汽车电子控制教案（8篇）
1.汽车电子控制教案 篇一
课 题： 汽车防滑控制系统
教学目的：掌握汽车防滑控制系统构造与功用 教学重点：汽车防滑控制系统构造与功用 教学难点：汽车防滑控制系统构造与功用 教学方法：讲练结合 类 型：新授 课 时：2 教学手段：模型与实物
引 入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节 项目七 汽车防滑控制系统一、概述汽车防滑控制系统是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移和汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等)驱动轮发生滑转现象的控制系统。
1．滑动率对附着系数的影响
汽车在制动过程中，车轮的运动可以划分为三个阶段：纯滚动、边滚边滑、完全拖滑。一般用滑动率S表征滑动成分在车轮纵向运动中所占的比例。
车轮与路面之间的附着系数是随滑动率而变化的，二者之间的关系如下图所示。当滑动率处于15%～35%的范围内时，纵向附着系数φz和侧向附着系数φc的值都较大。纵向附着系数φz大，可以产生较大的制动力，保证汽车制动距离较短；侧向附着系数φc大，可以产生较大的侧向力，保证汽车制动时的方向稳定性。
2．防滑控制系统的作用和控制方式
汽车在驱动过程中，驱动轮可能发生滑转，滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例用正滑动率来表示，即
完全滑转时，v=0，S=100% 汽车在驱动和制动时的φ—S关系及最佳控制范围如下图所示。
防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑转率控制在5%～15%的最佳范围内。制动防抱死系统是在汽车制动状态下，将车轮滑动率控制在8%～35%的最佳范围内。在上述最佳范围内，不仅车轮和地面之间的纵向附着系数较大，而且侧向附着系数的值也较大，保证了汽车的方向稳定性。
二、制动防抱死系统（ABS）1．ABS工作原理
汽车制动防抱死制动系统(ABS)是保证汽车在任何路面上紧急制动时，自动控制和调节车轮的制动力，防止车轮完全抱死，获得最佳制动效果，从而避免制动过程中的侧滑、跑偏和丧失转向操纵能力等，提高汽车操纵性能和稳定性能同时，还能获得最大的制动力。缩短制动距离，提高汽车制动性能，对保证汽车安全具有重要意义。
2．制动防抱死系统的基本组成和工作原理（1）结构
制动防抱死系统主要由轮速传感器、制动压力调节器和电子控制器（ECU）等组成。(2)工作原理
其基本工作原理是，从制动理论分析得知，当汽车制动时，车轮完全抱死，滑移率为100%，汽车的侧向制动力将大幅度降低，造成汽车侧滑和转向失控；若滑移率为10%~20%时，可最大限度地利用纵向附着力和一定的侧向附着力，则制动效果最佳。ABS装置，可以使汽车制动时，保持10%~20%的滑移率而不抱死。
汽车在制动过程中，车轮速度传感器不断把车轮转速信号及时输送给ABS电子控制单元(ECU），由ECU对4个车轮速度传感器输入的信号进行处理，计算出汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮滑移率，并适时地发出指令给液压调节器。
液压调节器是ABS中的压力控制装置，它可以控制制动轮缸的制动液压，使其变大或变小，以防4个车轮被一直完全抱死。只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象，ABS是不工作的。制动主缸中的制动液通过液压调节器调压后进入制动轮缸，ECU从转速信号的变化中判断出车轮的运动状态，则向液压调节器发出指令，此时，液压调节器控制制动轮缸的制动液压力随着车轮的运动状态的变化而迅速变化，并始终将车轮的滑移率控制在20%左右，达到最佳制动效果。
若ABS出现故障，制动防抱死警告灯会点亮发出警告，ABS自动停止工作。但普通制动系统仍能照常工作，确保汽车安全行驶。
简单地说就是：汽车制动时，首先由轮速传感器测出与制动车轮转速成正比的交流电压信号，并将该电压信号送入电子控制器（ECU）。由ECU中的运算单元计算出车轮速度、滑动率及车轮的加、减速度，然后再由ECU中的控制单元对这些信号加以分析比较后，向压力调节器发出制动压力控制指令。使压力调节器中的电磁阀等直接或间接地控制制动压力的增减，以调节制动力矩，使之与地面附着状况相适应，防止制动车轮被抱死。
2．制动防抱死系统（ABS）的类型及布置形式
从结构上可分为机械液压制动防抱死系统和电控制动防抱死系统。
按其控制参数可分为：按车轮滑移率实现控制的制动防抱死系统；按车轮角速度控制的制动防抱死系统；按车轮角加速度、减速度及滑移率实现控制的制动防抱死系统。
按其液压调节系统可分为整体式和分离式两种。整体式是将制动主缸与液压调节系统制作为一体；分离式是将液压调节系统独立安装在制动主缸与轮缸之间。
（1）按汽车制动系统分类 ①液压制动系统ABS； ②气压制动系统ABS； ③气顶液制动系统ABS。
（2）按ABS中控制管路(通道)数和传感器数量，又可分为以下6种布置形式 ①四传感器四通道四轮独立控制的ABS ②四传感器四通道前轮独立后轮低选控制的ABS
③四传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS ④三传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS ⑤四传感器二通道前轮独立控制的ABS ⑥四传感器二通道前轮独立后轮低选控制的ABS 3．ABS部件的结构及其工作原理
（1）车轮转速传感器（简称轮速传感器）
汽车防滑控制系统中都设置有电磁感应式轮速传感器。它可以安装在车轮上，也可以安装在主减速器或变速器中。
①功用：是检测车轮速度，并将车轮速度转换成电信号，送到电控单元中。②结构：下图所示为盘式车轮制动器、鼓式车轮制动上使用的车轮速度传感器。轮速传感器由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。
齿圈随车轮同步旋转，当轮齿经过传感器时(靠近和离开)，永久磁铁产生的磁场造成线圈中磁通量发生变化，此时在电磁线圈中感应出一个交流脉冲信号，脉冲信号的电压频率与车速成正比，车速度传感器通过两根屏蔽线将交流脉冲信号传送到ECU，ECU通过识别交流脉冲信号的频率和电压来确定车轮转速、汽车的车速。
（2）电子控制器（ECU）
电子控制器（ECU）是防滑控制系统的控制中枢，其作用是接收车轮速度传感器的车速信号，并对车速信号进行分析、放大和识别处理，计算出转速、车速及滑移率，分析车轮制动情况，以此向液压调节器发出指令，电控单元还能监视整个制动防抱死装置的工作情况。若有故障，电控单元中止工作，关闭ABS系统，同时让普通制动系统进入工作，并亮起指示灯发出警告，它还能把故障存贮，为故障诊断、排除提供故障代码。
（1）制动压力调节器
制动压力调节器的功用是接收来自ECU的控制指令，控制制动压力的增、减，它是ABS的执行器。
①循环式制动压力调节器
循环式制动压力调节器由电磁阀、液压泵和电动机等部件组成。调节器直接装在汽车原有的制动管路中，通过串联在制动主缸和制动轮缸之间的三位三通电磁阀直接控制轮缸的压力，可以使轮缸的工作处于常规工作状态、增压状态、减压状态或保压状态。三位是指电磁阀有三个不同位置，分别控制轮缸制动压力的增、减或保压，三通是指电磁阀上有3个通道，分别通制动主缸、制动轮缸和储液器。
②可变容积式制动压力调节器
可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵和储能器等组成，是在原液压制动系统中增设一套液压控制装置，控制制动管路中容积的增减，以控制制动压力的变化。可变容积式制动压力调节器有4个不同工作状态：常规制动状态、轮缸减压状态、轮缸保压状态和轮缸增压状态。
三、驱动防滑转系统（ASR）
汽车行驶过程中，轮速传感器将车轮转速转变为电信号传输给ASR电子控制器（ECU），ECU根据车轮转速计算驱动车轮的滑转率，如果滑转率超出了目标范围，ECU综合参考节气门开度信号、发动机转速信号以及转向信号(有的车没有)等确定其控制方式，并向相应执行机构发出指令使其动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。
驱动防滑转系统（ASR）和ABS一样，主要由电子控制器、传感器、制动压力调节器等三大部分组成。ASR中的电子控制器可以是独立的，也可以与ABS共用，轮速传感器可与ABS共用，ASR与ABS的制动压力调节器也可以共用。因此通常将ASR和ABS组合在一起。
1．ASR的电子控制器（ECU）
由于ASR和ABS的一些输入信号和处理都是相同的，为了减少电子器件的应用数量，使结构更紧凑，ASR电子控制器和ABS电子控制器通常组合在一起。
ASR的电子控制器（ECU）发出的控制指令有如下几种：① 控制滑转车轮的制动力；② 控制发动机输出功率；③ 同时控制发动机输出功率和驱动车轮的制动力。
在实际应用的ASR中，绝大多数都是采用调节发动机输出转矩的方式来控制汽车驱动力矩。而调节发动机的输出转矩，通常是利用发动机电子控制装置，通过控制节气门开度和点火提前角的方式来实现。
2．ASR的传感器
ASR的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器。轮速传感器与ABS共用，而节气门位置传感器则与发动机控制系统共用。
ASR专用的信号输入装置是ASR选择开关，关闭ASR选择开关，可停止ASR的作用。如在汽车维修中需要将汽车驱动车轮悬空转动时，ASR就可能对驱动车轮施以制动，影响故障的检查。这时关闭ASR开关，停止ASR作用，就可避免这种影响。
3．ASR的制动压力调节器
ASR制动压力调节器执行ASR电子控制器的指令，对滑转车轮施加制动力并控制其大小，以使滑转车轮的滑动率在控制目标范围之内。ASR制动压力源是蓄压器，通过制动压力调节器中的电磁阀来调节驱动车轮制动压力的大小。
1）独立式的ASR制动压力调节器
所谓独立式是指ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器在结构上各自分开。独立式ASR制动压力调节器有4种不同工作状态，分别是不起作用、轮缸增压、轮缸保压、轮缸减压。
2）组合式的ASR制动压力调节器
组合式是指ASR制动压力调节器与ABS制动压力调节器在结构上组合为一个整体，亦称ABS/ASR制动压力调节器。这种调压阀是采用流通式（亦称循环式）调压原理。
4．装有驱动力控制系统(ASR)的汽车实例
广州本田雅阁（3.0L）轿车装有牵引力控制系统(TCS)的实例。该轿车的防滑控制系统ABS和ASR（TCS）组合在一起。整个系统由ABS/ASR电子控制装置（ECU）、制动压力调节器和传感器等三部分组成。
各部件在整车的布置如下图所示。
ABS/TCS电子控制装置（ECU）工作原理框图如下图所示。小结：概述本节 作业：练习册对应部分 反思
2.汽车电子控制教案 篇二
21世纪以来,节能和环保的要求促进了新型汽车技术的迅速发展。在新型汽车中,数字化的电子节气门可以代替传统的节气门来精确调节发动机汽缸的进气量,从而合理调节发动机的油/气比,提高能源的利用率,并尽可能地减少汽车尾气排放。国内外学者于20世纪90年代就开展了对电子节气门的研究,但是直到最近几年才在实际产品中得到较多的应用[1]。在电子节气门的控制中,一般根据驾驶员需求、车速与加速度、行驶路况等多种实时状态信息,由发动机电子控制单元(ECU)[2,3],通过驱动电机来调节变速箱,进而调整阀盘的旋转角度,从而得到合适的节气门开度,来实现各种行驶条件和工况下进气量的精确调节和优化控制。目前,带有ECU的电子节气门已经开始应用于宝马、凌志、丰田、奥迪等中高端车辆中[4]。
由于汽车的运行工况复杂、电子节气门控制的难度较大,实际中的电子节气门控制仍然还没有达到较优的效果[6,7]。从控制对象的角度来分析,电子节气门具有复杂、非线性、时变性等特点,如:变速箱存在齿隙,动态过程不连续;粘滞摩擦、库仑摩擦等多种摩擦作用于机械部件间;弹簧扭矩不连续;数学模型难以精确推导[2,3,5]。此外,汽车运行工况变化较大,不同工况下就需要不同的进气量,因而现有的控制方法还没有较好地解决电子节气门的动态优化精确控制难题[6,7]。
模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Control,FLC)是目前智能控制领域中一种比较实用的控制方法,在很多的工业领域得到了广泛的应用[8]。考虑到电子节气门难以用精确的数学模型描述,本文采用FLC方法来设计变结构模糊智能控制。变结构模糊控制是普通FLC的改进和完善,其变结构策略为根据控制偏差情况来合理设置控制规则。考虑到控制规则和参数值直接影响到控制的效果,本文采用混沌优化算法来优化比例因子参数。针对电子节气门的仿真实验结果表明该变结构模糊控制器具有优良的控制性能和效果。
1 系统对象及其数学模型描述
1.1 系统对象
电子节气门为一个复杂的机电耦合系统,主要包括驱动电路、电机、变速箱、阀盘、回位弹簧、位置传感器等部分,具体描述如图1所示[9]。其中的电机一般为12V的直流伺服电机,电子节气门控制器通过驱动信号控制直流电机的电压来调节变速箱,进而影响到阀盘的旋转角度。位置传感器将节气门开度转换为电信号,提供了反馈控制系统所需的位置反馈。阀盘是系统的终端执行机构,阀盘的旋转开度可以直接调节发动机的进气量。由图1不难看出,电子节气门是一个比较复杂的机电系统,有多个环节的相互关联作用和影响,而且存在不确定性,从而使得整个系统是非线性、动态、非连续对象。
1.2 电子节气门数学模型
设节气门开度角度为θ(t),系统总的转动惯量J,节气门转动的角速度ω(t),则可以用式(1)!(3)来描述该系统[9]:
其中,Ks、Kd、Kf分别为弹簧系数、粘滞摩擦系数、摩擦系数,Ts、Td、Tf分别为弹簧、粘滞摩擦、库仑摩擦的作用扭矩。此时,这些阻力产生的电机反电动势Vb(t)为:
而电机输出扭矩T(t)可表示为
其中,m(t)为电机两端的电压,Ra为电枢电阻,Kt为扭矩常数,RBat为电源内部阻抗。由式(5)可以看出,在电子节气门的调节中,调节直流电机两端的电压,就可以调节直流电机的输出扭矩,从而可以通过变速箱的信号放大作用,进而驱动阀盘的旋转,以期达到期望的角度值。
此时,综合式(1)~(5),便可以得到如图1所示的电子节气门的动态模型为[9]:
其中,是符号函数,是角加速度。此时,由符号函数的存在不难看出,该被控对象是一个非连续的非线性对象,由于多种扭矩的综合作用,其中的一些机电耦合关联系统还存在一定的不确定性,从而增加了实际控制的难度,这对于传统的PID等控制器是难以实现的。
2 变结构模糊控制器设计
2.1 控制系统的结构
考虑到模糊逻辑控制器(FLC)具有不依赖于被控对象数学模型的优点,能够克服时变、非线性等因素的影响,对系统参数变化具有较强的鲁棒性,因而本文研究了一种电子节气门的变结构模糊控制器,结构如图2所示。从图2可以看出,该控制系统是一个典型的闭环反馈控制,其中θd为电子节气门开度的期望值,而θ表示位置传感器测量的实际开度值,控制系统可以依据控制误差e=θd-θ来调整控制量,从而实现电子节气门的精确控制。
在设计的变结构模糊控制器中,采用调控误差e、误差变化率(即ec)和误差的累积作为控制系统的输入信号。采取的变结构策略为两大部分:1)当误差e和误差变化率ec的绝对值较大时,说明节气门的实际开度值与期望值的偏差较大,此时控制策略以粗调节为重点,尽快减小偏差的绝对值,采用普通的二维FLC,即只考虑误差e和误差变化率ec,依据该两个变量的取值情况设计对应的FLC控制规则;2)当误差e和误差变化率ec都较小或者接近于零时,说明节气门的实际开度值与期望值非常接近,此时以精确调节为重点,考虑到普通的二维FLC缺乏积分环节,不能消除稳态误差,本文将误差的累积积分考虑进来设计一个三维FLC,消除稳态误差,达到值精确调节的目标。
2.2 模糊化
在FLC中,输入信号的模糊化过程的主要是:根据被控对象的实际运行情况和调控目标,合理地确定各个输入量的范围作为其论域,同时,对输入论域进行离散化,为每个变量定义合适规模的模糊子集。本文设定模糊变量E、EC、EI、U的论域均为{-3,-2,-1,0,1,2,3},共有7个档,对应的模糊语言子集为{NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB},对应于{“负大”、“负中”、“负小”、“零”、“正小”、“正中”、“正大”},这也是FLC较常见的一种模糊子集[9]。这种大小规模的模糊子集比较适中,规则的数目不是很多,计算量不大,而且具有较好的区分度。
