項(xiàng)目4溫度指示器課件

項(xiàng)目4溫度指示器2024/3/15項(xiàng)目4溫度指示器內(nèi)容介紹:江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目1直流穩(wěn)壓電源的制作

項(xiàng)目2音頻功率放大器的制作

項(xiàng)目3遠(yuǎn)距離調(diào)頻無(wú)線話筒的制作

項(xiàng)目4溫度指示器的制作

項(xiàng)目5節(jié)能調(diào)節(jié)器的制作

項(xiàng)目4溫度指示器項(xiàng)目4溫度指示器的制作與調(diào)試每當(dāng)季節(jié)更替，氣候變化時(shí)，令人想回憶過(guò)去的往事。利用集成運(yùn)放的應(yīng)用電路，制作一款溫度指示器，隨時(shí)陪伴在你的身邊，讓你覺(jué)得總有“人”關(guān)心你，提示你“寒”“暑”間的溫度變化。其實(shí)，時(shí)至今日，集成運(yùn)放在各種放大器、比較器、振蕩器、信號(hào)運(yùn)算電路得到了廣泛應(yīng)用，成為一種通用性很強(qiáng)的基本集成電路。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器內(nèi)容提要集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用1

集成運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用33

集成運(yùn)算放大器在波形發(fā)生方面的應(yīng)用2江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．理解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)；2．了解集成運(yùn)放的單元電路（恒流源、差分放大器）的組成形式及基本特性；3．掌握集成運(yùn)放在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；4．能正確識(shí)讀集成運(yùn)放和判斷其的質(zhì)量好壞任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：采用多媒體課件，重點(diǎn)介紹差分放大器輸入與輸出方式及特點(diǎn)；集成運(yùn)放的應(yīng)用電路應(yīng)結(jié)合練習(xí)，精講電路結(jié)構(gòu)形式及特性

江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)1集成運(yùn)算放大器在基本運(yùn)算中的應(yīng)用知識(shí)1集成運(yùn)放的基本單元電路1．電流源電路（1）單管電流源電路單管電流源電路采用分壓偏置式電路（即引入電流負(fù)反饋）

單管電流源電路集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器（2）鏡像電流源V1和V2管的參數(shù)完全相同，故IC1=IC2，當(dāng)管子的β較大時(shí)，IB很小，可忽略不計(jì)，所以V2管的集電極電流IC2（即電流源輸出電流）近似等于基準(zhǔn)電流IREF，即江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器有源負(fù)載放大器由于普通晶體管電流源的頻率特性較差，尤其是橫向PNP管電流源的頻率特性更差，所以在高速或?qū)拵Ъ呻娐分校话悴徊捎糜性簇?fù)載放大器。

由于電流源具有直流電阻小，而交流電阻很大的特點(diǎn)，在集成電路內(nèi)部的放大器廣泛使用電流源作有源負(fù)載。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器2．差分放大電路（1）零點(diǎn)漂移現(xiàn)象在單級(jí)共射放大器處?kù)o態(tài)時(shí)，由于溫度變化、電源波動(dòng)、器件的老化等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓（即集電極電位）偏離設(shè)定值而緩慢地上下漂動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱“零漂”。

