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1、主讲教师：田主讲教师：田 静静 静静 电电 话：话：1358209609113582096091模拟电子模拟电子电路分析与应用电路分析与应用1.器件选型4.绘制电路图模拟电子技术基础数字电子技术基础电子工艺设计器件识别电子产品装配典型工作任务行动领域学习领域5.焊接组装6.调试测试电路板设计PCB绘图2.设计电路3.编写程序单片机软件设计单片机硬件设计单片机技术及应用单片机接口技术课程定位课程定位任务一任务一 集成稳压直流电源的制作集成稳压直流电源的制作1.1 1.1 任任务描述务描述1.2 1.2 任任务资讯务资讯1.31.3 任务分析任务分析1.4 1.4 任务实施任务实施1.5 1.5
2、评价总结评价总结1.1 1.1 任务描述任务描述问问 题：题：举例说明日常生活中用电设备？举例说明日常生活中用电设备？强强 电电：强强电电一一般般是是指指交交流流电电电电压压在在24V24V以以上上。如如家家庭庭中中的的电电灯灯、插座等，电压在插座等，电压在110V-220V110V-220V。弱弱 电：电：交流电电压在交流电电压在24V24V以下。以下。交流电：交流电：电压（电流）大小、方向随时变化。日光灯、电扇电压（电流）大小、方向随时变化。日光灯、电扇直直流流电电：电电压压（电电流流）大大小小可可能能变变化化，但但方方向向不不变变。如如：计计算算机机、电视机、影碟机电视机、影碟机知识点知
3、识点:1.1.直流稳压电源的基本组成及其主要性能指标直流稳压电源的基本组成及其主要性能指标 2.2.二极管的结构、符号、分类与特性二极管的结构、符号、分类与特性 3.3.电容滤波电路原理电容滤波电路原理 4.4.固定输出稳压电路和可调稳压电路固定输出稳压电路和可调稳压电路 技能技能:1.1.二极管识别与选取二极管识别与选取 2.2.电容的识别与选取电容的识别与选取 3.3.发光二极管、集成稳压电路的识别发光二极管、集成稳压电路的识别 4.4.直流稳压电源的安装、调试与检测直流稳压电源的安装、调试与检测 5.5.电源参数的测量电源参数的测量 6.6.直流稳压电源的故障分析与检修直流稳压电源的故障
4、分析与检修1.1.1 1.1.1 任务目标任务目标1.1.2 1.1.2 任务学习情境任务学习情境学习情境学习情境1 1：12V/1A12V/1A单路固定输出直流稳压电源的制作。单路固定输出直流稳压电源的制作。学习情境学习情境2 2：1.5-30V1.5-30V可调直流稳压电源的制作。可调直流稳压电源的制作。学习情境学习情境3 3：15V/3A15V/3A固定输出直流稳压电源的制作。固定输出直流稳压电源的制作。1.2 1.2 任务资讯任务资讯1.2.1 1.2.1 直流稳压电源简介直流稳压电源简介 类型类型线性直流稳压电源、开关直流稳压电源。线性直流稳压电源、开关直流稳压电源。组成组成变压、整
5、流、滤波、稳压。变压、整流、滤波、稳压。1.1.变压电路变压电路 220V220V的交流电的交流电 适当大小的交流电，采用适当大小的交流电，采用降压变压器降压变压器 电路。电路。2.2.整流电路整流电路 交流电交流电 脉动的直流电，采用脉动的直流电，采用二极管整流电路二极管整流电路。3.3.滤波电路滤波电路 脉动的直流电脉动的直流电 平滑的直流电，采用平滑的直流电，采用电容、电感电容、电感及其及其组合电路。组合电路。4.4.稳压电路稳压电路 平滑的直流电平滑的直流电 稳定的直流电，采用稳定的直流电，采用集成三端稳压器集成三端稳压器直流稳压电源的主要直流稳压电源的主要性能指标：性能指标：1.1.
