Z J U
P ERI
《电力电子线路设计》
陈国柱2011.冬
ZheJiang University, China
16学时、1学分考查、专题讨论、多媒体
电力电子与电力传动专业研究生选修课程
P ERI第一讲电力电子线路设计特点和内容Z J U
典型电力电子线路（装置）
Z J U各种电路拓扑如何变成一个个具体装置？
?拓扑：DC/DC、AC/DC、
DC/AC、AC/AC
?应用：开关电源，整流电源
（含PWM、PFC）、直流电机驱
动、充电器/机；逆变电源（UPS,
变频调速器、焊机电源）；周波变
换器、电能质量控制器、分布式发
电并网、电力换流站；脉冲电源、
充磁、点火、离子加速等
典型电力电子装置
Z J U电气连接（＋美观）够吗？
一套电力电子电路原理图，不一定每个人都能顺利实现调试成功！为什么？
Z J U
?电力电子装置设计步骤
安装：电、机、热；调试
线路拓扑、控制方法器件、线缆材料、布局布线、辅助设计原理设计物理设计设计实施优化设计
完成
项目提出
注意撰写规范的“方案设计书”和“先紧后松”给调试预留足够时间处理不可预测事项
Z J U决定（推动）电力电子设计性能和成败的关键因数
?器件?线路拓扑?控制策略
?布局布线
?热管理
?机械结构
?综合封装
Dr. Varma, Sabi Tyco Electronics Co .
以前现在及以后重视焦点：
Z J U
Application
P r o g r e s s
Present Time
应用推动发展：解决应用实际问题！
电力电子技术的发展阶段
Prof. Bimal K. Bose, Life Fellow, IEEE, Univ. of Tennessee
Z J U
?典型电力电子装置组成
?功率变换，驱动、隔离电路、控制电路?辅助电源、热管理、操作管理
驱动、隔离
功率变换
辅助电源
控制
热管理
操作管理
Z J U?某变频器控制电路
Z J U?某变频器驱动、隔离、辅助电源电路
Z J U?某变频器主电路、热管理
Z J U?电力电子线路特点
?高功率密度
?高频率开关工作
?连续信号与脉冲信号电路混合
?强干扰源与敏感电路的混合
?电、热、机、材料混合
?标准线路与非标准元件布局的混合
Z J U特点1：开关工作，谐波/频谱复杂举例
用集成驱动
电路驱动大
功率IGBT
模块的电路
Z J U上升/下降、延时
?功率开关：IGBT 0.1~10 us, MOSFET: 10ns~1 us
?驱动电路：IR2110 ~30ns, M57962L ~1us
?逻辑电路：74L ~30 ns; 74HC ~15ns; 74LS ~10ns GaAs: 0.3 ns ?导线： 6 inch/ns
Z J U电力电子线路频率范围广!
?产生的等效高频谐波：30kHz~1GHz, + 倍频?主要谐波还有：开关频率纹波几kHz~几MHz
Z J U
特点2：功率变换，功率/能量密度大、干扰强
功率：mW~ MW 电压：<1V~10 kV
电流：mA~几kA (组合等方法更大)
dt
di L
v =dt
dv C
i =能量开关带来问题：
Z J U能量开关问题I电磁干扰大
能量开关问题II
Z J U
?动态过程重要，边沿质量、线路效应
边沿质量线路效应
Z J U线路(元件、连线)的非理想引起线路效应
~m?/cm
~nH/cm
~pF
ESL: nH ESR:0.5?
能量开关问题III
Z J U寄生、分布参数影响
第二章 常用电子元器件 电子元器件是组成一个电子产品的重要部分。对于电子工程技术人员来说，全面了解各类电子元器件的结构及特点，正确选择并合理地应用它们，是成功研制电子产品的重要因素之一。 2.1 电阻器 2.1.1 电阻器的命名方法 根据国家标准GB2470—81的规定，电阻器的型号由以下几部分组成。 表2-1 电阻器的分类代号及其意义 表2-2 电阻器的材料代号及其意义 例如，RJ71表示精密金属膜电阻器，WSW1A 表示微调有机实芯电位器。常见的电阻器外形图如图2.1.1所示。 区别代号（用大写字母表示） 序号（用数字表示） 分类（多数用数字表示，个别用字母表示，见表2—1） 主称（用字母表示，R 一般电阻，W 电位器，M 敏感电阻） 材料（用字母表示，见表2—2）
图2.1.1 常用电阻器外形图 2.1.2 电阻器的分类及特点 1．薄膜类 在玻璃或陶瓷基体上沉积一层碳膜、金属膜、金属氧化膜等形成电阻薄膜，膜的厚度一般在几微米以下。 （1）金属膜电阻（型号：RJ）。在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜。其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。且允许工作环境温度范围大（-55～+125℃）、温度系数低（（50～100）×10-6/℃）。目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一。常用额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，标称阻值在10～10之间。 （2）金属氧化膜电阻（型号：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通过高温以化学反应形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层。该电阻器由于氧化膜膜层比较厚，因而具有极好的脉冲、高频和过负荷性能，且耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定。但阻值范围窄，温度系数比金属膜电阻差。 （3）碳膜电阻（型号：RT）。在陶瓷骨架表面上，将碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解沉积成碳结晶导电膜。碳膜电阻价格低廉，阻值范围宽（10～10M），温度系数为负值。常用额定功率为1/8W～10W，精度等级为±5％、±10％、±20％，在一般电子产品中大量使用。 2．合金类 用块状电阻合金拉制成合金线或碾压成合金箔制成电阻，主要包括： （1）线绕电阻（型号：RX）。将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上，并将其外层涂以珐琅或玻璃釉加以保护。线绕电阻具有高稳定性、高精度、大功率等特点。温度系数可做到
