電子電路分析與實踐項目一可調無變壓器穩壓電源的制作《電子電路分析與實踐》教學團隊在本學習情境中，主要通過直流穩壓電源的制作與調試，介紹常用的半導體器件，整流、濾波、穩壓電路的組成、工作原理及分析計算，實際電路裝配的工藝要求及調試方法。內容提要任務書要求電路裝配工藝要求元器件數量及規格工作任務制作直流穩壓電源要求無變壓器電路如圖任務書電路圖1．輸出電壓U0=3V～18V，連續可調；2．最大輸出電流IL=500mA；3．工作溫度250C～400C；4．電網電壓波動±10%，電路正常工作。5.無變壓器要求需要固定的元件用螺釘固定在電路板的元件面，一次繞組的引出線向外，二次繞組的引出線向內。電源線從電路板焊接面穿孔后，在元件面打結，再與變壓器一次繞組引出線焊接并完成絕緣恢復，變壓器二次繞組引出線插入安裝孔后焊接。電路裝配工藝要求元器件明細表所需設備儀器元器件數量及規格元器件明細表（1）示波器（2）萬用表（3）常用電子組裝工具一套(電烙鐵,尖嘴鉗等)所需設備儀器半導體二極管半導體三極管場效應管直流穩壓電源學習內容電路工作原理分析電路的裝配與焊接調試方法及要求電子產品的制作與調試1.降壓電路2.整流電路3.濾波電路4.穩壓電路電路工作原理分析(1)熟悉工藝要求(2)繪制裝配草圖按電路板實樣1：1在圖紙上確定各元件的安裝位置，由輸入端開始向輸出端逐步確定元件位置，每個安裝孔只能插一個元器件引腳。(3)準備工作(4)清點元件(5)元件檢測(6)元器件位置確定電路的裝配與焊接(1)橋式整流、電容濾波電路(2)穩壓電路測量電路的輸入、輸出電壓值，觀察輸入、輸出電壓波形。測量電路的輸入、輸出電壓值，觀察輸入、輸出電壓波形。1.測試內容調試方法及要求輸入電壓（V）整流濾波電壓（V）基準電壓（V）輸出電壓（V）電壓調節范圍（V）3．調試方法2.測試方法變壓輸出、整流輸出、穩壓輸出調試。調試方法及要求電子電路分析與實踐1.安全用電及現場急救《電子電路分析與實踐》教學團隊電流通過人體時破壞人體內部細胞組織的正常工作，主要表現為生物學效應。電流對人體作用因素安全用電及現場急救電流的大小

持續時間電流頻率

電流途徑

人體健康狀況觸電事故方式單相電擊觸電兩線電擊觸電跨步電壓觸電脫離電源方式脫離低壓電源的方法拉、切、挑、墊、拽脫離高壓電源的方法拉閘停電、短路法脫離跨步電壓的方法斷開電源、穿絕緣靴、單腳跳心肺復蘇法暢通氣道口對口（鼻）人工呼吸胸外按壓現場急救——心肺復蘇法心肺復蘇法2.呼救1.判斷意識3.將患者放置仰臥體位心肺復蘇法4.暢通呼吸道仰頭舉顏法5.判斷患者有無呼吸6.口對口人工呼吸清理口腔，將病人的頭側向一邊，用手指探入口腔清除分泌物及異物。壓頭抬頦后，隨即低下頭判斷呼吸，眼（看）、耳（聽）、面（感）。捏緊兩側鼻翼，防止嘴唇之間的縫隙漏氣頻率是15次/分鐘左右。心肺復蘇法7.口對鼻人工呼吸8.判斷患者有無脈搏9.快速判斷正確按壓部位捏緊嘴唇，防止嘴唇之間的縫隙漏氣，頻率是15次/分鐘左右。觸摸頸動脈搏動頸動脈在喉結旁開2-3cm。右手中指放在胸骨下切跡，左手掌根壓在右手食指上，右手與左手重迭。心肺復蘇法10.搶救者雙臂繃直向下按壓11.按壓時肘部彎曲頻率為100次/分鐘，按壓時大聲數出來，胸外按壓與人工呼吸的比例30：2每次按壓都能觸摸到頸動脈搏動為適度、有效，按壓時不能肘部彎曲修德礪能知行合一安全用電警鐘長鳴每延誤一分鐘生存降低7~10%電子電路分析與實踐2.半導體二極管《電子電路分析與實踐》教學團隊二極管：一個PN結就是一個二極管。單向導電：二極管正極接電源正極，負極接電源負極時電流可以通過。反之電流不能通過。

符號半導體二極管根據物體導電能力(電阻率)的不同，劃分為導體、絕緣體和半導體。半導體的電阻率為10-3～109

cm。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導體的特點：導電能力不同于導體、絕緣體；受外界光和熱刺激時電導率發生很大變化——光敏元件、熱敏元件；摻進微量雜質，導電能力顯著增加——半導體。半導體的基本知識當T=0K和無外界激發時，導體中沒有載流子，不導電。當溫度升高或受到光的照射時有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電。

