任务十可燃性气体报警器的分析与制作-重庆科创职业学院

1、电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践可燃性气体报警器的分析与制作可燃性气体报警器的分析与制作任务十任务十电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 555555定时器又称时基电路，是一种用途很广泛定时器又称时基电路，是一种用途很广泛的单片集成电路。若在其外部配上少许阻容元件，的单片集成电路。若在其外部配上少许阻容元

2、件，便能构成各种不同用途的脉冲电路。同时，由于它便能构成各种不同用途的脉冲电路。同时，由于它的性能优良，使用灵活方便，在工业自动控制、家的性能优良，使用灵活方便，在工业自动控制、家用电器和电子玩具等许多领域得到广泛的应用。用电器和电子玩具等许多领域得到广泛的应用。 电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 555 555定时器有双极型和定时器有双极型和CMOSCMOS型，双极型型号为型，双极型型号为555(555(单单) )和和556(556(双双) )；CMOSCMOS型型号是型型号是7555(7555(单单) )和和7556(7556(双双) )。双极型电源

3、范围窄；而。双极型电源范围窄；而CMOSCMOS型则功耗低、型则功耗低、适用电源范围宽、定时元件的选择范围大、输出电流适用电源范围宽、定时元件的选择范围大、输出电流小。但二者的逻辑功能与外部引脚排列完全相同。小。但二者的逻辑功能与外部引脚排列完全相同。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践截止截止11不变不变不变不变1导通导通01导通导通0XX0V QTRTHR 输输 出出 输输 入入CCV32CCV32CCV31CCV32CCV31CCV31当在控制端当在控制端CO 外加控制电压时，可改

4、变比较器外加控制电压时，可改变比较器A1、A2的参考电位。当不需要的参考电位。当不需要CO时，时，CO 端一般经端一般经0.01F电容器接地，以防干扰的侵入。电容器接地，以防干扰的侵入。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践CRRTf)2(7 . 01121电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践占空比可调的矩形脉冲发生器占空比可调的矩形脉冲发生器 %100211RRRq电子电路分析与

5、实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践多路开关数字控制计算机DACADC功率放大功率放大执行机构执行机构加热炉加热炉温度传感器温度传感器信号放大信号放大多路开关模数模数转换器转换器数模数模转换器转换器典型的自动控温锅炉实例典型的自动控温锅炉实例：电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践(1)(1)数数/ /模转换器模转换器(DAC)(DAC) D/A转换器的基本原理转换器的基本原理 将输入的每一位二进制代码按其权的大小将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟

6、量，然后将代表各位的模拟转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。这样便实现了从数字量到模拟量的转换。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践d0d1dn-1uO或或iO模拟模拟输出输出N位位二进二进制代制代码码)2222(00112211oddddKunnnnu电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践权电阻权电阻D/A转换器转换器RF(R/2)求和运放求和运放uOAS0S1S2S3VREF23R22R21R20Rd0

7、 d1 d2 d3求和电路求和电路权电阻网络权电阻网络电子开关电子开关组成组成参考参考电压电压d0d3为数字输入量，为数字输入量，d为为1 1时，开关时，开关S接接VREF；d为为0 0时，时，S接地。接地。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践工作原理工作原理I0I1I2I333dRVIREF222dRVIREF114dRVIREF008dRVIREF输出电压输出电压u0正比正比于输入数字量于输入数字量IRF(R/2)求和运放求和运放uOAS0S1S2S3VREF23R22R21R20Rd0 d1 d2 d3电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与

8、实践电子电路分析与实践0011223340123022222ddddVIIIIRiRuREFFFD/A转换器主要技术指标转换器主要技术指标*分辨率分辨率 分辨率是指输出电压最小变化量（分辨率是指输出电压最小变化量（ULSE）与最大）与最大输出电压（输出电压（UMAX）即满量程输出电压之比。）即满量程输出电压之比。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 如三位输入的如三位输入的D/A，分辨，分辨率即为率即为1/70.143。左图即是其。左图即是其输出电压，是阶梯的，每一个输出电压，是阶梯的，每一个最小变化量最小变化量ULSE1V（称为一（称为一个阶梯）。如果是个

9、阶梯）。如果是1010位输入的，位输入的，分辨率约为分辨率约为1/2100.00098。 所以分辨率一般直接用所以分辨率一般直接用位数来表示，如位数来表示，如8 8位、位、1010位位等，位数越高，分辨率越高。等，位数越高，分辨率越高。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践*精度精度 精度是指实际输出电压与理论输出电压之间的偏精度是指实际输出电压与理论输出电压之间的偏离程度，通常用最大误差与满量程输出电压之比的百离程度，通常用最大误差与满量程输出电压之比的百分数表示。分数表示。 例如某例如某DAC的满量程输出电压是的满量程输出电压是10V，如果误差，如果误差1