《电子线路板设计与制作》实验报告 姓名：黎礼云 序号：18 班级：电子1203 一、课程设计名称：AT89S51-J4多功能印制电路板的设计 二、设计目的：电子专业的教学方式和方法一直都处于研究和探讨中。现在普遍的教学方法：一是引导学生学会各种制造电子产品工具的使用和维护，例如电烙铁、旋具、偏口钳、万用表等，二是制作一些电子线路。工具的使用必不可缺，因为这是在从事工作之前必须要掌握的基本技能。 三、设计步骤： 1、根据已给出的AT89S51-J4多功能实验板原理图，用Protel 99 SE软件绘制电 路原理图。 2、将AT89S51-J4多功能实验板上的各种元件用原理图编辑器进行编辑，创建自 己的元件库。 3、生成网络表。 4、定制AT89S51-J4印制电路板的尺寸。 5、将AT89S51-J4多功能实验板上的各种元件用PCB元件编辑器进行编辑，创 建自己的元件封装库。 6、敷铜板为单面板，尺寸为100mm×150mm，应合理布局，结构要紧凑，尽 量节约敷铜板。 7、按要求合理布线，在PCB板上标注自己的序号+姓名拼音。 8、用A4纸打印原理图和PCB图附在课程设计报告中。 9、蜂鸣器、发光二极管、按键开关、数码管的封装要根据元件尺寸来创建，其 他元件封装采用国标封装库标准来封装： 三极管：TO-92B；电阻：AXIAL0.3；电容：RAD0.3；电解电容：RB.3/.6； 四、设计AT89S51-J4多功能实验板步骤： 设备及辅助工具：计算机、激光打印机、细砂纸、覆铜板、热转印机、热转印机、三氯化铁腐蚀盒等。 1、将设计好的PCB图打印在热转印纸上，注意滑的一面面向自己。 2、预处理覆铜板，用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉。 3、将打印出来的PCB图纸贴合在摩擦好的铜板，对齐好后将其放入热转印机，一般来说需要2-3次转印。
《模拟电子技术基础（一）》期末试题〔A 〕 一、填空题（15分） 1．由PN 结构成的半导体二极管具有的主要特性是 性。 2、双极性晶体三极管工作于放大模式的外部条件是 。 3．从信号的传输途径看，集成运放由 、 、 、 这几个部分组成。 4．某放大器的下限角频率L ω，上限角频率H ω，则带宽为 Hz 。 5．共发射极电路中采用恒流源做有源负载是利用其 的特点以获得较高增益。 6．在RC 桥式正弦波振荡电路中，当满足相位起振条件时，则其中电压放大电路的放大 倍数要略大于 才能起振。 7．电压比较器工作时，在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器的 输出状态发生 次跃变，迟滞比较器的输出状态发生 次跃变。 8．直流稳压电源的主要组成部分是 、 、 、 。 二、单项选择题（15分） 1．当温度升高时，二极管反向饱和电流将 。 [ ] A 增大 B 减小 C 不变 D 等于零 2．场效应管起放大作用时应工作在漏极特性的 。 [ ] A 非饱和区 B 饱和区 C 截止区 D 击穿区
3．直接耦合放大电路存在零点漂移的原因主要是 。 [ ] A 电阻阻值有误差 B 晶体管参数的分散性 C 晶体管参数受温度影响 D 受输入信号变化的影响 4．差动放大电路的主要特点是 。 [ ] A 有效放大差模信号，有力抑制共模信号；B 既放大差模信号，又放大共模信号 C 有效放大共模信号，有力抑制差模信号； D 既抑制差模信号，又抑制共模信号。 5．互补输出级采用射极输出方式是为了使 。 [ ] A 电压放大倍数高 B 输出电流小 C 输出电阻增大 D 带负载能力强 6．集成运放电路采用直接耦合方式是因为 。 [ ] A 可获得较高增益 B 可使温漂变小 C 在集成工艺中难于制造大电容 D 可以增大输入电阻 7．放大电路在高频信号作用下放大倍数下降的原因是 。 [ ] A 耦合电容和旁路电容的影响 B 晶体管极间电容和分布电容的影响 C 晶体管的非线性特性 D 放大电路的静态工作点设置不合适 8．当信号频率等于放大电路的L f 和H f 时，放大倍数的数值将下降到中频时的 。 A 0.5倍 B 0.7倍 C 0.9倍 D 1.2倍 [ ] 9．在输入量不变的情况下，若引入反馈后 ，则说明引入的是负反馈。[ ] A 输入电阻增大 B 输出量增大 C 净输入量增大 D 净输入量减小 10 [ ] A 、
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路 5.1 已知调制信号()2cos(2π500)V,u t t Ω=?载波信号5()4cos(2π10)V,c u t t =?令比例常数1a k =，试着写出调幅波表示式，求出调幅系数及频带宽度，画出调幅波波形及频谱图。 [解] 5()(42cos2π500)cos(2π10)AM u t t t =+?? 54(10.5cos2π500)cos(2π10)V t t =+?? 2 0.5,25001000Hz 4 a m BW ===?= 调幅波波形和频谱图分别如图P5.1(s)(a)、(b)所示。 5.2 已知调幅波信号5[1cos(2π100)]cos(2π10)V o u t t =+??，试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度BW 。 [解] 2100200Hz BW =?= 调幅波波形和频谱图如图P5.2(s)(a)、(b)所示。 5.3 已知调制信号3 [2c o s (2π210)3c o s (2π300)]V u t t Ω=??+?，载波信号5 5c o s (2π510)V ,1 c a u t k =??=，试写出调辐波的表示式，画出频谱图，求出频带宽度BW 。