隶属函数采用一种常见的正态分布函数。通过选择合适大小的比例因子Ke、Kec、Kei,将节气门开度的误差e、误差变化率ec、误差的累积转换为模糊控制器的输入E、EC、EI;通过量化因子Ku将FLC的输出U转化为转速期望值u。考虑到这些参数值的选取将直接影响到FLC控制器的性能和效果,本文将采用混沌优化算法来优化这些参数值。
2.3 模糊控制规则
一般而言,FLC控制规则的制定往往需要根据被控对象的实际特性来不断调整和完善,并可以结合专家经验。在电子节气门的控制中,也可以结合一些专家知识,比如:加速踏板的位置信息直接相关于节气门的开度角;加速踏板或制动踏板的位置信息直接相关于节气门开度角的增大或者减小等等。
这里的变结构模糊控制器的控制规则主要由两部分组成:1)当E和EC不全是Z时,根据专家经验并结合节气门实际控制的效果分析,总结出应用于电子节气门控制的二维FLC的控制规则,具体描述如表1所示;2)当E和EC都处于Z时,说明节气门控制的偏差非常小,但是普通的二维FLC难以消除稳态误差,此时根据变结构控制策略采用三维FLC控制器,具体描述如表2所示,此时控制量U的论域为{ZNB、ZNM、ZNS、ZZ、ZPS、ZPM、ZPB},一般是二维FLC的控制规则中论域{NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB}中对应变量乘上一个相应的收缩系数k。当表1和表2所示的控制规则设定好了之后,还可以根据实际的控制效果来细微调整,以此提高规则的针对性和有效性。
综合设计的表1和表2的FLC控制规则,根据位置传感器测量的节气门开度值与期望值的偏差情况,确定出误差、误差变化率以及误差累积积分的值,从而可以查询到每一种状态下所对应的FLC规则量,并采用式(7)、(8)进行FLC控制规则的模糊推理:
式(7)、(8)均为模糊逻辑中的“与”、“或”运算。在去模糊化的过程中,一般可采用式(9)所示的加权平均法[8],对每个模糊子集进行去模糊化,得出对应于每一种情况下E、EC的控制量U,以此作为实际的电机驱动信号作用于驱动电机。
式中,〈〉为取整运算。
由式(7) (9)可以计算得出所设计的FLC控制规则曲面,涵盖了各种情况下的FLC控制规则。在实际调节过程中,一般根据E、EC、EI的变量值即可查出相应的控制量U,进而由去模糊化过程求出相应的u,这便是电子节气门的实际控制量。
2.4 控制器参数的混沌优化
与常规的随机优化算法不同,混沌优化算法(Chaos optimization algorithms,COA)[10]是一种全局最优搜索方法,COA无需计算目标函数导数,计算速度快,全局搜索能力强。在变结构模糊控制器的设计中,比例因子参数Ke、Kec、Ket和Ku的取值将直接影响到该控制器的性能和效果。本文将这些参数值的选取看做一个全局优化问题,并采用COA算法来优化这四个参数值。
这里选用式(10)所示的混沌模型:
这里将变结构模糊控制器参数的选取问题看做参数值的一个优化问题,即:
其中,f(Gi)为COA目标函数值,N为样本数据个数,Gi(i=1,2,3,4)表示需要选取的比例参数值Ke、Kec、Ket和Ku。采用COA算法来实现变结构模糊控制器参数优化的过程说明如下[10]:
1)COA算法参数的初始化。置K=1,K'=1;对于式(10)中的混沌变量随机产生i个初值,得到i个轨迹不同的混沌变量;最优目标函数f*=f(0),最优解Gi=Gi(0)。
2)混沌变量映射为优化变量值。采用式(12)将混沌变量值映射到式(11)中相应优化变量的取值区间:
其中,Ci、di为常数,参数值与优化变量的搜索范围直接相关。
3)利用优化变量值进行迭代搜索,如果搜索到更优的解,进行优化迭代;否则,说明没有搜索到更优的解,保留原值。即如果;否则,保留原值。置k:=k+1,进行下一次混沌迭代,并继续下一次迭代搜索。
4)二次载波搜索。二次载波的目的是通过增加一个较小的量,得到一个新的混沌轨迹,从而增加3)中的搜索全局最优值的概率,并提高搜索的效率。如果经过3)的若干步迭代搜索后,搜索到的最优目标值f*都保持不变,就采用更为精确的局部精确值搜索,即按照式(13)进行二次载波:
其中,ai为一个较小的常数,为当前搜索到的最优解。反之,若迭代搜索中最优目标值f*都有所改善,则返回3)。
5)用二次载波后的混沌变量继续迭代搜索。,计算相应的性能指标。如果,那么:否则,放弃。置
6)如果到达最大的COA迭代次数,或者节气门调节的累积误差平方和小于一个事先确定的值,此时满足COA算法终止判据,停止COA搜索;反之,返回3)。
COA算法搜索到的最优解Gi*便是最优的比例参数值ke、kec、kei和ku,这便是变结构模糊控制器的最优参数值。
3 仿真分析
为了验证控制器的实际效果,采用了仿真实验来说明其性能。如表3所示为本仿真中的电子节气门的参数。
在仿真实验中,将普通的PID控制器(简称PID)、普通的模糊逻辑控制器(简称FLC)与本文所提出的变结构模糊控制器(VSFLC)予以了对比实验和分析,仿真结果如图3和图4所示。图3和图4分别为为阶跃响应和斜坡响应的节气门角度动态跟踪控制仿真,给出了不同节气门开度角度时的阶跃情况,可以看出,变结构模糊控制器(VSFLC)的反应速度较快,超调较小,静差小,跟踪效果较好,尤其是其静态误差比普通的模糊控制器要好。图3和图4反映了在不同工况下的仿真实验,覆盖了汽车的各种运行工况,节气门开度有大有小,说明了本文所研究的控制器可以实现精确控制。
4 结束语
本文针对电子节气门的精确控制研究了一种变结构模糊控制器。当调节目标的误差较大时,采用一般的二维模糊控制器,当误差较小或者接近于零时,设计了一种三维模糊控制器。文章给出了该控制器的结构、具体实现以及参数的混沌优化。仿真实验表明该智能控制器的实际效果比PID控制器、普通的FLC控制器更好一些。
摘要：精确控制的电子节气门能有效地改善汽车的动力驱动性能、燃油经济性,并减少尾气排放。本文针对电子节气门,研究了一种基于变结构模糊控制的智能控制器。该模糊控制器采取变结构策略,依据节气门开度偏差情况采取不同的变结构控制策略。文章分析了该被控对象的模型,给出了控制器的结构、控制器参数的混沌优化。仿真实验结果表明所研究的智能控制器精确控制效果良好。
关键词：电子节气门,模糊控制,变结构,混沌优化
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3.《汽车电子控制技术》教学探讨 篇三
关键词：汽车电子控制技术；教学改革；一体化
随着汽车产业与电子技术的不断发展，在现代汽车上，电子技术应用越来越广泛。电子技术的应用极大地改善汽车的综合性能，使汽车在安全、节能、环保、舒适等各方面都有长足的进步。所以汽修专业开展《汽车电子技术》课程是非常必要的。汽车电子控制技术是一门专业课，它具有很强的理论性，也有很强的实践性，是汽车维修类专业的重要课程。课程以传感器、执行器为主要对象，讲述电子控制装置的基本结构、工作原理和故障诊断。由于电子控制技术涉及面广、电子产品种类繁多、功能各异。学生平时接触较少或者根本就没有接触过，因此学生普遍感觉深奥难懂，容易畏惧、抵触的情绪。其次电子技术更新换代快、日新月异，教学内容跟不上电子技术更新脚步、设备也不可能囊括各种控制系统。因此课堂教学知识往往滞后于现实生产实践。另外目前教学中存在教学内容理论化，学生难以理解；教学内容难度偏高，学生难以接受；教学方法老套，学习效果较差等问题。针对以上事实，本文对汽车电子控制技术教学作一些探讨。
一、优化教学内容
1.课程重新调整，适应发展方向
从20 世纪80 年代以来，汽车工业的长足进步，也是以现代电子技术为动力而实现的。当今汽车维修的特点表现为：故障诊断智能化、检修工具电子化、维修咨询网络化、维修人才专业化、维修管理标准化。然而当下存在：课程不合理、知识面狭窄、重视机构轻视电气与电控和重视理论而轻实操等通病，或因为汽车电子控制技术难教、学生学不好而放弃。课程重新调整已经势在必行，在汽车维修专业教学中应该越来越重视汽车电子控制技术这门课程。
2.教学内容更新，注重与时俱进
现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异，新工艺、新材料、新技术广泛运用，特别是电子技术、液压技术在汽车上应用。现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸，而是各种新技术的应用过程。汽车技术的快速发展，日益呈现出汽车维修的高科技特征，与其同时汽车维修理念也不断更新。要求汽车维修专业的人才的培养理念要进行相应的变革，完善教育模式、更新教学内容以适应人才需求的变化。所以教学内容也要新陈代谢，删除那些已经淘汰的技术，引入新技术作为我们教学内容。
3.基于工作过程，缩小就业落差
职业教育是以就业为导向，学生就业前能在学校学有一技之长，为
今后的职业生涯打下坚实的基础。理想的职业教育实现学生“无缝”就业，也就是学生在校学习的知识技能到了企业就可以转化为生产力，可以胜任工作岗位的需求。这就要求职业教育的教学内容符合工作过程，所以教学内容的设置需要对工作过程进行研究。基于工作过程的专业教学就要满足学生就业岗位和职业发展的需求。以工作任务为核心，按照工作过程设置教学课程确定教学内容，使学生在校的学习情境中通过完成任务的过程中掌握必要的知识和技能以适应今后工作岗位的需求。
4.精选典型案例，注重理实一体
当今汽车种类繁多，汽车电子控制技术也参差不齐，职业教育业难于面面俱到，摆在职业教育教师面前的难题：如何在有限的时间内把知识传授得全面而不繁冗，并且让学生乐学其中。这样就要求教学内容要精辟、具有代表性，能够以点带面、具有启发性，能让学生触类旁通。另外考虑到中职生的智力元素属于好动型，喜欢在实践中去学习知识和技能。经过方方面面的考虑，教学内容的选取上既要典型精辟又要注重理论实践一体化课开展。
二、完善课堂教学
1.转变教学观念，课堂以学生为中心
传统的教学是以教师为中心，教学方式是我们所说的满堂灌，教师拼命灌输式的讲和学生死记硬背地学。众所周知这种教学形式简单、教法单一，已经无法激起学生的兴趣和主动性，教学效果也不理想。这就要求课堂教学中心转变，将课堂返还给学生以学生为中心。以“学生学习”为中心的主动式教学方式就是要以培养学生的兴趣为主，让学生在兴趣的驱使下自主获取知识。这样不仅仅提高了学习的效率，也培养了学生观察、发现、研究以及解决问题的能力，提高了他们的综合素质。对于《汽车电子控制技术》课程理论强注重实践的课程，只有激发学生的兴趣，才能更好的开展教学活动，达到教学目标。老师在课前准备充分的材料为学生在课堂中吸收知识掌握技能做好铺垫，学生通过老师的指引和提供的材料去探索、尝试，最后获得知识和技能。
2.采用项目教学法，课堂即工作过程
项目教学法就是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理.信息的收集，方案的设计，项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。具体课堂实施过程：教师根据索要教授的知识或技能点设计好项目，以案例切入主题，布置项目任务；学生围绕项目展开讨论，寻找解决问题的对策同时再查找资料获取必要的知识；学生实施对策，解决问题同时获取相关的操作技能；结果检验方法是否可行，总结提高。这样的学习过更符合汽车维修工作过程，维修人员接受工单，进行分析确定维修方案、施工维修、检查结果故障是否排除、积累经验。
三、校企合作
为了保证所培养的人才更贴近企业的需求，缩短与生产实际的距离，必须加强学校与企业的沟通合作。学校通过校企合作，可以通过企业获取最新的技术和与生产实际情况的缩小教学与生产的差距。另外企业可以为教师提供锻炼提升技能，为学生提供见习和就业前实习环境。再次教学改革中企业可以参与，提供生产实践的第一手资料更新陈旧的教学内容。最后企业也可以从中收获高素质、高技能的人才。
4.汽车电子控制教案 篇四
一、本活动说明
根据《电子控制技术教学指导意见》，了解常见无触点继电器，知道晶闸管的构造和电路符号。了解晶闸管的简单的工作原理。知道晶闸管的简单应用电路。.通过晶闸管自动控制器电路的制作活动，了解晶闸管控制电路的基本原理和基本作用。
本活动时间约需90分钟，通过了解电子元件的基础上，按照《活动手册》中的“活动提示”逐步进行安装。特别要注意的是：
1、部分元件插入的位置和高度等；
2、关于焊接是否符合要求；
3、调试时首先检查各元件是否安装正确；教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，并与学生探讨并作一指导。
二、教学建议
可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，活动导入以可控硅实际应用案例的展示，以激发学生的活动兴趣。活动提示1：可调电压插座
电路如图，可用于调温（电烙铁）、调光（灯）、调速（电机），使用时只要把用电器的插头插入插座即可，十分方便。
V1为双向二极管2CTS，V2为3CTSI双向可控硅，调节RP可使插座上的电压发生变化。
活动提示2：简易混合调光器
根据电学原理可知，电容器接入正弦交流电路中，电压与电流的最大值在相位上相差90°。根据这一原理，把C1和C2串联联接，并从中间取出该差为我所用，这比电阻与电容串联更稳定。电路中，D1和D2分别对电源的正半波及负半波进行整流，并加到A触发和C1或C2充电。进一步用W来改变触发时间进行移相，只要调整W的阻值，就可达到改变输出电压的目的。D1和D2还起限制触发极的反相电压保护双向可控硅的作用。活动提示3：可调速吸尘器
这种吸尘器使用可控硅元件构成调速电路，能根据需要控制电机转速，以发迹管道吸力的大小。下图所示的调速电路比较成熟，普遍使用在高档大功率吸尘器中。
活动提示4：光控电子开关
光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
工作原理：电路如上图所示，220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。安装与调试：安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间灯光的直接照射。调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。活动提示5：自动延时照明开关
夜晚离开房间，总要先关掉照明灯。可如果灯开关不在门口，那么关上灯再摸黑走到门口，十分不方便。
本文介绍的一种开关仅用9个元件，可方便地加在原来的开关上，使您的灯在关掉后延时几十秒钟，让您有充足的时间离开房间，免受摸黑之苦。
工作原理：电路原理如下图所示。A、B分别接在原开关两端。合上开关S时，交流电的正半周经D6、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通；交流电的负半周经D4、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通。可控硅导通后，相当于短路C、D两点，因而A、B两点也经过二极管和导通的可控硅闭合起来。此时照明灯亮。
断开开关S后，由于电容C1经R1、D1和可控硅控制极放电，使可控硅仍有触发电流维持导通。放电电流逐渐减小，一段时间后，可控硅截止，灯灭。此电路延时时间约为40～50秒。
元件选择：可控硅选最大电流1A、耐压400V的。D1、D3～D6可用1N4004。C1用耐压630V、35μF的彩电电容。如果合上开关S灯不亮，可适当减小R1的阻值。活动提示6：声控音乐彩灯
彩灯控制器的电路如下图，R1、R2、D和C组成电阻降压半波整波电路，输出约3V的直流电供SCR的控制回路用。压电陶瓷片HTD担任声-电换能器，平时调W使BG集电极输出低电平，SCR关断，彩灯不
亮。当HTD接收到声波信号后，BG集电极电平升高，SCR即开通，所以彩灯能随室内收录机播出的音乐节奏而闪烁发光。
W可用来调节声控灵敏度，W由大调小时，声控灵敏度愈高，但W过小时，电灯常亮，这时就失去声控作用，使用调试时，将W由大逐渐调小至某一阻值时，电灯即点亮，再将W退回少许（即稍微调大），电灯就熄灭，这时声控灵敏度最高，离HTD二三米远处普通谈话声就能使彩灯闪烁。如嫌灵敏度太高，只要将W调大些即可，电灯长亮不熄，表示BG的放大倍数β值过小，应更换β大些的三极管。电阻均为1/8W碳膜电阻。活动提示7：简易延时照明灯
