2013電子綜合設(shè)計課件(正式).ppt

1、任課教師：蔣守光、楊筆鋒、王建波,CUIT,1、課程學(xué)習(xí)參考資料,電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)篇 余小平 奚大順，北京航空航天大學(xué)出版社 電子電路設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)篇 鐘洪聲 崔紅鈴，電子科技大學(xué)出版社 電子系統(tǒng)設(shè)計 馬建國等，高等教育出版社 電子線路綜合設(shè)計 謝自美，華中科技大學(xué)出版社 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計 黃智偉，北京航空航天大學(xué)出版社 電子教材和參考資料（楊筆鋒老師教師課件無密碼）,一 關(guān)于課程,CUIT,2、教 學(xué) 計 劃 第一次課：基礎(chǔ)知識的講解及題目的分析，學(xué)生課 后查找資料進行設(shè)計準(zhǔn)備 第二次課：PROTEL軟件講解2個學(xué)時，2學(xué)時上機練習(xí)。 第三次課：檢查設(shè)計并進行題目分析和方案點評。

2、 第四次課：課題單元電路及系統(tǒng)設(shè)計(一) 第五次課：課題單元電路及系統(tǒng)設(shè)計(二) 第六次課：整機安裝與調(diào)試 第七次課：整機調(diào)整與指標(biāo)測量及驗收 第八次課：整機調(diào)整與指標(biāo)測量及作品驗收與答辯 課外進行實驗報告撰寫,課外制PCB板及焊接,CUIT,課程設(shè)計成績評定標(biāo)準(zhǔn)及說明： 成績構(gòu)成：方案選擇與電路設(shè)計質(zhì)量20 、作品制作質(zhì)量30%、課題檢查答辯 20 、 設(shè)計報告30 。 注意： 打分為百分制；缺席一次扣總分10分，缺席兩次以上者成績不及格處理；一次座位未整理及儀器電源未關(guān)扣總分5分。,3、成績考核辦法,CUIT,課程設(shè)計是利用基本電子電路原理，設(shè)計、制作出合乎要求的具有實用價值的電子裝置的過

3、程。是考察學(xué)生電子技術(shù)基本應(yīng)用技能、實踐創(chuàng)新能力的重要實踐過程。主要目的是： 訓(xùn)練電子設(shè)計知識綜合運用能力；培養(yǎng)科學(xué)、系統(tǒng)、全面的綜合設(shè)計素質(zhì)；具備中小型電子系統(tǒng)設(shè)計能力。 培養(yǎng)查閱資料文獻和仿真技術(shù)應(yīng)用的能力。 為后續(xù)的畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計做好理論知識的儲備。 發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)電子競賽優(yōu)秀人才。,2.1 電子技術(shù)（系統(tǒng)）課程設(shè)計的性質(zhì)和目的,二 電子電路設(shè)計基礎(chǔ),CUIT,電子系統(tǒng)的分類,數(shù)字電子系統(tǒng),CUIT,電子系統(tǒng)的分類,單片機應(yīng)用系統(tǒng),CUIT,電子系統(tǒng)的分類,DSP系統(tǒng),CUIT,電子系統(tǒng)的分類,嵌入式系統(tǒng),CUIT,CUIT,電子系統(tǒng)模型簡化的GSM900蜂窩移動電話,簡化的GSM900

4、蜂窩移動電話子系統(tǒng)組成方框圖,ASIC：Application Specific Integrated Circuit,DSP： Digital Signal Processing,CUIT,2.2 電子系統(tǒng)設(shè)計的基本原則,滿足系統(tǒng)功能和性能的要求。這是電子電路系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足的基本條件。 電路簡單，成本低，體積小。系統(tǒng)集成技術(shù)是簡化系統(tǒng)電路的最好方法。 電磁兼容性好。電磁兼容特性是現(xiàn)代電子電路的基本要求。EMC（Electro Magnetic Compatibility），EMI（ Electro Magnetic Interference ） 可靠性高、性價比高。 系統(tǒng)的集成度高、節(jié)能

