变频器维修入门电子电气知识
发布时间：2019-07-31 11:18:11来源：
1．
门电路 介绍非门、或门、与门等
2．
双稳态电路 介绍电路原理、电路设计等
3．
射极耦合双稳态电路 介绍工作原理、电路设计等
4．
间歇振荡电路 自激间歇振荡电路、他激间歇振荡电路
5．
锯齿波电路
6．
互补管脉冲电路 互补管双稳态电路、互补管多谐振荡电路、其他的互补管脉冲电
7．
光电耦合器组成的脉冲电路 用光电耦合器组成的多谐振荡电路、用光电耦合器组成的双稳态电路、用光电耦合器组成的整形电路、用光电耦合器组成的斩波电路
1、门电路介绍
“门”是这样的一种电路：它规定各个输入信号之间满足某种逻辑关系时，才有信号输出，通常有下列三种门电路：与门、或门、非门（反相器）。从逻辑关系看，门电路的输入端或输出端只有两种状态，无信号以“0”表示，有信号以“1”表示。也可以这样规定：低电平为“0”，高电平为“1”，称为正逻辑。反之，如果规定高电平为“0”，低电平为“1”称为负逻辑，然而，高与低是相对的，所以在实际电路中要选说明采用什么逻辑，才有实际意义，例如，负与门对“1”来说，具有“与”的关系，但对“0”来说，却有“或”的关系，即负与门也就是正或门；同理，负或门对“1”来说，具有“或”的关系，但对“0”来说具有“与”的关系，即负或门也就是正与门。
一、
与门
图一（a）为三端负与门。其逻辑关系是：当罗列入A、B、C均为“1”时，输出端F才为“1”。（C）是与门的逻辑符号，图（b）是波形图，图（d）是逻辑关系表。它们的逻辑关系式为：F=A?B?C
图一、负与门电路
二、
或门
图二为三端正或门电路，只要有一个输入端为“1”信号。输出端就为“1”信号，称为或门。图（b）是波形图，它们的逻辑表达式为：F=A+B+C
图二、正或门电路
三、
非门（反相器）
图三为非门电路，它的逻辑功能是：输入为：“0”，输出为“1”，反之则反，由于ui与uo反相，所以又称反相器，其逻辑符号如图（b）所示，
图中C1为加速电容，D1为箝位二极管，D2超抗饱和作用，原理是：当BG饱和时，ud>uc（通常ub为（0.7-0.8）伏，uc为（0.1-0.3)伏），使D2导通，若D2压降为0.2伏，ub=-0.7伏，此时uc变为0.5伏，这就减轻了饱和深度，另外由于ID流入BG，就使Ic增加，Ib减小，通过Ib自动调节作用，使电路能稳定地工作。
图四为非饱和式反相器，图五为几种常用反相器，它们的技术指标列于表一中
表一 | 几种常用反相器的技术指标 | ||||
电路 | (a) | (b) | (c) | (d) | |
信号电平 | “0”（无信号）（V） | 0 | 0 | 0 | +6 |
“1”（有信号）（V） | -6 | -6 | -9 | 0 | |
对信号源的要求（mA） | 吸收3 | 吸收1.12 | 吸收0.75 | 发射0.8 | |
工作频率（kHZ) | 10 | 600 | 1000 | 10000 | |
抗干扰电压（V） | ＞1 | ≥1 | ≥2 | ≥2.5 | |
灵敏度（V） | ＜ | ≤5.0 | ≤7 | ≤5.0 | |
输出端的吸收能力（mA） | ≤ 12 | ≤8.0 | ≤2 | ≮10 | |
输出端的发射能力（mA） | ≤32 | ≤12 | ≤12 | ≮7 | |
输出脉冲的上升时间（μS） | 2 | ≤0.24 | ≤0.1 | ≤0.1 | |
输出脉冲的下降时间（μS） | 2 | ≤0.24 | ≤0.15 | ≤0.1 | |
对三极管β值的要求 | ＞50 | 70-100 | ＞50 | ＞50 | |
2、双稳态电路
一、
工作原理
图一为双稳态电路，它是由两级反相器组成的正反馈电路，有两个稳定状态，或者是BG1导通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中，
原理，图2（a）中，设触发器的初始状态为BG1导通，BG2截止，当触发脉冲方波从1端输入，经CpRp微分后，在A点产生正、负方向的尖脉冲，而只有正尖脉冲能通过二极管D1作用于导通管BG1的基极是。ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管BG2的基极，使BG2的基极电位下降，如果下降幅度足够时，BG2将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过程（看下列反馈过程时，应注意：在图一的PNP电路中，晶体管的基极和集电极电位均为负值，所以uc1↓，表示BG1集电极电位降低，而uc1↑则表示BG1集电极电位升高，当BG1基极电位降低时，则ic1↑，反之当BG1基极电位升高时，ic1↓