本文介绍的这种延时照明灯非常简单，安装也十分方便，将它直接连接于普通开关的两端即可。使用时，打开开关电灯点亮，关灯后由于延时电路的作用使电灯仍亮几秒钟后自动熄灭。本电路安全可靠，适合初学者自制。
电路原理：该延时照明灯的电路如附图所示。延时电路如虚线框内所示。图中K为拉线开关或墙壁开关，当K闭合后，该延时电路不工作，电灯处于正常的发光状态。当K被关断后，该电压一方面经R1向电容C充电，由于在C的充电期间没有电流流过R2，则三极管V一直
处于截止状态；另一方面，该电压经R3、R4向可控硅SCR提供触发电压，使可控硅处于导通状态，因此在关灯后电灯亮一段时间。当电容C被充足电后，使三极管V由截止转为导通状态，将可控硅SCR关断，电灯也就熄灭了。
本电路关灯延时期间，延时时间由R1、C的取值来确定，读者也可根据各自需要自行确定。本电路中的可控硅，笔者选用的为单向可控硅，在关灯延时期间电灯的亮度约为开灯时亮度的一半，以适合人们的视觉上的需要，同时又可节能。
电路制作：图中单向可控硅SCR选用MCR100－8，耐压须为600V以上。灯泡的功率不大于100W为宜。二极管VD为1N4007，V为C1815。电阻均为1／8W碳膜电阻。
制作时，用一小块电路板将图中虚线框内各元器件焊装上。最好将本电路装在拉线开关底部凹槽内，用胶水粘牢并将引线接至开关两接线端即可。
活动提示8：单键自锁开关
单键自锁开关说明
1、上电不动作。
2、按钮按下后再释放，继电器吸合。
3、按钮长按时,继电器释放，松开后继电器吸合。
4、按钮点按时：继电器释放 ←→ 吸合循环动作。
5、因为47Ω电阻有压降，继电器可以用DC9V的。活动提示9：简单的停电自锁开关
电网供电正常时，它象普通开关一样使用。按一下K1，220V交流电经R1和R2分压给双向可控硅提供一触发电压，使双向可控硅导通。可控硅导通后，在电源电压正半周期间，少量电流经R4、D向C充电，同时经R3、R2分压触发可控硅；在负半周期间，C向R3和R2放电并触发双向可控硅，这样使双向可控硅继续导通，保证负载正常工作。
一旦电网突然停电，C上的电荷经R3和R2放电。在电网恢复供电后，由于K1常开，C上又无电压，不能使双向可控硅触发导通，电路呈断开自锁状态，因此没有电流流过负载。只有重按一下K1，负载才能正常工作，从而有效地防止了因断电后恢复供电造成的浪费和事故。常闭按钮K2用于正常供电情况下关断电路。活动提示10：双色彩灯
本彩灯是以多谐振荡器为控制信号，灯光交替闪耀，可给节日晚上（尤其是舞会）增加不少光彩和欢快气氛。
工作原理如下图所示。交流220V电源经C1、VD1、VD2及VD3降压、整流、滤波后，在VD3两端得到3V的稳定电压。多谐振荡器中的VT1、VT2轮流导通，其集电极电流控制双向晶闸管VS1和VS2工作，彩灯将交替闪烁着光彩。
元器件选择：电容C1为0.47μ/400V(涤纶电容)、C2为220μ/6V，C3、C4为50μ/16V。电阻R1为1M/1W，R2、R3为20K／1/4W。二极管VD1、VD2选1N4004。稳压二极管VD3选3V/1W。发光二极管VD4、VD5为FG114001。双向晶闸管VS1、VS2为TLC3A/400V。三极管VT1、VT2为3CK9D，60≤β≤120。使用方法：
(1)如彩灯不亮，将3V稳压管换成4.5V稳压管。
(2)为防止流过发光二极管VD4、VD5的电流过大，最好在其回路中分别串入一个300Ω的限流电阻。
(3)调整时，改变R1、R2或C1、C2的大小，则可直接控制彩灯相互变化的快慢节奏。
(4)如双向晶闸管VS1、VS2用3A/400V，最好负载功率在300W以下，切忌不可超过最高限额500W。如想增大功率，可选用电流大于3A的晶闸管，但C1的容量还需增加。如原用0.47μ/400V可换成0.68～1μ/400V即可。
(5)本装置采用塑料作外壳，以避免市电源对人的触电，这样更为安全。
活动提示11：可控硅交流调压器
交流调压器采用可控硅调压器。电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。本活动调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。1：电路原理：电路图如下
可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电„„如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。2：元器件选择
调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT 活动提示12：电热毯温控器
市售电热毯一般有高、低两个温度档。使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得热度不够。为此，笔者制作了这种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个适宜的范围内。
工作原理：电路如下图所示。图中IC为NE555时基电路；RP3为温度调节电位器，其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。室温下接通电源，因已调V2 元件选择：BG1可选用3AX、3AG等PNP型锗管；BCR用400V以上小型塑封双向可控硅，其它元件可按图标选用。 制作要点：热敏传感器BG1可用耐温的细软线引出，并将其连同管脚接头装入一电容器铝壳内，注入导热硅脂，制成温度探头。使用时，把该探头放在适当部位即可。 活动提示13：安全省电的按键式床头灯 一盏延时式床头灯，对于许多读者在夜晚使用是很方便的。本文介绍的按键式床头灯能安全和方便的要求，电路原理如下图所示。 该床头灯由节电型单稳态电路和亮度可控照明灯两部分组成。两部分靠光电耦合器耦合，电气部分完全独立，使用十分安全。当K1断开时，VT1截止，其集电极电压为0V，VT2截止，NE555第①脚接地端开路而不工作，此时，电路的耗电仅为VT1、VT2的穿透电流，约3～ 1、本课程教学目的： 本课程是电气信息类专业的主要技术基础课。其目的与任务是使学生掌握常用半导体器件和典型集成运放的特性与参数，掌握基本放大、负反馈放大、集成运放应用等低频电子线路的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和工程计算方法；使学生具有一定的实践技能和应用能力；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和深入学习这方面的内容打好基础。 2、本课程教学要求： 1．掌握半导体器件的工作原理、外部特性、主要参数、等效电路、分析方法及应用原理。 2．掌握共射、共集、共基、差分、电流源、互补输出级六种基本电路的组成、工作原理、特点及分析，熟悉改进放大电路，理解多级放大电路的耦合方式及分析方法，理解场效应管放大电路的工作原理及分析方法，理解放大电路的频率特性概念及分析。 3．掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法，理解负反馈对放大电路性能的影响，熟练掌握深度负反馈条件下闭环增益的近似估算，了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除原则。 4．了解集成运算放大器的组成和典型电路，理解理想运放的概念，熟练掌握集成运放的线性和非线性应用原理及典型电路；掌握一般直流电源的组成，理解整流、滤波、稳压的工作原理，了解电路主要指标的估算。 3、使用的教材： 杨栓科编，《模拟电子技术基础》，高教出版社 主要参考书目： 康华光编，《电子技术基础》（模拟部分）第四版，高教出版社 童诗白编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，张凤言编，《电子电路基础》第二版，高教出版社，谢嘉奎编，《电子线路》（线性部分）第四版，高教出版社，陈大钦编，《模拟电子技术基础 问答、例题、试题》，华中理工大学出版社，唐竞新编，《模拟电子技术基础解题指南》，清华大学出版社，孙肖子编，《电子线路辅导》，西安电子科技大学出版社，谢自美编，《电子线路 设计、实验、测试》（二），华中理工大学出版社，绪论 本章的教学目标和要求： 要求学生了解放大电路的基本知识；要求了解放大电路的分类及主要性能指标。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §1－1 电子系统与信号 0.5 §1－2 放大电路的基本知识 0.5 本章重点： 放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。 本章教学方式： 课堂讲授 本章课时安排： 本章的具体内容： 1节 介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法； 介绍放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。 重点: 放大电路的分类及主要性能指标。 第1章 半导体二极管及其基本电路 本章的教学目标和要求： 要求学生了解半导体基础知识；理解PN结的结构与形成；熟练掌握普通二极管和稳压管的V-I特性曲线及其主要参数，熟练掌握普通二极管正向V-I特性的四种建模。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §1－1 PN结 §1－2 半导体二极管 §1－3 半导体二极管的应用 §1－4 特殊二极管 本章重点： PN结内部载流子的运动，PN结的特性，二极管的单向导电性、二极管的特性、参数、应用电路分析及稳压管的特性、参数及其特点。 本章难点： PN结的形成原理，二极管的非线性伏安特性方程和曲线及其电路分析。 本章主要的切入点： “管为路用” 从PN结是半导体器件的基础结构，PN结的形成原理入手，通过对器件的非线性伏安特性的描述，在分析电路时说明存在的问题，引出非线性问题线性化的必要性和可行性。 本章教学方式： 课堂讲授 本章课时安排：3 本章习题： P26 1.1、1.2、1.7、1.9、1.12、1.13。 本章的具体内容： 2、3节 1、介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法； 2、讲解半导体基础知识，半导体，杂质半导体； 3、讲解PN结的特点，PN结的几个特性:单向导电性、伏安特性、温度特性、电容特性。 重点: PN结的形成过程、PN结的单向导电性、伏安特性曲线的意义，伏安方程的应用。 4节 1、讲解半导体二极管结构和电路符号，基本特点，等效电路； 2、讲解稳压二极管工作原理，电路符号和特点，等效电路； 3、讲解典型限幅电路和稳压电路的分析。 重点：两种管子的电路符号和特点。 讲解课后习题，让学生更好地了解二极管基本电路及其分析方法。 【例1】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。试画出uI与uO的波形，并标出幅值。 图(a) 【相关知识】 二极管的伏安特性及其工作状态的判定。 【解题思路】 首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，uO=uI；当二极管的导通时。 【解题过程】 由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压Uon和导通电压均为0.7V。 由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压uI作用于D1的阳极，故只有当uI高于＋3.7V时 D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压uO=＋3.7V。由于D2的阳极电位为－3V，而uI作用于二极管D2的阴极，故只有当uI低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压uO=－3.7V。当uI在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故uO=uI。 uI和uO的波形如图(b)所示。 图(b) 【例1-8】 设本题图所示各电路中的二极管性能均为理想。试判断各电路中的二极管是导通还是截止，并求出A、B两点之间的电压ＵAB值。 【相关知识】 二极管的工作状态的判断方法。 【解题思路】 （1）首先分析二极管开路时，管子两端的电位差，从而判断二极管两端加的是正向电压还是反向电压。若是反向电压，则说明二极管处于截止状态；若是正向电压，但正向电压小于二极管的死区电压，则说明二极管仍然处于截止状态；只有当正向电压大于死区电压时，二极管才能导通。 （2）在用上述方法判断的过程中，若出现两个以上二极管承受大小不等的正向电压，则应判定承受正向电压较大者优先导通，其两端电压为正向导通电压，然后再用上述方法判断其它二极管的工作状态。 【解题过程】 在图电路中，当二极管开路时，由图可知二极管D1、D2两端的正向电压分别为 10V和25V。二极管D2两端的正向电压高于D1两端的正向电压，二极管D2优先导通。当二极管D2导通后，UAB=－15V，二极管 D1两端又为反向电压。故D1截止、D2导通。U AB = －15V。 【例1-9】 硅稳压管稳压电路如图所示。其中硅稳压管DZ的稳定电压UZ=8V、动态电阻rZ可以忽略，UI=20V。试求： (1) UO、IO、I及IZ的值； (2) 当UI降低为15V时的UO、IO、I及IZ值。 【相关知识】 稳压管稳压电路。 【解题思路】 根据题目给定条件判断稳压管的工作状态，计算输出电压及各支路电流值。 【解题过程】 (1) 由于 ＞UZ 稳压管工作于反向电击穿状态，电路具有稳压功能。故 UO = UZ = 8V IZ= I－IO=6－4=2 mA (2) 由于这时的＜UZ 稳压管没有被击穿，稳压管处于截止状态。故 IZ = 0 【例1-10】电路如图(a)所示。其中未经稳定的直流输入电压UI值可变，稳压管DZ采用2CW58型硅稳压二极管，在管子的稳压范围内，当IZ为5mA时，其端电压UZ为10V、为20Ω，且该管的IZM为26mA。 (1) 试求当该稳压管用图(b)所示模型等效时的UZ0值； (2) 当UO =10V时，UI 应为多大？ (3) 若UI在上面求得的数值基础上变化±10%，即从0.9UI变到1.1UI，问UO 将从多少变化到多少？相对于原来的10V，输出电压变化了百分之几？在这种条件下，IZ变化范围为多大？ (4) 若UI值上升到使IZ=IZM，而rZ值始终为20Ω，这时的UI和UO分别为多少？ (5) 若UI值在6~9V间可调，UO将怎样变化？ 图 (a) 图 (b) 【相关知识】 稳压管的工作原理、参数及等效模型。 【解题思路】 根据稳压管的等效模型，画出等效电路，即可对电路进行分析。 【解题过程】 (1) 由稳压管等效电路知，(2) (3) 设不变。当时 当时 (4) (5) 由于U I＜UZ0，稳压管DZ没有被击穿，处于截止状态 故UO将随U I在6~9 V之间变化 第2章 半导体三极管及放大电路基础 本章的教学目标和要求： 要求学生正确理解放大器的一些基本概念，掌握BJT的简化模型及其模型参数的求解方法，掌握BJT的偏置电路，及静态工作点的估算方法；掌握BJT的三种基本组态放大电路的组成，指标，特点及分析方法；理解放大器的频率响应的概念和描述，掌握放大器的低频、高频截止频率的估算，单管放大器的频率响应的分析，波特图的折线画法。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体与板书相结合的教学方式） §2－1 半导体BJT §2－2 共射极放大电路 §2－3 图解分析法 §2－4 小信号模型分析法 §2－5 放大电路的工作点稳定问题 §2－6 共集电极电路和共基极电路 §2－7 多级放大电路 §2－8 放大电路的频率响应 习题课 本章重点： 以共射极放大电路为例介绍基本放大电路的组成、工作原理、静态工作点的计算、性能指标计算。 频率响应的概述，波特图的定义；BJT的简化混合高频等效模型，单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。 本章难点： 对放大概念的理解；等效模型的应用；对电路近似分析的把握。 