视频监控调试:电子电路
来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/07/14 09:43:46
电气电路是指由电阻(R)、线圈(L)、电容(C)组成的电路。 电子电路除了电阻、线圈和电容之外还包括晶体管和二极管等半导体元件。 电气电路和电子电路所包含的元件的差异
电子电路大体分为8种。 放大电路、振荡电路、调制电路、检波电路、滤波器、运算放大器、逻辑电路、电源电路。 1、放大电路是电子电路最基本的,就是将输入信号增大后输出的电路。 2、振荡电路就是能够在没有任何输入信号的地方产生交流信号,应用在手提电话等方面。可以形成正弦波和锯齿形波等周期波。
3、调制电路 向电视和收音机输送声音信号时,必须使用高频电路输送信号。调制电路是可调制振动大小或频率的电路。振幅的调制为AM,频率的调制为FM。 4、检波电路:是从电视或收音机接收到的信号中提取声音等的。因为是恢复其原状,所以是检波。 5、滤波器:收音机中只提取想听的节目的频率信号就是滤波器。 6、运算放大器:运算放大器是集成电路的一种,作为放大电路具有很高的性能。运算放大器作为一种放大电路来使用,其输入一侧和输出一侧可以做到互不影响。利用此点,可以做出微分电路、积分电路、振荡电路。 7、逻辑电路:计算加法的电路、计算乘法的电路、记忆数字和文字的电路。 8、电源电路 运算放大器——最终的放大电路 图1.A1 表示运算放大器。运算放大器的特征可概括如下: 1.放大率非常高(A≥2×105)。 2.假设接地是成立的(将V+的电极接地,V+与V-的电位差可以看作为0)。 3.低输出电阻(上述2成立的前提条件)。 利用这3个性质可制成各种各样的电路。图1.A2所示,通过连接R与C可组成积分电路。也就是说,具有这样的特性:输出电压与输入电压的积分值成比例关系。而且,将图1.A2的积分电路中的R与C互换的话,则变为微分电路。
同时,图1.A4表示的是韦氏电桥振荡器。它虽只是输出电压对输入电压的反馈,但实际的输出为正弦交流电。据说工科高等院校实验室里的交流振荡器大多都这样的电路。
这样,利用运算放大器可以形成各种各样的电路。 逻辑电路 如前面所述,所谓的逻辑电路就是计算机中表示0与1的电路。在这里,所谓0是指0V(伏)的低电压,1是指5V的高电压,将这两种电压作为信号来处理(这称为正逻辑)。因此,由逻辑电路构成的电路有时被叫做数字电路。
图1.A5表示的是二极管。二极管具有电流只在三角符号的方向流动,不在其反方向流动的特性。利用此特性,可以形成进行或门(OR)及与门(AND)的电路。 图1.A6显示的是逻辑与门(AND)电路。A与B同为1时,输出V0则为1。也就是说,A与B同为1时,二极管内因正向电压不发挥作用而不导电,VCC的电压就是原有的V0。如果某一个输入电压为0时,二极管内会导通,二极管两端的电压会变小,V0会变为0
图1.A7是逻辑或门(OR)电路。这种电路中,输入电压的某一方是1的情况时,输出电压则为1,输入电压全都为0时,输出电压也变为0。输入电压全都为1时,二极管导通,V0会变为1。输入电压任何一个为1时,在输入电压为0的地方,二极管会导通,V0 会变为0,但是,在输入电压为0的地方,二极管则不会导通。而且,输入电压双方都为0的情况时,电流通过二极管向-VCC导通,所以输出电压变为0。 图1.A8是非门(NOT)电路。输入电压为0时,输出电压则是1,输入电压为1时,输出电压则为0。这种情况下,因为二极管与电阻不能组合,使用晶体管来代替二极管。向A输入电压1时,晶体管的基极和发射极之间流着正向电流,因此从VCC出发,经由集电极向发射极流入电流。这时,集电极和发射极之间的电压为0,所以V0则变为0。与此相反,向A输入电压0时,晶体管的基极和发射极之间不是流着正向电流,所以不能从VCC出发经由集电极向发射极电流。因此,VCC的电压就那样被传递到V0,因此向A输入电压0时,V0则为1。
第二章 晶体管的结构 一、半导体 所谓半导体是指,常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。. 将电流容易渡过的物质叫做导体,如金属。 玻璃与橡胶等电流不容易渡过的物质叫做绝缘体。 所谓半导体是指具有二者之间性质的物质。用于晶体管的硅或锗就是半导体。 1.硅的共价键 硅是周期元素表中的IVA族元素,在最外层具有4个价电子。而且,每个原子都互相发出4个价电子从而形成共价键的结晶。在这样密集地状态下,可自由活动的电子——自由电子会变得非常少,所以很难通电。因此,掺入混杂物才会变得容易通电。
首先,加进具有比硅少一个即3个价电子的IVA族元素的铝来看一看。于是,硅与铝结合,电子出现空位。这个空位叫做空穴,具有带正电荷的自由电子一样的功能。这样的半导体叫做P型半导体。 接下来,加进具有比硅多1个即5个价电子的VA族元素的磷来看一看。于是,硅与磷结合,剩下1个价电子并变成自由电子。这里的自由电子由于过剩,就会自由地四处活动。因此,半导体的导电性也会上升。这样的半导体叫做N型半导体。 2、PN结二极管 将P型半导体与N型半导体组合一起就会做出二极管和晶体管的半导体元件。这叫做PN结。 二极管的特征——偏压 二极管具有电流只流向单一方向的性质,叫做整流作用。 在二极管P型一侧连接正电极,N型一侧连接负电极,电流就会导通。这样的加压方式叫做正向偏压。 与此相反,在P型一侧连接负电极,N型一侧连接正电极,电流几乎不会导通。这样的加压方式叫做反向偏压。
