红外线报警器制作ppt课件

1、工程4集成运算放大器 运算放大器电路的符号如图a所示，图b所示是经常用到的简单画法，它有两个输入端，“端叫反相输入端，“端叫同相输入端，输出端的电压与同相输入端同相，而与反相输入端反相。运算放大器任务所需求的电源有VCC端、VEE端和接地端，普通情况下不画出。uuuii+Ouuuii+Oa符号 b常用简单符号运算放大器符号uuuii+O差 动 放 大 级电 压 放 大 级功 率 放 大 级运算放大电路内部组成框图集成运算放大器LF353-+-+12345678+V-V1IN+1IN-1OUT2OUT2IN-2IN+CCEELF353集成运算放大器芯片内部常有一个、二个、四个运算放大器，如集成运

2、算放大器LF353，其内部就包含了两个运算放大器，与外部的引脚如下图。 理想运放的技术参数 (1)开环电压放大倍数Auo。是集成运放在开环(无反响)形状下，输出电压uo与差模输入信号(ui+ui-)之比，即Auo越高，构成的运放运算精度越高，任务也越稳定。实践运放的Auo都很高，如集成运放D508，开环增益高达140dB(107)，HA2900的开环增益高达160dB(108)。理想运放以为Auo。(2)输入失调电压Uio。输入电压为零时，输出电压普通不为零，为使输出电压为零，要在输入端加一个补偿电压，此电压即为输入失调电压Uio，普通为几毫伏，此值越小越好，如集成运放F007的失调电压为21

3、0mV。理想运放的失调电压为零。(3)输入失调电流Iio。当输入信号为零时，两个输入端静态输入电流之差IioIB+ IB-为运放的输入失调电流，普通为1100nA。高质量的运放Iio小于1nA，理想运放输入失调电流为零。(4)输入偏置电流IiB。假设输入信号为零时，两个输入端静态基极电流的平均值IiB(IB1IB2)，输入偏置电流IiB普通在1A以下。IiB越小，Iio也越小，因此零漂也就越小。如F007的IiB为200nA。理想运放的IiB为零。(5)最大共模输入电压UiCM。运放对共模信号有抑制才干，但共模信号必需是在规定的范围内，如超出了这个范围，运放的抑制才干会显著下降。UiCM表示了

4、集成运放所接受的共模干扰信号的才干。UiCM越大越好，高质量的运放UiCM可达十几伏。(6)最大输出电压Uoppm。在电源电压为额定值时，使输出电压和输入电压坚持不失真关系的最大输出电压，称为运放的最大输出电压。如F007的电源电压为15V时，Uoppm约为13V。(7) 共模抑制比KCMRR。运放对差模信号的放大倍数与它对共模信号放大倍数之比称为运放的共模抑制比。这个参数越大那么运放的质量越好，普通为65160dB之间，如F007的KCMRR为8086dB。理想运放的KCMRR为。另外理想运放的输入电阻Ri，输出电阻Ro0，开环带宽fBW，而且不存在零点漂移。- iiOuouuuA理想运放的

5、“虚断和“虚短 (1) 虚短 理想运放的两输入端之间的电压为零，即UU，相当于两输入端之间短路，即“虚短。 这是由于运放任务在线性区，输出电压为有限值，而理想运放的Auo，那么输入端之间的电压(uiui)应为零。 (2) 虚断 理想运放的两输入端不汲取电流，即II0。相当于两输入端之间是开路的，即“虚断。 这是由于uiui，即差模输入电压uiduiui0，而差模输入电阻Rid的缘故。 利用“虚短和“虚断的概念，将使各种运放电路的分析非常简便。反相比例运算放大电路及倒相器 foiRuRu001uuRRRIIIIi11ff-+2o由图知：ui0而uiui0又II0那么有i1if 即：ifouRRu

6、1 例4.1 电路如下图，设R110k，Rf50 k，求Auf、R2。假设ui0.5V时，uo ? 解：反相比例运算电路放大倍数 Auf uo/uiRf/R1 50/105 平衡电阻为： R2R1Rf10508.3k uo uiAuf 0.5(5)2.5V uuRRRIIIIi11ff-+2o同相比例运算放大电路及电压跟随器 电路的输入信号经过R2加到运放的同相输入端，反相输入端那么经过电阻R1接地。R2是平衡电阻，应满足R2R1Rf。由“虚断 II0及“虚短UU可求得： uuRRRIIIIi11ff-+2oU-U+uo(1Rf/R1) ui电压跟随器uuRi2o加法运算电路 uuRRRIIi

