ro低:幾十幾百KCMRR高:70dB130dB,這些優點怎樣表現在參數上？,高可靠性、,低成本、,小尺寸,.,84,運算放大器的特點介紹,工作在線性區,（1）理想運放兩輸入端電位相等（虛短）,uo=Audui=Aud(uPuN),uPuN=uo/Aud=0,uP=uN,（2）理想運放輸入電流等于零（虛斷）,理想的Rid=,iP=iN=0,.,85,工作在非線性區的特點,輸出只有兩種可能+Uo(sat)或Uo(sat),當u+u時，uo=+Uo(sat)u+u時，uo=+Uo(sat)u+2R1,當電路穩定后，需要RF=2R1，否則，幅值將不斷增加。,2、震蕩頻率為,.,103,文氏橋電路設計測試,1、題目設計一個1KHZ的正弦波信號。,分析：,1、輸出電壓較小時，由于沒達到二極管的啟動電壓，所以二極管不導通，電壓放大很快。,2、當達到二極管的啟動電壓時，R5不再起作用，所以，R5的大小決定了啟動速度,3、R3決定了輸出的幅值，它會在R3和R5以及二極管之間，尋找到一個平衡點，使信號達到穩定,.,104,功率放大器,第二章基本電路驗證與分析,.,105,功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。特點：輸出信號電壓大；輸出信號電流大；放大電路的輸出電阻與負載匹配。,電壓放大器與功率放大器的區別：電壓放大不失真地提高輸入信號的幅度，以驅動后面的功率放大級，通常工作在小信號狀態。功率放大信號不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率，通常工作在大信號狀態。,那么什么是功率放大器？,.,106,功率放大電路中三極管的三種工作模式,甲類：Q點適中，信號在整個周期內都能通過。效率50,甲乙類：Q點接近截止區，導通大于半個周期，效率介于甲類和乙類之間,乙類：Q點在截止區，半個周期導通，效率78,.,107,那么為什么甲類工作效率低乙類工作效率高?,甲類工作電路,乙類工作電路,.,108,功率放大器內部的兩種結構電路,OTL電路,OCL電路,.,109,LM386集成功率放大器的應用,輸出電容(OTL),頻率補償，抵消電感高頻的不良影響防止自激等,調節電壓放大倍數,.,110,第二章基本電路驗證與分析,555定時器及應用,.,111,低電平觸發端,高電平觸發端,電壓控制端,復位端低電平有效,放電端,4.516V,它是一種應用方便的中規模集成電路,廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。因為它是3個5K電阻分壓，所以被叫做555定時器,什么是555定時器？,.,112,0,0,1,555定時器的工作原理,.,113,2VCC/3,VCC/3,0,0,0,1,1,.,114,2VCC/3,VCC/3,1,0,0,1,1,1,1,0,.,115,2VCC/3,VCC/3,1,1,1,0,0,.,116,由555定時器構成的多諧振蕩器,Uo=0,Uo=1,保持區,TH,TR,GND,DIS,VO,VCC,RD,VCO,濾除高頻干擾信號,.,117,第一個暫穩態的脈沖寬度tp1，即uc從VCC/3充電上升到2VCC/3所需的時間：,第二個暫穩態的脈沖寬度tp2，即uc從2VCC/3放電下降到VCC/3所需的時間：,Uo=0,Uo=1,保持區,TH,TR,GND,DIS,VO,VCC,RD,VCO,.,118,可計算得：T1=0.7R1CT2=0.7R2C總時間T=T1+T2=0.7(R1+R2)C,占空比：,由此可知它的占空比始終大于50,占空比可調的電路,TH,TR,VCO,DIS,所以R1、R2、C確定，那么周期T,也就確定了,占空比：,.,119,占空比可調電路設計,題目、產生1KHZ,占空比可調電路,.,120,6/13/2020,120,由外界觸發,