电流从正0.6V左右突然开始导通,相反将直流电流反向连接的话,电流几乎还会导通。 利用这种性质,可以制作出电流只向一个方向流动的整流电路。就是将交流电转变成直流电。
P型半导体与N型半导体中P是Positive、N是Negative的意思,也就是正极与负极。 3、双极晶体管 晶体管是像开关一样的东西,可使电流流动。晶体管有PNP型和NPN型。
晶体管具有3个端子,E(发射极)、B(基极)、C(集电极)。 为了晶体管正常工作,必须满足两个条件。
PNP型晶体极管
P型内的电子被负电极引导而聚集,N型的电子被正电极引导而聚集。但是,如果只是这样的话,在基极与集电极之间就会形成没有电子和空穴的状态。电流还会导通。
再使用一个电池,这样的话,电流就会导通了。
通过调整基极电流,也可调整发射极电流的大小。具体来讲,在基极与发射极之间加入0.7V以上的电压,发射极电流就会流动。 J-FET的结构与原理 所谓J-FET是指结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor)。其结构图如2.A1所示。这样,从具有源极(S)和漏极(D)的N型半导体开始形成一个薄层,这个薄层叫做N沟道。同时,将其连接两个P型半导体后结成电极,这个电极栅极(G)。
J-FET的原理图如图2.A2所示。首先,在栅极与源极之间加反向偏压VGS(使之工作的直流电压)。通过此操作,栅极的P型半导体与N海外关系之间形成空乏层。从漏极到源极流动的电流即漏极电流ID会穿过N沟道的一部分。 可是,VDS保持固定的情况下,VGS越大,空乏层则也会扩大。如果空乏层扩大到阻塞N沟道时,漏极电流ID则不会流出。 如ID=0时,VGS叫做夹断电压,VGS则在夹断电压以下的大小范围内适用。 此J-FET具有电流几乎不会从栅极流出,并且可以通过栅极电压控制漏极电流的性质。 MOS-FET 所谓MOS-FETMOS是指金属(Metal)、氧化物(Oxide)、半导体(Semiconductor)的略称。MOS-FET由3个层次构成。其结构图如图2.A3所示。
这样,有P型基板,在N型半导体中通过掺杂而构成源极和漏极,记为N+。同时,栅极则形成电极与P型基板之间夹着氧化膜(二氧化硅)的形状。
在这里,不向栅极加电压时,源极与漏极之间形成N-P-N。这种情况下,给漏极加正偏压,给源极负偏压时,也就是说,源极与漏极之间即使加电压电流也不会流动。但是,如果给栅极加正偏压时,通过SiO2形成的氧化膜(显示了作为绝缘体的性质),P型基板的一部分源极与漏极之间会形成N型半导体的薄层。这称为N沟道,N沟道形成时,电流就会从漏极流向源极。 因为栅极的一部分有绝缘膜,所以栅极电流几乎不会流动。因此,这MOS-FET形成通过栅极电压可以控制漏极电流的结构。 双极晶体管与FET的差异 双极晶体管其动作的主体有两个,即电子和空穴,因为动作主体有两个所以叫做双极管。但是,FET的情况时,无论是J-FET还是MOS-FET,动作的主体领域是单一的,所以叫做单极晶体管。 同时,两者的电流控制方法也不同,双极晶体管是用基极电流控制发射极电流的,而单极晶体管是用栅极电压控制电流的。 第三章 电气电路的知识. . 1、基尔霍夫定律 基尔霍夫定律有两种:任何一个在电子电路中,都是计算电路中流动的电流或加在电阻中的电压所必需的。这个计算就叫做电路分析。. 基尔霍夫的第一定律是流入1个接点的电力总和是0。流入中心点的电流I1和I2的总和等于流出电流I3的总和。它也被称为电流守恒定律。
下面图表示了基尔霍夫的第2定律。这里意味着电流驱动电压E等于负荷Z1、Z2、Z3中的电压降Z1I、Z2I、Z3I的总和。
接点ABCD带有分支,I的地方不同。这时,意味着电流驱动电压E等于负荷Z1、Z2、Z3中的电压降Z1I1、Z2I2、Z3I3的总和。这就叫做基尔霍夫的第2定律。 2、RLC并联电路 将电阻(R)、线圈(L)和电容(C)并列连接的RLC并联电路。
电路中的阻抗就是指电阻成分。电路中的阻抗Z如果作为电源V的角频率ω=2πf,![](http://userimage2.360doc.cn/11/0404/12/380475_201104041253520529.jpg)
这时这个电路称为RLC并联电路。利用此并联电路的性质,用调谐放大器可以调想听的电台频率。 3、h参数等效电路 在晶体管保持原有状态的情况时则不能进行电路分析。必须使用电阻、电压和电流源来表现。为此使用的指标称为h参数等效电路。
这样,h参数就包含了阻抗的次元,或阻抗的倒数的次元即无次元数。(单位达不到的数)等各种各样的次元参数。
这里重要的是Hfe,Hfe虽是表示电流放大率的数值,但却是购买晶体管时最重要的要素。71
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