模拟电路制作与调试项目教程.ppt

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1、,书名：模拟电路制作与调试项目教程ISBN：978-7-111-37768-9作者：刘婷婷出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,项,目,三,声光控节能灯制作与调试,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,目 录,学习目标,项目要求,项目引导,知识链接,制作调试,项目验收,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,学习目标,会筛选常用电子元器件。会检测集成运放的性能指标。能完成声光控节能灯电路的制作与调试。,知识目标,能力目标,了解声光控节能灯的工作原理，能识别、检测电路中的元器件，掌握集成运放的工作原理，会进行电路制作

2、与调试。,返回,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,项目要求,1、白天或光线较亮的时候，节能灯不能点亮。2、当天黑或光线较暗时，如果有声音响起，节能 灯就会自动感应点亮。,返回,制作声光控节能灯要求如下：,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,项目引导,返回,（1）小组制订工作计划。（2）完成电路原理设计图。（3）画PCB布线图。（4）填领料单领取元器件。（5）检测元器件，完成检测报告。（6）根据布线图制作电路。（7）电路功能检测与故障排除。（8）产品展示&项目汇报。,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,虚拟工作室,返回,声光控节能灯电路图,模拟电

3、路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,任务一 分析电路工作原理,子任务1 识别元器件符号,子任务3 绘制电路原理图,返回,子任务4 绘制PCB焊接草图,子任务2 分析电路工作原理,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,子任务1 识别元器件符号,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,桥式整流电路,半波整流,滤波电路,稳压电路,对拾音器进来的信号进行两级同相放大,由运放组成的比较放大器，实现电路的光电控制。,比较放大电路，在无光有声时驱动晶闸管工作。,模拟电路制作与调试项目教程 高职高专 ppt 课件,声光控延时开关的电路原理图如图所示。电路中的主要元器件是集成

4、运放LM324，电路结构简单，工作可靠性高。电路功能是：将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。依据主要元器件将电路划分为以下几个主要单元。1电源电路：VD3VD6、R13、VS、C3构成电源电路。由VD3VD6组成桥式整流，再经过C3滤波，最后经过稳压管VS稳压，给控制电路提供10V直流电压。2控制电路：由集成运放LM324等元件组成。3声电转换器：MIC将声音转换成电信号、光敏电阻RL受光线控制改变其阻值的大小（光强电阻变小）。4延时电路：C4、R9组成亮灯延时电路，时间常数R9C4。,电路原理分析,想一想议一议,1电路中的MIC的作用是什么？2电路中的LM324的作用是什么？3电路中C1

5、、C2的作用各是什么？4光敏电阻器RL的作用是什么？5电容器C3、C4的作用各是什么？6运算放大器的电压放大倍数与哪些参数有关？7可控硅SCR在本电路中的作用是什么？,任务2 识别并检测元器件,子任务1 识别元器件符号,子任务2 识别元器件,子任务1 检测元器件,驻极体话筒的识别与检测,驻极体话筒属于电容式话筒的一种，声电转换的关键元件是驻极体振动膜。当声波输入时，驻极体膜片随声波的强弱而振动，使电容极板间的距离发生变化，引起电容量C发生变化，因为驻极体两侧的电荷来变，因此电容两端的电压（UC=QC）发生变化，从而实现了声电转换。由于振动引起的输出电压的变化量较小，所以要在电容的后面加一个效应

6、管进行放大，提高话筒的灵敏度，同时场效应管还可以与音频放大器匹配。,要求：根据前面所学的知识，识别本项目所给的驻极体话筒（两端式还是三端式），并用万用表检测其质量及好坏。方法步骤：（1）从外观特征识别驻极体话筒，判断两端式还是三端式。（2）对本项目所给的驻极体话筒进行检测。,做一做,LM324,LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。,要求：根据前面所学的知识，识别本项目所给的集成运算放大器（LM324）的管脚，用万用表检测其好坏。方法步骤：（1）判断LM324的引脚（2）通电情况下(加5V电压)，用万

7、用测量LM324各引脚的电压与正常值比较。（3）根据测量结果判断LM324的好坏。,做一做,1LM324的功能是，它内部有 个集成运算放大器。它的工作电压是 V。2如何识别LM324的管脚？3如何用万用表检测LM324的好坏？4LM324与LM386有什么不同？,想一想,晶闸管（可控硅）,晶闸管就是晶体闸流管，俗称可控硅（SCR）。单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。,1单、双向可控硅的判别先任测两个极，若正、反测指针均不动（R1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T