本章主要的切入点： 通过易于理解的物理概念、作图的方法理解放大的概念；通过数学推导与物理意义的结合，加强对器件等效模型的理解；通过CB、CC、CS等基本电路的分析，强化工程分析的意识和分析问题的能力。 本章教学方式： 课堂讲授+仿真分析演示 本章课时安排： 本章习题： P84 2.3、2.4、2.7、2.8、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.18、2.19、2.20。 本章的具体内容：5、6、7节： 介绍半导体BJT的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。 重点：BJT内部载流子的移动、电流的分配关系和特性曲线。8、9、10节： 介绍共射放大器组成原则，电路各元件的作用，介绍Q点定义及其合理设置的重要性，放大电路的工作原理，信号在放大电路各点的传输波形变化；放大电路组成原则。 重点: 强调对于各个基本概念的理解和掌握。11、12、13、14节： 对放大电路进行分析，介绍直流、交流通路的画法原则，并例举几个电路示范； 采用图解法对放大电路的Q点、电压放大倍数和失真情况进行分析，强调交、直流负载线的区别。 再对一个典型共射放大电路进行完整的动态参数分析，并对其分析结果进行详细分析和讨论，从而作为此部分的一个小结。 重点: 直流、交流通路的画法原则，典型共射放大电路进行完整的动态参数分析。 15、16节： 介绍三极管的小信号等效模型、并用小信号模型法分析基本放大电路的主要性能指标Av，Ri，Ro。 重点：建立小信号电路模型，将非线性问题线性化。 讲解课后习题，使学生熟悉用图解法和小信号模型法分析放大电路的方式方法。 讨论放大电路Q点的稳定性。从影响Q点稳定的因素入手，在固定偏流电路的基础上介绍分压偏置电路，并对其稳定静态工作点的原理进行详细分析。 对典型分压偏置共射放大器进行直流分析，强调直流分析中VCC的分割，工程近似法计算Q点； 重点: 对典型分压偏置共射放大器进行交直流分析。 17、18节： 简要介绍有稳Q能力的其它电路结构形式，介绍共集放大器（CC）的原理图、直流通路、交流通路、交直流分析，介绍其特点和典型应用；给出一个典型CC放大器和其分析结论由学生课外完成分析； 介绍共基放大器（CB），原理图，直流通路，交流通路，交直流分析，介绍其特点和典型应用； 给出一个典型CB放大器和其分析结论由学生课外完成分析。 结合一个简单综合性例题小结三组态的特点。 给出一个CE，CC，CB放大器比较对照表由学生课外完成分析。 重点: 共集放大器（CC）的交直流分析，共基放大器（CB）的交直流分析。 频率响应的概述，基本概念，三个频段的划分，引入RC高通电路模拟低频响应，RC低通电路模拟高频响应，它们的幅频响应，相频响应；的频率响应；波特图的定义；BJT的完整混合模型，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。放大器增益带宽积的概念，影响因素，多级放大器的频率响应。以一个单管共射放大电路的分析为例题对以上内容做一个小结。 重点: 频率响应的基本概念，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射放大器频率响应的分析。 讲解课后习题，并对本章内容作个简单的小结。 【例2-1】电路如图所示，晶体管的β＝100，UBE＝0.7 V，饱和管压降UCES＝0.4 V；稳压管的稳定电压UZ＝4V，正向导通电压UD＝0.7 V，稳定电流IZ＝5 mA，最大稳定电流IZM＝25 mA。试问： （1）当uI为0 V、1.5 V、25 V时uO各为多少？ （2）若Rc短路，将产生什么现象？ 【相关知识】 晶体管工作状态的判断，稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。 【解题思路】 （1） 根据uI的值判断晶体管的工作状态。 （2） 根据稳压管的工作状态判断uO的值。 【解题过程】 （1）当uI＝0时，晶体管截止；稳压管的电流 在IZ和IZM之间，故uO＝UZ＝4 V。 当uI＝15V时，晶体管导通，基极电流 假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流 由于uO＞UCES＝0.4 V，说明假设成立，即晶体管工作在放大状态。 值得指出的是，虽然当uI为0 V和1.5 V时uO均为4 V，但是原因不同；前者因晶体管截止、稳压管工作在稳压区，且稳定电压为4 V，使uO＝4 V；后者因晶体管工作在放大区使uO＝4 V，此时稳压管因电流为零而截止。 当uI＝2.5 V时，晶体管导通，基极电流 假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流 在正电源供电的情况下，uO不可能小于零，故假设不成立，说明晶体管工作在饱和状态。 实际上，也可以假设晶体管工作在饱和状态，求出临界饱和时的基极电流为 IB=0.18 mA＞IBS，说明假设成立，即晶体管工作在饱和状态。 （2）若Rc短路，电源电压将加在稳压管两端，使稳压管损坏。若稳压管烧断，则uO＝VCC＝12 V。 若稳压管烧成短路，则将电源短路；如果电源没有短路保护措施，则也将因输出电流过大而损坏。 【方法总结】 （1） 晶体管工作状态的判断：对于NPN型管，若uBE＞Uon（开启电压），则处于导通状态；若同时满足UC≥UB>UE，则处于放大状态，IC＝βIB；若此时基极电流 则处于饱和状态，式中ICS为集电极饱和电流，IBS是使管子临界饱和时的基极电流。（2）稳压管是否工作在稳压状态的判断：稳压管所流过的反向电流大于稳定电流IZ才工作在稳压区，反向电流小于最大稳定电流IZM才不会因功耗过大而损坏，因而在稳压管电路中限流电阻必不可少。图示电路中Rc既是晶体管的集电极电阻，又是稳压管的限流电阻。 【例2-2】电路如图所示，晶体管导通时UBE＝0.7V，β=50。试分析uI为0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。 【相关知识】 晶体管的伏安特性。 【解题思路】 根据晶体管的管压降与，以及基极电流和集电极电流的特点，直接可以判别出管子的工作状态，算出输出电压。 【解题过程】 （1）当VBB＝0时，T截止，uO＝12V。 （2）当VBB＝1V时，因为 μA 所以T处于放大状态。 （3）当VBB＝3V时，因为 μA 所以T处于饱和状态。 【例2-3】试问图示各电路能否实现电压放大？若不能，请指出电路中的错误。图中各电容对交流可视为短路。 图(a) 图(b) 图(c) 图(d) 【相关知识】 放大电路的组成原理。 【解题思路】 放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。因此，首先要检查电路中的晶体管（非线性器件）是否有合适的直流偏置，是否工作在放大状态（线性状态），其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通，并具有电压放大的能力。 【解题过程】 图(a)电路不能实现电压放大。电路缺少集电极电阻，动态时电源相当于短路，输出端没有交流电压信号。 图(b)电路不能实现电压放大。电路中缺少基极偏置电阻，动态时电源相当于短路，输入交流电压信号也被短路。 图(c) 电路也不能实现电压放大。电路中晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流，放大电路工作在截止状态。 图(d)电路能实现小信号电压放大。为了保证输出信号不失真（截止、饱和），当输入信号为正时，应不足以使三极管饱和；当输入信号为负时，应不会使三极管截止。 【例2-4】单级放大电路如图所示，已知Vcc=15V，，此时调到，，，晶体管饱和压降UCES为1V，晶体管的结电容可以忽略。试求： （1）静态工作点，： （2）中频电压放大倍数、输出电阻、输入电阻； （3）估计上限截止频率和下限截止频率； （4）动态范围=？输入电压最大值Ui p=？ （5）当输入电压的最大值大于Ui p时将首先出现什么失真？ 【相关知识】 （1）共射极放大电路。 （2）放大电路的频率特性。 【解题思路】 （1）根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。 （2）根据交流通路可求得放大电路的、、。 （3）根据高频区、低频区的等效电路可分别求出和。 （4）根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围，同时可判断电路出现失真的状况。 （5）根据电压放大倍数和动态范围可求出Ui p。 【解题过程】 （1）采用估算法求解静态工作点。由图可知 故 （2）利用微变等效电路法，求解放大电路的动态指标。 （3）当电路中只有一个惯性环节时，电路的截止频率可以表示为，其中 为电容 所在回路的等效电阻。 在高频区，根据题意，晶体管的结电容可以忽略，影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电容。故电路的上限截止频率为 在低频区，影响下限截止频率的电容有、和。可以分别考虑输入回路电容（、）和输出回路电容（）的影响，再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。 只考虑输出回路电容时 只考虑输入回路电容和时，为了简化计算，忽略偏置电阻及射极电阻的影响，把射极旁路电容折算到基极回路，则有 由于，所以电路的下限截止频率为 （4） 由于，即电路的最大不失真输出电压受截止失真的限制，故电路的动态范围 输入电压最大值 （5） 由上述分析可知，当输入电压的最大值大于U ip时，电路将首先出现截止失真。 【例2-5】 图示放大电路为自举式射极输出器。在电路中，设，，晶体管的，各电容的容量足够大。试求： （1）断开电容，求放大电路的输入电阻和输出电阻。 （2）接上电容，写出的表达式，并求出具体数值，再与（1）中的数值比较。 （3）接上电容，若通过增大来提高，那么的极限值等于多少？ 图(a) 【解相关知识】 射极输出器、自举原理、密勒定理。 【解题思路】 根据放大电路的微变等效电路求放大电路的输入电阻。 【解题过程】 在分析电路的指标之前，先对自举式射极输出器的工作原理作一简要说明。在静态时，电容相 当于开路；在动态时，大电容相当于短路，点 E和点A的交流电位相等。由于点E的交流电位跟随输入信号（点B的交流电位）变化，所以两端的交流电位接近相等，流过的交流电流接近 于零。对交流信号来说，相当于一个很大的电阻，从而减小了、对电路输入电阻的影响。由于大电容C的存在，点A的交流电位会随着输入信号而自行举起，所以叫自举式射极输出器。 这种自举作用能够减小直流偏置电阻对电路输入电阻的影响，可以进一步提高射极输出器的输入电阻。 （1）在断开电容C后，电路的微变等效电路如图 (b)所示。图中 图（b）。 由图可以求出 可见，射极输出器的原来是很大的，但由于直流偏置电阻的并联，使减小了很多。 （2）接上自举电容后，用密勒定理把等效为两个电阻，一个是接在B点和地之间的，另一个是接在A(E)点和地之间的，其中是考虑了与、以及并联后的，如图(c)所示。 图(c) 由于，但小于1，所以是一个比大得多的负电阻，它与、、并联后，总的电阻仍为正。由于很大，它的并联效应可以忽略，从而使 此时 所以，自举式射极输出器的输入电阻 由于对的并联影响小得多，所以比没有自举电容时增大了。 （3） 通过增大以增大的极限情况为，即用自举电阻提高的结果，使 只取绝于从管子基极看进去的电阻，与偏置电阻几乎无关。 【例2-6】试判断图示各电路属于何种组态的放大电路，并说明输出电压相对输入电压的相位关系。 （a） （b） （c）（d） 【相关知识】 共集－共射，共射－共集，共集－共基组合放大电路。 【解题思路】 根据信号流向分析各个晶体管放大电路的组态及输出电压与输入电压的相位关系。 【解题过程】 图（a）所示电路第一级是共集电极放大电路，输出电压与输入电压同相；第二级是共射极放大电路，输出电压与输入电压反相。因此，整个电路是共集－共射组合电路，输出电压与输入电压反相。 图（b）所示电路第一级是共射极放大电路，输出电压与输入电压反相；第二级是共基极放大电路，输出电压与输入电压同相。因此，整个电路是共射－共基组合电路，输出电压与输入电压反相。 图（c）所示电路第一级是共集电极放大电路，输出电压与输入电压同相；第二级是共基极放大电 路，输出电压与输入电压同相。因此整个电路是共集－共基组合电路，输出电压与输入电压同相。 图（d）所示电路由于T1管集电极具有恒流特性，因而T1管是T2管的有源负载，所以T2管组成了有源负载的共射放大器，输出电压与输入电压反相。 【例2-7】 晶体管组成的共集－共射、共射－共集、共射－共基等几种组合放大电路各有其独特的优点，请你选择合适的组合放大电路，以满足如下所述不同应用场合的需求。 （1）电压测量放大器的输入级电路。 （2）输出电压受负载变化影响小的放大电路。 （3）负载为0.2kΩ，要求电压增益大于60dB的放大电路。 （4）输入信号频率较高的放大电路。 【相关知识】 共集－共射，共射－共集，共射－共基组合放大电路。 【解题思路】 根据三种组合放大电路的特点，选择满足应用需求的组合放大电路。三种组合放大电路的特点如下： （1）共集－共射组合放大电路，不仅具有共集电极电路输入电阻大的特点，而且具有共射电路电压放大倍数大的特点； （2）共射－共集组合放大电路，不仅具有共射电路电压放大倍数大的特点，而且具有共集电极电路输出电阻小的特点； （3）共射－共基组合放大电路，共基极电路本身就有较好的高频特性，同时将输入电阻很小的共基极电路接在共射极电路之后，减小了共射极电路的电压放大倍数，使共射极接法的管子集电结电容效应减小，改善了放大电路的频率特性。因此，共射－共基组合放大电路在高频电路中获得了广泛的应用。该组合电路的电压放大倍数近似等于一般共射电路的电压放大倍数。 【解题过程】 （1）电压测量放大器的输入级既要有较大的输入电阻，又要有一定的电压放大能力，应采用共集－共射组合放大电路。 （2）输出电压受负载变化影响小的放大电路应具有较小的输出电阻，也要有一定的电压放大能力，应采用共射－共集组合放大电路。 （3）负载为0.2kΩ，电压增益大于60dB的放大电路应采用电压放大倍数大、输出电阻小的共射－共集组合电路，最好在输入级再增加一级具有高输入电阻的共集电极电路。 （4）输入信号频率较高时，应采用频率特性好的共射－共基组合放大电路。 第3章 场效应管放大电路 本章的教学目标和要求： 要求学生了解JFET、MOSFET的结构特点，理解其工作原理；掌握JFET、MOSFET的特性曲线及其主要参数，掌握BJT、JFET、MOSFET三者之间的差别；掌握FET的偏置电路，工作点估算方法，掌握FET的小信号跨导模型，掌握FET的共源和共漏电路的分析和特点。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学方式） §3－1 结型场效应管 §3－2 金属－氧化物－半导体场效应管 §3－3 场效应管放大电路 习题课 本章重点： 各种场效应管的外特性及参数，场效应管放大电路的偏置电路及特点。 本章难点： 场效应管的工作原理以及静态工作点的计算。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：8 本章的具体内容： 19、20节： 介绍结型场效应管的工作原理、结型场效应管的特性曲线以及主要参数。 重点：对结型场效应管的特性曲线的理解。21、22、23节： 介绍MOS效应管的工作原理、MOS效应管的特性曲线以及主要参数。 重点：对MOS效应管的特性曲线的理解。24、25、26节： FET放大电路的分类，Q点设置方法，两种偏置方法的特点，以及用图解法、计算法对电路进行分析。FET的小信号模型，并用它对共源、共漏放大器分析；加一习题课讲解习题并对本章作一小结。 重点:强调分析方法的掌握，以及电路结构、分析过程与BJT放大器的对比。 【例3-1】在图示电路中，已知场效应管的；问在下列三种情况，管子分别工作在那个区？ （1）,（2）,（3）,【相关知识】 场效应管的伏安特性。 【解题思路】 根据管子工作在不同区域的特点，判断管子的工作状态。 【解题过程】 (1) 因为 管子工作在截止区。 (2) 因为 管子工作在放大区。 (3) 因为 管子工作在可变电阻区。 【例3-2】 电路如图(a)示。其中，，场效应管的输出特性如图（b） 所示。