（2）基本差分放大器1）電路結(jié)構(gòu)江西省電子信息技師學(xué)院電子系江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器對(duì)于完全對(duì)稱的差分放大電路，輸出電壓uo=uc1-uc2=0，因此共模電壓放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)AVC愈小，則表明抑制零漂移能力愈強(qiáng)。差分放大器常用共模抑制比KCMR（Common-ModeRejectionRatio)來(lái)衡量放大器對(duì)有用信號(hào)的放大能力及對(duì)無(wú)用漂移信號(hào)的抑制能力，其定義為江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器2）長(zhǎng)尾式差分放大電路當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，由于電路不完全對(duì)稱，輸出uo不一定為零，這時(shí)可調(diào)節(jié)RP，使電路達(dá)到對(duì)稱，uo=0。而發(fā)射極電阻Re的作用是引入共模負(fù)反饋。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，兩個(gè)晶體管的射極電流同時(shí)增大，射極電阻Re兩端電壓升高，使兩管發(fā)射結(jié)壓降同時(shí)減小，基極電流也都減小，從而阻止了兩管集電極電流隨溫度升高而增大，穩(wěn)定了靜態(tài)工作點(diǎn)，有效地抑制零漂。在共模信號(hào)輸入時(shí)，由于差分放大器在Re上形成的反饋電壓是單管電路的兩倍，故對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器3．具有恒流源的差分放大器由于電流源的輸出端電位在很寬范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電流的變化極小，因而當(dāng)輸入共模信號(hào)引起射極電位改變時(shí)，將不會(huì)影響差模性能，但會(huì)使共模放大倍數(shù)減小。因此，引入恒流源后，擴(kuò)大了差動(dòng)電路的共模輸入電壓范圍，從而提高共模抑制比。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器4．差分放大電路的幾種輸入、輸出方式圖（c）為單端輸入、雙端輸出差分放大電路；而圖（d）為單端輸入、單端輸出差分放大電路。雙端輸入和雙端輸出差分放大電路如圖（a）所示，可利用電路兩側(cè)對(duì)稱性及Re的共模反饋來(lái)抑制零漂；圖（b）為雙端輸入、單端輸出差分放大電路；江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器無(wú)論是雙端輸入，還是單端輸入，只要是雙端輸出時(shí)，AuD=AuD1（AuD1單邊差模電壓放大倍數(shù)）；單端輸出時(shí)，AuD=AuD1。想一想：1．零點(diǎn)漂移是否在任何耦合方式的多級(jí)放大器中都存在呢？2．在差分放大器的不同連接方式中，輸出方式怎樣影響電壓放大倍數(shù)的？輸入方式會(huì)影響電壓放大倍數(shù)嗎？江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器知識(shí)2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用理想化的條件主要是：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞；差模輸入電阻rid→∞；開(kāi)環(huán)輸出電阻ro→0；共模抑制比KCMRR→∞。

運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，分析依據(jù)有兩條：一是由于運(yùn)算放大器輸入端的差模輸入電阻rid→∞，故認(rèn)為兩個(gè)輸入端的輸入電流為零，稱為“虛斷”；二是由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Ao→∞，輸出電壓是一個(gè)有限的數(shù)據(jù)，從uo=Ao（u+-u-）=uo/Ao≈0，所以認(rèn)為u+≈u-，稱為“虛短”。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器（a）新符號(hào)（b）舊符號(hào)1．反相比例放大電路反饋電阻輸出輸入平衡電阻輸入電阻江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器2．同相比例放大器電路當(dāng)Rf=0，R1→∞時(shí)，便構(gòu)成了電壓跟隨器江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器例4.1有一理想集成運(yùn)放電路接線如圖所示，已知ui=1V，R1=20kΩ，Rf=200kΩ，試求輸出電壓uo及平衡電阻R2。解：（1）此電路為反相放大器，根據(jù)uo=-

ui=-1×=-10V（2）R2=R1∥Rf==18.2kΩ項(xiàng)目4溫度指示器例4.2在下圖所示電路中，已知Rf=2R1，R3=2R2，ui=1V，試求輸出電壓uo。解：圖示電路可以分解成兩個(gè)運(yùn)算放大器，A1構(gòu)成電壓跟隨器，A2構(gòu)成同相比例運(yùn)算放大器。因此，對(duì)A1來(lái)說(shuō)，uo1=ui；對(duì)A2來(lái)說(shuō)，uo=uo1=3×=2V。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器3．反相加法器電路集成運(yùn)放構(gòu)成反相放大器，u1、u2為相加電壓，uo為和電壓。當(dāng)取R1=R2=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=-（u1+u2），實(shí)現(xiàn)了加法運(yùn)算。R3為平衡電阻（為保證同相輸入和反相輸入端參數(shù)對(duì)稱，取R3=R1∥R2∥Rf），用于平衡輸入偏置電流造成的失調(diào)。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器4．相減器（差動(dòng)運(yùn)算電路）利用疊加原理進(jìn)行分析計(jì)算，得