ic1越来越小，ic2越来越大，比较后到达BG1截止、BG2导通；接差触发脉冲方波从2端输入，并在t=t2时，有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极，又经过正反馈过程，使BG1导通，BG2截止。以后，在1、2端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一（b）所示。
图一、双稳态电路
由上述过程可见：（1）双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：PNP管要求正极性脉冲触发，而NPN管却要求负极性脉冲触发。（2）每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。
双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。
图二给出几种实用的双稳态电路。电路（a)中D3、D4为限幅二极管，使输出幅度限制在-6伏左右；电路（b）中的D5、D6是削去负尖脉冲；电路（C）中的ui1、ui2为单触发，ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。
图二、几种实用的双稳态电路
表一 | 几种双稳态触发器的技术指标 | ||||
图二 | (a) | (b) | (c) | (d) | |
管型 | 二极管 | 2AP3 | 2AP15 | 2AK1C | 2AK17 |
三极管 | 3AX31B | 3AG40 | 3AK20 | 3DK3B | |
信号电平 | “0”（无信号）（V） | 0 | 0 | 0 | +6 |
“1”（有信号）（V） | -6 | -6 | -9 | 0 | |
工作频率（KHz） | 10 | 600 | 1000 | 8000 | |
抗干扰电压（V） | ≥1 | ≥1.5 | ≥2 | 0.8-1 | |
触发灵敏度（V) | ≤4 | ≤4.8 | ≤7 | 2.5 | |
输出端的吸收能力（mA) | ≤4 | ≤6.7 | ≤2 | 10 | |
输出端的发射能力（mA) | ≤44 | ≤12 | ≤12 | 7 | |
输出脉冲的上升时间（μs） | 2 | ≤0.30 | ≤0.1 | ≤0.1 | |
输出脉冲的下降时间（μs） | 2 | ≤0.36 | ≤0.15 | ≤0.1 | |
对β值的要求 | ＞50 | 50-80 | 60-90 | ＞50 | |
元件参数的允许化 | △β＜10,±5% | △β＜10,±5% | △β＜10,±5% | △β＜10,±5% | |
电源电压的波动范围 | ±5% | ±5% | ±5% | ±5% | |
工作温度范围（℃） | 0-40 | -10-55 | -20-50 | -10-55 | |
二、双稳态电路的设计
图三、双稳态的设计电路
双稳态设计电路见表二
表二 | 双稳态电路的设计公式及计算实例 | |
要求 | （1）输出幅度Um=6V,（2）上升时间，tr≤100nS | |
步骤 | 计算公式 | 计算实例 |
选择晶体管 | 若工作频率高时，应选用高速硅开关管 | 现选3DK，β=50 |
选择电源电压 | 图3为设计电路，故应确定ED、EC、EB | ∵采用箝位电路，故选ED≈Um |
计算Rc | Rc＜Ec/ED tr/CL | 现设CL=180pF |
计算Rk、RB | 为保证可靠截止，应满足： | 现选Uces=0.4V,Ubeo=0.2V |
选择CrRr | RrCr≤1/2fmax,通常Cr为几十pF | 现选Cr=51pF |
选择加速电容CK | 对合金管CK为几百pF对高频外延管CK为几十pF | 现选Ck=51pF |
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一、
工作原理
图一为射极耦合电路。它也是由两级反相器组成的正反馈电路，第一级到第二级采用集基耦合，第二级到第一级是通过射极电阻Re耦合。通常用射极耦合双稳态电路做整形电路，脉冲幅度甄别电路，示波器用它做闸门信号源等，它依靠输入幅度进行转态。