试求电路的静态工作点、和之值。 图(a) 图(b) 【相关知识】 结型场效应管及其外特性，自给偏压电路，放大电路的直流通路、解析法、图解法。 【解题思路】 根据放大电路的直流通路，利用解析法或图解法可求得电路的静态工作点。 【解题过程】 由场效应管的输出特性可知管子的，由式 及 得 与双极型晶体管放大电路类似，分析场效应管放大电路的静态工作点，也有两种方法，解析法和图解法 【另一种解法】 （1）在输出特性曲线上，根据输出回路直流负载线方程 作直流负载线MN，如图(d)所示。MN与不同的输出特性曲线有不同的交点。Q点应该在MN上。 图(c) 图(d) （2）由交点对应的、值在~坐标上作曲线，称为~控制特性，如图 (c)所示。 （3）在控制特性上，根据输入回路直流负载线方程 代入，可作出输入回路直流负载线。该负载线过原点，其斜率为，与控制特性曲线的 交点即为静态工作点。由此可得，（4）根据，在输出回路直流负载线上可求得工作点，再由点可得。 【例3-3】 两个场效应管的转移特性曲线分别如图 (a)、(b)所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。 (a) (b) 【相关知识】 （1）场效应管的转移特性。 （2）场效应管的电参数。 【解题思路】 根据场效应管的转移特性确定其开启电压或夹断电压，及在某一工作点处的跨导。 【解题过程】 （a）图曲线所示的是P沟道增强型MOS管的转移特性曲线。其开启电压UGS（th）＝－2V，IDQ= -1mA 在工作点（UGS＝－5V，ID＝－2.25mA）处，跨导 （b）图曲线所示的是N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线，其夹断电压，在工作点（UGS＝－2V，ID＝1mA）处，跨导 第4章 集成运算放大器 本章的教学目标和要求： 要求学生了解差分式放大低电路的基本概念，简单差分式放大电路的组成、工作原理，差分放大电路静态工作点与主要性能指标的计算；了解集成运放电路的组成及特点；了解集成运放的主要参数和性能指标；理解理想运放的概念，掌握理想运放的线性工作区的特点，运放在线性工作区的典型应用；掌握理想运放的非线性工作区的特点，运放在非线性工作区的典型应用。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §4－1 集成运放概述 §4－2 集成运放中的基本单元电路 §4－3 通用集成运放 §4－4 运放的主要参数几简化低频等效电路 本章重点： 差分式放大电路的组成、工作原理，差分放大电路静态工作点与主要性能指标的计算；零点漂移现象；差动放大器对差模信号的放大作用和对共模信号的抑制作用；半电路分析方法。 电流源电路的结构和工作原理、特点； 直接耦合互补输出级电路的结构原理、特点，交越失真的概念； 本章难点： 对差模信号共模信号的理解，对任意信号单端输入、单端输出差动放大器的分析；多级放大器前后级之间的相互影响。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：6 本章习题： P144 4.1、4.2、4.3、4.5、4.6、4.10、4.11、4.12、4.13、4.19、4.20。 本章的具体内容：27、28、29节： 介绍集成电路运算放大器中的几种电流源形式；介绍引入直接耦合放大电路的产生零点漂移的原因，零点漂移的抑制方法；直接耦合放大电路的直流分析。任意信号的差模共模分解，典型差分放大器的结构，对共模差模信号的不同响应。 重点: 产生零点漂移的原因，零点漂移的抑制方法；典型差分放大器的原理。30、31、32节： 差分放大器对差模信号的放大作用的详细分析，共模抑制比的概念。差放的四种典型接法，并对几种结构的交流特性做分析。简要介绍改进型差放的改进原理。 介绍集成电路运算放大器的内部结构、工作原理、主要参数和性能指标。 重点：共模抑制比，差放的四种典型接法和集成运放的工作原理。 【例4-1】三个两级放大电路如下图所示，已知图中所有晶体管的β均为100，rbe均为1 kΩ，所有电容均为10 μF，VCC均相同。 填空： （1）填入共射放大电路、共基放大电路等电路名称。 图（a）的第一级为_________，第二级为_________； 图（b）的第一级为_________，第二级为_________； 图（c）的第一级为_________，第二级为_________。 （2）三个电路中输入电阻最大的电路是_________，最小的电路是_________；输出电阻最大的电路是_________，最小的电路是_________；电压放大倍数数值最大的电路是_________；低频特性最好的电路是_________；若能调节Q点，则最大不失真输出电压最大的电路是_________；输出电压与输入电压同相的电路是_________。 【相关知识】 晶体管放大电路三种接法的性能特点，多级放大电路不同耦合方式及其特点，多级放大电路动态参数与组成它的各级电路的关系。 【解题思路】 （1）通过信号的流通方向，观察输入信号作用于晶体管和场效应管的哪一极以及从哪一极输出的信号作用于负载，判断多级放大电路中各级电路属于哪种基本放大电路。 （2）根据各种晶体管基本放大电路的参数特点，以及单级放大电路连接成多级后相互间参数的影响，分析各多级放大电路参数的特点。 【解题过程】 （1）在电路（a）中，T1为第一级的放大管，信号作用于其发射极，又从集电极输出，作用于负载（即第二级电路），故第一级是共基放大电路；T2和T3组成的复合管为第二级的放大管，第一级的输出信号作用于T2的基极，又从复合管的发射极输出，故第二级是共集放大电路。 在电路（b）中，T1和T2为第一级的放大管，构成差分放大电路，信号作用于T1和T2的基极，又从T2的集电极输出，作用于负载（即第二级电路），是双端输入单端输出形式，故第一级是（共射）差分放大电路；T3为第二级的放大管，第一级的输出信号作用于T3的基极，又从其发射极输出，故第二级是共集放大电路。 在电路（c）中，第一级是典型的Q点稳定电路，信号作用于T1的基极，又从集电极输出，作用于负载（即第二级电路），故为共射放大电路；T2为第二级的放大管，第一级的输出信号作用于T 2的基极，又从其集电极输出，故第二级是共射放大电路。 应当特别指出，电路（c）中T3和三个电阻（8.2 kΩ、1.8 kΩ、1 kΩ）组成的电路构成电流源，等效成T2的集电极负载，理想情况下等效电阻趋于无穷大。电流源的特征是其输入回路没有动态信号的作用。要特别注意电路（c）的第二级电路与互补输出级的区别。 （2）比较三个电路的输入回路，电路（a）的输入级为共基电路，它的e−b间等效电阻为rbe/(1+β)，Ri小于rbe/(1+β)；电路（b）的输入级为差分电路，Ri大于2rbe；电路（c）输入级为共射电路，Ri是rbe与10 kΩ、3.3 kΩ电阻并联，Ri不可能小于rbe/(1+β)；因此，输入电阻最小的电路为（a），最大的电路为（b）。 电路（c）的输出端接T2和T3的集电极，对于具有理想输出特性的晶体管，它们对“地”看进去的等效电阻均为无穷大，故电路（c）的输出电阻最大。比较电路（a）和电路（b），虽然它们的输出级均为射极输出器，但前者的信号源内阻为3.3 kΩ，后者的信号源内阻为10 kΩ；且由于前者采用复合管作放大管，从射极回路看进去的等效电阻表达式中有1/(1+β)2，而后者从射极回路看进去的等效电阻表达式中仅为有1/(1+β)，故电路（a）的输出电阻最小。 由于电路（c）采用两级共射放大电路，且第二级的电压放大倍数数值趋于无穷大，而电路（a）和（b）均只有第一级有电压放大作用，故电压放大倍数数值最大的电路是（c）。 由于只有电路（b）采用直接耦合方式，故其低频特性最好。 由于只有电路（b）采用±VCC两路电源供电，若Q点可调节，则其最大不失真输出电压的峰值可接近VCC，故最大不失真输出电压最大的电路是（b）。 由于共射电路的输出电压与输入电压反相，共集和共基电路的输出电压与输入电压同相，可以逐级判断相位关系，从而得出各电路输出电压与输入电压的相位关系。电路（a）和（b）中两级电路的输出电压与输入电压均同相，故两个电路的输出电压与输入电压均同相。电路（c）中两级电路的输出电压与输入电压均反相，故整个电路的输出电压与输入电压也同相。 综上所述，答案为（1）共基放大电路，共集放大电路；差分放大电路，共集放大电路；共射放大电路，共射放大电路；（2）（b），（a）；（c），（a）；（c）；（b）；（b）；（a），（b），（c）。 【例4-2】电路如图所示。已知，，。时。 （1）试说明和、和、以及分别组成什么电路？ （2）若要求上电压的极性为上正下负，则输入电压的极性如何？ （3）写出差模电压放大倍数的表达式，并求其值。 【相关知识】 （1）差分放大电路。 （2）多级放大电路。 （3）电流源电路。 【解题过程】 根据差分放大电路、多级放大电路的分析方法分析电路。 【解题过程】 （1）、管组成恒流源电路，作和管的漏极有源电阻，、管组成差分放大电路，并且恒流源作源极有源电阻。管组成共射极放大电路，并起到电平转化作用，使整个放大 电路能达到零输入时零输出。管组成射极输出器，降低电路的输出电阻，提高带载能力，这 里恒流源作为管的射极有源电阻。 （2）为了获得题目所要求的输出电压的极性，则必须使基极电压极性为正，基极电压极性为负，也就是管的栅极电压极性应为正，而管的栅极电压极性应为负。 （3）整个放大电路可分输入级（差分放大电路）、中间级（共射放大电路）和输出级（射极输出器）。 对于输入级（差分放大电路），由于恒流源作漏极负载电阻，使单端输出具有与双端输出相同的放大倍数。所以 式中，漏极负载电阻，而 为管的等效电阻。为管组成的共射放大电路的输入电阻。 由于恒流源的。所以： 管组成的共射放大电路的电压放大倍数 由于管组成的射极输出器的输入电阻，所以： 管组成的射极输出器的电压放大倍数 则总的差模电压放大倍数的表达式为 其值为 【例4-3】下图所示为简化的集成运放电路，输入级具有理想对称性。选择正确答案填入空内。 （1）该电路输入级采用了__________。 A．共集−共射接法 B.共集−共基接法 C.共射−共基接法 （2）输入级采用上述接法是为了__________。 A.展宽频带 B.增大输入电阻 C.增大电流放大系数 （3）T5和T6作为T3和T4的有源负载是为了__________。 A.增大输入电阻 B.抑制温漂 C.增大差模放大倍数 （4）该电路的中间级采用__________。 A.共射电路 B.共基电路 C.共集电路 （5）中间级的放大管为__________。 A.T7 B.T8 C.T7和T8组成的复合管 （6）该电路的输出级采用__________。 A.共射电路 B.共基电路 C.互补输出级 （7）D1和D2的作用是为了消除输出级的__________。 A.交越失真 B.饱和失真 C.截止失真 （8）输出电压uO与uI1的相位关系为__________。 A.反相 B.同相 C.不可知 【相关知识】 集成运放电路（输入级，中间级，互补输出级），基本放大电路的接法及性能指标，有源负载，差模放大倍数，复合管。 【解题思路】 （1）用基本的读图方法对放大电路进行分块，分析出输入级、中间级和输出级电路。 （2）分析各级电路的基本接法及性能特点。 【解题过程】 （1）输入信号作用于T1和T2管的基极，并从它们的发射极输出分别作用于T3和T4管的发射极，又从T3和T4管的集电极输出作用于第二级，故为共集−共基接法。 （2）上述接法可以展宽频带。 为什么不是增大输入电阻呢？因为共基接法的输入电阻很小，即T1和T2管等效的发射极电阻很小，所以输入电阻的增大很受限。因为共基接法不放大电流，所以不能增大电流放大系数。 （3）T5和T6作为T3和T4的有源负载是为了增大差模放大倍数。利用镜像电流源作有源负载，可使单端输出差分放大电路的差模放大倍数增大到近似等于双端输出时的差模放大倍数。 （4）为了完成“主放大器”的功能，中间级采用共射放大电路。 （5）由于第一级的输出信号作用于T7的基极以及T7和T8的连接方式，说明T7和T8组成的复合管为中间级的放大管。 （6）T9和T10的基极相连作为输入端，发射极相连作为输出端，故输出级为互补输出级。 （7）D1和D2的作用是为了消除输出级的交越失真。 （8）若在输入端uI1加“＋”、uI2加“－”的差模信号，则T2的共集接法使其发射极（即T4的发射极）电位为“－”，T4的共基接法使其集电极（即T7的基极）电位也为“－”；以T7、T8构成的复合管为放大管的共射放大电路输出与输入反相，它们的集电极电位为“＋”；互补输出级的输出与输入同相，输出电压为“＋”；故uI1一端为同相输入端，uI2一端为反相输入端。 综上所述，答案为（1）B，（2）A，（3）C，（4）A，（5）C，（6）C，（7）A，（8）B。 第5章 反馈和负反馈放大电路 本章的教学目标和要求： 要求学生理解反馈的基本概念，掌握四种反馈类型；掌握实际反馈放大器的类型和极性的判断；掌握负反馈对放大电路的影响；掌握在深度负反馈条件下的计算；了解负反馈放大器的稳定性。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §5－1 反馈的基本概念及类型 §5－2 负反馈对放大电路性能的影响 §5－3 负反馈放大电路的分析及近似计算 §5－4 负反馈放大电路的自激振荡几消除 本章重点： 反馈的基本概念；反馈类型的判断；负反馈对放大器性能的影响；在深度负反馈条件下放大器增益的估算。 本章难点： 反馈的基本概念；反馈类型的判断；自给振荡条件及消除振荡的措施 本章主要的切入点：为改善放大器的性能，引入负反馈的概念，通过方块图理解负反馈放大器的组成；通过方框图理解负反馈放大器的四种组态；定性理解负反馈对放大器的性能的理解；根据深度负反馈条件，估算放大器的增益。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：12 本章习题： P183 5.3、5.4、5.5、5.8、5.9、5.10、5.11、5.13。 本章的具体内容：33、34、35、36节： 反馈的基本概念，反馈放大器的组成，工作原理，反馈的判断（有无、正负、交流直流），结合对运放和分离元件放大器反馈电路的分析介绍。 四种基本反馈方式的划分，典型结构的分析，结合例题判断反馈组态。 重点: 反馈的基本概念，反馈组态判断。37、38、39、40、41节： 反馈的引入对放大电路性能的影响，增益带宽积，负反馈引入的原则； 负反馈放大器的结构，特点，一般表达式的分析和推导。 在深度负反馈条件，在深度负反馈条件下负反馈放大器的性能分析，例题2个； 四种基本反馈在深度负反馈条件下放大器不同增益的表达式； 重点: 反馈的引入对放大电路性能的影响，负反馈引入的原则；一般表达式的分析和理解。42、43、44节： 负反馈放大器的稳定性分析：负反馈放大器自激振荡产生的原因和条件，负反馈放大器的稳定性的定性分析和判断，负反馈放大器自激振荡的消除方法。 重点: 负反馈放大器自激振荡产生的原因和条件，负反馈放大器的稳定性的判断，负反馈放大器自激振荡的消除方法。 【例5-1】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。 （1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。 （2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“−”，则引入的反馈一定是负反馈。 （3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。 （4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。 （5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。 （6）将负反馈放大电路的反馈断开，就得到电路方框图中的基本放大电路。 （7）反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。 （8）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。 【相关知识】 反馈的有关概念，包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性 【解题思路】 正确理解反馈的相关概念，根据这些概念判断各题的正误。 