23 [解] 35()(52cos2π2103cos2π300)cos2π510c u t t t t =+??+??? 3555353555(10.4cos 2π2100.6cos 2π300)cos 2π5105cos 2π510cos 2π(510210)cos 2π(510210)1.5cos 2π(510300) 1.5cos 2π(510300)(V) t t t t t t t t t =+??+???=??+?+?+?-?+?++?- 3max 222104kHz BW F =?=??= 频谱图如图P5.3(s)所示。 5.4 已知调幅波表示式6()[2012cos(2π500)]cos(2π10)V u t t t =+??,试求该调幅波的载波振幅cm U 、调频信号频率F 、调幅系数a m 和带宽BW 的值。 [解] cm 20V U =，6c 10Hz f =，500Hz F = Ωm a cm 120.620U m U ===，225001000Hz BW F ==?= 5.5 已知调幅波表示式 66363()5cos(2π10)cos[2π(10510)]cos[2π(10510)]V u t t t t =?++?+-?， 试求出调幅系数及频带宽度，画出调幅波波形和频谱图。 [解] 由a cm 1 1V 2 m U =，可得a cm 2/2/50.4m U === 32510Hz=10kHz BW =?? 调幅波波形和频谱图分别如图P5.5(s)(a)、（b ）所示。 5.6 已知调幅波表示式4()[2cos(2π100)]cos(2π10)V u t t t =+??，试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度。若已知L 1R =Ω，试求载波功率、边频功率、调幅波在调制信号一周期内平均总功率。 [解] 调幅波波形和频谱图分别如图P5.6(s)(a)、(b)所示。 2200Hz BW F ==，a 0.5m = cm 2 2 O L 1122W 221 U P R ===
电子线路设计（实践）题选 （模电、数电部分）
电子线路设计（实践） 1、设计一高线性度的锯齿波发生器 要求： （1）利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器；参考电路如图所示； （2）在EWB中对该电路进行仿真； （3）焊接电路并进行调试；调试过程中思考： a、电路中两个三极管的作用是什么？其工作状态是怎么样的？ b、R3阻值的大小会对锯齿波的线性度产生什么影响？ c、输出锯齿波的幅值范围多大？ d、调节电路中的可调电阻对波形有什么影响？ e、LM324的作用是什么？EWB （4）参考电路图中采用的是结型场效应管设计的，若采用N沟道增强型VMOS管和555定时器来设计一高线性度的锯齿波发生器，该如何设计？ 20K O L M324 图2 高线性度锯齿波发生器的设计
2、语音放大电路的设计 通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。 要求： （1） 采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语 音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV ，频率范围为100Hz~1KHz ，电路总体原理图如下所示； 具体设计方案可以参照以下电路： 图4 语音放大电路 （2） 仔细分析以上电路，弄清电路构成，指出前置放大器的增益为多少dB?通带滤波器 的增益为多少dB? （3） 参照以上电路，焊接电路并进行调试。 a 、 将输入信号的峰峰值固定在5mV ，分别在频率为100Hz 和1KHz 的条件下测试前置
放大的输出和通带滤波器的输出电压值，计算其增益，将计算结果同上面分析的理论值进行比较。 b、能过改变10K殴的可调电阻，得到不同的输出，在波形不失真的条件下，测试集成 功放LM386在如图接法时的增益； c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开，观察对波形的影响， 其作用是什么？ d、扬声器前面1000uF电容的作用是什么？ 注意： １片LM324芯片有含有四个运放；集成功放采用LM386N-4；
试题3.1串联稳压电源的设计与制作 功能分析 利用具有单向导电性能的桥式整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变换成单方向的脉动直流电压。利用电容滤波电路尽可能地将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流重量）减小，使输出电压成为比较平滑的直流电压。利用串联稳压电源使输出直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。 原理框图 完整电路图
试题3.3正弦波发生器的设计与制作 首先利用LM358采纳文式桥振荡方式产生正弦振荡产生正弦
波,Rp3,R4,R3组成负反馈电路,使产生的信号保持稳定,具有较小的失真,然后通过第二级运放LM386将正弦波变放大，尽量减小产生的失真.通过调节双联可调电容C1,C3能够实现频率的调节,电压的调节依靠可调电阻R6,.为使输出波形更接近正弦波 0f ＝ RC 21
一个正弦波振荡器要紧由以下几个部分组成。 （1）放大电路 （2）正反馈网络 （3）选频网络 （4）稳幅环节 试题3.4简易4路抢答器的设计与制作 4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分不为s1，s2，s3，s4。(2)k1给主持人设置一个操纵按钮，用来操纵系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 放大电RC 选频网稳幅电 调节幅值幅值放大
74ls373为地址锁存器g点为锁存操纵端 试题3.5数显定时器的设计与制作 两位数显式秒定时器的定时时刻为30s和60s。该电路是由一只集成电路555多谐振荡器输出的1秒脉冲信号作为时基信号而组成的电路。Cd4518内含为两个二、十计数器、 CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器
电子线路课程设计报告 学院 专业年级 学号 姓名 指导教师 二〇一六年七月