因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的，稱為電子空穴對。半導體的基本知識本征激發+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子空穴

在本征半導體中摻入三價或五價元素。摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。N型半導體（電子型半導體）在本征半導體中摻入五價的元素(磷、砷、銻

)雜質半導體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5自由電子多余電子，成為自由電子在本征半導體中摻入三價的元素（硼）P型半導體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3空穴空穴本征半導體——完全純凈的、結構完整的半導體晶體。載流子——可以自由移動的帶電粒子。電導率——與材料單位體積中所含載流子數有關，載流子濃度越高，電導率越高。N型半導體的多數載流子為電子，少數載流子是空穴；P型半導體的多數載流子為空穴，少數載流子是電子。本征半導體、空穴及其導電作用本征半導體、N型半導體、P型半導體呈電中性本征半導體：空穴數=自由電子數N型半導體：自由電子數=正離子數+空穴數；P型半導體：空穴數=負離子數+自由電子數。導體顯電性+五價的元素+三價的元素產生多余電子產生多余空穴因濃度差多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區

空間電荷區形成內電場

內電場促使少子漂移內電場阻止多子擴散PN結的形成外加的正向電壓削弱了內電場內電場對多子擴散運動的阻礙減弱擴散電流加大擴散電流遠大于漂移電流PN結呈現低阻性。

(1)PN結加正向電壓P區的電位高于N區的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏。

PN結的形成P區的電位低于N區的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏。（2）PN結加反向電壓

外加反向電壓加強了內電場內電場對多子擴散運動的阻礙增強擴散電流大大減小漂移電流大于擴散電流PN結呈現高阻性PN結的形成PN結正向電阻小，反向電阻大——單向導電性。總結PN結面積大，用于大電流整流電路。(1)點接觸型二極管PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(2)面接觸型二極管半導體二極管的結構電子電路分析與實踐3.半導體二極管的伏安特性《電子電路分析與實踐》教學團隊二極管：一個PN結就是一個二極管。單向導電：二極管正極接電源正極，負極接電源負極時電流可以通過。反之電流不能通過。

符號半導體二極管第一象限的是正向伏安特性曲線第三象限的是反向伏安特性曲線。IS為反向飽和電流，VD

為二極管兩端的電壓降，VT=kT/q

稱為溫度的電壓當量，k為玻耳茲曼常數，q

為電子電荷量，T為熱力學溫度。對于室溫（相當T=300K），則有VT=26mV。半導體二極管的伏安特性曲線當0＜V＜Vth時，正向電流為零，Vth稱死區電壓或開啟電壓。正向區分為兩段：當V＞Vth時，開始出現正向電流，并按指數規律增長。硅二極管的死區電壓Vth=0.5~0.8V左右；鍺二極管的死區電壓Vth=0.2~0.3V左右。

1.正向特性當VBR＜V＜0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。當V≥VBR時，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。反向區也分兩個區域：2.反向特性硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。若|VBR|≥7V時,主要是雪崩擊穿；若|VBR|≤4V時,則主要是齊納擊穿。3.反向擊穿特性(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR二極管連續工作時，允許流過的最大整流電流的平均值。二極管反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓VBR。為安全計，在實際工作時，最大反向工作電壓VRM一般只按反向擊穿電壓VBR的一半計算。總結(3)反向電流IR(4)正向壓降VF在室溫，規定的反向電壓下，最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(

A)級。在規定的正向電流下，二極管的正向電壓降。硅二極管約0.6～0.8V；鍺二極管約0.2～0.3V。總結電子電路分析與實踐4.半導體二極管的應用《電子電路分析與實踐》教學團隊目錄CONTENTS01二極管基本電路分析特殊二極管0201二極管基本電路分析正向偏置時：管壓降為0，電阻也為0。反向偏置時：電流為0，電阻為∞。1.理想模型當iD≥1mA時，vD=0.7V。2.恒壓降模型二極管基本電路分析符號3.折線模型（實際模型）4.小信號模型二極管基本電路分析求VDD=10V時，二極管的電流ID、電壓VD

值。1.靜態分析符號解：（1）理想模型正向偏置時：管壓降為0，電阻也為0。反向偏置時：電流為0，電阻為∞。當iD≥1mA時，vD=0.7V。（2）恒壓降模型1.靜態分析符號（3）實際模型1.靜態分析理想二極管電路中vi=VmsinωtV，求輸出波形v0。解：2.限幅電路vit0VmVi>VR時，二極管導通，vo=vi。Vi<VR時，二極管截止，vo=VR。利用二極管的單向導電性可作為電子開關vI1vI2二極管工作狀態D1D2v00V0V導通導通導通截止截止導通截止截止0V5V5V0V5V5V0V0V0V5V求vI1和vI2不同值組合時的v0值（二極管為理想模型）。解：3.開關電路穩壓二極管是應用在反向擊穿區的特殊硅二極管穩壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣特殊二極管符號(2)動態電阻rZ