5、。 調(diào)試簡單方便。 生產(chǎn)工藝簡單。,CUIT,（1）電磁兼容特性是指確保儀器或者系統(tǒng)正常工作時對周圍電磁環(huán)境和內(nèi)部電路相互之間電磁作用的限制、要求和特點。（抗干擾能力，干擾源） （2）在電路設(shè)計時應(yīng)注意： 選用電磁兼容特性好的集成電路； 盡量提高系統(tǒng)集成度； 只要條件允許盡量降低系統(tǒng)工作頻率； 為系統(tǒng)提供足夠功率的電源； 電路布局、布線要合理，做到高低頻分開、功率電路與信號電路分開數(shù)字電路與模擬電路分開。,電路兼容設(shè)計！,CUIT,2.3 電子系統(tǒng)設(shè)計步驟,CUIT,1.4 電子電路的基本設(shè)計方法,自頂向下設(shè)計法,自頂向下的設(shè)計方法 自底向上的設(shè)計方法 以自頂向下方法為主導(dǎo)，并結(jié)合使用自底向上

6、的方法,CUIT,1、明確系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和要求 對設(shè)計任務(wù)分析，了解性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求。這點十分重要，充分理解題目的要求、每項指標(biāo)的含義，這是完成綜合設(shè)計和實驗的前提。,2、制訂方案與構(gòu)筑總體框圖 對于同一個題目，實現(xiàn)的方案可能是多個，實現(xiàn)的途徑和技術(shù)路線也可能是多方面的?？梢詫⒉煌姆桨概c途徑加以對比。從中選擇一種方案來實現(xiàn)。 選擇的原則一般是“相對容易，相對巧妙，性價比高”。,2.4 電子電路的基本設(shè)計方法自頂向下,CUIT,3、單元電路設(shè)計 設(shè)計單元電路的一般方法和步驟如下： (1) 根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案原理框圖，確定對各單元電路的設(shè)計要求，擬定主要單元電路的性能指標(biāo)、與前后

7、級之間的關(guān)系、分析電路的構(gòu)成形式。應(yīng)注意各單元電路之間的相互配合，注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。 (2) 擬定好各單元電路的要求后，按信號流程順序分別設(shè)計各單元電路。,CUIT,（3）選擇單元電路的組成形式。一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識，開闊眼界， （4）從已掌握的知識和了解的各種電路中選擇一個合適的電路。如確實找不到性能指標(biāo)完全滿足要求的電路時，也可選用與設(shè)計要求比較接近的電路，然后調(diào)整電路參數(shù)。 （5）在單元電路的設(shè)計中特別要注意保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。,CUIT,此外還要注意前后級單元之間信號的傳遞方式和匹配，盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路，并考慮到各

8、單元電路的供電電源盡可能統(tǒng)一，以便使整個電子系統(tǒng)簡單可靠。另外，盡量選擇現(xiàn)有的、成熟的電路來實現(xiàn)單元電路的功能。有時找不到完全滿足要求的現(xiàn)成電路，可在與設(shè)計要求比較接近的某電路基礎(chǔ)上適當(dāng)改進，或自己進行創(chuàng)造性設(shè)計。為了使電子系統(tǒng)的體積小，可靠性高，電路單元盡可能用集成電路組成。,CUIT,選擇元器件可從“需要什么”和“有什么”兩個方面來考慮。 所謂“需要什么”是指根據(jù)具體問題的要求所選擇的方案需要什么樣的元器件，即每個元器件各應(yīng)具有哪些功能和什么樣的性能指標(biāo)。 所謂“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市場上能買得到，它們的性能如何、價格如何、體積多大等。眾所周知，電子元器件的種類繁多，而且不斷出

9、現(xiàn)新產(chǎn)品，這就需要用戶經(jīng)常關(guān)心元器件的新信息和新動向，多查資料。大量了解各種元器件特性、規(guī)格、參數(shù)、價格。一般優(yōu)先選用集成電路。 建議：在保證電路性能的前提下，盡量選用常見的、通用性好的、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。,4、器件的選擇,CUIT,應(yīng)該根據(jù)器件自身特性和電路要求選擇合適的器件。（如工作頻率、功率、工作電壓等其他指標(biāo)，可以參閱器件技術(shù)手冊） 一般情況下，在元、器件選擇方面，建議在保證電路性能的前提下，盡量選用常見的、通用性好的、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。 盡量采用集成電路和新器件將可起到事半功倍的效果。 一切從實際需求出發(fā)，將分壹元件與集成電路巧妙地結(jié)合起來，而且盡