【解题过程】 （1）通常，称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。反馈是指输出量通过一定的方式“回授”，影响净输入量。因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路，就说明电路引入了反馈，而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。例如，在下图所示反馈放大电路中，R2构成反馈通路，但它并没有把输出端和输入端连接起来。故本题说法正确。 （2）正、负反馈决定于反馈的结果是使放大电路的净输入量或输出量的变化增大了还是减小了，若增大则为正反馈，否则为负反馈；与放大电路放大倍数的极性无关。换言之，无论放大倍数的符号是“＋”还是“−”，放大电路均可引入正反馈，也可引入负反馈。故本题说法错误。 （3）直流反馈是放大电路直流通路中的反馈，交流反馈是放大电路交流通路中的反馈，与放大电路的耦合方式无直接关系。本题说法错误。 （4）电压负反馈稳定输出电压，是指在输出端负载变化时输出电压变化很小，因而若负载变化则其电流会随之变化。故本题说法错误。 （5）根据串联负反馈和并联负反馈的定义，本题说法正确。 （6）本题说法错误。负反馈放大电路方框图中的基本放大电路需满足两个条件，一是断开反馈，二是考虑反馈网络对放大电路的负载效应。虽然本课程并不要求利用方框图求解负反馈放大电路，但是应正确理解方框图的组成。 （7）反馈网络包含所有影响反馈系数的元件组成反馈网络。例如，在上图所示电路中，反馈网络由R1、R2和R4组成，而不仅仅是R2。故本题说法正确。 （8）在低频段，阻容耦合负反馈放大电路由于耦合电容、旁路电容的存在而产生附加相移，若满足了自激振荡的条件，则产生低频振荡。根据自激振荡的相位条件，在放大电路中有三个或三个以上耦合电容、旁路电容，引入负反馈后就有可能产生低频振荡，而且电容数量越多越容易产生自激振荡。故本题说法正确。 综上所述，答案为：（1）√，（2）×，（3）×，（4）×，（5）√，（6）×，（7）√，（8）√ 【例5-2】 电路如图所示，图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大，在中频范围内，它们的容抗近似为零。试判断电路中反馈的极性和类型（说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈）。 【相关知识】 反馈放大电路。 【解题思路】 根据反馈的判断方法判断电路中反馈的极性和类型。 【解题过程】 图示放大电路输出与输入之间没有反馈，第一级也没有反馈，第二级放大电路有两条反馈支路。一条反馈支路是，另一条反馈支路是和串联支路。支路有旁路电容，所以它是本级直流反馈，可以稳定第二级电路的静态工作点。和串联支路接在第二级放大电路的输出（集电极）和输入之间（基极），由于的“隔直”作用，该反馈是交流反馈。 和串联支路交流反馈极性的判断： 当给第二级放大电路加上对地极性为♁的信号时，输出电压极性为㊀，由于电容对交流信号可认为短路，所以反馈信号极性也为㊀，因而反馈信号削弱输入信号的作用，该反馈为负反馈。判断过程如图所示。 负反馈组态的判断： 若令输出电压信号等于零，从输出端返送到输入电路的信号等于零，即反馈信号与输出电压信号成正比，那么该反馈是电压反馈；反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加，所以它是并联反馈。 总结上述判别可知，图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。 【例5-3】试判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 【相关知识】 分立元件放大电路（双极型管放大电路和单极型管放大电路）各种接法的极性判断，反馈的判断方法，包括判断是否引入了反馈、判断反馈的正负、判断直流反馈和交流反馈、判断交流负反馈的四种组态。 【解题思路】 （1）根据反馈的定义，判断电路中是否存在反馈通路，从而判断是否引入了反馈。 （2）若引入了反馈，利用瞬时极性法判断反馈的正负。 （3）根据直流反馈和交流反馈的定义，判断引入的反馈属于哪种反馈。 （4）根据交流反馈四种组态的判断方法，判断引入的反馈属于哪种组态。 【解题过程】 在图（a）电路中，Rf将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管基极、集电极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流的方向，如图（e）所示。晶体管的基极电流等于输入电流与反馈电流之差，故电路引入了负反馈，且为并联负反馈。当输出电压为零（即输出端短路）时，Rf将并联在T的b−e之间，如图（e）中虚线所示；此时尽管Rf中有电流，但这个电流是uI作用的结果，输出电压作用所得的反馈电流为零，故电路引入了电压负反馈。综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压并联负反馈。 在图（b）电路中，R1将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管各极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流方向，如图（f）所示。由于反馈减小了T1管的射极电流，故电路引入了并联负反馈。令输出电压为零，由于T2管的集电极电流（为输出电流）仅受控于它的基极电流，且R1、R2对其分流关系没变，反馈电流依然存在，故电路引入了电流负反馈。综上所述，该电路引入了直流负反馈和交流电流并联负反馈。 在图（c）电路中，R4在直流通路和交流通路中均将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了直流反馈和交流反馈。按u I的假设方向，可得电路中各点的瞬时极性，如图（g）所示。输出电压uO作用于R4、R1，在R1上产生的电压就是反馈电压uF，它使得差分管的净输入电压减小，故电路引入了串联负反馈。由于uF取自于uO，电路引入了电压负反馈。综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压串联负反馈。 根据上述分析方法，图（d）电路的瞬时极性如图（h）所示。电路引入了直流负反馈和交流电流串联负反馈。 从图（c）和（d）电路可知，它们的输出电流均为输出级放大管的集电极电流，而不是负载电流。 【方法总结】 分立元件放大电路反馈的判断与集成运放负反馈放大电路相比有其特殊性。电路的净输入电压往往指输入级放大管输入回路所加的电压（如晶体管的b−e或e−b间的电压、场效应管的g−s或s−g间的电压），净输入电流往往指输入级放大管的基极电流或射极电流。在电流负反馈放大电路中，输出电流往往指输出级晶体管的集电极电流、发射极电流或场效应管的漏极电流、源极电流。 【常见错误】 在分立元件电流负反馈放大电路中，认为输出电流是负载RL上的电流。 【例5-4】某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数，反馈系数。试问： （1）闭环电压放大倍数为多少？ （2）如果发生20%的变化，则的相对变化为多少？ 【相关知识】 （1）相对变化率 （2）闭环增益的一般表示式 【解题思路】 当已知的相对变化率来计算的相对变化率时，应根据的相对变化率的大小采用不同的方法。当的相对变化率较小时，可对求导推出与的关系式后再计算。当的相对变化率较大时，应通过计算出后再计算。 【解题过程】 （1）闭环电压放大倍数 （2）当变化20%，那么，则的相对变化为 当变化-20%，那么 则的相对变化为 【常见错误】 本例中已有20%的变化，的相对变化率较大，应通过计算出后再计算。 【例5-5】电路如图所示，试合理连线，引入合适组态的反馈，分别满足下列要求。 （1）减小放大电路从信号源索取的电流，并增强带负载能力； （2）减小放大电路从信号源索取的电流，稳定输出电流。 【相关知识】 双极型管放大电路和单极型管放大电路各种接法的分析及其极性分析，反馈的基本概念，负反馈对放大电路性能的影响，放大电路中引入负反馈的一般原则。 【解题思路】 （1）分析图中两个放大电路的基本接法。 （2）设定两个放大电路输入端的极性为正，分别判断两个放大电路其它输入端和输出端的极性。 （3）根据要求引入合适的负反馈。 【解题过程】 图示电路的第一级为差分放大电路，输入电压uI对“地”为“＋”时差分管T1的集电极（即④）电位为“−”，T2的集电极（即⑤）电位为“＋”。第二级为共射放大电路，若T3管基极（即⑥）的瞬时极性为“＋”，则其集电极（即⑧）电位为“−”，发射极（即⑦）电位为“＋”；若反之，则⑧的电位为“＋”，⑦的电位为“−”。 （1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；增强带负载能力，即减小输出电阻；故应引入电压串联负反馈。 因为要引入电压负反馈，所以应从⑧引出反馈；因为要引入串联负反馈，以减小差分管的净输入电压，所以应将反馈引回到③，故而应把电阻Rf接在③、⑧之间。Rb2上获得的电压为反馈电压，极性应为上“＋”下“−”，即③的电位为“＋”。因而要求在输入电压对“地”为“＋”时⑧的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“−”，需将⑥接到④。 结论是，需将③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。 （2）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；稳定输出电流，即增大输出电阻；故应引入电流串联负反馈。 根据上述分析，Rf的一端应接在③上；由于需引入电流负反馈，Rf的另一端应接在⑦上。为了引入负反馈，要求⑦的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“＋”，需将⑥接到⑤。 结论是，需将③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。 【方法总结】 （1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻，应引入串联负反馈。 （2）增强带负载能力，即减小输出电阻，应引入电压负反馈；稳定输出电压，即减小输出电阻，应引入电压负反馈。 （3）稳定输出电流，即增大输出电阻，应引入电流负反馈。 【常见错误】 在引入反馈时只注意保证引入的反馈组态正确，但没有保证引入的反馈为负反馈。 第6、7章 信号的运算与处理电路 本章的教学目标和要求： 要求学生理解掌握理想运放的虚短与虚断的特点，熟练掌握比例、加法、减法、微分、积分等几种基本理想运算电路的工作原理及应用；掌握实际运放的误差分析；理解对数和反对数运算电路以及模拟乘法器的基本概念及应用，有源滤波器的基本概念及一阶、二阶有源滤波器电路分析，单门限、双门限电压比较器电路分析。 本章的总体教学内容：（采用多媒体教学） §6－1 基本运算电路 §6－2 对数和反对数运算电路 §6－3 模拟乘法器及其应用 §6－4 集成运放使用中的几个问题 §7－1 电子系统概述 §7－2 信号检测系统中的放大电路 §7－3 有源滤波电路 §7－4 电压比较器 习题课 本章重点： 理想运放线性应用的规律分析、基本运算电路分析、模拟乘法器的基本概念及应用、有源滤波器、电压比较器的基本概念、双门限电压比较器电路分析。 本章难点： 正确判断运放的工作区，并灵活运用所在区的特点分析电路的功能。 本章主要的切入点： 通过引入理想运放的概念，建立虚短与虚断的概念和零子模型电路；围绕理想运放的两个工作区各自的特点，分析比例、求和、，从而掌握运放应用电路的一般分析方法。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：8 本章习题：P203 P233 6.1、6.9、6.10、6.11、6.13、6.14、6.16、7.3、7.13、7.20、7.21、7.22。 45、46节： 运用虚短与虚断概念分析反相比例、同相比例、加法、减法、积分和微分运算电路的工作原理；对实际运算电路的误差进行分析。 重点：基本运算电路的工作原理。47、48、49节： 运用虚短与虚断概念分析对数和反对数运算电路的工作原理。介绍模拟乘法器的工作原理及应用。 重点: 模拟乘法器的工作原理。 习题课：应用基本运算放大电路进行电路分析及计算。50、51、52节： 滤波器的概念，分类，频带特性，对用运放构成的简单高通、低通滤波器电路进行分析。电压比较器的概念，分类，应用 重点: 有源高通、低通滤波器电路的分析；电压比较器的分析方法、原理及应用。 【例6-1】如图所示的理想运放电路，可输出对“地”对称的输出电压和。设。 （1）试求/。 （2）若电源电压用15V，电路能否正常工作？ 【相关知识】 （1）运放特性。 （2）反相输入比例运算电路。 【解题思路】 分析各运放组成哪种单元电路，根据各单元电路输出与输入关系，推导出总的输出电压的关系式。 【解题过程】 （1）由图可知，运放A1和A2分别组成反相输入比例运算电路。故 （2） 若电源电压用15V，那么，运放的最大输出电压，当时。运放A1和A2的输出电压均小于电源电压，这说明两个运放都工作在线性区，故电路能正常工作。 【例6-2】电路如图所示，设运放均有理想的特性，写出输出电压与输入电压、的关系式。 【相关知识】 运放组成的运算电路。 【解题思路】 分析各运放组成哪种单元电路，根据各单元电路输出与输入关系，推导出总的输出电压的关系式。 【解题过程】 由图可知，运放A1、A2组成电压跟随器。，运放A4组成反相输入比例运算电路 运放A3组成差分比例运算电路 运放A3组成差分比例运算电路 以上各式联立求解得： 【例6-3】理想运放电路如图所示，试求输出电压与输入电压的关系式。 【相关知识】 加法器、减法器。 【解题思路】 由图可知，本电路为多输入的减法运算电路，利用叠加原理求解比较方便。 【解题过程】 当时 当时 利用叠加原理可求得上式中，运放同相输入端电压 于是得输出电压 【例7-1】现有有源滤波电路如下： A、高通滤波器 B、低通滤波器 C、带通滤波器 D、带阻滤波器 选择合适答案填入空内。 （1）为避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用。 （2）已知输入信号的频率为1～2kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用。 （3）为获得输入电压中的低频信号，应选用。 （4）为获得输入电压中的低频信号，应选用。 （5）输入信号频率趋于零时输出电压幅值趋于零的电路为。 （6）输入信号频率趋于无穷大时输出电压幅值趋于零的电路为。 （7）输入信号频率趋于零和无穷大时输出电压幅值趋于零的电路为。 （8）输入信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数为通带放大倍数的电路为。 【相关知识】 四种有源滤波电路的基本特性及其用途。 【解题思路】 根据四种有源滤波电路的基本特性及其用途来选择填入。 【解题过程】 根据表7.1.3可知 答案为（1）D，（2）C，（3）B，（4）A，（5）A、C，（6）B、C，（7）C，（8）D。 【例7-2】已知由理想运放组成的三个电路的电压传输特性及它们的输入电压uI的波形如图所示。 （1）分别说明三个电路的名称； （2）画出uO1～uO3的波形。 【相关知识】 单限比较器、滞回比较器和窗口比较器电压传输特性的特征。 【解题思路】 （1）根据电压传输特性判断所对应的电压比较器的类型。 （2）电压传输特性及电压比较器的类型画出输出电压的波形。 【解题过程】 （1）图（a）说明电路只有一个阈值电压UT（=2 V），且uI＜UT时uO1 = UOL =-0.7 V，uI＞UT时uO1 =UOH=6 V；故该电路为单限比较器。 图（b）所示电压传输特性的两个阈值电压UT1=2 V、UT2=4 V，有回差。uI＜UT1时uO2= UOH =+6 V，uI＞UT2时uO2= UOL =-6 V,UT1＜uI＜UT2时uO决定于uI从哪儿变化而来；说明电路为滞回比较器。 