在規定的穩壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。

rZ=

VZ/

IZ，

rZ愈小反映穩壓管的擊穿特性愈陡(1)穩定電壓VZ特殊二極管符號

(4)最大穩定工作電流

IZmax和最小穩定工作電流IZmin最大穩定工作電流取決于最大耗散功率，即PZmax=VZIZmax。而Izmin對應VZmin。若IZ＜IZmin則不能穩壓。最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時PN結的功率損耗為

PZ=VZIZ，由

PZM和VZ可以決定IZmax。

(3)最大耗散功率

PZM

特殊二極管符號穩壓二極管在工作時應反接，并串入一只電阻。電阻起限流作用，保護穩壓管；其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調節穩壓管的工作電流，從而起到穩壓作用。

IR

IZ

Io穩壓管的穩壓過程RLIoIRVoIZIRVo特殊二極管電子電路分析與實踐5.直流穩壓電源《電子電路分析與實踐》教學團隊

整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分穩壓電路對整流后的直流電壓采用負反饋技術進一步穩定直流電壓直流穩壓電源單相橋式整流電路當正半周時二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周當負半周時二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周在負載電阻上正負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓負載上的直流電壓和直流電流

輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為

流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓電容濾波電路濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波在負載電阻上并聯了一個濾波電容C經過濾波電路后改變了交直流成分的比例減小了電路的脈動系數改善了直流電壓的質量當v2到達90°時，v2開始下降。先假設二極管關斷，電容C就要以指數規律向負載ＲL放電。指數放電起始點的放電速率很大。電容濾波波形圖在t1到t2時刻二極管導電Ｃ充電vC=vL按正弦規律變化t2到t3時刻二極管關斷vC=vL按指數曲線下降放電時間常數為RLC。

在剛過90°時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時二極管仍然導通。在超過90°后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，二極管關斷。電容濾波電路電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即另一種是在RLC=(3

5)T/2的條件下，近似認為VL=VO=1.2V2。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應滿足RLC≥6~10。）電容濾波的計算

穩壓電源方框圖引起輸出電壓變化的原因是負載電流的變化和輸入電壓的變化。負載電流的變化會在整流電源的內阻上產生電壓降，從而使輸入電壓發生變化。穩壓電路概述利用穩壓二極管的反向擊穿特性穩壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。當輸入電壓變化時如何穩壓VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓穩壓電路概述IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑當負載電流變化時如何穩壓穩壓二極管的缺點是工作電流較小，穩定電壓值不能連續調節。線性串聯型穩壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續調節，穩壓性能優越。典型的串聯反饋式穩壓電路，由基準電壓、比較放大、調整、取樣幾個部分組成。串聯反饋式穩壓電源串聯型穩壓電源的內阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調整管上，使調整管的功耗大大增加，調整管將因過損耗發熱而損壞，為此必須對穩壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。保護的方法反饋保護型溫度保護型截流型限流型穩壓電路的保護環節利用集成電路制造工藝，在調整管旁制作PN結溫度傳感器。當溫度超標時，啟動保護電路工作，作原理與反饋保護型相同。將串聯穩壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩壓器。集成穩壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩壓器。要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩壓器，它們三個電極的位置是不同的，要查手冊確定。外形圖三、端集成穩壓器集成穩壓器符號1.三端固定正輸出集成穩壓器國標型號:CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負輸出集成穩壓器國標型號:CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調正輸出集成穩壓器國標型號:CW117--/CW117M--/CW117L-

CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調負輸出集成穩壓器國標型號:CW137--/CW137M--/CW137L-

CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L—5.大電流三端集成穩壓器

以上1---為軍品級；2---為工業品級；3---為民品級。

軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；

工業品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃；

民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。三、端集成穩壓器的分類三端固定輸出集成穩壓器的典型應用電路可調輸出三端集成穩壓器的內部，在輸出端和公共端之間是1.25V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調節。三端可調輸出集成穩壓器的典型應用電路防自激震蕩防高頻噪聲應用電路穩壓器做恒流源三端集成穩壓器組成恒流源電子電路分析與實踐6.EWB介紹《電子電路分析與實踐》教學團隊EWB是ElectronicsWorkbench的縮寫，稱為電子工作平臺，是一種在電子技術界廣為應用的優秀計算機仿真設計軟件EWB的主要功能：電路分析功能；故障設置功能；存儲功能；與其他軟件兼容與共享功能；模擬電路與數字電路混合的模擬功能；波形及時顯示功能；下拉式電路編輯菜單功能。EWB的特點：界面直觀、操作方便；電路元器件豐富；仿真手段符合實際。EWB概述新建一個目錄EWB5.0作為EWB的工作目錄，將安裝文件復制到工作目錄，雙擊運行即可完成安裝。安裝成功后，在工作目錄下會產生可執行文件EWB32.EXE和其它一些文件，雙擊該圖標即可運行EWB。也可以在Windows的桌面上創建EWB32.EXE的快捷方式，通過此快捷方式啟動EWB。

EWB的運行環境與安裝EWB的工作界面EWB的菜單欄工具欄EWB的元器件與儀器庫欄1．直流工作點的分析步驟在EWB上先創建需進行分析的電路圖。選定“選項/參數”欄中的“電路選項(Schematic