6、特性指标特性指标表征直流稳压电源的主要特性表征直流稳压电源的主要特性 输入电压输入电压 输出电压输出电压 输出电流输出电流 输出电压调节范围输出电压调节范围2.2.质量指标质量指标用来衡量输出直流电压的稳定程度用来衡量输出直流电压的稳定程度 稳压系数稳压系数 输出电阻输出电阻 纹波电压纹波电压 温度系数温度系数1.2.2 1.2.2 半导体基础知识半导体基础知识自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：导导 体体导电能力最强导电能力最强 半导体半导体介于导体和绝缘体之间介于导体和绝缘体之间 绝缘体绝缘体导电能力最弱导电能力最弱 半导体半导体是导电能力介
7、于导体和绝缘体之间的一类物是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质质，常用的半导体材料有常用的半导体材料有硅硅、锗锗、硒硒、砷化镓砷化镓。一一 、半导体的内部结构、半导体的内部结构SiSiGeGe1.1.半导体的原子结构半导体的原子结构2.2.半导体的晶体结构半导体的晶体结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4+4+4原子核原子核二、半导体的类型及特性二、半导体的类型及特性+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子1.本征半导体本征半导体 定义定义：纯净的不含任何杂质的、晶体结构排列整齐的：纯净的不含任何杂质的、晶体结构排列整齐的半导体。半导体。在常温下，只有
8、极少数的电子获得能量，挣脱共价键在常温下，只有极少数的电子获得能量，挣脱共价键的束缚，形成自由电子，同时留下一个空位的束缚，形成自由电子，同时留下一个空位,形成空穴。形成空穴。结结 论论（1）半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。（2）本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生，数目相同。利用这一特性可将半导体器件制作成温敏器、光敏器件。如温度报警器（3）一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。（4）温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主
9、要特征。2.杂质半导体杂质半导体 在在本征半导体本征半导体中加入微量杂质，可使中加入微量杂质，可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型（型）半导体和空穴型（P型）半导体。型）半导体。+4+4+4+4+5+5+4+4多余多余电子电子磷原子磷原子N N 型半导体中的型半导体中的载流子是什么？载流子是什么？1.1.由磷原子提供的电由磷原子提供的电子，浓度与磷原子相子，浓度与磷原子相同。同。2.2.本征半导体中成对本征半导体中成对产生的电子和空穴。产生的电子和空穴。掺杂浓度远大
10、于本征半导体中载流子浓度，所以，自掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流多数载流子子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。（1 1）N N 型半导体型半导体在本征半导体中掺入少量五价元素。在本征半导体中掺入少量五价元素。（2 2）P P 型半导体型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素。三价在本征半导体中掺入少量的三价元素。三价元素与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一元素与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可以个空穴。这个空穴可以吸引束缚电子来填补，
11、吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。动的带负电的离子。P P 型半导体型半导体中中空穴空穴是多子，是多子，电子电子是少子是少子。+4+4+4+4+3+3+4+4空穴空穴硼原子硼原子1.PN 结的形成结的形成在在一块纯净的半导体上，采用掺杂工艺，使一块纯净的半导体上，采用掺杂工艺，使之一边为之一边为P型，另一边为型，另一边为N型，则在其交界面形型，则在其交界面形成一个特殊的薄层，这个薄层称为成一个特殊的薄层，这个薄层称为PN结结。它是。它是半导体器件的基础。半导体器件的基础。三、三、PNPN结形成及其单向导电性结形成及其单向导电性P P 型半导体型半导体