10、量應(yīng)用集成電路，以使系統(tǒng)簡化，體積小，可靠性提高。,CUIT, 在元器件應(yīng)用中，必須注意以下幾個方面：,電源電壓的范圍是多少？是單電源供電還是需要雙電源供電？這點十分重要。若不注意，將+3.3 V電源的器件加+5 v，將+5 V器件加+9 V，甚至更高，那器件是必?zé)裏o疑。 注意元器件的主要技術(shù)指標(biāo)。不要以為只要是運放就能作放大器、濾波器。例如要求做一個2MHz帶寬的放大器， 如果選用LM741，結(jié)果無論如何都達不到要求，因為LM741的單位增益帶寬積只有1MHz。 元器件互相之間的電平匹配如何？ 元器件的輸入阻抗，允許的輸入電壓、電流范圍以及輸出驅(qū)動負(fù)載的能力等等。如音頻功放LM386是不能推

11、動0.5W以上的負(fù)載。這一方面會涉及器件的安全，另一方面又可能影響到系統(tǒng)的某些指標(biāo)能否達到。,CUIT,可單電源工作的運放 LM324 ;LM358 ;AD822 ;OP295,運算放大器的使用細節(jié)和單電源供電,CUIT,單電源放大電路設(shè)計,CUIT,0V輸出：多數(shù)運放不能輸出0V值 LM358 ; LM324 特殊運放可以0V輸出。 例如OP295等 滿幅輸出: 普通運放不能滿幅輸出 LM324,LM358,AD711 特殊運放能夠滿幅輸出 AD822,POA350,運放的輸出幅度和“軌至軌”滿幅輸出,CUIT,為保證單元電路達到功能指標(biāo)要求，常需計算某些參數(shù)。例如放大器電路中各電阻值、放大

12、倍數(shù)，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。 一般來說，計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點： (1) 各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)?shù)脑Ａ? (2) 對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算參數(shù)時應(yīng)按最不利的情況考慮。,5、參數(shù)計算,CUIT,（3） 涉及元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按1.5倍左右考慮。 （4）對于電阻、電容參數(shù)的取值，應(yīng)選計算值附近的標(biāo)稱值。電阻值一般在1M歐姆內(nèi)選擇；非電解電容器一般在100pF0.47uF選擇；電解電容一般在1uF2000uF范圍內(nèi)選用。 （5）

13、在保證電路達到功能指標(biāo)要求的前提下，盡量減少元器件的品種、價格、體積等。,CUIT,隨著計算機的普及和EDA技術(shù)的發(fā)展，電子電路設(shè)計中的實驗演變?yōu)榉抡婧蛯嶒炏嘟Y(jié)合。 仿真具有下列優(yōu)越之處： (1)對電路中只能依據(jù)經(jīng)驗來確定的元器件參數(shù)，用電路仿真的方法很容易確定，而且電路的參數(shù)容易調(diào)整。 (2)由于設(shè)計的電路中可能存在錯誤，或者在搭接電路時出錯，可能損壞元器件，或者在調(diào)試中損壞儀器，從而造成經(jīng)濟損失。而電路仿真中也會損壞元器件或儀器，但不會造成經(jīng)濟損失。 (3)電路仿真不受工作場地、儀器設(shè)備、元器件品種、數(shù)量的限制。,6、計算機仿真和實驗驗證,CUIT,常用EDA工具,電路仿真：Orcad、M