8、2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R1或R10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。,2单向可控硅电极识别用万用表R1挡测量三个引脚之间的正反向电阻，其中有一次电阻值较小，此时黑表表连接的是控制极，红表笔接的是阴极，余下的就是阳极。质量判别用万用表R1挡，红笔接K极（阴极），黑笔接阳极，电阻值应为无穷大，然后再两表笔保持连接状态下，黑表笔同时碰触一下控制极后立即断开，阻值变得

9、较小。且维持不变，表示被测管的触发维持特性基本正常。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回位置，则表明可控硅良好。,1晶闸管又称为，它分为 和 两种。它是一种 半导体器件，体积，重量。晶闸管主要作用是用 控制。2单向晶闸管的导通条件是什么？3如何用万用表检测晶闸管的好坏？4双向晶闸管的特点是什么？它与单向晶闸管有何异同？,想一想,任务三 制作&调试电路,工作任务1制作声光控节能灯电路2调试声光控节能灯电路3写出制作调试报告,子任务1 电路元器件的装配与布局,做一做要求：根据前面所学的知识，对元器件进行正确的装配与布局操作步骤：（1）按工艺要求安装色环电阻器（2）按工艺要求安装三极管（3）按工艺要求

10、安装电解电容器（4）按工艺要求安装驻极体话筒（5）按工艺要求安装集成电路LM324想一想1安装布局元器件时应遵守什么原则？2光敏电阻安装时要注意什么问题？,子任务2：制作声光控节能灯电路,做一做要求：按制作要求制作声光控节能灯电路，并撰写制作报告。方法步骤：（1）对安装好的元件进行手工焊接。（2）检查焊点质量。,子任务3：调试声光控节能灯电路,方法与步骤：1断电检查电路的通断 2通电调试声光控节能电路3分模块调试电路 作业：完成相关课堂工作页,小组讨论,返回,1、如果白天或光线较强的时候灯也能亮，可能是电路的哪部分出了问题？2、如果灯一直不亮，可能是什么问题？,功能不能实现！怎么办？,返回,项

11、目验收,内容一：集成运放LM234的识别与检测,（1）简述运放各引脚的功能。（2）检测运放各引脚正常工作电压，会根据实际电压判断运放的工作状态。,返回,内容二：项目功能验收,（1）分组汇报项目的学习与制作情况。（2）分组通电演示电路功能并回答有关问题。,知识链接：集成运算放大器,集成电路,1 集成运算放大器的简单介绍,集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。它是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。,运放的应用领域：信号处理、信号测量、波 形转换、自动控制等。,运放的模拟计算：信号的加、减、乘、除、积 分、微分、对数等运算。,一、运算放大器的组成,输入级：都采用带恒流源的

12、差分放大电路，输入电 阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号。,中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的 共发射极放大电路。,输出级：要求输出电阻低，带负载能力强，一般由 互补对称电路或射极输出器构成。,1、电路组成：,1 集成运算放大器的简单介绍,2、运放的外形及引脚：,一、运算放大器的组成,1 集成运算放大器的简单介绍,3、运放的电路符号：,一、运算放大器的组成,反相输入端,同相输入端,输出端,1 集成运算放大器的简单介绍,二、集成运算放大器的特点,1、Auo 高:80dB140dB2、rid 高:10510113、ro 低:几十 几百4、KCMR高:70dB130dB,电压放大倍数高、输

13、入电阻大、输出电阻小、零点漂移小，抗干扰能力强，可靠性高、体积小，低成本、能耗小等。,1 集成运算放大器的简单介绍,三、主要参数,1.最大输出电压 UOPP 使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。,2.开环差模电压增益 Auo 未接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。,6.共模输入电压范围 UICM 运放能承受的最大共模输入电压。超出此值，运 放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。,愈小愈好,3.输入失调电压 UIO4.输入失调电流 IIO5.输入偏置电流 IIB,1 集成运算放大器的简单介绍,四、运算放大器电压传输特性,电压传输特性 uo=

14、f(ui),线性区,饱和区,uo=Auoui=Auo(u+u),1、线性区：uo=Auo(u+u),2、非线性区饱和区：u+-u X 时，uo=+UOM u+-u X 时，uo=UOM,Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。,1 集成运算放大器的简单介绍,一、理想运算放大器的条件,1、开环电压放大倍数 Auo,2、开环输入电阻 ri,3、开环输出电阻 ro 0,4、共模抑制比 KCMR,1 集成运算放大器的简单介绍,二、理想运算放大器的特性,1.工作在饱和区的特点,u+u 时，uo=+UOM u+u 时，uo=UOM,线性区,饱和区,2.工作在线性区的特点,因为 u

