2.1 脉冲基础知识和二极管的开关特性

第6章脉冲基础知识和反相器

考纲要求

✧了解脉冲基本概念、常见波形和矩形脉冲信号的主要参数。

✧理解二极管、三极管的开关特性，了解三极管工作在截止区和饱和区的

条件、特点。

✧掌握三极管反相器的工作原理。

2.1 脉冲基础知识和二极管的开关特性

1．了解脉冲的基本概念、常见波形和矩形脉冲信号的主要参数。

2．理解二极管的开关特性。

4．掌握二极管工作状态的判断。

一、脉冲的概念及波形

1．脉冲的概念

脉冲技术是电子技术的重要组成部分，应用广泛。

脉冲：含有瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称为脉冲。2．常见的几种脉冲波形如图6-1-1所示。

电子技术学习指导与巩固练习

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图6-1-1常见脉冲波形

3．特点：（1）可以是周期性的、非周期性的或单次的。

（2）有正脉冲、负脉冲之分。

（3）各种脉冲的共同点：突变性、间断性、阶段性。

二、矩形脉冲波的主要参数

1．矩形脉冲波的主要参数

脉冲技术最常用的波形是矩形波、方波。

理想的矩形波如图6-1-2所示：上升沿、下降沿陡直；顶部平坦。

图6-1-2 理想的矩形波波形 图6-1-3 实际的矩形波波形

实际的矩形波波形如图6-1-3所示。

主要参数：

(1) 幅度V m ——脉冲电压变化的最大值。

(2) 上升时间t r ——脉冲从幅度的10% 处上升到幅度的90%处所需时间。

(3) 下降时间t f ——脉冲从幅度的90% 处下降到幅度的10%处所需的时间。

(4) 脉冲宽度t p —— 定义为前沿和后沿幅度为50%处的宽度。

(5) 脉冲周期T —— 对周期性脉冲，相邻两脉冲波对应点间相隔的时间。周期的倒数为脉冲的频率f ，即

T

f 1= 2．矩形波的分解

矩形波可由基波和多次谐波叠加而成。基波的频率与矩形波相同，谐波的频率为基波的整数倍。矩形波的数学表达式为

+++=)5sin(5

)3sin(3)sin(000t A t A t A v ωωω

第六章 脉冲基础知识和反相器 3 三、二极管的开关特性

1．二极管的开关作用

二极管的开关作用如图6-1-4所示。

（a ）正偏时相当于开关闭合

(b)反偏时相当于开关断开

图6-1-4 二极管的开关特性

（1）正向偏置时，I O I 0V V V V I R ≈-=≠，，电阻很小，相当于开关闭合。

（2）反向偏置时，I = 0，V R = 0，电阻很大，相当于开关断开。

2．二极管的开关时间

二极管的开关时间如图6-1-5所示。

（1）反向恢复时间t re —— 二极管反偏时，从原来

稳定的导通状态转换为稳定的截止状态所需的时间。

例如2CK 系列硅二极管 t re = 5 ns

2AK 系列锗二极管 t re = 150 ns

（2）正向开通时间t on —— 二极管正偏时，从原来稳定的截止状态转换为稳定的导通状态所需的时间。

实验证明二极管正向开通时间远小于反向恢复时

间，通常因为它对二极管开关速度的影响很小，可以忽略不计。

所以，二极管的开关速度主要由反向恢复时间决定。

【例6-1-1】在图6-1-6所示电路中，二极管是理想的。已知输入电压vi=10sinwtV,E=6V,则输出电压vo 的波形为（ ）

A ．梯形波

B ．矩形波

C ．锯齿波

D ．尖峰波

图6-1-5二极管的开关时间

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图6-1-6 图6-1-7

【要点解析】输入电压是正弦波，先判断两个二极管的状态，再求出输出电压，画出输出波形，见图6-1-7 。

解：0 V＜vi6V,V1截止，V2截止，vo=vi

6V＜vi10V,V1导通，V2截止，vo=6V

-10V vi0V,V1截止，V2导通，vo=0V

所以本题选择B。

一、单项选择题

1．晶体二极管从反向截止到正向导通所需时间t1, 从正向导通到反向截止所需时间t2,则t1与t2的关系是( )

A．t1= t2 B．t1>> t2 C．t1<< t2 D．t1=2 t2

2．硅晶体二极管在两端加10V的电压是相当于( )。

A．小电阻B．非常大的电阻C．电容D．无法确定

3．如图所示各电路中，小指示灯不会亮的是图( )

A B C D

二、判断题

4．脉冲波一定是周期的。（）

5．上升时间t r 脉冲从幅度的90% 处下降到幅度的10%处所需时间。（）

6．脉冲宽度t p 是脉冲电压变化的最大值。（）

7．二极管作为开关元件使用时，有“开关时间”，使得开关速度受到限制。

8．晶体二极管的开关速度主要取决于开通时间。（）

第六章脉冲基础知识和反相器 5

三、填空题

9．、的电压或电流称为脉冲。

10．矩形波的频率高而且成分多，所以又称波。

11．某一矩形脉冲波形如图6-1-8 所示，则幅度V m= ，上升时间t r= ，下降时间t f= ，脉冲宽度t p ，周期T= 。

图6-1-8

12．晶体二极管从正向导通转换成反向截止,需要一个过程,所需时间

称时间，晶体二极管从反向截止转换成正向导通,所需时间称时间，晶体二极管的开关速度取决于时间。

13．二极管的正向导通时相当于开关；反向截止时相当于开关。

四、画图题

14．在图6-1-9、中，V1、V2均为理想二极管，已知输入电压vi=8sinwtV是根据输入波形画出输出波形，并判断输出波形是哪种脉冲波形。

图6-1-9