14、ultisim、Proteus。 可編程邏輯器件設(shè)計：Maxplus II、Quartus II。 PCB設(shè)計：Protel、 Altium Designer Release、 PowerPCB、Cadence,CUIT,盡管電路仿真有諸多優(yōu)點，但其仍然不能完全代替實驗。對于電路中關(guān)鍵部分或采用新技術(shù)、新電路、新器件的部分，一定要進行實驗最終確定可行方案。 仿真和實驗驗證要完成以下任務(wù)： 檢查各元器件的性能、參數(shù)、質(zhì)量能否滿足設(shè)計要求。 檢查各單元電路的功能和指標(biāo)是否達到設(shè)計要求。 檢查各個接口電路是否起到應(yīng)有的作用。 把各單元電路組合起來，檢查總體電路的功能、性能是否最佳。,CUIT,7、電

15、路圖和PCB圖的繪制,總體電路圖是在總框圖、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是組裝、調(diào)試、印刷電路板設(shè)計和維修的依據(jù)。目前繪電路圖一般是在計算機上利用繪圖軟件完成。繪制電路圖時主要注意以下幾點：,（1）總體電路圖通常按照信號的流向，從輸入端畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路；,（2）注意總體電路圖的緊湊和協(xié)調(diào)，要求布局合理，排列均勻。圖中元器件的符號應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，元件符號旁邊應(yīng)標(biāo)出型號和參數(shù)。,CUIT,（3）連線一般畫成水平線和垂直線，并盡可能減少交叉和拐彎。對于相互交叉的線，應(yīng)在交叉處用圓點標(biāo)出。 （4）關(guān)鍵信號點必須留出測試點。,CUIT,PCB圖的要

16、求,PCB圖就是元器件的布局和連線圖，基本要求有： 符合電磁兼容規(guī)范 布局合理規(guī)范 器件物理尺寸匹配良好,CUIT,A、組裝、布局 注意器件極性 注意信號之間的相互干擾，連線最短 做好輸入、輸出和其他必要的關(guān)鍵點標(biāo)示 布局合理、美觀、整齊,8、 電路組裝與調(diào)試,CUIT,設(shè)計電路完成以后要進行電路的安裝，一般采用印刷電路板、通用電路板和面包板，在進行安裝時注意以下方面：,（1）準(zhǔn)備好常用的工具和材料。要將各種各樣的電子元器件及結(jié)構(gòu)各異的零部件裝配成 （2）所有電子元器件在安裝前要全部測試一遍，有條件的還要進行老化，以保證元器件的質(zhì)量。符合要求的電子產(chǎn)品，一套基本的工具是必不可少的。如烙鐵、鉗子

17、、改錐、鑷子和焊錫。正確使用得心應(yīng)手的工具，可大大提高工作效率，保證裝配質(zhì)量。,CUIT,（3）有極性的電子元器件安裝時其標(biāo)志最好方向一致，以便于檢查和更換。集成電路的方向要保持一致，以便正確布線和查線。,（4）在電路板上組裝電路時，為了便于查線，可根據(jù)連線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線。如正電源采用紅色線、負(fù)電源采用藍色導(dǎo)線、地線采用黑色導(dǎo)線、信號線采用黃色導(dǎo)線等。,（5）布線要按信號的流向有序連接，連線要做到橫平豎直，不允許跨接在集成電路上。另外，選擇導(dǎo)線粗細要適中，避免導(dǎo)線與面包板插孔之間接觸不良。,（6）印刷電路板的設(shè)計原則是性質(zhì)相同的電路安排在一塊板上。例如模擬電路或小信號電路安排在一

18、塊板上；大功率電路、高壓電路、發(fā)射電路單獨配置，甚至要安排必要的屏蔽盒、絕緣盒、散熱裝置等。,CUIT,整個調(diào)試過程最好也分層次進行，先單元電路，再模塊電路，最后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。按照分配的指標(biāo)、分解的模塊，一部分一部分調(diào)試，然后將各模塊連接起來總調(diào)。 這一階段，要充分利用電子儀器來觀察波形，測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，以達到最終的目標(biāo)。 通電前檢查：連接是否錯誤 通電檢查：加入正常電壓，觀察電路情況有無異常 單元電路調(diào)試：利用信號源或其他實驗儀器判斷各單元電路的工作狀態(tài) 整機聯(lián)調(diào)：從最前端到末級進行統(tǒng)調(diào)，檢查 各級動態(tài)信號工作情況，分析是否滿足設(shè)計 要求。,B、調(diào)試,CUIT,常用電子系統(tǒng)常用調(diào)試