15、o=Auo(u+u),差模输入电压约等于 0，即 u+=u，两输入端 相当短路，但未真正短路，故称“虚短”,u0是有限值,Auo又很大，所以,1 集成运算放大器的简单介绍,二、理想运算放大器的特性,2.工作在线性区的特点,因为 ri为无穷大。,运放输入电流约等于 0，即 i+=i 0,称“虚断”,i+,i,因为 ro为0。,运放输出电压不受负载大小的影响。,1 集成运算放大器的简单介绍,2 运算放大器在信号运算方面的应用,一、比例运算电路,1.反相比例运算,电路组成,ui从反相输入端输入同相输入端接地,因静态时要求u+、u 对地电阻相同，所以平衡电阻 R2=R1/RF,电压放大倍数,因i+=0

16、,所以u+=0 u=u+=0-称“虚地”,ri，i+=i=0,i1 if,结论：,Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。,Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。,|Auf|可大于 1，也可等于 1 或小于 1。,因u=u+=0，所以反相输入端“虚地”。,一、比例运算电路,1.反相比例运算,2 运算放大器在信号运算方面的应用,因要求静态时u+、u对地电阻相同，故R2=R1/RF,一、比例运算电路,2.同相比例运算,因虚断，所以u+=ui,电路组成,电压放大倍数,因虚短，故 u=u+=ui,if,i1,i1=if,2 运算放大器在信号运算方面

17、的应用,结论：,Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因 为 ui 加在同相输入端。,Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运 放本身参数无关。,Auf 1，不能小于 1。,u=u+0，反相输入端不存在“虚地”现象。,一、比例运算电路,2.同相比例运算,2 运算放大器在信号运算方面的应用,当 R1=且 RF=0 时，,uo=ui，Auf=1，称电压跟随器。,由运放构成的电压跟 随器输入电阻高、输出 电阻低，其跟随性能比 射极输出器更好。,一、比例运算电路,2.同相比例运算,2 运算放大器在信号运算方面的应用,负载电流的大小与负载无关。,例：负载浮地的电压-电流的转换电路,1.能测量较小

18、的电压；2.输入电阻高，对被 测电路影响小。,流过电流表的电流,2.同相比例运算,2 运算放大器在信号运算方面的应用,二、加法运算电路,1.反相加法运算电路,因虚短,u=u+=0,平衡电阻：R2=Ri1/Ri2/RF,因虚断，i=0,所以 ii1+ii2=if,动画,2 运算放大器在信号运算方面的应用,二、加法运算电路,2.同相加法运算电路,方法1:根据叠加原理 ui1单独作用(ui20)时,同理，ui2单独作用时,2 运算放大器在信号运算方面的应用,方法2：,u+=?,也可写出 u和 u+的表达式，用 u=u+的性质求解。,2.同相加法运算电路,2 运算放大器在信号运算方面的应用,三、减法运

19、算电路,由虚断和虚短可得：,分析方法1：,iR1,iRF,由虚断可得：,2 运算放大器在信号运算方面的应用,三、减法运算电路,如果取 R1=R2，R3=RF,如 R1=R2=R3=RF,输出与两个输入信号的差值成正比。,常用做测量放大电路,分析方法1：,2 运算放大器在信号运算方面的应用,分析方法2：利用叠加原理,u+,ui1单独作用时,ui2单独作用时,三、减法运算电路,减法运算电路可看作是反相比例运算与同相比例运算电路的叠加。,2 运算放大器在信号运算方面的应用,四、积分运算电路,由虚短及虚断可得 i1=if,if=?,当电容CF的初始电压为 uC(t0)时，则有,2 运算放大器在信号运算

20、方面的应用,若ui=Ui（恒定直流量）时，则,积分饱和,线性积分时间,线性积分时间,UOM,ui=Ui 0,ui=Ui 0,采用运放组成的积分电路,由于充电电流基本恒定,故 uo 是时间 t 的一次函数,从而提高了它的线性度。,输出电压随时间线性变化,Ui,Ui,四、积分运算电路,2 运算放大器在信号运算方面的应用,比例-积分运算电路,上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分,这种运算器又称 PI 调节器,常用于控制系统中,以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和 CF，可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的要求。,2 运算放大器在信号运算方面的应用,五、微分运算电路,由虚短

21、及虚断可得 i1=if,Ui,Ui,2 运算放大器在信号运算方面的应用,比例-微分运算电路,PD调节器,上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分,控制系统中，PD调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。,2 运算放大器在信号运算方面的应用,3 电压比较器,电压比较器的基本特性电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。,注意：在运算电路中所使用的“虚地”概念在非线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。

22、,图3.1.1 电压比较器的符号及传输特性,1.高电平(UoH)和低电平(UoL)电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平UoH可接近于正电源电压(UCC)，低电平UoL可接近于负电源电压(-UEE)。专用比较器的输出电平一般与数字电路兼容，即 UoH3.4V左右，UoL0.4V左右。,2.鉴别灵敏度 在实际电路中，集成运放和专用比较器芯片的Aud不为无穷大，ui在ur附近的一个很小范围内存在着一个比较器的不灵敏区。如图3.1.1(b)中虚线所示的输入电压变化范围，在该范围内输出状态既非UoH，也非UoL，故无法实现对输入电平大小进行判别。Aud越大，则这个不