當(dāng)取R1=R2=Rf時(shí)，A=1，輸出電壓uo=u2-u1，實(shí)現(xiàn)了減法運(yùn)算。R3為平衡電阻。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器例4.3在下圖所示電路中，已知R1=R2=R3=Rf，u1=1V，u2=3V，試求輸出電壓uo。解：此電路構(gòu)成了一個(gè)減法器，因R1=R2=R3=Rf，故可得出uo=u2-u1=3-1=2V江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器想一想：1．理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，有哪兩個(gè)特點(diǎn)（即重要結(jié)論）？2．比例運(yùn)算電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)是否與反饋電阻和輸入電阻以及集成運(yùn)放本身參數(shù)均有關(guān)系？3．什么是“虛短”、“虛斷”、“虛地”？同相輸入電路是否存在“虛地”？江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器做一做：集成運(yùn)放的仿真測(cè)試1.電壓跟隨器仿真電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器2.反相比例放大器仿真電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器3.同相比例放大器仿真電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器4.相減器仿真電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器5.反相加法器仿真電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器做一做：集成運(yùn)放的實(shí)驗(yàn)測(cè)試反相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路同相比例運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器電壓跟隨器實(shí)驗(yàn)電路反相加法實(shí)驗(yàn)電路減法器實(shí)驗(yàn)電路江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．理解集成運(yùn)放在低頻正弦波信號(hào)的產(chǎn)生電路中的作用任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩器講解時(shí)，可結(jié)合前面所學(xué)的由分立元件組成RC正弦波振蕩器，來(lái)進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)比較

江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)2集成運(yùn)放在波形變換發(fā)生方面的應(yīng)用知識(shí)產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)的電路

當(dāng)集成運(yùn)放應(yīng)用于產(chǎn)生正弦波、矩形波（方波）和鋸齒波等不同類型的波形時(shí)，其工作狀態(tài)并不相同。通常在產(chǎn)生正弦波的電路中，集成運(yùn)放可以作為放大環(huán)節(jié)，再配以一定的選頻網(wǎng)絡(luò)等，即可產(chǎn)生正弦波振蕩，所以其中的運(yùn)放基本上工作在線性區(qū)。但是，對(duì)于產(chǎn)生矩形波或鋸齒波的電路，它們實(shí)質(zhì)上是脈沖電路，其中的運(yùn)放作為一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，輸出電壓只有兩種狀態(tài)，因此，它們大都工作在非線性區(qū)。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器如圖所示為采用集成運(yùn)放的1kHz文氏橋式正弦波振蕩器，R1、C1和R2、C2構(gòu)成正反饋回路，并具有選頻作用，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩。R3、R4、R5等構(gòu)成負(fù)反饋回路，以控制集成運(yùn)放IC的閉環(huán)增益，并利用并聯(lián)在R5上的二極管VD1、VD2的箝位作用進(jìn)一步穩(wěn)定振幅。電路諧振中心頻率集成運(yùn)放構(gòu)成的RC振蕩電路fo=江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器右圖中，由三節(jié)RC高通電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)（兼選頻網(wǎng)絡(luò)），其最大相移可接近270o，因此有可能在特定頻率fo下移相180o，即φf(shuō)=180o?？紤]到放大電路產(chǎn)生的相移（運(yùn)放的輸出與反相輸入端比較）φa=180o，則有φa+φf(shuō)=360o或0o。顯然，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf的值，使Auf適當(dāng)，就可同時(shí)滿足相位和振幅條件，產(chǎn)生正弦波信號(hào)?？梢宰C明，這種振蕩電路的振蕩頻率為移相式RC振蕩器fo=1/（2πRC）江西省電子信息技師學(xué)院電子系江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器做一做：運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC振蕩器仿真測(cè)試由M318構(gòu)成的振蕩器江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)：1．了解集成運(yùn)算放大器和電壓比較器在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；2．掌握溫度指示器的工作原理任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)建議：結(jié)合投影等多媒體課件，著重講電壓比較器的基本特性；而電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用只簡(jiǎn)單描述