10、 1，则输出电压最大误差为，则输出电压最大误差为0.1V（100mV），百分，百分数越小精度越高。数越小精度越高。 一个系统中，分辨率和精度往往应当一致，以避一个系统中，分辨率和精度往往应当一致，以避免不合理的资源浪费。免不合理的资源浪费。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践*输出建立时间输出建立时间 是指从送入数字信号起，到输出电压（或电流）是指从送入数字信号起，到输出电压（或电流）到达稳态值所需要的时间到达稳态值所需要的时间。 也称作转换时间，有时为输出上升到满刻度的某也称作转换时间，有时为输出上升到满刻度的某一百分数所需要的时间，一般为几纳秒到几微秒一

11、百分数所需要的时间，一般为几纳秒到几微秒。*输出极性及范围输出极性及范围 输出信号有单极性和双极性两种输出信号有单极性和双极性两种。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 输出信号的形式有电流输出和电压输出。输出信号的形式有电流输出和电压输出。对电流输出的对电流输出的DAC，常常需外接运放将电流转，常常需外接运放将电流转换成电压。左图为反相电压输出，换成电压。左图为反相电压输出，uOUTiRf；右图是同相电压输出，右图是同相电压输出， uOUTiR3（1R2/R1）。电子电路分析与实践电子

12、电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践集成集成D/A转换芯片转换芯片 DAC0830DAC0830系列是系列是8 8位分辨率位分辨率的集成的集成D/AD/A转换电路，转换电路，采用采用2020脚双列直插封装。主要脚双列直插封装。主要特性参数特性参数如下：如下：* *分辨率分辨率8 8位位* *电流稳定时间电流稳定时间1us1us* *可可单单缓冲、缓冲、双双缓冲或缓冲或直接数字直接数字输入输入* *只需在只需在满量程满量程下调整线性度下调整线性度* *单单电源供电电源供电(+5V(+5V15V)15V)* *低低功耗功耗 (200mW)(200mW)电子电路分析与实践电子电路分析与

13、实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践08300830系列管脚配置如图示系列管脚配置如图示：GNDDIOUT1IOUT2VREFDAC131415161718192087654321VDD9101211GNDA083008310832D10D11D12D13D14D15D16D17(LSB)(MSB)RFBILECS1WRXFER2WRD10D17：数据输入线数据输入线ILE：数据允许锁存信号数据允许锁存信号CS：输入寄存器：输入寄存器选择选择信号信号1WR：输入寄存器：输入寄存器写选通信号写选通信号XFER：数据：数据传送传送信号信号2WR：DAC寄存器写选通信号寄存器写选通信号VREF:

14、 :基准基准电源输入管脚电源输入管脚RFB：反馈反馈信号输入管脚信号输入管脚、IOUT2IOUT1：电流输出电流输出管脚管脚GNDA：模拟模拟信号地信号地GNDD：数字数字信号地信号地电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践(2)(2)模模/ /数转换器数转换器(ADC)(ADC) dn-1d1d0数 字 量 输 出(n位 )ADC的 数 字化 编 码 电 路 CPS SCADC采 样 -保 持 电 路采 样 展 宽 信 号输 入 模 拟 电 压ui(t)us(t)电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践模拟电子开关模拟电子开关S

15、 S在采样脉冲在采样脉冲CPSCPS的控制下重复接通、的控制下重复接通、断开。断开。S S接通时，接通时，ui(tui(t) )对对C C充电，为采样过程；充电，为采样过程；S S断断开时，开时，C C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组组n n位的二进制数输出。位的二进制数输出。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践采样和保持采样和保持+uiuoCHSA1A2uCuo, uiuoui0(a) 电 路 图(b) 波 形 图 t0 t

16、1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11t采 样 脉 冲 （ fS）开 关 驱动 电 路采样定理采样定理：max2isff电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 t0时刻时刻S闭合，闭合，CH被迅速充电，电路处于采样阶段。被迅速充电，电路处于采样阶段。由于两个放大器的增益都为由于两个放大器的增益都为1 1，因此这一阶段，因此这一阶段uo跟随跟随ui变化，即变化，即uoui。t1时刻采样阶段结束，时刻采样阶段结束，S断开，电路断开，电路处于保持阶段。若处于保持阶段。若A2的输入阻抗为无穷大，的输入阻抗为无穷大，S为理想为理想开关，则开关

17、，则CH没有放电回路，两端保持充电时的最终电没有放电回路，两端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压压值不变，从而保证电路输出端的电压uo维持不变。维持不变。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践量化和编码量化和编码 将采样保持后的电压化为某个规定的最小单位将采样保持后的电压化为某个规定的最小单位电压整数倍的过程称为量化。把量化的数值用二进制电压整数倍的过程称为量化。把量化的数值用二进制代码表示，称为代码表示，称为编码编码。 量化所规定的最小单位电压称为量化单位，用量化所规定的最小单位电压称为量化单位，用表示。由于输入模拟电压幅值连续，不一定能被