目录 第1章课程设计任务3 1.1 课程设计目标 3 1.2 课程设计任务 3 第2章芯片选型及电路工作原理3 2.1 RS232通信电路 3 2.2 RS485通信电路 4 2.3 电源模块 5 2.4 电流转电压模块 6 2.5 启动引导模块 6 2.6 复位模块7 2.7 仿真调试模块7 2.8 主控芯片7 第3章电路原理图设计结果8 第4章电路PCB设计结果9 第5章收获与体会10
第1章课程设计任务 1.1 课程设计目标 1、掌握电子线路设计的一般流程； 2、学习利用一种工具进行电子线路设计的方法； 3、获得电子线路设计的实践经验。 1.2 课程设计任务 1、学习电路工作原理； 2、利用AD09，设计电路原理图； 3、利用AD09，设计PCB。 具体要求： （1）设计STM32F103VET6最小系统电路，要求电路板总体5V供电输入，选择稳压芯片，转换出3.3V，2.5V，-5V，AD采样参比电压为2.5V； （2）RS485通信电路，芯片选用MAX485； （3）RS232通信电路，芯片选用MAX3232CSE； （4）4-20mA转电压信号调理电路，4-20mA转0.4-2.0V，用运放做电压跟随调理，运放芯片选择OP07C，送入STM32的AD采样端口。 （5）所有电阻电容尽量用0805贴片封装。 第2章芯片选型及电路工作原理 2.1 RS232通信电路 RS232通信电路选用MAX3232CSE芯片。MAX3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，器件仅需四个0.1uF的外部小尺寸电荷泵电容。MAX3232确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。 MAX3232具有二路接收器和二路驱动器，提供1uA关断模式，有效降低功效并延迟便携式产品的电池使用寿命。关断模式下，接收器保持有效状态，对外部设备进行监测，仅消耗1uA电源电流，MAX3232的引脚、封装和功能分别与工业标准MAX242和MAX232兼容。即使工作在高数据速率下，MAX3232仍然能保持RS-232标准要求的正负5.0V最小发送器输出电压。 只要输入电压在3.0V至5.5V范围以内，即可提供+5.5V（倍压电荷泵）和—5.5V（反相电荷泵）输出电压，电荷泵工作在非连续模式，一旦输出电压低于5.5V，将开启电荷泵；输出电压超过 5.5V，即可关闭电荷泵，每个电荷泵需要一个飞容器和一个储能电容，产生V+和V-的电压。 MAX3232在最差工作条件下能够保证120kbps的数据速率。通常情况下，能够工作于235kbps数据速率，发送器可并联驱动多个接收器和鼠标。
c m i 图 2 互感耦合 B .西勒 C .哈特莱 D .克拉泼
图 4 图 4
四、（15分）高频小信号调谐放大器如图5所示，其工作频率MHz f o 30=，调谐回路中的H L μ113=，100=o Q ，1212=N ，823=N ，645=N ，晶体管在直流工作点的参数ms g oe 55.0=，pF C oe 8.5=，ms g ie 2.3=，pF C ie 10=，ms y fe 58=， o fe 47-=?，0=re y 。 试求：（1）画出高频等效电路；（5分） （2）计算C ，uo A ，270??f ，1.0r K 。（10分） 图 5 五、（15分）某高频谐振功率放大器工作于临界状态，已知晶体管的()s g cr 9.0=，电源电压V V cc 18=，导通角70o θ=,输出电压幅度V U cm 16=,（注：()253.0700=o α，()436.0701=o α） 。试求： （1）直流电源cc V 提供的功率P = ；（4分） （2）高频输出功率P o ；（4分） （3）集电极效率c η；（2分） （4）回路的谐振电阻 R P ；（3分） （5）若谐振电阻 R P 为Ω50，功率放大器将工作在何种状态？（2分） 六、（10分）二极管检波器如图6所示，已知二极管的导通电阻Ω=60d r ， V U bz 0=，Ω=K R 5，F C μ01.0=，Ω=k R L 10， F C c μ20=，输入电压信号为普通调幅波，其频谱图如图7所示。 试求：（1）写出输入调幅信号的数学表达式；（2分） （2）电压传输系数d K 和等效输入电阻d i R （4分） （3）写出A u ，B u 的数学表达式；（4分） 图 6 图 7
南京理工大学 电子线路课程设计 实验报告
摘要 本次实验利用QuartusII7.0软件并采用DDS技术、FPGA芯片和D／A转换器，设计了一个直接数字频率信号合成器，具有频率控制、相位控制、测频、显示多种波形等功能。 并利用QuartusII7.0软件对电路进行了详细的仿真，同时通过SMART SOPC实验箱和示波器对电路的实验结果进行验证。 报告分析了整个电路的工作原理，还分别说明了设计各子模块的方案和编辑、以及仿真的过程。并且介绍了如何将各子模块联系起来，合并为总电路。最后对实验过程中产生的问题提出自己的解决方法。并叙述了本次实验的实验感受与收获。 关键词数字频率信号合成器频率控制相位控制测频示波器 Abstract This experient introduces using QuartusII7.0software, DDS technology，FPGA chip and D／A converter to design a multi—output waveform signal generator in which the frequency and phase are controllable and test frequency,display waveform. It also make the use of software QuartusII7.0 a detailed circuit simulation, and verify the circuit experimental results through SMART SOPC experiment box and the oscilloscope. The report analyzes the electric circuit