19、設(shè)備及裝配工具,CUIT,（1）調(diào)試電路的常用儀器, 萬用表。它可以測量交直流電壓、交直流電流、電阻、電容及半導(dǎo)體二極管和三極管。具有精度高，使用方便，應(yīng)用廣泛等特點。, 示波器。示波器可以對電路中的各點電位進行測量和觀察波形，同時可比較任意兩點波形的相位關(guān)系。示波器具有高的靈敏度、高的交流阻抗、對負(fù)載影響小等特點。在使用示波器應(yīng)注意的是所用示波器的頻帶一定要大于被測信號的頻率。, 信號發(fā)生器。因為經(jīng)常要在加信號的情況下進行測試，則在調(diào)試和故障診斷時最好備有信號發(fā)生器。如函數(shù)發(fā)生器，它可產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等波形。,CUIT,（2）調(diào)試電路前的檢查。,電路安裝完畢后，不要急于通電，首先要根

20、據(jù)電路原理圖認(rèn)真檢查電路接線是否正確。主要直觀檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，連線有無接觸不良，元器件有無漏焊，二極管、三極管和電解電容極性有無錯誤。查線時最好用數(shù)字萬用表的蜂鳴器擋來測量。,（3）調(diào)試步驟。,對于電子系統(tǒng)的調(diào)試一般采用化整為零，分塊調(diào)試：, 通電觀察。在確認(rèn)電路連接沒有錯誤的情況下，接通電源。電源接通后不要先急于測量數(shù)據(jù)，而應(yīng)首先觀察有無異?，F(xiàn)象，如有無冒煙，是否聞到異常氣味，手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如有異常，應(yīng)立即關(guān)斷電源 ，待故障排除后方可重新通電。,CUIT, 分塊調(diào)試。把電路按功能分成不同的模塊，分別對各模塊進行調(diào)試。通常調(diào)試順序是按

21、照信號的流向進行，這樣可把前級測試過的輸出作為后一級的輸入信號，為最后聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。分塊調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)測試是在沒有外加信號的條件下測量電路各點電位，通過靜態(tài)測試可以及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件或其他故障。動態(tài)測試是在信號源的作用下，借助示波器觀察各點波形，進行波形分析，測量動態(tài)指標(biāo)。把靜態(tài)和動態(tài)測試的結(jié)果與設(shè)計的指標(biāo)加以比較，經(jīng)深入分析后對電路與參數(shù)提出合理的修整。調(diào)試電路過程應(yīng)對測試結(jié)果作詳盡記錄。, 整機聯(lián)調(diào)。各單元電路調(diào)試好以后，還要將它們連接成整機進行統(tǒng)調(diào)。整機統(tǒng)調(diào)主要觀察和測量動態(tài)特性，把測量的結(jié)果與設(shè)計指標(biāo)逐一對比，找出問題及解決辦法，然后對電路及參數(shù)進行修正，直到整機的

22、性能完全符合設(shè)計要求為止。,CUIT,信號尋跡法：逐級檢查 對分法：縮小故障范圍 分割測試法：切斷電路間的相互聯(lián)系，查找原因 電容器旁路法：用于自激或排查干擾的時候 對比法：相同電路對比 替代法：用已知正常的電路、器件代替懷疑的電路 靜態(tài)測試法：確定單一故障元件 動態(tài)測試法：觀察動態(tài)工作狀況,C、故障診斷與排除方法,CUIT,撰寫課程設(shè)計的總結(jié)報告是對學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報告的能力訓(xùn)練，通過編寫設(shè) 計報告，不僅把設(shè)計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結(jié)，以提高學(xué)生的文字組織表達能力， 而且也把實踐內(nèi)容上升到理論高度。從設(shè)計報告中可以反映出設(shè)計人員的知識水平和層次。,9、課程設(shè)計報告,CUIT,課