18、表示。由于输入模拟电压幅值连续，不一定能被整整除，因而量化过程中不可避免会引入误差，称此误差除，因而量化过程中不可避免会引入误差，称此误差为量化误差，最大可达为量化误差，最大可达。一般采用。一般采用“四舍五入四舍五入”的的方法量化，误差为方法量化，误差为/2/2。例如下表：。例如下表：12n(max)Iu电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践采样电压/V量化值/V输出二进制编码00.5000000.51.51 10011.52.52 2010量化单位量化单位的大小与输入信号范围和输出位数有关的大小与输入信号范围和输出位数有关。电子电路分析与实践电子电路分析与实

19、践电子电路分析与实践电子电路分析与实践按工作原理分类按工作原理分类并行比较型并行比较型逐次逼近型逐次逼近型双积分型双积分型V/FV/F转换型转换型ADC的分类的分类按转换方式分类按转换方式分类直接转换直接转换逐次逼近型逐次逼近型双积分型双积分型V/FV/F转换型转换型间接转换间接转换并行比较型并行比较型电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践逐次逼近型工作原理逐次逼近型工作原理 逐次逼近型逐次逼近型ADCADC是通过对模拟量不断地逐次比较、鉴别，是通过对模拟量不断地逐次比较、鉴别，直到最末一位为止，它类似用天平称物重的过程。直到最末一位为止，它类似用天平称物重的

20、过程。 电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 然后再将次高位置然后再将次高位置1，同理，经转换、比较，根，同理，经转换、比较，根据比较结果，决定次高位的据比较结果，决定次高位的1清除或保留。这样，逐清除或保留。这样，逐位比较下去，一直比较到最低有效位为止。显然，位比较下去，一直比较到最低有效位为止。显然，寄存器的最后数字就是寄存器的最后数字就是A/D转换后的数值。转换后的数值。 先将寄存器最高位置先将寄存器最高位置1 1，使其输出数字为，使其输出数字为10000000(10000000(为为8 8位位) )，经，经DACDAC转换成模拟电压，再送到转换成模拟

21、电压，再送到比较器与采样保持电压相比较。如果比较器与采样保持电压相比较。如果u uI IuuuF F ，表明数字，表明数字比模拟信号小，则最高有效位比模拟信号小，则最高有效位1 1保留。保留。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践主要技术指标主要技术指标 * *分辨率分辨率 A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。例如，输入位数越多，误差越小，转换精度越高。例如，输入模拟电压的变化范围为模拟电压的变化范围为05V，输出，输出8 8位二进制数可位二进制数可以分辨的最小模拟电压为以分辨

22、的最小模拟电压为5V2820mV；而输出；而输出1212位二进制数可以分辨的最小模拟电压为位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2121.22mV。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 * *相对精度相对精度 在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。 * *转换速度转换速度 转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定间是指从接到转

23、换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。的数字输出信号所经过的这段时间。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践集成集成ADC芯片芯片 ADC0809ADC0809是是CMOSCMOS工艺工艺8 8位逐次比较型位逐次比较型A/DA/D转换芯片，转换芯片，2828脚双列直插封装（脚双列直插封装（DIP28DIP28），具有），具有8 8个通道的模拟量个通道的模拟量输入，可在程序控制下对任意通道分时进行输入，可在程序控制下对任意通道分时进行A/DA/D转换。转换。电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践 *AD

24、C0809的主要技术指标的主要技术指标电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践控制与时序控制与时序逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器模拟开关模拟开关256256电阻阶梯电阻阶梯数据数据锁存锁存和三和三态输态输出缓出缓冲器冲器8 8路路模拟模拟开关开关地址地址锁存锁存与与译码译码比较器比较器8 8位位DADA模模拟拟输输入入IN0IN73 3位位地址地址CBA地址地址锁存锁存允许允许ALEUCCGNDUREFUREFOE输出允许输出允许8 8位位输输出出EOC启动启动START时钟时钟CLOCK5V5V15V15V500KHz500KHz1MHz1MHz转换结束转换结束*ADC0809引脚功能引脚功能电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践电子电路分析与实践IC1构成施密特触发器，其正向阈值电压为构成施密特触发器，其正向阈值电压为 V，负向阈值电压为负向阈值电压为 V。 3 . 332CCTVU7 . 131CCTVU气敏传感器采用气敏传感器采用QM-N型，型，f-f电极间加电极间加+5V直流电压，直流电压，RP用于用于调节调节BA间电压。间电压。 当电路所处环境中可燃