12、N N 型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场E E漂移运动漂移运动扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电越强，而漂移使空间电荷区变薄。荷区变薄。空间电荷区，空间电荷区，也称耗尽层。也称耗尽层。所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。+空间空间电荷电荷区区N型区型区P型区型区(1)加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）电源正极接电源正极接P区
13、，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。耗尽层变窄耗尽层变窄 扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动多子扩散形成正向电流多子扩散形成正向电流I I F F正向电流正向电流 2.2.PN PN 结的单向导电性结的单向导电性外电场削弱内电场外电场削弱内电场(2)加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移漂移运动运动扩散扩散运动运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I IR RP PN N 在一定的温度下，在一定的温度下，由本征激发产生的少子
14、浓由本征激发产生的少子浓度是一定的，故度是一定的，故I IR R基本上与基本上与外加反压的大小无关外加反压的大小无关，所所以称为以称为反向饱和电流反向饱和电流。但但I IR R与温度有关。与温度有关。外电场加强内电场外电场加强内电场 PNPN结加正向电压时，具有较大的正向结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，扩散电流，呈现低电阻，PNPN结导通；结导通；PNPN结加反向电压时，具有很小的反向结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，漂移电流，呈现高电阻，PNPN结截止。结截止。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向导结具有单向导电性。电性。1.2.3 半
15、导体二极管半导体二极管一一.二极管的结构和类型二极管的结构和类型PN PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：正极正极+负极负极a ak k不同不同结结构的各构的各类类二极管二极管二、二极管的基本特性二、二极管的基本特性单向导电性单向导电性二极管的基本特性为单向导电性二极管的基本特性为单向导电性 即：即：加一定的正向电压导通，加一定的正向电压导通，加反向电压截止。加反向电压截止。不同材料的二极管有一定的正向电压不同材料的二极管有一定的
16、正向电压 硅材料二极管：硅材料二极管：0.5V0.5V左右左右 锗材料二极管：锗材料二极管：0.10.2V0.10.2V三、三、二极管的伏安特性及主要参数二极管的伏安特性及主要参数伏安特性伏安特性二极管两端的电压二极管两端的电压U U及其流过二极管的电流及其流过二极管的电流I I之间之间的关系曲线，称为二极管的伏安特性。的关系曲线，称为二极管的伏安特性。1 1）正向特性）正向特性 二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称为二极管的正向特性。如图所二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称为二极管的正向特性。如图所示，当二极管所加正向电压比较小时（示，当二极管所加正向电压比较小时（00U U 0
17、时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D4D2D1D3RLuoABu2u2D4D2D1D3RLuoAB主要参数主要参数(1)(1)输出电压的平均值：输出电压的平均值：(2)(2)输出电流的平均值：输出电流的平均值：(3)(3)二极管上承受的二极管上承受的最高反向电压：最高反向电压：(4)(4)二极管上的平均二极管上的平均电流：电流：几种常见的硅整流
18、桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+-一、发光二极管的结构、电路符号一、发光二极管的结构、电路符号 发光二极管是一种光发射器件，英文缩写是发光二极管是一种光发射器件，英文缩写是LEDLED。此类管子通。此类管子通常由镓（常由镓（GaGa）、砷（）、砷（AsAs）、磷（）、磷（P P）等元素的化合物制成，管子正）等元素的化合物制成，管子正向导通，当导通电流足够大时，能把电能直接转换为光能，发出光向导通，当导通电流足够大时，能把电能直接转换为光能，发出光来。目前发光二极管的颜色有红、黄、橙、绿、白和蓝来。目前发光二极管的颜色有红、黄、橙、绿、白和蓝6 6种，所发种，所发光的颜色主要取决于制作管子的材