principle of work,and also illustrates the design of each module and editing, simulation, and the process of using the waveform to testing each Sub module. Meanwhile,it describes how the modules together, combined for a total circuit. Finally the experimental problems arising in the process of present their solutions. And describes the experience and result of this experiment. Keywords multi—output waveform signal- generator frequency controllable phase controllable test frequency oscilloscope 目录
(1)在半导体内部，只有电子是载流子。 (2)在N型半导体中，多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。 (3）一般来说，硅晶体二极管的死区电压(门槛电压)小子锗晶体二极管的死区电压。 (4)在外电场作用下，半导体中同时出现电子电流和空穴电流。 (5)晶体三极管出现饱和失真是由于静态电流I CQ选得偏低。 (6)用万用表测某晶体二极管的正向电阻时，插在万用表标有“十”号插孔中的测试棒(通常是红色棒)所连接的二极管的管脚是二极管的正极，另一电极是负极。 (7)三极管放大电路工作时，电路中同时存在直流分量和交流分量；直流分量表示静态工作点，交流分量表示信号的变化情况。 (8)在单管放大电路中，若V G不变，只要改变集电极电阻Rc的值就可改变集电极电流Ic的值。 (9)两个放大器单独使用时，电压放大倍数分别为A v1、A v2，这两个放大器连成两级放大器后，总的放大倍数为A v，A v= A v1+A v2。 (10)晶体二极管在反向电压小于反向击穿电压时，反向电流极小；当反向电压大于反向击穿电压后，反向电流会迅速增大。 (1)当晶体二极管的PN结导通后，则参加导电的是( )。 A．少数载流子 B．多数载流子 C．既有少数载流子又有多数载流子 (2)在共发射极单管低频电压放大电路中，输出电压应视为( )。 A．v o＝i c R c B．v o＝-R c i c C．v o＝-I c R c (3)用万用表欧姆挡测量小功率晶体二极管性能好坏时，应把欧姆挡拔到( )。 A．R×100Ω或R×1000Ω挡 B．R×1Ω C．R×10KΩ挡 (4)当晶体二极管工作在伏安特性曲线的正向特性区，而且所受正向电压大于其门槛电压时，则晶体二极管相当于()。 A．大电阻 B．断开的开关 C．接通的开关 (5)晶体三极管工作在饱和状态时，它的I C将( )。 A．随I B增加而增加 B．随I B增加而减小 C．与I B无关，只决定于R C和V G (6)共发射极放大器的输出电压和输入电压在相位上的关系是( )。 A．同相位 B．相位差90° C．相位差180° (7)NPN型三极管放大电路中，当集电极电流增大时，则晶体三极管( )。 A．基极电流不变； B．集电极对发射极电压V CE下降； C．集电极对发射极电压V CE上升 (8)当晶体三极管发射结反偏时，则晶体三极管的集电极电流将( )。 A．增大 B．反向 C．中断 （9）在基本放大电路中，基极电阻R B的作用是( )。 A．放大电流 B．调节偏置电流I BQ C．把放大了的电流转换成电压； D．防止输入信导被短路。 （10）三极管的两个PN结都反偏时，则三极管所处的状态是（）。 A.放大状态 B.饱和状态 C.截止状态 三．填充题（2’×10） (1)晶体三极管I E、I B、I C之间的关系式是__________________，△I C／△I B的比值叫____________________。 (2)PN结具有____________________性能，即：加____________________电压时PN结导通；加_______________电压时PN结截止。 (3)当晶体二极管导通后，则硅二极管的正向压降为_________V，锗二极管的正向压降为__________V。 (4)NPN型晶体三极管的发射区是____________型半导体，集电区是____________型半导体，基区是____________型半导体。 (5)晶体二极管因所加_______________________电压过大而__________________，并且出现__________________的现象，称为热击穿。 (6)某固定偏置放大器中，实测得三极管集电极电位V C≈V G，则该放大器的三极管处于________________________工作状态。 (7)晶体三极管的穿透电流I CEO随温度的升高而增大，由于锗三极管的穿透电流比硅三极管_____________，所以热稳定性____________三极管较好。
第4章 正弦波振荡器 4.1 分析下图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。 [解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端 601260.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC --===?=??? (b) 同名端标于二次侧线的圈下端 606120.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==?=??? (c) 同名端标于二次侧线圈的下端 60612 0.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==?=??? 4.2 变压器耦合LC 振荡电路如图P4.2所示，已知360pF C =，280μH L =、50Q =、20μH M =，晶体管的fe 0?=、5oe 210S G -=?，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡器 起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。 [解] 作出振荡器起振时开环Y 参数等效电路如图P4.2(s)所示。
