可調(diào)電壓源于可調(diào)電流源電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-04-19 06:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 。注意普通發(fā)光二極管要使其正常發(fā)光，要通以適當(dāng)?shù)碾娏?，大約在3mA—20mA,一般取5mA—10mA。長腳為+，短腳為。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算： R=（E－UF）/IF 式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流 發(fā)光二極管u 晶體三極管晶體三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，PN結(jié)的正向電阻很小，反向電阻很大 ，根據(jù)三個(gè)電極之間的電阻關(guān)系，可以確定三極管的基極。由于三極管的發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的結(jié)構(gòu)上的差別，當(dāng)把集電極當(dāng)發(fā)射極使用時(shí)，其電流放大系數(shù)β較小，反之β值較大。在確定基極后比較三極管的β值大小，可以確定集電極和發(fā)射極。 使三極管基極開路，在發(fā)射極和集電極之間加一小電壓，使發(fā)射結(jié)承受正向電壓，集電結(jié)承受反向電壓，這時(shí)集電極之間加一偏流電流（如用歐姆表，反映出來是電阻很大）。在基極和集電極之間加一偏流電阻，集電極電流顯著增大（因有了一定的基極電流），這時(shí)集電極和發(fā)射極之間電阻僅為偏流電阻的十幾分之一。從集電極電流墻的幅度可判斷β值的大?。ㄓ脷W姆表時(shí)，如果表針偏角較基極開路時(shí)增加的幅度大，則β值就大）。 工作原理：晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一 種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。 NPN管它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集成晶體三極管電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。 在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于由于發(fā)射結(jié)正偏,，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地截越過發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴(kuò)散，晶體三極管但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。由于基區(qū)很薄，加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（110%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)紀(jì)念給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic這就是說，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib式中：β稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib式中β稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?主要作用：三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫建立偏置 ，否則會(huì)放大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻，可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大：當(dāng)基極電壓UB升高時(shí)，IB變大，IC也變大，IC 在集電極電阻RC的壓降也越大，所以三極管集電極電壓UC會(huì)降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB。我們可以利用發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓不變得特性和三極管的be(eb)間導(dǎo)通電壓不變的特性來構(gòu)成一個(gè)恒流源電路。可調(diào)電流源的電路結(jié)構(gòu)如圖所示，在電源+VCC與三極管基極b之間接上發(fā)光二極管LED，在電源與PNP型三極管（可用9012）的發(fā)射極e之間接上電阻Re，這樣Re上的電壓就是恒定不變的為（VDVeb），電流源輸出電流從三極管的集電極c流出，等于三極管發(fā)射極電流，這個(gè)電流由發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓VD，三極管e—b間導(dǎo)通電壓Veb以及發(fā)射極負(fù)載Re決定，而與電流源負(fù)載電阻無關(guān)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)輸出電流可調(diào)的電路結(jié)構(gòu)比較簡單的電流源。電流源供電電壓+VCC的確定：因最高的集電極電壓為12V，為保證電路正常工作，不能讓三極管計(jì)入飽和工作狀態(tài)，需要b—c間電壓高于1V，再考慮到發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓約為2V，因此+VCC +15V,取+16V。發(fā)射極負(fù)載電阻Re的計(jì)算：發(fā)射極負(fù)載電阻Re的等效電阻由電阻R4和M2端，N2端外并電阻決定。當(dāng)發(fā)射極電流（即輸出電流，后相同，不再提示）等于電阻R4的電流，此時(shí)電流最小，R4的電流應(yīng)為1mA。此時(shí)外并電阻為無窮大。得 R4=（KΩ） 當(dāng)R4外并電阻R是，發(fā)射極負(fù)載等效電阻減少，發(fā)射極電流增大，當(dāng)外并電阻最小時(shí)，發(fā)射極電流最大。最大電流為100mA。流過外并電阻R的電流為99mA。 即 99= 得R=11Ω，及外接電阻最小為11Ω.發(fā)光二極管限流電阻R5的確定，為了保證可調(diào)電流源能正常工作，發(fā)光二極管必須正常的導(dǎo)通，讓二極管導(dǎo)通電流在5mA—10mA，當(dāng)電流源具有最大輸出電流時(shí)，三極管基極電流最大，按最小β值計(jì)算，三極管基極電流最大有可能達(dá)到100/64
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