第二章： 微电子与电力电子器件.ppt

第二章： 微电子与电力电子器件 山东科技大学 机械电子装置中的电子器件 一、集成电路与电子器件 模拟IC： 处理模拟信号 数字IC： 处理数字信号 功率电子器件IC SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI 二、电子器件的应用 第一节：模拟器件的使用 一、模拟器件在机械电子装置中的作用 1. 信号放大 2. 模拟运算 3. 信号变换 4. 功率放大 5. 调制与解调 6. 滤波 7. 稳压 8. 提供基准电压波形 二、电路的种类与功能 1. 运算放大器的基本放大电路 反相放大电路 同相放大电路 差动放大电路 加法电路 典型集成运算放大器μA741分析 μA741是属于第二代集成电路中有代表性的产品它内部有19个晶体管，2个二极管，9个电阻，电路由四部分组成：输入级、偏置电路、中间放大级、输出级。 运算放大器的分析方法 在一般分析计算中，都将集成运算放大器看成理想运算放大器，即将集成运算放大器的各项技术指标理想化。即认为： 1开环电压放大倍数 Aod ? ? ； 2差模输入电阻 rid ? ? ； 3输出电阻 ro? 0 ； 4共模抑制比 KCMRR? ? 2. 模拟运算电路 积分电路 微分电路 3. 信号处理电路 电压比较器电路 简单比较器 窗口比较器 滞回比较器（施密特触发器） 3.2窗口比较器（双限比较器） ? 双限比较器的工作原理 由图可知： ?当uIUB时： A1的输出端为低电平；A2的输出端为高电平，则二极管D2导通，D1截止，输出电压uO为高电平。 特性曲线如右图所示： ?当uIUA时： A1的输出端为高电平， A2的输出端为低电平， 则二极管D1导通，D2截止，输出电压uO也是高电平。 特性曲线如右图所示： ?当UB uI UA时； A1 、A2的输出端均为低电平， 两个二极管均截止，输出电压uO为低电平。 特性曲线如右图所示： 信号变换电路 V/I 电路 I/V 电路 V/V 电路 F/V 电路 V/F 电路 三、参数与使用 第二节：数字集成电路的使用 一、数字IC概述 （一）种类与特点 二、数字IC在机械电子装置中的作用 1. 实现各种控制逻辑 2. 实现信息的存储 3. 实现数字量的运算 4. 实现电路之间的参数匹配 5. 提供基准波形 三、电路的种类与功能 （一）基本门电路 2．或运算 5．或非 ——由或运算和非运算组合而成。 6．异或 异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。 二、触发器及其应用 触发器 　　触发器具有记忆功能，能存储一位二进制数码。为此触发器应具有以下三个基本特性： （1）有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态； （2）外触发下，两个稳态可相互转换（称翻转）； （3）有两个互补输出端。 以下按触发器的电路结构、触发方式、逻辑功能分别进行介绍。 6、应用举例 三、计数器、编码器与译码器 二进制译码器 第二节 数模转换集成芯片 第四节：功率电子器件在机械电子装置中的作用 一、功率电子器件概述 也称为电力电子学。 利用电力电子开关器件组成电力开关电路，利用集成电路和微处理器构成信号处理和控制系统，对电力开关电路进行实时控制，经济有效地实现开关模式的电力变换和电力控制，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。 是综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。 电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲 二、功率电子器件简介 （一）晶闸管 (一）晶闸管 （1）基本结构 （2）工作原理 （二）应用 1.单相半波可控整流 （电阻性负载） (2) 工作原理 交流调压电路 三位二进制译码器的方框图 输入：二进制代码（N位）， 输出：2N个，每个输出仅包含一个最小项。 　　输入是三位二进制代码、有八种状态，八个输出端分别对应其中一种输入状态。因此，又把三位二进制译码器称为3线—8线译码器。 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 Y0 Y1 Y2 Y3 A B 输出 输入 2线－4线译码器真值表 逻辑函数： 2线－4线译码器电路 传感器 (温度、压力、流量等模拟量） A/D 计算机（数字量） 显示器 D/A 执行部件（模拟量控制） 打印机 概述 能够将模拟量转换为数字量的器件称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。 能够将数字量转换为模拟量的器件