12 略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于 0612 Hz=0.5MHz 2π2π2801036010 f LC-- == ??? 略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为 5 66 11 21042.7μS 502π0.51028010 e oe oe o G G G G S S Q L ρω - - =+=+=?+= ????? 由于三极管的静态工作点电流 EQ I为 1210 0.7 1233 0.6mA 3.3k EQ V I ? ?? - ? + ?? == Ω 所以，三极管的正向传输导纳等于 /0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈=== 因此，放大器的谐振电压增益为 o m uo e i U g A G U - == g g g 而反馈系数为 f o U j M M F j L L U ω ω - =≈=- g g g 这样可求得振荡电路环路增益值为 6 0.02320 38 42.710280 m e g M T A F G L- ==== ? g g g g 由于T>1，故该振荡电路满足振幅起振条件。 4.3试检查图P4.3所示振荡电路，指出图中错误，并加以改正。 [解](a) 图中有如下错误：发射极直流被 f L短路，变压器同各端标的不正确，构成负反馈。改正图如图P4.3(s)(a)所示。 (b) 图中有如下错误：不符号三点式组成原则，集电极不通直流，而 CC V通过L直接加到发 射极。只要将 1 C和L位置互换即行，如图P4.3(s)(b)所示。
电子线路设计、测试与实验试题（1.5小时） 一、元器件与仪器操作简答题（共10分） 1．有一个5环电阻，色环排列是红黄黑红棕，该电阻阻值为___24k欧姆_，1%（可不要求）__；有一个瓷片电容上标注333，该电容的电容量为__0.033______μF。（2分） 2．选数字万用表量程为200Ω档位，测量某电阻时，其数字显示屏最左边显示1，说明什么问题？（1分） 答：该待测电阻的阻值大于200Ω。 3．信号发生器面板上的OFFSET旋钮有何作用？为了得到频率为500Hz，幅值为1V的正方波，如何在示波器的观察下设置和调节信号发生器？（2分） 答：信号发生器面板上的OFFSET旋钮对输入信号叠加一个直流偏置电压。（1分）在信号发生器面板上设置频率为500Hz，峰峰值为1V的方波（1分），然后在示波器的观察下顺时针调节信号发生器面板上的OFFSET旋钮，使之输出正方波。 4．用示波器的CH1通道测试波形时（CH2悬空），应如何设置示波器才能观察到稳定的波形？（2分） 答：（1）触发信源选CH1；（1分）（2）触发电平选为CH1信号变化范围之内。（1分）不能使用autoset 5．当示波器CH1、CH2两通道的探针悬空时，在示波器屏幕上可以观察到有50Hz 的小幅正弦信号，试说明产生这种现象的原因。（1分） 答：220V50Hz的市电通过示波器探测感应到示波器的输入端，测得的信号就是这个感应信号（工频信号；交流电）。 6．信号发生器输出峰峰值为1V，直接连到示波器的CH1通道观察时峰峰值为10V，为什么？（1分） 答：示波器CH1通道的倍程设置为10X。 7．在做三极管共射极放大电路实验中，当用示波器测试输入信号（由信号发生器产生）时，发现该信号为方波，但信号发生器的“函数信号输出”指示灯指示的是正弦信号，另外信号频率可调，在直流耦合下显示幅值为5V的正方波，试说明产生这种现象的原因。（1分） 答：示波器的输入信号取的是信号源的TTL输出信号。 二、性能指标测试与分析题（共5分） 1．简述测量一个放大电路的幅频特性的步骤，以及各个主要频点的意义和测量方法。（3分） 答：逐点测试法 （1）改变输入信号的频率（保持输入信号幅值不变） （2）逐点测量对应于不同频率的输出电压，计算电压增益（1分） （3）用坐标纸画出幅频特性曲线，横坐标为频率的对数，纵坐标为电压增益的分
一、选择题（每小题2分、共30分）将一个正确选项前的字母填在括号内 1．在调谐放大器的LC回路两端并上一个电阻R，可以（ C ） A．提高回路的Q值B．提高谐振频率C．加宽通频带D．减小通频带 2．在自激振荡电路中，下列哪种说法是正确的（C） A．LC振荡器、RC振荡器一定产生正弦波B．石英晶体振荡器不能产生正弦波 C．电感三点式振荡器产生的正弦波失真较大D．电容三点式振荡器的振荡频率做不高 3．试用自激振荡的相位条件判别下图能产生自激振荡的电路（D） A B C D 4．若载波u C(t)=U C cosωC t,调制信号uΩ(t)= UΩcosΩt，则调频波的表达式为（ A ） A．u FM(t)=U C cos（ωC t＋m f sinΩt）B．u FM(t)=U C cos（ωC t＋m p cosΩt） C．u FM(t)=U C（1＋m p cosΩt）cosωC t D．u FM(t)=kUΩU C cosωC tcosΩt 5．某超外差接收机的中频为465kHz，当接收931kHz的信号时，还收到1kHz的干扰信号，此干扰为（ A ） A．干扰哨声B．中频干扰 C．镜像干扰D．交调干扰 5．同步检波器要求接收端载波与发端载波（ C ）A．频率相同、幅度相同B．相位相同、幅度相同 C．频率相同、相位相同D．频率相同、相位相同、幅度相同 7．属于频谱的线性搬移过程的有（A）A．振幅调制B．频率调制C．相位调制D．角度解调 8．变容二极管调频器实现线性调频的条件是变容二极管的结电容变化指数γ 为（C） A．1/3 B．1/2 C．2 D．4 9．某单频调制的普通调幅波的最大振幅为10v，最小振幅为6v，则调幅系数m a为（C） A．