图（c）所示电压传输特性的两个阈值电压UT1=1 V、UT2=3 V，由于uI＜UT1和uI＞UT2时uO3= UOL=-6 V，UT1＜uI＜UT2时uO1= UOH =+6 V，故该电路为窗口比较器。 答案是具有如图（a）、（b）、（c）所示电压传输特性的三个电路分别为单限比较器、滞回比较器和窗口比较器。 （2）根据题目给出的电压传输特性和上述分析，可画出uO1～uO3的波形，如图(e)所示。 应当特别提醒的是，在uI＜4 V之前的任何变化，滞回比较器的输出电压uO2 都保持不变，且在uI=4 V时uO2从高电平跃变为低电平，直至uI=2 V时uO2才从低电平跃变为高电平。 【方法总结】 根据滞回比较器电压传输特性画输出电压波形时，当输入电压单方向变化（即从小逐渐变大，或从大逐渐变小）经过两个阈值时，输出电压只跳变一次。例如本题中，当uI从小逐渐变大时，只有经过阈值电压UT2=4 V时输出电压才跳变；而当uI从大逐渐变小时，只有经过阈值电压UT1=2 V时输出电压才跳变。 【常见错误】 认为只要uI变化经过阈值电压UT1=2 V或UT2=4 V时输出电压就跳变。 图(e) 第8章 信号发生器 本章的教学目标和要求： 要求学生理解掌握正弦波信号产生电路的基本概念，RC串联、LC并联正弦信号产生电路的组成、振荡条件判断、振荡频率计算；掌握理想运放非线性应用的分析规律，方波产生电路组成及工作原理。 本章的总体教学内容：（采用多媒体教学） §8－1 正弦波信号发生器 §8－2 非正弦波信号发生器 本章重点： 正弦波振荡电路的振荡条件及比较器的基本原理。 本章难点： 振荡条件的判别 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：4 本章习题： P259 8.1、8.2、9.2.3、8.4、8.5、8.7、8.8、8.9、8.10、8.1253、54节： 介绍正弦波发生器的工作原理，组成结构，产生正弦波振荡的条件； 重点: 正弦波发生器的工作原理。 55、56节： 典型的RC桥式电路的结构及其工作原理；电容三点式、电感三点式振荡电路的结构及工作原理，振荡条件的判别；石英晶体振荡电路的工作原来。 重点: RC、LC振荡电路的工作原理。 方波、锯齿波产生电路的工作原理。 【例8-1】图(a)所示电路是没有画完整的正弦波振荡器。 （1）完成各节点的连接； （2）选择电阻的阻值； （3）计算电路的振荡频率； （4）若用热敏电阻（的特性如图(b)所示）代替反馈电阻，当（有效值）多大时该电路出现稳定的正弦波振荡？此时输出电压有多大？ 图(a) 图(b) 【相关知识】 RC正弦波振荡器。 【解题思路】 根据RC正弦波振荡器的组成和工作原理对题目分析、求解。 【解题过程】 （1）在本题图中，当时，RC串—并联选频网络的相移为零，为了满足相位条件，放大器的相移也应为零，所以结点应与相连接；为了减少非线性失真，放大电路引入负反馈，结点 应与相连接。 （2）为了满足电路自行起振的条件，由于正反馈网络（选频网络）的反馈系数等于1/3（时），所以电路放大倍数应大于等于3，即。故应选则大于的电阻。 （3）电路的振荡频率 （4）由图(b)可知，当，即当电路出现稳定的正弦波振荡时，此时输出电压的有效值 【例8-2】试判断图(a)所示电路是否有可能产生振荡。若不可能产生振荡，请指出电路中的错误，画出一种正确的电路，写出电路振荡频率表达式。 【相关知识】 LC型正弦波振荡器。 【解题思路】 (1) 从相位平衡条件分析电路能否产生振荡。 (2) LC电路的振荡频率，L、C分别为谐振电路的等效电感和电容。 【解题过程】 图（a）电路中的选频网络由电容C和电感L（变压器的等效电感）组成；晶体管T及其直流偏置电路构成基本放大电路；变压器副边电压反馈到晶体管的基极，构成闭环系统统；本电路利用晶体管的非线性特性稳幅。静态时，电容开路、电感短路，从电路结构来看，本电路可使晶体管工作在放大状态，若参数选择合理，可使本电路有合适的静态工作点。动态时，射极旁路电容和基极耦合电容短路，集电极的LC并联网络谐振，其等效阻抗呈阻性，构成共射极放大电路。利用瞬时极性法判断相位条件：首先断开反馈信号（变压器副边与晶体管基极之间），给晶体管基极接入对地极性为的输入信号，则集电极对地的输出信号极性为㊀，即变压器同名端极性为㊀，反馈信号对地极性也为㊀。反馈信号输入信号极性相反，不可能产生振荡。若要电路满足相位平衡条件，只要对调变压器副边绕组接线，使反馈信号对地极性为即可。改正后的电路如图（c）所示。本电路振荡频率的表达式为 图(c) 图 (d) 图（b）电路中的选频网络由电容C1、C2和电感L组成；晶体管T是放大元件，但直流偏置不合适；电容C1两端电压可作为反馈信号，但放大电路的输出信号（晶体管集电极信号）没有传递到选频网络。本电路不可能产生振荡。首先修改放大电路的直流偏置电路：为了设置合理的偏置电路，选频网络与晶体管的基极连接时要加隔直电容，晶体管的偏置电路有两种选择，一种是固定基极偏置电阻的共射电路，另一种是分压式偏置的共射电路。选用静态工作点比较稳定的电路（分压式偏置电路）比较合理。修改交流信号通路：把选频网络的接地点移到C1和C2之间，并把原电路图中的节点2连接到晶体管T的集电极。修改后的电路如图（d）所示。然后再判断相位条件：在图（d）电路中，断开反馈信号（选频网络与晶体管基极之间），给晶体管基极接入对地极性为的输入信号，集电极输出信号对地极性为㊀（共射放大电路），当LC选频网络发生并联谐振时，LC网络的等效阻抗呈阻性，反馈信号（电容C1两端电压）对地极性为。反馈信号与输入信号极性相同，表明，修改后的电路能满足相位平衡条件，电路有可能产生振荡。本电路振荡频率的表达式为 第9章 功率放大电路 本章的教学目标和要求： 要求学生了解功率放大电路的基本概念和特点；掌握乙类双电源互补对称功率放大电路的组成、工作原理及性能指标的计算；掌握甲乙类互补对称功率放大电路OCL和OTL的组成、工作原理及性能指标的计算。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学方式） §9－1 功率放大电路的特点及分类 §9－2 互补推挽功率放大电路 本章重点： 乙类、甲乙类互补对称功率放大电路的输出功率和效率的计算。 本章难点： 功率放大电路的工作原理及计算分析。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：4 本章的具体内容： 57、58节： 介绍结型场效应管的工作原理、结型场效应管的特性曲线以及主要参数。 重点：对结型场效应管的特性曲线的理解。 59、60节： 介绍MOS效应管的工作原理、MOS效应管的特性曲线以及主要参数。 重点：对MOS效应管的特性曲线的理解。 FET放大电路的分类，Q点设置方法，两种偏置方法的特点，以及用图解法、计算法对电路进行分析。FET的小信号模型，并用它对共源、共漏放大器分析；加一习题课讲解习题并对本章作一小结。 重点:强调分析方法的掌握，以及电路结构、分析过程与BJT放大器的对比。 【例9-1】单电源互补功率放大电路如图所示。设功率管、的特性完全对称,管子的饱和压降，发射结正向压降，，并且电容器和的容量足够大。 （1）静态时，A点的电位、电容器C两端压降和输入端信号中的直流分量分别为多大？ （2）动态时，若输出电压仍有交越失真，应该增大还是减小? （3）试确定电路的最大输出功率、能量转换效率，及此时需要的输入激励电流的值； （4）如果二极管D开路，将会出现什么后果? 【相关知识】 甲乙类互补推挽功放电路的工作原理。 【解题思路】 （1）为了使单电源互补推挽功放电路输出信号正负两个半周的幅值对称，静态时，A点的电位应等于电源电压的一半，由此可推算电容器C两端压降和输入端信号中的直流分量的大小。 （2）分析产生交越失真的原因，讨论的作用。 （3）确定输出电压最大值，求解最大输出功率、能量转换效率及此时需要的输入激励电流的值。 （4）断开二极管，分析电路可能出现的状况。 【解题过程】 (1) 静态时，调整电阻、和，保证功率管和处于微导通状态，使A点电位等于电源电压的一半，即。此时耦合电容C被充电，电容C两端的电压；输入信号中的直流分量的大小，应保证输入信号接通后不影响放大电路的直流工作点，即。 (2) 电路中设置电位器和二极管D的目的是为功率管提供合适的静态偏置，从而减小互补推挽电路的交越失真。若接通交流信号后输出电压仍有交越失真，说明偏置电压不够大，适当增大电位器的值之后，交越失真将会减小。 （3） 功率管饱和时，输出电压的幅值达到最大值，则电路的最大输出功率 此功放电路的能量转换效率最大 当输出电压的幅值达最大值时，功率管基极电流的瞬时值应为 （4）当D开路时，原电路中由电位器和二极管D给功率管和提供微导通的作用消失。、、和的发射结及将构成直流通路，有可能使和管完全导通。若和的值较小时，将会出现，从而使功放管烧坏。 【例9-2】在图示的电路中，已知运放性能理想，其最大的输出电流、电压幅值分别为15mA和15V。设晶体管和的性能完全相同，=60。试问： （1）该电路采用什么方法来减小交越失真?请简述理由。 （2）如负载分别为20、10时，其最大不失真输出功率分别为多大? 【相关知识】 （1）乙类互补推挽功放。 （2）运算放大器。 （3）电压并联负反馈。 【解题思路】 （1）推导晶体管和即将导通时，管子发射结两端电压与输入电压关系，并由此分析电路减小交越失真的措施。 （2）根据运放输出电流和输出电压的最大值，确定功放电路输出电流和输出电压的最大值。在不同负载条件下，分析电路最大不失真输出功率是受输出电流的限制还是受输出电压的限制，从而可求出其最大不失真输出功率。 【解题过程】 （1）当输入信号小到还不足以使晶体管和导通时，电路中还没有形成负反馈。此时由电路图可列出以下关系式 与 和死区电压的关系为 当时，和未导通； 当时，和导通。 由于运放的很大，即使非常小时，或也会导通，与未加运放的乙类推挽功放电路相比，输入电压的不灵敏区减小了，从而减小了电路的交越失真。 （2）由图可知，功放电路最大的输出电流幅值为 最大的输出电压幅值为 当时，因为，那么，受输出电压的限制，电路的最大输出功率为 当时，因为，受输出电流的限制，电路的最大输出功率为 【例9-3】图示为三种功率放大电路。已知图中所有晶体管的电流放大系数、饱和管压降的数值等参数完全相同，导通时b-e间电压可忽略不计；电源电压VCC和负载电阻RL均相等。填空： （1）分别将各电路的名称（OCL、OTL或BTL）填入空内，图（a）所示为_______电路，图（b）所示为_______电路，图（c）所示为_______电路。 （2）静态时，晶体管发射极电位uE为零的电路为有_______。 （3）在输入正弦波信号的正半周，图（a）中导通的晶体管是_______，图（b）中导通的晶体管是_______，图（c）中导通的晶体管是_______。 （4）负载电阻RL获得的最大输出功率最大的电路为_______。 （5）效率最低的电路为_______。 【相关知识】 常用功率放大电路（OCL、OTL或BTL）。 【解题思路】 （1）根据三种功率放大电路（OCL、OTL或BTL）的结构特点来选择相应的电路填空。 （2）功率放大电路采用双电源供电时，其晶体管发射极电位uE为零。 （3）根据三种功率放大电路（OCL、OTL或BTL）的基本工作原理来选择相应的晶体管填空。 （4）分析三种功率放大电路的最大不失真输出电压，从而选出输出功率最大的电路。 （5）根据三种功率放大电路的最大输出功率以及功放管消耗的能量大小来确定效率最低的电路。 【解题过程】 （1）答案为OTL、OCL、BTL。 （2）由于图（a）和（c）所示电路是单电源供电，为使电路的最大不失真输出电压最大，静态应设置晶体管发射极电位为VCC/2。因此，只有图（b）所示的OCL电路在静态时晶体管发射极电位为零。因此答案为OCL。 （3）根据电路的工作原理，图（a）和（b）所示电路中的两只管子在输入为正弦波信号时应交替导通，图（c）所示电路中的四只管子在输入为正弦波信号时应两对管子（T1和T4、T2和T3）交替导通。 因此答案为T1，T1，T1和T4。 （4）在三个电路中，哪个电路的最大不失真输出电压最大，哪个电路的负载电阻RL获得的最大输出功率就最大。三个电路最大不失真输出电压的峰值分别为，（5）根据（3）、（4）中的分析可知，三个电路中只有BTL电路在正弦波信号的正、负半周均有两只功放管的消耗能量，损耗最大，故转换效率最低。因而答案为（c）。 第10章 直流稳压电源 本章的教学目标和要求： 要求学生掌握直流电源的组成，各部分的作用，了解稳压电源的发展趋势和典型的元件。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §10－1 概述 §10－2 单相整流及电容滤波电路 §10－3 串联反馈型线性稳压电路 习题课，复习 本章重点： 直流电源的组成及各部分的作用；单相桥式整流电路、电容滤波、稳压管稳压的工作原理。 本章难点： 滤波电路的定量计算。 本章主要的切入点： 从前几章电子电路对直流电源的要求，简略说明直流电源的任务，进而说明直流电源的组成。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排：4 本章习题： P299 10.1、10.3、10.6、10.13、10.10、10.1761、62节： 直流电源的组成框图，各个部分的作用，主要参数，对器件的选择的要求。介绍半波整流电路，分析典型的单相桥式整流电路。介绍滤波、稳压部分的典型结构。重点: 单相桥式整流电路的工作原理。 63、64节 典型稳压电源电路的工作原理：简介串联反馈式稳压电路和串联开关式稳压电路的工作原理；介绍常用的三端集成稳压器件78XX和79XX系列。 重点: 串联反馈式稳压电路的工作原理。 习题课，讲解本章节的重难点习题，传授解题技巧；对本课程做总结性回顾。 【例10-1】在某一具有电容滤波的桥式整流电路中，设交流电源的频率为1000HZ，整流二极管正向压降为0.7V，变压器的内阻为2。要求直流输出电流IO=100mA，输出直流电压UO=12V，试计算： （1）估算变压器副边电压有效值U2。 （2）选择整流二极管的参数值。 （3）选择滤波电容器的电容值。 【相关知识】 电容滤波的桥式整流电路。 【解题思路】 （1）根据估算变压器副边电压有效值U2。 （2）根据电路中流过二极管的电流及二极管承受的最高反压电压选择整流二极管。 （3）根据及电容器的耐压选择滤波电容器。 【解题过程】 (1) 由可得。 (2) 流过二极管的电流 二极管承受的反压为 选2CP33型二极管，其参数为URM＝25V，IDM＝500mA。 (3) 由，可得 取，那么 选C＝22μF，耐压25V的电解电容。 【例10-2】串联型稳压电路如图所示。已知稳压管的稳定电压，负载。 (1) 标出运算放大器A的同相和反相输入端。 (2) 试求输出电压的调整范围。 (3) 为了使调整管的，试求输入电压的值。 【相关知识】 串联型稳压电路。 【解题思路】 (1) 运算放大器的同相和反相输入端的连接要保证电路引入电压负反馈。 (2) 根据确定输出电压的调整范围。 (3) 由，并考虑到电网电压有波动，确定输入电压的值。 【解题过程】 (1) 由于串联型稳压电路实际上是电压串联负反馈电路。为了实现负反馈，取样网络（反馈网络）应接到运放的反相输入端，基准电压应接到运放的同相输入端。所以，运放A的上端为反相输入端（–），下端为同相端（+）。 (2) 根据串联型稳压电路的稳压原理，由图可知 式中，为可变电阻滑动触头以下部分的电阻。 当时，最小 当时，最大 因此，输出电压的可调范围为。 （3）由于 当时，为保证，输入电压 若考虑到电网电压有波动时，也能保证，那么，实际应用中，输入电压应取。 【常见的错误】 容易忽视电网电压有波动。 【例10-3】图中画出了两个用三端集成稳压器组成的电路，已知静态电流IQ=2mA。 （1）写出图（a）中电流IO的表达式，并算出其具体数值； （2）写出图（b）中电压UO的表达式，并算出当R2=0.51k时的具体数值； （3）说明这两个电路分别具有什么功能？ 图(a) 图(b) 【相关知识】 三端集成稳压器。 【解题思路】 (4) 写出图(a)电路输出电流与稳压器输出电压的表达式。 (5)写出图(b)电路输出电压与稳压器输出电压的表达式。 (6)由表达式分析各电路的功能。 【解题过程】 （1） （2） 模拟电子技术基础电子教案，是为康华光教授主编的《电子技术基础》（模拟部分）第五版配套的多媒体教学课件，是为教师在课堂上讲授“模拟电子技术基础”课程而制作的。教案内容紧扣教材，服务于教材。凡是采用康华光教授主编的《电子技术基础》（模拟部分）第五版教材的各高校教师，均可使用本电子教案进行教学。