23、程設(shè)計結(jié)束后要在規(guī)定的時間內(nèi)交一份設(shè)計總結(jié)報告 總結(jié)報告的首頁包括課題名稱、課程設(shè)計時間、使用儀器及編號、學(xué)生姓名、班級和指導(dǎo)教師等。 設(shè)計總結(jié)報告內(nèi)容包括： (1) 課題名稱； (2) 內(nèi)容摘要； (3) 設(shè)計指標(biāo)(要求)； (4) 系統(tǒng)框圖； (5) 各單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇； (6) 畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理；,CUIT,(7) 組裝調(diào)試；包括使用的主要儀器、儀表，調(diào)試電 路的方法和技巧、測試的數(shù) 據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析，調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法； (8) 實際PCB圖或布線圖； (9) 電路的特點和方案的優(yōu)缺點，提出改進意見和展望； (10) 設(shè)

24、計結(jié)果與數(shù)據(jù)處理； (11) 列出參考文獻； (12) 課程設(shè)計報告的設(shè)計觀點、理論分析、方案結(jié)論、計算等必須正確，盡量做到綱目分明、邏輯清楚、內(nèi)容充實、輕重得當(dāng)、文字通順、圖樣清晰規(guī)范。,CUIT,項目總結(jié),驗收總結(jié) 編寫使用說明文件 對照項目認(rèn)定計劃逐一測試 分析成功、失敗原因 前景展望、后續(xù)工作設(shè)想,演講答辯 選題背景意義 核心問題分析 解決思路方法 理論計算仿真 設(shè)計實現(xiàn)測試 得失分析展望,CUIT,電子設(shè)計中的器件知識和應(yīng)用舉例,1、常規(guī)無源器件：電阻、電容、電感等。 應(yīng)注意使用功率、工作頻率、噪聲系數(shù)、工作損耗等參數(shù)進行選擇。,CUIT,傳感器傳感器基礎(chǔ),傳感器（Transduce

25、r/Sensor）： 轉(zhuǎn)換元件、敏感元件,傳感器的分類 按被測量分類 溫度、壓力、位移、加速度、濕度、流量、速度、氣體等 按工作原理分類 電阻式、電感式、電容式、熱電式、磁電和電磁式、壓電式、光電式、光纖等。,CUIT,應(yīng)變片傳感器 結(jié)構(gòu)： 為了在較小的尺寸范圍內(nèi)得到較大的電阻變化量，通常把電阻絲制成柵狀的應(yīng)變敏感元件，即電阻應(yīng)變片。 特性參數(shù) 初始電阻Ro 靈敏系數(shù)k 允許工作電流Imax通常絲狀片為25 mA 應(yīng)變極限lim e 溫漂,傳感器傳感器基礎(chǔ),CUIT,應(yīng)變片傳感器 傳感器結(jié)構(gòu),傳感器傳感器基礎(chǔ),CUIT,應(yīng)變片傳感器 測量對象 壓力 扭變 形變 測量電路,傳感器傳感器基礎(chǔ),CU

26、IT,集成傳感器 壓力傳感器 MPX5010,0 to 10 kPa (0 to 1.45 psi) 0.2 to 4.7 V Output,CUIT,傳感器 常用傳感器,測量小信號處理電路特點 信號幅度?。?0uV/度） 放大器漂移小 放大倍數(shù)大,CUIT,傳感器 常用傳感器,其它測溫器件 半導(dǎo)體熱敏電阻 正溫度系數(shù)（PTC） 負(fù)溫度系數(shù)（NTC） 溫敏二極管,CUIT,氣敏傳感器-氣敏電阻 有一種煤氣泄漏報警器，在瓦斯泄漏后會報警，甚至啟動脫排油煙機通風(fēng)。這種報警器內(nèi)就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導(dǎo)體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會發(fā)生反應(yīng)，而使自身的電阻值改變。它一般有四個電極，兩個

27、為加熱電極，另兩個為測量電極。氣敏電阻根據(jù)型號對不同的氣體敏感。有的是對汽油，有的是對一氧化碳，有的是對酒精敏感。,傳感器 常用傳感器,CUIT,一種可燃氣體泄露報警器電路圖： 可燃氣體濃度監(jiān)測電極之間的電流 門限電壓比較器工作 音頻報警器工作,CUIT,集成傳感器 電壓型溫度傳感器 LM35/45,CUIT,集成傳感器 電壓型溫度傳感器 LM35/45,CUIT,集成傳感器 電流型溫度傳感器 AD590,. Linear Current Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1mA/K . Wide Temperature Range