0.6 B．0.4 C．0.25 D．0.1 10．利用石英晶体的电抗频率特性构成的振荡器是（B） A．f＝fs时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器 B．f＝fs时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 C．fs 电子电路设计的一般方法与步骤 一、总体方案的设计与选择 1.方案原理的构想 (1)提出原理方案 一个复杂的系统需要进行原理方案的构思，也就是用什么原理来实现系统要求。因此，应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题是什么，然后根据此关键问题提出实现的原理与方法，并画出其原理框图（即提出原理方案）。提出原理方案关系到设计全局，应广泛收集与查阅有关资料，广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论，一般应通过试验加以确认。 (2)原理方案的比较选择 原理方案提出后，必须对所提出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂，方案实现的难易程度进行分析比较，并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定，那么可对两种方案都进行后续阶段设计，直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较，才能最后确定下来。 2.总体方案的确定 原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定，原理方案只着眼于方案的原理，不涉及方案的许多细节，因此，原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的，它可能由一个单元电路构成，亦可能由许多单元电路构成。为了把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个小框，每个小框为一个较简单的单元电路。当然，每个框图不宜分得太细，亦不能分得太粗，太细对选择不同的单元电路或器件带来不利，并使单元电路之间的相互连接复杂化；但太粗将使单元电路本身功能过于复杂，不好进行设计或选择。总之, 应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。 二、单元电路的设计与选择 1.单元电路结构形式的选择与设计 按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。 满足功能框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择优选择。 2.元器件的选择 (1)元器件选择的一般原则 元器件的品种规格十分繁多，性能、价格和体积各异，而且新品种不断涌现，这就需要我们经常关心元器件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格，这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适，需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。 (2)集成电路与分立元件电路的选择问题 随着微电子技术的飞速发展，各种集成电路大量涌现，集成电路的应用越来越广泛。今天，一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，它的性能、体积、成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构成的单元电路。 优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况，如：在高频、宽频带、高电压、大电流等场合，集成电路往往还不能适应，有时仍需采用分立元件。另外，对一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。 电子线路课程设计题目 （模电、数电部分） 一、锯齿波发生器 二、语音放大电路 三、可编程放大器 四、数字频率计 五、可调电源 六、汽车尾灯控制电路 2011．09 一、设计一高线性度的锯齿波发生器 要求： （1）利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器；参考电路如图所示； （2）在EWB中对该电路进行仿真； （3）焊接电路并进行调试；调试过程中思考： a、电路中两个三极管的作用是什么？其工作状态是怎么样的？ b、R3阻值的大小会对锯齿波的线性度产生什么影响？ c、输出锯齿波的幅值围多大？ d、调节电路中的可调电阻对波形有什么影响？ e、LM324的作用是什么？ （4）参考电路图中采用的是结型场效应管设计的，若采用N沟道增强型VMOS管和555定时器来设计一高线性度的锯齿波发生器，该如何设计？ LM324 图2 高线性度锯齿波发生器的设计 二、语音放大电路的设计 通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。 要求： （1） 采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语 音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV ，频率围为100Hz~1KHz ，电路总体原理图如下所示； 具体设计方案可以参照以下电路： 图4 语音放大电路 （2） 仔细分析以上电路，弄清电路构成，指出前置放大器的增益为多少dB?通带滤波器 的增益为多少dB? （3） 参照以上电路，焊接电路并进行调试。 a 、 将输入信号的峰峰值固定在5mV ，分别在频率为100Hz 和1KHz 的条件下测试前置 放大的输出和通带滤波器的输出电压值，计算其增益，将计算结果同上面分析的 理论值进行比较。 