汽车电工电子26316.pptx
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1、汽车电工电子汽车电工电子技术技术 无锡职业技术学院单元九单元九 汽车集成电路分析与应用汽车集成电路分析与应用 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 课题课题3 3 集成触发器集成触发器 课题课题4 5554 555电路在汽车中的应用电路在汽车中的应用 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 基础知识基础知识 集集成成运运算算放放大大器器简简称称集集成成运运放放,它它最最初初是是作作为为电电子子模模拟拟计计算算机机的的基基本本运运算算单单元元,现现在在,集集成成运运放放已已广广泛泛
2、应应用用于于信信号号处处理理、信号测量以及波形产生等方面。信号测量以及波形产生等方面。1.集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 集集成成运运算算放放大大器器的的特特点点与与其其制制造造工工艺艺紧紧密相关,主要有以下几点。密相关,主要有以下几点。由由于于集集成成电电路路制制造造工工艺艺中中难难以以制制造造电电感感以以及及大大容容量量的的电电容容,因因此此集集成成运运放放采采用用直直接耦合方式。接耦合方式。1.集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 由由于于集集
3、成成运运放放中中的的各各个个晶晶体体管管是是通通过过同同一一工工艺艺过过程程制制作作在在同同一一硅硅片片上上的的,因因此此元元件件参参数数对对称称性性好好,容容易易制制成成温温度度漂漂移移很很小小的的运算放大器。运算放大器。1.集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 集集成成运运放放中中的的二二极极管管都都是是由由三三极极管管的的集集电电极极-基基极极联联结结而而成成。同同时时,由由于于制制作作高高阻阻值值的的电电阻阻成成本本高高、占占用用硅硅片片面面积积大大,且且阻阻值值偏偏差差大大,因因此此在在集集成成运运放放中中常常用用
4、恒恒流流源源代代替大电阻,或采用外接电阻的方式。替大电阻,或采用外接电阻的方式。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 集成运算放大器的外形如图集成运算放大器的外形如图9-1所示。所示。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 集集成成运运算算放放大大器器的的图图形形符符号号如如图图所所示示。它它有有两两个个输输入入端端和和一一个个输输出出端端,同同相相输输入入端端标标有有符符号号“+”,表表示示输输出出电电压压(uo)与与该该端端输输入
5、入电电压压(uP)相相位位相相同同;反反相相输输入入端端标标有有符符号号“”,表表示示输输出出电电压压与该端输入电压(与该端输入电压(uN)相位相反。)相位相反。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 集集成成运运算算放放大大器器一一般般由由输输入入级级、中中间间级级、输输出出级级以以及及偏偏置置电电路路4个个部部分分组组成成,如图所示。如图所示。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结
6、构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (1)输入级)输入级集集成成运运放放的的输输入入级级通通常常采采用用采采用用差差动动放放大大电电路路,该该电电路路输输入入电电阻阻大大,并并且且能能有效抑制零点漂移。有效抑制零点漂移。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (2)中间级)中间级中中间间级级主主要要进进行行电电压压放放大大,要要求求有有较较高高的的电电压压放放大大
7、倍倍数数,一一般般由由共共发发射射极极电电路构成。路构成。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (3)输出级)输出级输输出出级级与与负负载载相相连连,应应具具有有较较大大的的输输出出电电压压,较较高高的的输输出出功功率率和和较较低低的的输输出出电电阻阻,并并具具有有过过载载保保护护。因因此此,一一般般采采用射极输出器或互补功率放大电路。用射极输出器或互补功率放大电路。2.集成运放集成运放的外形和基本结构的外形和基本结构 课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (4)偏置电路)偏置电路偏偏
8、置置电电路路为为各各级级提提供供合合适适的的静静态态工工作作点。点。3.集成运放集成运放的主要性能指标的主要性能指标课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 要要合合理理选选择择和和正正确确使使用用集集成成运运算算放放大大器器,就就必必须须熟熟悉悉其其性性能能。衡衡量量集集成成运运放放性能优劣的主要依据是它的各种参数。性能优劣的主要依据是它的各种参数。3.集成运放集成运放的主要性能指标的主要性能指标课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (1)开环差模电压放大倍数)开环差模电压放大倍数开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数数(Aod)是是集集成
9、成运运放放在在开开环环(没没有有反反馈馈电电路路)时时的的输输出出电电压压与与输输入入差差模模信信号号(有有效效输输入入信信号)电压之比。号)电压之比。3.集成运放集成运放的主要性能指标的主要性能指标课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (2)共模抑制比)共模抑制比共共模模抑抑制制比比(KCMR)是是全全面面衡衡量量差差动动放放大大电电路路的的重重要要指指标标。共共模模抑抑制制比比越越大大,说说明明电电路路对对差差模模信信号号的的放放大大能能力力越越强强,对对零零点点漂漂移移等等共共模模信信号号的的抑抑制制能能力力也也越越强。强。3.集成运放集成运放的主要性能指标的