工作原理：设输入ui如图一（b）示，当ui=0时，电路处于BG1截止，BG2导通的稳定状态。这时输出电压为：uo=u2=Ec-(ue2/Re)Rc2
当ui=up2=uc2+0.5伏（硅管由截止进入放大的阀门电压），称up2为动作电压，则电路在ui作用下，产生下述正反馈过程：
这种雪崩式反应，瞬间使BG1导通，BG2截止。因ic1＞ic2，所以当ui回到Up2值时，电路仍不转变，只有当ui=up1(释放电平）时，由于BG1退出饱和，又产生下述正反馈过程：
瞬间使BG1截止、BG2导通，以后就按上述过程周而复始进行，所以把幅度不规则的输入波形整形为等幅的矩形波。两次翻转电平不相等的现象，称为回差现象，回差量≈up2-up1。回差量是否需要量多少？应由具全情况而定。
回差的影响与回差的调整
如果输入信号有干扰，则用回差量排除干扰。图2（a)(b)中给出回差合适与不合适所得到的波形uo″和uo′。由图可见，当回差合适时，输出uo″为方波电压；反之，当回差不合适时，输出uo′ 或受干扰影响[如图2（a），或者uo′只变化一次就固定在某一电平上（如图2（b）也就是说电平不起到整形的作用
调整回差量的方法如下：
（1）增大Rc1，可使回差量增加。或调节Rc1/（R1+R2）之比值，比值越小，回差量越小。
（2）如图2（C）电路加入RE1可使UP1增加，从而使回差减小；或如图2（d）电路加入RE2，可使Ic2减小从而使Up2减小，缩小回差。但这种方法会削弱正反馈作用而降低翻转速度，如在RE1或RE2并联一只小电容，就可避免这种影响。
二、射极耦合双稳态电路的设计
射极耦合双稳态电路的设法地见表一
表一 | 射极耦合双稳态电路的设计 | |
要求 | （1)输出幅度Um＞6V | |
步骤 | 计算公式 | 计算实例（图3） |
选择晶体管 | 从要求的工作频率或输出脉冲前沿特性考虑 | 因要求输出脉冲前沿特性好，故选用3DK2，βmin=30 |
确定RC值 | 为提高稳定性，晶体管应工作于饱和状态，则Ic取 | ∵用于整形电路，主要考虑工作稳定性，故选 |
计算RB，RK | 为使BG2可靠地饱和，RB应选得较大，通常取IRB=（0.2-1)I
| 主要考虑工作稳定性，令BG2工作于饱和状态，故选IRB=0.5Ib2 |
选择R1、R2 | 为了能连续调节触发电平大小，BG1的基极应接入外偏电压，为使BG1工作于饱和状态，流过R1、R2电流要小些 | 现选R1=3K，R2=1K，C1=1μF，（R1、R2的具体设计算可参看晶体管分压器的偏置电路）计算结果标在图3电路上 |
4、间歇振荡电路
一、
自激间歇振荡电路
图一（a）为自激间歇振荡电路，当电路接通电源时，（t=to），电流经变压器初级流向集电集，产生了感应电压ui及次级感应u2（u1为上正下负，u2为下正上负）u2使ub和ui增加，从而引起了“雪崩”式的正反馈：
结果使BG饱和，ic随时间线性增加，u2对C充电，ub不断减小，一直减小到BG退出饱和时（t-t1），又开始另一“雪崩”式的正反馈：
结果使BG截止，ic=0o C入放电，ub电压增加，又引起正反馈，如此正反馈，如此下去，BG间歇地工作，各种波形的变化如图一（b）示，
图1、自激式间歇振荡电路
二、他激间歇振荡电路
图2为他激间歇振荡电路，由于偏置压力为零，所以要靠外触发才能工作，无触发作用时，BG截止，负触发脉冲经C及D1送到BG的集电极，其反馈过程与上述同，
图2、他激间歇振荡电路
5．锯齿波电路
图1是（a）是恒流源锯齿波电路，BG1是开关管，由输入矩形脉冲控制其饱和与截止，BG2是共基恒流管，因此，当BG1截止时，BG2以恒定电流i对C充电，电压uc线性地增长；当BG1饱和时，C通过BG1快速地放电，从而产生锯齿波如图1（b）示。
图2(a)是一种自举式锯齿波电路，BG1是开关管，C、R分别为定时电容和电阻，BG4共基恒流源，BG2和BG3组成复合管跟随器，当输入ui是负形波时，BG1截止，电容C充电（由Ec→R1→BG4→R→C），B点电位上升，由于射随器（BG2、BG3）作用，使A点电位也上升，称为自举。由于A、B两点的电位差不变，流过R的电流也不变，使C以恒流充电，当输入负矩形脉冲结束后，BG1饱和，C通过它迅速地放电，输出波形如图2(b）示。
图3为改进电路，使BG2、BG3的放大系数K大于1，调节电位器Rw，可得波形失真的比较佳补偿。