该电子教案能帮助教师用现代化的教学手段在有限的课堂教学时间内，传授更多的信息，取得更好的教学效果。 教案特点： 1． 完全的开放性。除动画外，采用PowerPoint编辑制作，教师可按自己的意愿随意修改； 2．操作、修改简单。只要会使用PowerPoint就行； 3．近300幅图片，省去了教师极大的工作量，提高了单位时间内的信息量。教案主要内容： 1．绪论： 2．运算放大器 3．半导体二极管及其基本电路 4．双极结型三极管及放大电路基础 5．场效应管放大电路 6．模拟集成电路 7．反馈放大电路 8．功率放大电路 9．信号处理与信号产生电路 10．直流稳压电源 汽车发动机电控系统由信号输入装置 (传感器) 、电子控制单元 (ECU) 和执行器三部分组成 (如图1所示) 。电子控制单元又称为电子控制器, 俗称电脑 (一般简写为ECU、发动机控制模块MCU、EEC或者PCM) , 是发动机电控系统的核心部件。其功能是根据各种传感器和控制开关输入的信号参数, 对喷油量、喷油时刻和点火时刻、怠速控制、进气控制、排放控制、自诊断失效保护和备用控制系统等进行控制。 ECU主要由输入回路、模拟/数字 (A/D) 转换器、微机和输出回路4部分组成 (如图2所示) 。输入回路主要指从传感器来的信号, 首先进入输入回路。在输入回路里, 对输入信号进行预处理, 一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后, 再转换成输入电平。A/D转换器功用将模拟信号转换为数字信号后再输入微机。如果传感器输出的是脉冲 (数字) 信号, 经过输入回路处理后可以直接进入微机。电子控制单元是发动机电控系统的核心。他能根据需要, 把各种传感器送来的信号, 按内存的程序对数据进行运算处理, 并把处理结果送往输出回路。输出回路的作用是将微机发出的指令, 转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等作用。 在发动机运转过程中, ECU根据发动机控制系统的各传感器送来的信号, 判断发动机当前所处的运行工况和工作条件, 并从ROM中查取相应的控制参数数据, 经中央处理器 (CPU) 的计算和必要的修正后, 输出相应的控制信号, 控制发动机运转。 电子控制单元的简要工作过程如下: (1) 发动机起动时, ECU进入工作状态, 某些程序从ROM中取出, 进入CPU。这些程序可以用来控制点火时刻、燃油喷射和怠速等。 (2) 通过CPU的控制, 指令逐个地进行循环执行。执行程序中所需要的发动机信息, 来自各个传感器。 (3) 从传感器来的信号, 首先进入输入回路进行处理。如果是数字信号, 则直接经I/O接口进入微机;如果是模拟信号, 则经A/D转换器转换成数字信号后才经I/O接口进入微机。 (4) 大多数信息暂时存储在RAM内, 根据指令再从RAM送到CPU。有时需将存储在ROM中的参考数据引入CPU, 使输入传感器的信息与之进行对比。 (5) 对来自有关传感器的每一个信息依次取样, 并与参考数据进行比较。 (6) CPU对这些数据进行比较运算后, 作出决定并发出输出指令信号, 经I/O接口, 必要的信号还要经D/A转换器变成模拟信号, 最后经输出回路去控制执行器的动作。 二、汽车电子控制单元 (ECU) 检修 由于汽车ECU生产质量、使用环境、使用方法和检修方法的差异, 汽车ECU故障率呈不断上升趋势。在汽车维修工对汽车ECU进行维修时, 主要以总成更换见多, 这样势必造成大量的资源浪费, 也大大增加了维修成本。同时, 在维修过程中, 由于缺乏正确的检修方法, 误诊、错诊时有发生, 导致检修中经常出现二次损坏。 汽车维修工在碰到ECU故障时, 常遇到以下五个最头疼的问题: 1. 是否为ECU的问题 由于ECU价格贵, 故障率低, 一般情况下不要轻易怀疑并更换。怀疑ECU有故障, 在未取得客户同意前, 请勿私自解体。一般情况下, 当汽车故障诊断仪无法进入发动机控制系统读取相关数据时, 应先检查外部电路, 主要是电源电路和搭铁电路 (如图3所示) , 判断ECU是否良好。ECU外部电源电路主要为微处理器和传感器提供工作电压。一般有两根正极线: (1) 常火线 (+BATT) :若断开, ECU存储的故障码、怠速学习参数、燃油修正参数等信息将丢失。 (2) 点火开关控制火线 (+B、+B1) :若接通, ECU开始产生控制功能, 部分传感器有5V工作电压。进行检测时, 首先检测+BATT端子是否有12V蓄电池电源电压, 如果没有电压, 则有可能是+BATT端子、EFI保险丝、导线有断路或者短路故障。接下来将点火开关旋转至ON位置, 检测+B端子是否有12V蓄电池电源电压, 如果没有电压, 则有可能是+B端子、EFI保险丝、EFI主继电器、点火开关、导线有断路或者短路故障。 注意如果ECU电源电压小于10V, ECU无法工作。拔下ECU插头, 检测E1端子和搭铁点之间的电阻, 其数值应该小于0.5Ω。如果大于该值, 说明ECU搭铁端子存在断路或者虚接情况。 ECU常见故障有焊点松脱、固定松动、电子元件损坏等。注意更换ECU之前务必先进行外电路检查, 排除外电路故障。因为如果在外电路中存在故障的情况下, 易对电脑进行误修, 即使修好了或是买回了一块新ECU, 装上去一用, 便又因外电路的故障而再次损坏电脑。 2. ECU损坏原因 一般而言, 人为因素引起的常见故障主要有以下几种情况:一是在对车架进行焊接维修时, 没有断开ECU的插头, 而只断开了蓄电池的一极, 有时甚至蓄电池的正负极都未断开, 就对车架进行焊接, 此时就会造成ECU和电源的永久性损坏。因为电控系统采用的是负极接地方式, 车架就是系统的“地” (俗称搭铁) , 焊接时电流的变化会产生极高的感应电动势, 这些感应电动势通过线路等窜入电控单元, 将造成无法挽回的损失;二是当蓄电池没有电时, 不拆蓄电池接线, 就直接用可控硅充电器对蓄电池进行直接充电, 可控硅电路产生的高次谐波, 会窜入电控单元, 造成ECU电源烧坏, 或者因充电机电压调整过高, 或极性接反, 或充电的同时开钥匙甚至启动电机;三是维修人员随意拆开电脑, 有意或无意地用手接触电控单元接口, 或是用无接地功能的烙铁焊接ECU的CMOS芯片片脚, 造成CMOS芯片被静电击穿;四是在发动机高速运转的情况下, 蓄电池的正负极突然断开, 电路中会产生很高的感应电动势, 通过电源引入ECU后, 将电子元器件击穿;五是维修人员由于对电控系统的原理不熟或者是由于一时疏忽, 把+12V电源接到传感器5V的引脚上, 造成系统损坏。特殊故障一般出现车辆被水浸泡等情况, 电脑板会发生腐蚀, 造成元件引脚断路、短路、粘连或元件损坏等故障, 可通过逐一检查修复或更换元件修复;ECU安装松脱, 在线路板中引起微小裂纹导致ECU损坏。 3. 电脑能否修理 据统计, 汽车ECU的损坏90%是可以修复的。在ECU检修之前, 必须认真检查外电路, 排除外电路故障, 确认外电路正常之后方可对ECU进行检修。ECU如果为元件损坏, 则进行更换;若为线路板损坏, 则修复;若芯片损坏, 部分ECU的芯片可进行更换。 4. 更换什么型号的电脑 当确定ECU损坏不能进行修复需要进行更换时, 必须特别注意ECU的零件号。例如大众捷达发动机控制单元零件号有4种尾缀:G、EL、EK及GE。尾缀G表示系统装备三元催化器但版本较低, 是过渡型;EL表示系统无三元催化装置;EK表示系统装备三元催化装置, 不带防盗;GE表示系统装备三元催化装置, 带防盗。若装错, 必定会导致发动机无法起动或者无法正常工作。 5. 新电脑更换后能否正常工作 有些电子控制单元在更换后需要进行匹配或编程, 方能进行工作。需要注意的是大部分汽车厂家都规定ECU编程最多只能复制3～7次, 超过将导致ECU芯片信息不能更新。另外, ECU在更换后的一段时间内, 控制模块需要自动学习调整, 以前存储的相关参数将丢失等等。 三、结语 (1) 在ECU检修之前, 必须认真检查外部电路, 排除外电路故障, 确认外电路正常之后方可对ECU进行检修。 关键词汽车电子控制技术;应用;发展趋势 中图分类号U463.6文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0160-01 1概述 近年来,随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用,汽车电子控制技术得到了迅猛的发展,尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。 2电子控制技术的应用 2.1发动机电子控制系统 發动机电子控制系统(EECS)是通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行电子控制,使发动机在最佳工况状态下工作,以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放的目的。 1)电控点火装置(ESA)。电控点火装置由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,可使发动机在不同转速和进气量等条件下,保证在最佳点火提前角下工作,使发动机输出最大的功率和转矩,降低油耗和排放,节约燃料,减少空气污染。 2)电控燃油喷射(EFI)。电控燃油喷射装置因其性能优越而逐渐取代了机械式或机电混合式燃油喷射系统。当发动机工作时,该装置根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数,按预先编制的程序进行运算后与内存中预先存储的最佳工况时的供油控制参数进行比较和判断,适时调整供油量,保证发动机始终在最佳状态下工作,使其在输出一定功率的条件下,发动机的综合性能得到提高。 3)废气再循环控制(EGR)。废气再循环控制系统是目前用于降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。其主要执行元件是数控式EGR阀,作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制。 2.2底盘综合控制系统 1)电控自动变速器(ECAT)。ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,从而实现变速器换挡的最佳控制,得到最佳挡位和最佳换挡时间。该装置具有传动效率高、低油耗、换档舒适性好、行驶平稳性好以及变速器使用寿命长等优点。 2)防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR)。汽车防抱死制动系统可以感知制动轮每一瞬时的运动状态,通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率,以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的因素,可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效地提高了行车的安全性。它是应用在汽车安全上的最有价值的一项应用。 2.3车身电子安全系统 1)自适应前照灯系统(AFS)。自适应前照灯系统可在前照灯照明范围内,根据车身的动态变化、转向机构的动作特性等综合因素进行计算和判断,从而判定汽车当前的行驶状态并对前照灯近光进行相应的调整,并能在会车时自动启闭和防眩。 2)安全气囊(SRS)。该系统是国内外汽车上一种常见的被动安全装置。在车辆相撞时,由电控元件用电流引爆安置在方向盘中央等处气囊中的渗氮物,迅速燃烧产生氮气,瞬间充满气囊。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板间形成一个缓冲软垫,避免硬性撞击而受伤。此装置一定要与安全带配合使用,否则效果大为降低。 3)碰撞警示和预防系统(CWAS)。该系统有多种形式,有的在汽车行驶中,当两车的距离小到安全距离时,即自动报警,若继续行驶,则会在即将相撞的瞬间,自动控制汽车制动器将汽车停住;有的是在汽车倒车时,显示车后障碍物的距离,有效地防止倒车事故发生。 除以上控制系统外,安全带控制系统、疲劳监视系统、自动雨刷系统、智能性型后视等系统在一些车型上也已得到应用。 2.4信息通讯系统 信息通讯系统包括汽车导航与定位系统、语音系统、信息系统、通信系统等。 1)汽车导航系统与定位系统(NTIS)。该系统可在城市或公路网范围内,定向选择最佳行驶路线,并能在屏幕上显示地图,表示汽车行驶中的位置,以及到达目的地的方向和距离。这实质是汽车行驶向智能化发展的方向,再进一步就可成为无人驾驶汽车。 2)语音系统(VS)。该系统包括语音报警和语音控制两类。语音报警是在汽车出现不正常情况,如燃油温度、冷却液温度、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动、车门未关严等出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时,计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警。语音控制是用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。 3)信息系统(IS)。该系统可将发动机的工况和其它信息参数,通过微处理机处理后,输出对驾驶员有用的信息。显示的信息除冷却液温度、油压、车速、发动机转速等常见的内容外,还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等,根据驾驶员的需要,可随时调出显示这些信息。 3汽车电子技术应用的发展趋势 随着集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展,汽车电子技术已明显向集成化、智能化和网络化三个主要方向发展: 1)集成化。近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟,使汽车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然趋势。将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制;将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接,控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统。 2)智能化。智能化传感技术和计算机技术的发展,加快了汽车的智能化进程。汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统(ITS)的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合,它能根据驾驶员提供的目标资料,向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图,可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况,自动筛选出最佳行车路线。 3)网络化。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中,各子处理机独立运行,控制改善汽车某一方面的性能,同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各子处理机的数据,并生成车况显示。 参考文献 [1]陈志恒,胡宁.汽车电子控制技术.北京:高等教育出版社,2003. [2]舒华,姚国平.汽车电子控制技术.北京:人民交通出版社,2002. [3]毛峰.汽车车身电子控制技术.北京:机械工业出版社,2003. 【汽车电子控制教案】推荐阅读： 《汽车维修工程》电子教案07-19 汽车电子行业前景10-02 汽车电子实习报告09-15 汽车电子商务发展论文08-26 汽车电工电子实训报告07-30 扬子汽车电子商务解决方案09-05 汽车电器与电子技术复习资料第五章10-03 汽车文化认识汽车教案08-19 汽车汽车空调全套教案09-045.《模拟电子技术基础》电子教案 篇五
6.模拟电子技术基础电子教案简介 篇六
7.汽车电子控制教案 篇七
8.汽车电子控制教案 篇八