23、灵敏区就越小，工程上称比较器的鉴别灵敏度越高。,3.转换速度 转换速度是比较器的另一个重要特性，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。比较器的转换速度与器件压摆率SR有关，SR越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。,3.1.2 电压比较器的开环应用简单比较器 1.过零比较器 令参考电平ur=0。若Ui 0，uo=UoL 若Ui0，uo=UoH 这种电路可做为零电平检测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。,问题：若参考电平ur0。而是接参考电压UREF，输出波形会有什么样的变化？,图过零比较器及脉宽调

24、制器输出波形(a)过零比较器整形波形；(b)脉宽调制器输出波形,迟滞比较器1.简单比较器应用中存在的问题一是输出电压转换时间受比较器翻转速度（压摆率SR）的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭(如图3.1.5(a)所示)；二是抗干扰能力差，如图3.1.5(b)所示，若ui在参考电压ur(=0)附近有噪声或干扰，则输出波形将产生错误的跳变，直至ui远离ur值才稳定下来。如果对受干扰的uo波形去计数，计数值必然会多出许多，从而造成极大的误差。,图3.1.5 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况(a)输出波形边缘不陡峭(b)受干扰情况,2.迟滞比较器电路及传输特性 为了解决以上两个问题，可将比较器

25、设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值，比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为迟滞比较器，或称施密特触发器。电路是在简单比较器基础上增加了正反馈电路实现的。正反馈也加快了翻转速度。,1)反向输入的迟滞比较器 R2将uo反馈到运放的同相端与R1一起构成正反馈，其正反馈系数F为,上门限电压,下门限电压,该电路传输特性分析：因为信号加在运放反相端，所以ui为负时，uo必为正，且等于高电平UoH=UCC。此时，同相端电压(U+)为参考电平Ur1:,(3.1.2),当ui由负逐渐向正变化，且ui=Uf=Ur1时，输出将由高电平转换为低电平。我们称uo从高到

26、低所对应的ui转换电平为上门限电压，记为UTH。即,(3.1.3),而后，ui再增大，uo将维持在低电平。注意此时比较器的参考电压Ur也将发生变化，即,(3.1.4),可见，当ui由正变负的比较电平将是Ur2(负值)，故只有当ui变得比Ur2更负时，uo才又从低变高。所以，称Ur2为下门限电压，记为UTL，即,(3.1.5),特点：输出端从高电平跳变到低电平对应的阈值电压与从低电平跳变到高电平对应的阈值电压不同！,综上所述，迟滞比较器的传输特性曲线如图3.1.6(b)所示。由于它像磁性材料的磁滞回线，因此称之为迟滞比较器或滞回比较器。迟滞比较器的上、下门限之差称之为回差，用U表示：,(3.1.

27、6),正是由于回差的存在，才提高了比较器的抗干扰能力。,如图所示。由于使电路输出状态跳变的输入电压不发生在同一电平上，当ui上叠加有干扰信号时，只要该干扰信号的幅度不大于回差U，则该干扰的存在就不会导致比较器输出状态的错误跳变。应该指出，回差U的存在使比较器的鉴别灵敏度降低了。输入电压ui的峰峰值必须大于回差，否则，输出电平不可能转换。,图迟滞比较器输出波形,2)同相输入迟滞比较器 电路如图3.1.8(a)所示，信号与反馈都加到运放同相端，而反相端接地(U-=0)。只有当同相端电压U+=U-=0时，输出状态才发生跳变。而同相端电压等于正反馈电压与ui在此端分压的叠加。据此，可得该电路的上门限电

28、压和下门限电压分别为,(3.1.7),(3.1.8),其传输特性如图3.1.8(b)所示。迟滞比较器又名施密特触发器或双稳态电路，它有两个状态，且具有记忆功能。,图同相输入迟滞比较器及其传输特性(a)电路；(b)传输特性曲线,【例】电路如图3.1.9(a)所示，输入电压ui的波形如图3.1.9(b)所示，试画出uo1、uo2的波形图。,图 3.1.9 电路图与波形图,项目验收,内容一：集成运放LM234的识别与检测,（1）简述运放各引脚的功能。（2）检测运放各引脚正常工作电压，会根据实际电压判断运放的工作状态。,返回,内容二：项目功能验收,（1）分组汇报项目的学习与制作情况。（2）分组通电演示电路功能并回答有关问题。,Thanks！,