至诚学院大学生电子设计竞赛培训第二讲.ppt

2019/7/15,第二讲 基本电路介绍,福州大学物信学院通信工程系 陈俊 2012.3.29,运算放大器的用途 运算放大器的选型 运算放大器的选型原则 运算放大器的特殊应用举例 电压比较器的应用 集成函数发生器8038简介,基本单元电路设计之运算电路,1、信号放大（信号调理电路） 2、信号反向（极性转换） 3、信号积分、微分（波形变换） 4、信号缓冲（阻抗匹配） 5、信号产生（波形发生器） 6、信号比较（过零比较、产生触发信号） 7、信号滤波（有源滤波器） 8、信号检波（峰值检波器）,运算放大器电路的应用技术,一、运算放大器的用途：,二、运算放大器的选型,1、无特殊要求，应尽量选用通用型运算放大器。 2、不盲目追求参数的先进性，如：高输入阻抗，但失真电压也较大；低功耗的动放，转换速率也必然较低。 3、当电路中含有多个运算放大器时，建议选用双运放或四运放。 4、对微弱信号放大时，应选用失调及噪声系数很小的专用运放。,三、运算放大器的选型原则,1、电压电流变换器,输出负载中的电流正比于输入电压的运放电路，电压电流变换器，由于传输系数是电导，也称之为转移电导放大器。,当输入电压为恒定值时，其负载中的电流为恒定值，与负载无关，则构成恒流源电路。电压电流变换电路有多种构成方法，以下根据负载是否接地几种典型电路。,四、运算放大器的特殊应用举例,当,能将输入电流转换为输出电压的运放电路。由于它的传输系数为电阻，也称之为转移电阻放大器。,在非电量变换器中有一种电流式变换器，它可以直接将非电量信号转换为输出电流，如光敏二极管就是将光信号转换为二极管反向电流。,2、电流-电压变换器,由电阻传感器电桥和各运放组成的运放电路被称之为电桥放大器。在许多非电量测量仪器中经常采用电阻传感器。通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。这些电传感器通常被接成电桥形式。,3、电桥放大器,注：图中IA为通用放大器,差分输入电压为：,输出电压及非线性误差：,恒压供电电桥放大器,特点：灵敏度高，无二极管压降。,4、线性检波电路(有源半波整波）,5、绝对值变换器（有源全波整流）,6、正弦波发生器,7、方波、三角波发生器,由电容和电感网络所构成的无源滤波器具有许多实际用途，然而电感体积大，价格高。采用运算放大器和具有选频特性的负反馈支路能够设计出只用电阻和电容的滤波器。,8、有源滤波器,当,截止频率：,（1）二阶低通滤波器的设计,当,截止频率：,当,截止频率：,（2）二阶高通滤波器的设计,当,截止频率：,当,中心频率：,（3）带通滤波器的设计,当,中心频率：,（4）陷波器的设计,LM339内含有四比较器，LM311内含单比较器。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选315K）。,五、LM339电压比较器的应用,1、单限比较器电路,实例：过热检测保护电路,迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。前面介绍的单限比较器，如果输入信号在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。,2、迟滞比较器,实例：电网过压检测电路,3、双限比较器（窗口比较器）,集成函数发生器8038简介,1、8038的电路组成与工作原理 8038内部由电阻分压器， 电压比较器A1、 A2， 触发器、 恒流源I1、 I2， 电子开关S和正弦波变换器组成。 内部原理电路如图（a）所示， 图（b）为其外引脚排列， 封装形式是双列直插。,集成函数发生器8038的内部原理电路和外引脚排列 （a） 内部原理电路; （b） 外引脚排列,2、8038的典型应用 图1为8038集成函数发生器构成的方波、 三角波和正弦波振荡产生电路。 图2为用8038集成函数发生器构成的多种函数信号发生器。 波段开关S1作频率粗调以选择频段。 S2可以选择正弦波、 三角波或方波输出。,图1 8038集成函数发生器的典型应用电路,图2 由8038构成的多种函数信号发生器,基本单元电路设计之功率放大电路,继电器接口电路设计 蜂鸣器接口电路设计 步进电机接口电路设计,继电器接口电路设计,继电器典型接口电路,二极管一般选择1N4148、1N4001；,三极管选择9013、9014、8050,设继电器的工作电流为50mA，三极管放大倍数为100，集电极电流为继电器的工作电流的两倍，以提高可靠性，因此，基极电流应为：,因此偏置电阻R为：,从而保证了三极管工作于开关状态，能可靠闭合,蜂鸣器接口电路设计,蜂鸣器内装有发声电路，外边有两极引线，一根负极，一根正极。使用时正极接电池正极，负极接电池负极。当有电流通过时，能发出悦耳的蜂鸣声。,步进电机接口电路设计,步进电机典型接口电路,ULN2003基极上拉电阻的选择,例：某步进电机在5V下的工作电流为200mA，请选择一个合适的上拉电阻的大小。,解：经查找l输出电流与输入电流关