江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器LM324熱敏電阻電源二線插座電位器LM324溫度指示器實(shí)物外形江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)1信號(hào)頻率的有源濾波在各種有源濾波和采樣保持電路中，運(yùn)放一般工作在線性區(qū)，而在信號(hào)幅度的比較和選擇電路中，運(yùn)放常常工作在非線性區(qū)。濾波器或?yàn)V波電路是一種能使某一部分頻率比較順利地通過(guò)而另一部分頻率受到較大衰減的裝置，常用在信息處理、數(shù)據(jù)的傳送和干擾的抑制等方面。

江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器用集成運(yùn)放可方便地構(gòu)成有源濾波器，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。集成運(yùn)放IC1A等構(gòu)成二階高通濾波器，IC1B等構(gòu)成二階低通濾波器，將前置放大器來(lái)的全音頻信號(hào)分頻后分別送入兩個(gè)功率放大器，然后分別推動(dòng)高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器。集成運(yùn)放構(gòu)成的有源濾波器右圖所示為前級(jí)二分頻電路。

江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器任務(wù)3集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用知識(shí)2信號(hào)幅度的比較電路電壓比較器，簡(jiǎn)稱比較器，實(shí)際上是一個(gè)高增益、寬頻帶放大器，其符號(hào)與運(yùn)放符號(hào)一樣。它與運(yùn)放的主要區(qū)別在于比較器的輸出電壓為兩個(gè)離散值，通常稱為高/低電平，相當(dāng)于數(shù)字電路中的邏輯“1”和“0”。功能：將一個(gè)模擬輸入電壓信號(hào)與一個(gè)參考電壓相比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出一定的高低電平。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器比較器可分為過(guò)零比較器、單限比較器、滯回比較器、雙限比較器。1．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-Uom若ui從同相端輸入時(shí)符號(hào)及傳輸特性輸入電壓ui加在同相端，參考電壓UREF置于反相端。當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u+＞u-，集成運(yùn)放正向飽和，比較器uo=+Uom（高電平）；當(dāng)ui<UREF時(shí)，uo=-Uom（低電平）。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器輸入電壓ui加于反相端，參考電壓UREF（設(shè)為正值）加在同相端。當(dāng)ui<UREF時(shí)，即u-＜u+，比較器uo=+Uom；當(dāng)ui>UREF時(shí)，即u-＞u+，比較器uo=-Uom。uoui0+Uom-Uom若ui從反相端輸入時(shí)符號(hào)及傳輸特性江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器2．電壓比較器的開(kāi)環(huán)應(yīng)用——過(guò)零比較器：（門(mén)限電平=0）uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM輸入信號(hào)加在反相輸入端，同相端接“地”。相當(dāng)于同相端加了參考電壓為“零”的值。此時(shí)，參考電壓UREF=0。過(guò)零比較器門(mén)限電平為零也屬于單限比較器（只是電平為零的單限比較器）。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器該電路可做為零電平檢測(cè)器，也可用于“整形”，將不規(guī)則的輸入波形整形成規(guī)則的矩形波。例如，利用電壓比較器（過(guò)零比較器）將正弦波變?yōu)榉讲āuituo+Uom-Uom江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器3.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。uoui0+UZ-UZ忽略了UD當(dāng)ui>0時(shí)，uo=+UZ（穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)壓值）；當(dāng)ui<0時(shí)，uo=-UZ。江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式——將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路中。uoui0+UZ-UZ江西省電子信息技師學(xué)院電子系項(xiàng)目4溫度指示器*4．遲滯比較器遲滯比較器由于電路中使用正反饋，因此運(yùn)放工作在非線性區(qū)。工作原理：有兩個(gè)門(mén)限電壓。UT+稱上門(mén)限電壓，UT-稱下門(mén)限電壓。UT+–UT-稱為回差電壓。uoui0+UZ-UZUT+UT-1）當(dāng)uo=+UZ時(shí)。設(shè)初始值：uo=+UZ，u+=UT+；假設(shè)ui升高，當(dāng)ui≥UT+時(shí)，uo從+UZ

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