10、主要性能指标课题课题1 1 集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点分析 (3)输入电阻和输出电阻)输入电阻和输出电阻输输入入电电阻阻(Rid)是是集集成成运运放放两两输输入入端端的的动动态态电电阻阻,一一般般为为M 级级。输输出出电电阻阻(Ro)是是集集成成运运放放开开环环工工作作时时,从从输输出出端端向向里里看看进进去去的的等等效效电电阻阻。(Ro)越越小,集成运放带负载能力越强。小,集成运放带负载能力越强。汽汽车车电电子子电电路路中中常常用用的的集集成成运运放放有有LM741、LM324和和LM329等。等。课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 课题课题2 2
11、 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM741双双电电源源单单集集成成运运放放为为8个个引引脚脚的的双双列列直直插插式式封封装装。LM741的的引引脚脚排排列列如如图图所所示示。2脚脚是是放放大大器器的的反反相相输输入入端端;3脚脚是是同同相相输输入入端端;6脚脚是是输输出出端端;1脚脚、5脚脚是是放放大大交交流流信信号号时时的的电电路路调调零零端端,汽汽车车中中不不用用;8脚脚是是空空脚脚;7脚脚接接正正电电源源;4脚脚接接负负电电源源,在在汽汽车中用作比较器时直接接搭铁。车中用作比较器时直接接搭铁。LM741 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM7
12、41 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM324双双电电源源4集集成成运运放放是是美美国国国国家家半半导导体体公公司司的的产产品品,为为14个个引引脚脚的的双双列列直直插插式式封封装装。LM324内内部部有有4个个独独立立的的集集成成运运放放,其其引引脚脚排排列列如如图图所所示示。4脚脚接接正正电电源源;11脚脚接接负负电电源源,在在汽汽车车中中用用作作比比较较器器时时直直接接接接搭搭铁。铁。LM324 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM324 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM339单单电电源源4集
13、集成成运运放放是是美美国国国国家家半半导导体体公公司司的的产产品品,为为14个个引引脚脚的的双双列列直直插插式式封封装装。LM339在在汽汽车车中中专专门门用用作作比比较较器器,其其内内部部有有4个个可可以以独独立立使使用用的的比比较较器器,其其引引脚脚排排列列如如图图所所示示。使使用用时时只只需需接接单单电电源源,3脚脚接正电源,接正电源,12脚接搭铁。脚接搭铁。LM339 课题课题2 2 集成运放在汽车中的应用集成运放在汽车中的应用 LM339 课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件 在在分分析析集集成成运运放放组组成成的的各各种种电电路路时时,将将
14、实实际际的的集集成成运运放放作作为为理理想想运运放放来来处处理理,并并分分清清其其工工作作状状态是十分重要的。态是十分重要的。课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件 理理想想的的集集成成运运放放应应满满足足以以下下各各项项性性能能指标。指标。开环电压放大倍数开环电压放大倍数Aod。输入电阻输入电阻Rid。输出电阻输出电阻Ro0。共模抑制比共模抑制比KCMR。课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的传输特性集成运放的传输特性传传输输特特性性是是表表示示集集成成运运放放输输出出电电压压与与输输入入电电压压之之间间关关系系的的特特性性曲曲线线,如如图图
15、中中曲曲线线1所所示示。图图中中,BC段段为为线线性性区区,在在此此范范围围内内输输出出电电压压(uo)与与两两输输入入端端电电位位差差(即即净净输输入入电电压)成正比:压)成正比:uo=Aod(uPuN)课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的传输特性集成运放的传输特性课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的传输特性集成运放的传输特性集集成成运运放放的的线线性性区区很很小小,理理想想运运放放的的传传输输特特性性如如图图中中的的曲曲线线2所所示示,此此时时BC段段与与uo轴轴完完全全重重合合。实实际际应应用用中中,集集成成运运算算放放大大电电路路大大都都接接成成负负反反馈馈电电
16、路路(将将集集成成运运放放的的输输出出电电压压通通过过反馈元件返送到反相输入端)。反馈元件返送到反相输入端)。课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的传输特性集成运放的传输特性运运放放在在线线性性区区的的分分析析要要领领有有如如下下两两条。条。同同相相输输入入端端电电位位等等于于反反相相输输入入端端电电位位。这这是是由由于于集集成成运运放放开开环环电电压压放放大大倍数倍数Aod,课题课题3 3 集成触发器集成触发器 集成运放的传输特性集成运放的传输特性同同相相输输入入端端电电流流和和反反相相输输入入端端电电流流为为0。这这是是由由于于集集成成运运放放输输入入电电阻阻Rid,因因此此可可
17、认认为为两两个个输输入入端端电电流流为为0,即即iP=iN=0。但但两两个个输输入入端端并并没没有有真真正正断断开开,因因此此称称为为“虚虚断断”。课题课题4 5554 555电路在汽车中的应用电路在汽车中的应用 蓄电池电压过低报警电路蓄电池电压过低报警电路 1.1.实训内容实训内容 1 1、了解集成运算放大器的结构;、了解集成运算放大器的结构;2 2、掌握集成运算放大器的工作原理;、掌握集成运算放大器的工作原理;3 3、掌握蓄电池电压过低报警电路的、掌握蓄电池电压过低报警电路的工作原理。工作原理。课题课题4 5554 555电路在汽车中的应用电路在汽车中的应用 蓄电池电压过低报警电路蓄电池电
18、压过低报警电路 2.2.实训目的及要求实训目的及要求 1 1、学学生生了了解解集集成成运运算算放放大大器器的的结结构构和工作原理;和工作原理;2 2、学生具备看图、学生具备看图接线的能力接线的能力;3 3、学生掌握分析电路的能力;、学生掌握分析电路的能力;4 4、学学生生能能够够具具有有调调节节阻阻值值改改变变控控制制电压的能力电压的能力。课题课题4 5554 555电路在汽车中的应用电路在汽车中的应用 蓄电池电压过低报警电路蓄电池电压过低报警电路 3.3.实训工具及设备实训工具及设备 万万 用用 表表、导导 线线、运运 算算 放放 大大 器器LM741和和相相关关电电阻阻电电容容、发发光光二
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