高二物理竞赛:电平选择电路 课件(共12张PPT)

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高二物理竞赛:电平选择电路 课件(共12张PPT)

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电平选择电路
电平选择电路[例]图(a)给出了一个二极管电平选择电路,其中二极管D1和D2为理想二极管,输入信号ui1和ui2的幅度均小于电源电压E,波形如图(b)所示。分析电路的工作原理,并作出输出信号uo的波形。  限幅电路的基本用途是控制输入电压不超过允许范围,以保护后级电路的安全工作。设二极管的导通电压UD(on)= 0.7 V,在图中,当- 0.7 V <ui< 0.7 V时,二极管D1和D2都截止,电阻R1和R2中没有电流,集成运放的两个输入端之间的电压为ui;当ui> 0.7 V时,D1导通,D2截止,R1、D1和R2构成回路,对ui分压,集成运放输入端的电压被限制在UD(on)= 0.7 V;当ui< - 0.7 V时,D1截止,D2导通,R1、D2和R2构成回路,对ui分压,集成运放输入端的电压被限制在-UD(on)= - 0.7 V。该电路把ui限幅到0.7 V到- 0.7 V之间,保护集成运放。图中,当- 0.7 V <ui< 5.7 V时,二极管D1和D2都截止,ui直接输入A / D;当ui> 5.7 V时,D1导通,D2截止,A / D的输入电压被限制在5.7 V;当ui< - 0.7 V时,D1截止,D2导通,A / D的输入电压被限制在- 0.7 V。该电路对ui的限幅范围是- 0.7 V到5.7 V。[例4.3.8]稳压二极管限幅电路如图(a)所示,其中稳压二极管DZ1和DZ2的稳定电压UZ= 5 V,导通电压UD(on)近似为零。输入电压ui的波形在图(b)中给出,作出输出电压uo的波形。解:当|ui| < 1 V时,DZ1和DZ2都处于截止状态,其支路相当于开路,电路是电压放大倍数为- 5的反相比例放大器,uo= - 5ui,uo最大变化到 5 V;当|ui| > 1 V时,DZ1和DZ2一个导通,另一个击穿,此时反馈电流主要流过稳压二极管支路,uo稳定在 5 V。由此得到图(c)所示的uo波形。图示电路为单运放弛张振荡器。其中集成运放用作反相迟滞比较器,输出电源电压UCC或-UEE,R3隔离输出的电源电压与稳压二极管DZ1和DZ2限幅后的电压。仍然认为DZ1和DZ2的稳定电压为UZ,而导通电压UD(on)近似为零。经过限幅,输出电压uo可以是高电压UOH=UZ或低电压UOL= -UZ。解:因为ui1和ui2均小于E,所以D1和D2至少有一个处于导通状态。不妨假设ui1<ui2,则D1导通后,uo=ui1,结果D2上加的是反向电压,处于截止状态;反之,当ui1>ui2时,D2导通,D1截止,uo=ui2;只有当ui1=ui2时,D1和D2才同时导通,uo=ui1=ui2。uo的波形如图(b)所示。该电路完成低电平选择功能,当高、低电平分别代表逻辑1和逻辑0时,就实现了逻辑“与”运算。四、峰值检波电路[例4.3.10]分析图示峰值检波电路的工作原理。解:电路中集成运放A2起电压跟随器作用。当ui>uo时,uo1> 0,二极管D导通,uo1对电容C充电,此时集成运放A1也成为跟随器,uo=uC ui,即uo随着ui增大;当ui<uo时,uo1< 0,D截止,C不放电,uo=uC保持不变,此时A1是电压比较器。波形如图(b)所示。电路中场效应管V用作复位开关,当复位信号uG到来时直接对C放电,重新进行峰值检波。4.4 双极型晶体管NPN型晶体管PNP型晶体管晶体管的物理结构有如下特点:发射区相对基区重掺杂;基区很薄,只有零点几到数微米;集电结面积大于发射结面积。一、发射区向基区注入电子   电子注入电流IEN,空穴注入电流IEP 二、基区中自由电子边扩散边复合    基区复合电流IBN 三、集电区收集自由电子 收集电流ICN反向饱和电流ICBO4.4.1 晶体管的工作原理  晶体管三个极电流与内部载流子电流的关系:

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