b、能过改变10K殴的可调电阻，得到不同的输出，在波形不失真的条件下，测试集 成功放LM386在如图接法时的增益； c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开，观察对波形的影响， 其作用是什么？ d、扬声器前面1000uF电容的作用是什么？ 注意： １片LM324芯片有含有四个运放；集成功放采用LM386N-4； 2013—2014学年第二学期《高频电路》期末考试题（A） 使用教材：主编《高频电子线路》、适用班级：电信12 （4、5、6）命题人： 一、填空题（每空1分，共X分） I. 调幅的几种调制方式是AM、DSB、SSB。 3 .集电极调幅，应使被调放大器工作于过压_______ 态。 5. 电容三点式振荡器的发射极至集电极之间的阻抗Z ee性质应为容性，发射极至基极之间的阻抗Z be性质应为容性，基极至集电极之间的阻抗Z eb性质应为感性。 6. 通常将携带有信息的电信号称为调制信号，未调制的高频振荡信号称为载 波，通过调制后的高频振荡信号称为已调波。 8?解调是调制的逆过程。振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路，它的作用是从高频已调信号中恢复出调制信号。 9. LC串联谐振回路品质因数（Q）下降，频带变宽，选择性变差。 10. 某高频功率放大器原来工作在临界状态，测得U em=22v , G=100mA , R P =100 Q, E e =24v，当放大器的负载阻抗R P变小时，则放大器的工作状态 过渡到欠压状态，回路两端电压U em将减小，若负载阻抗增加时，则工作状 态由临界过渡到过压状态，回路两端电压5m将增大。 II. 常用的混频电路有二极管混频、三极管混频和模拟乘法器混频等。 12. 调相时，最大相位偏移与调制信号幅度成正比。 13. 模拟乘法器的应用很广泛，主要可用来实现调幅、解调和混频等频谱搬移电路中。 14. 调频和调幅相比，调频的主要优点是抗干扰性强、频带宽和调频发射机的功率放大器的利用率高。 15. 谐振功率放大器的负载特性是当V cc、V BB、V b m等维持不变时，电流、电压、功率和效率等随电阻R p的增加而变化的特性。 16. 混频器按所用非线性器件的不同，可分为二极管混频器、三极管混频器 电子线路设计与制作 实验报告 班级：电信12305班 指导老师：朱婷 小组成员：张壮安剑锋罗杰杨康熊施任务分工：1.张壮实验报告的撰写 2.安剑锋检查元件及整理 3.罗杰电路的焊接 4.杨康元器件的保管及测试 5.熊施协助电路的焊接 2014年11月14日 项目一：红外线电路设计 一、电路工作原理 常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一直特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的红外线而不会死可见光。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外线接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外线接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外线二极管一般有圆形和方形两种。 二、电路原理图设计 课题名称元件数量备注 红外线发射——接收模拟 电路红外线发射管 1 红外线接收管 1 发光二极管 1 运放uA741 1 20K可调电位器 1 100Ω电阻 1 10kΩ电阻 1 330Ω电阻 1 元件清单表 三、电路设计与调试 （1）各小组从指导老师那里领取元器件，分工检测元器件的性能。（2）依据电路原理图，各小组讨论如何布局，最后确定一最佳方案在洞洞板上搭建红外线发射\接收电路图。 （3）检查电路无误后，从信号发生器送入适应电压。 （4）调节可调电阻R3的阻值，观察发光二极管LED是否出现闪烁现象，如果出现说明有发射和接收，如果没有检查电路。（5）实验完毕，记录结果，并写实验报告。 四、实验注意事项 （1）发光二极管的电流不能天大（小于200mA）；（2）在通电前必须检查电路无误后才可； （3）信号发生器的输出电压峰峰值1.5~2.5V。 项目二：定时电路的设计一、电路原理图与工作原理 电子线路cad课程设计报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电子线路CAD 课程设计 一.实训目的： 1.熟悉原理图编辑器的功能与使用方法；掌握原理图元件及元件库的使用，元件的放置与编辑、电路原理图的设计以及报表、原理图输出等技巧与方法。 2.熟悉印制电路板的设计流程，掌握元件封装库的使用和元件封装的放置方法。 3.掌握PCB 绘图工具的操作使用方法和PCB 设计规则。 4.掌握布局和布线等印制电路板的设计知识。 5.掌握PCB 报表的生成和PCB 图打印输出方法。 6.掌握印刷电路板的设计流程。 二．实训内容 本次设计选择单片机控制系统，主要是熟练运用DXP 作出最小单片机系统的电路图，以下通过介绍最小系统的各部分电路的电路图及原理，通过在DXP 上绘制原理图，检查并修改错误，最后生成完整PCB 板。 三．设计原理和思路 1.最小系统的结构 单片机即单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU （中央处理器）、RAM （数据存储器）、ROM （程序存储器）、定时器/计数器和多种功能的I/O(输入和输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。 单片机最小系统电路主要集合了串口电路、USB 接口电路、蜂鸣器与继电器电路、AD&DA 转换电路、数码管电路、复位电路、晶振电路和4*4矩阵键盘等电路。如下介绍几种简单的电路设计。 下图是本次设计的的几个有关电路图总体框图： Max232 串口电路 (MAX232) 蜂鸣器 (Bell) 4*4矩阵键盘 待扩展数码管电路 AD&DA 转换 单 片电子电路设计的一般方法和步骤
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