28、. . . . . . . . . . . -55oC to 150 C . Two-Terminal Device Voltage In/Current Out . Wide Power Supply Range . . . . . . . . . . . . . +4V to +30V,CUIT,集成傳感器 數(shù)字式溫度傳感器 LM75,CUIT,集成傳感器 數(shù)字式溫度傳感器 LM75,CUIT,集成傳感器 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20,CUIT,集成傳感器 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20,CUIT,數(shù)字式溫度計電路,電壓跟隨器驅(qū)動電壓表，實現(xiàn)數(shù)字化顯示,CUIT,傳感器 常用傳感器,

29、霍爾磁電效應(yīng)傳感器 當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為:U=KIB/d K：霍爾系數(shù) I： 通過的電流 B：磁感應(yīng)強度 d：薄片的厚度,CUIT,霍爾器件 霍爾器件幾乎是每臺計算機中都用的器件，另外在各種精密的工業(yè)設(shè)備中也有它的身影。它主要用來檢測磁力，而且基本上都是以“集成霍爾傳感器”的形式出現(xiàn)。用高靈敏的霍爾器件還可以制作電子羅盤呢。,當(dāng)喇叭上的磁鐵靠近或移開霍爾芯片時就會交替輸出方波脈沖！,CUIT,傳感器 常用傳感器,霍爾傳感器放大電路,CUIT,傳感器 常用傳感器,霍爾傳感

30、器的應(yīng)用 磁場測量 電流測量 振動測量 轉(zhuǎn)速測量 距離測量,CUIT,傳感器 常用傳感器,霍爾電流傳感器,CUIT,傳感器 常用傳感器,霍爾開關(guān)電路,CUIT,傳感器 常用傳感器,CUIT,傳感器 常用傳感器,光電傳感器 光電二極管：光照下，在反向偏壓下產(chǎn)生光生電流 光電流與光 照度成線性,CUIT,傳感器 常用傳感器,光電三極管 由光電二極管產(chǎn)生基極電流,CUIT,傳感器 常用傳感器,紅外熱釋電傳感器（菲涅爾透鏡） 熱釋電效應(yīng)：某些晶體受熱表面極化產(chǎn)生電荷 特點 不受環(huán)境光 影響 被測物體有溫度即會發(fā)光 大氣層對紅外吸收小,CUIT,紅外熱釋電紅外探測器： 利用人體發(fā)出的紅外線進行檢測，產(chǎn)生

31、電信號輸出，常用于防盜報警等電路中。,CUIT,設(shè)計要點2 （補償放大）,設(shè)計要點1 （直流偏置）,設(shè)計要點3 （窗口比較）,紅外防盜報警電路,設(shè)計要點4 （接口驅(qū)動）,CUIT,傳感器 常用傳感器,陶瓷濕度傳感器 感濕材料吸收水分改變電阻率 需要加熱清洗,CUIT,傳感器 常用傳感器,超聲波傳感器 工作原理 超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波, 從而測出發(fā)射和接收回波的時間差t , 然后求出距離S 。在速度v 已知的情況間差t , 然后求出距離S 。在速度v 已知的情況下 S = vt/ 2 常溫下超聲波傳播速度334 米/秒,V 易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大,溫度每升高1 , 聲速增加約0. 6 米/ 秒。已知現(xiàn)場環(huán)境溫度T 時, 超聲波傳播速度V : V = 331. 5 + 0. 607T,CUIT,傳感器 常用傳感器,超聲波傳感器 應(yīng)用 距離、直徑、高度測量 液面、料位測量 工件有無、透明度測量 無損探傷,CUIT,傳感器 常用傳感器,發(fā)射電路,CUIT,傳感器 常用傳感器,接收電路,CUIT,傳感器 常用傳感器,超聲波測距系統(tǒng),CUIT,集成傳感器 V/I轉(zhuǎn)換器 XTR110,CUIT,四 電路