19、料，例如用砷化镓发出红光，而光的颜色主要取决于制作管子的材料，例如用砷化镓发出红光，而用磷化镓则发出绿光。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用用磷化镓则发出绿光。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。二、发光二极管的主要参数二、发光二极管的主要参数 峰值波长、正向电压峰值波长、正向电压 正向电流、反向电压正向电流、反向电压 耗散功率耗散功率 1.2.5 1.2.5 发光二极管发光二极管三、发光二极管的使用三、发光二极管的使用 发发光光二二极极管管工工作作时时导导通通电电压压比比普普通通二二极极管管大大，其
20、其工工作作电电压压随随材材料料的的不不同同而而不不同同，一一般般为为1.71.7V V2.42.4V V。普普通通绿绿、黄黄、红红、橙橙色色发发光光二二极极管管工工作作电电压压约约为为2 2V V；白白色色发发光光二二极极管管的的工工作作电电压压通通常常高高于于2.42.4V V；蓝蓝色色发发光光二二极极管管的的工工作作电电压压一一般般高高于于3.33.3V V。发发光光二二极极管管的的工工作作电电流一般在流一般在2 2mAmA2525mAmA的范围。的范围。注意：二极管极性判定注意：二极管极性判定 将将红红、黑黑表表笔笔分分别别接接二二极极管管的的两两个个电电极极，若若测测得得的的电电阻阻值
21、值很很小小（几几千千欧欧以以下下），则则黑黑表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管正正极极，红红表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管的的负负极极；若若测测得得的的阻阻值值很很大大（几几百百千千欧欧以以上上），则则黑黑表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管负负极极，红红表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管的的正正极极，如图所示。如图所示。1.2.6 1.2.6 电容滤波电路电容滤波电路一、滤波电路的作用一、滤波电路的作用 脉动直流电脉动直流电 平滑直流电平滑直流电二、工作原理二、工作原理 思考：电容的特点？思考：电容的特点？工作原理：利用电容的储能来减小输出电压的波动，将脉动直流电工
22、作原理：利用电容的储能来减小输出电压的波动，将脉动直流电 转化为平滑直流电。转化为平滑直流电。一、稳压电路的作用一、稳压电路的作用 平滑直流电平滑直流电 稳定直流电稳定直流电二、三端集成稳压器二、三端集成稳压器 利用半导体集成工艺，将利用半导体集成工艺，将线性稳压电路线性稳压电路、高精密基准电压源高精密基准电压源、过流保护电路过流保护电路集成在一块硅片上。集成在一块硅片上。1个输入端、个输入端、1个输出端、个输出端、1个公个公共端。共端。1.三端集成稳压器的特点三端集成稳压器的特点 体积小、外围元件少、调整简单、使用方便、性能好、稳定体积小、外围元件少、调整简单、使用方便、性能好、稳定性高、价
23、格便宜。性高、价格便宜。2.分类分类 按电压极性：正、负三端集成稳压器；按电压极性：正、负三端集成稳压器；输出电压是否可调：固定式、可调式。输出电压是否可调：固定式、可调式。1.2.7 1.2.7 集成稳压电路集成稳压电路 3.3.性能指标性能指标 输出电压、最大输出电流、最大输入电压、输入与输出最小输出电压、最大输出电流、最大输入电压、输入与输出最小电压差。电压差。三、固定式三端集成稳压器三、固定式三端集成稳压器 1.1.分类及命名分类及命名 输出电压有输出电压有正正、负负之分。输出电压有之分。输出电压有5V5V、6V6V、9V9V、12V12V、15V15V、18V18V、24V24V。C
24、W78CW78系列：输出固定系列：输出固定正正电压的稳压器电压的稳压器 CW79CW79系列：输出固定系列：输出固定负负电压的稳压器电压的稳压器 型号及意义：型号及意义：CW78CW78（7979）M M C C国标，中国制造国标，中国制造 W W主称，稳压器主称，稳压器 7878（7979）输出固定电压极性，输出固定电压极性，7878（正电压），（正电压），7979（负电压）（负电压）M M输出最大电流代号输出最大电流代号 输出电压数值输出电压数值 2.2.典型应用电路（典型应用电路（P16P16）四、可调式三端集成稳压器四、可调式三端集成稳压器 1.1.分类分类 三个端口：三个端口：1 1
25、个输入端、个输入端、1 1个输出端、个输出端、1 1个电压调整端个电压调整端;可调可调正正电压稳压器：电压稳压器：CW117/CW217/CW317;CW117/CW217/CW317;可调负电压稳压器：可调负电压稳压器：CW137/CW237/CW337CW137/CW237/CW337；电压调整范围：电压调整范围：1.2V1.2V37V37V 2.2.典型应用电路（典型应用电路（P17P17）1.3 1.3 任务分析任务分析重点：根据电路整体结构图，分析电路中各元器件的作用。重点：根据电路整体结构图，分析电路中各元器件的作用。1.4 1.4 任务实施任务实施重点：元器件的识别与检测重点：元器件的识别与检测1.5 1.5 总结提高总结提高重点：二极管其他应用；特殊二极管及其应用重点：二极管其他应用；特殊二极管及其应用