7、121ff4ouRIi232R1U+电路中的电阻应满足R1Rf R2R3R4的关系，由“虚断和“虚短的概念并运用叠加原理推导出： 减法运算电路 uuRRRIIi111ff3ouRIi22+U-U+ffoi1+11RRu= -u+(1 +)URRi2+323uU=RR+ R其中， 例4.3 电路如下图，R1R2R310K，Rf151K，Rf2100K，ui10.1V， ui20.3V，求uo1 和uo。uuRRRi11f1oR3Rf2Ru01A1A2uRi22 解：此题用反相比例运算放大电路和反相加法运算电路构成减法器，第一级为反相比例运算放大电路，因此得： uo1Rf1ui1/ R1(510.

8、1/10)0.51V 第二级为反相加法运算电路，得： uoRf2/R2ui2Rf2/R3uo1100/100.3100/10(0.51)2.1V积分运算电路积分运算电路uuRCRIIi11ff2ouiuott00微分运算电路 uuRCRIIif1f12oU-uiuott00过零电压比较器 ui为输入电压，它与同相输入端的参考电压UREF0相比较当反相输入电压ui0时，uoUoL当反相输入电压ui0时，uoUoH被比较的电压称为电压比较器的阈值电压或门限电压 uiuo过零电压比较器电路Uitt00uoUOHUOL电路的输入输出波形 单门限电压比较器 uiUREFuo单门电压限比较器电路tt00U

9、REFUOHUOLuoui电路的输入输出波形 反相迟滞比较器 将输出电压经过反响电阻Rf引向同相输入端，构成正反响，将参考电压UREF经过R2接于同相输入端，输入信号经过R1接于反相输入端 双向稳压二极管VDZ为输出限幅维护，既限制了输出电压幅度，又加快了任务速度uiUREFuoR1R2UTRfR3VDZUDZ反相迟滞比较器tt00UTHUDZ-UDZuouiUTLt1t2t3波形图 反相迟滞比较器的特点是被比较电路的电压有两个，当uoUDZ时，被比较电压用UTH表示，根据叠加原理，可求得 当uoUDZ时，被比较电压用UTL表示， 其中UTHUTLUT称为回差。回差越大，抗干扰才干就越强，但回

10、差越大，将使灵敏度越低。DREFfZ2THf2f2URURU RRRRDLREFfZ2Tf2f2URURU RRRR负反响放大电路 在放大电路中，输入信号由输入端参与，经放大后从输出端输出，这是信号正向传输通道。假设经过一个网络将输出信号(电压或电流)的一部分或全部反方向送回到放大电路的输入回路，并与输入信号相合成，这个过程称为反响。反响放大电路由无反响的根本放大电路和反响网络组成 AF基本放大电路反馈网络XXXXidfo反响网络可以是电阻、电容、电感、变压器、二极管等单个元件及其组合，也可以是较为复杂的电路。放大电路可以是分立元件组成的放大电路，也可以是运放。带有反响的放大电路称为闭环放大电

11、路，而无反响的放大电路称为开环放大电路。 AF基本放大电路反馈网络XXXXidfo正反响和负反响 当反响信号Xf起消弱Xi的作用，使净输入信号Xd减小，使放大电路放大倍数降低，那么所引入的反响为负反响；相反，Xf起加强输入信号Xi的作用，使净输入信号Xd变大，放大倍数升高，所引入的反响称为正反响。 放大电路中常引入负反响以稳定放大电路的静态任务点，改善放大电路的动态性能，而不引入正反响，由于正反响很容易引起自激振荡，呵斥放大电路任务不稳定。 直流反响和交流反响 RE1、RE2既在输入回路中又在输出回路中，构成了反响电路。电阻RE1和RE2均出如今直流通路中，因此引入了直流反响，RE2也出如今交

12、流通路中，对交流信号有反响作用，因此RE2既引入直流反响，也引入了交流反响，RE1被旁路电容CE短路了，它没有引入交流反响。 +VuC+RRRRRC+CuiB1B2CE1E2E2oCC1分压式射极偏置放大电路串联反响和并联反响 假设反响信号与输入信号相串联就是串联反响，在串联反响中，反响信号是以电压的方式出如今输入回路中的，如下图。串联反响框图AFXuuu+-+idfo 假设反响信号与输入信号相并联就是并联反响。在并联反响中，反响信号是以电流方式出如今输入回路中的，如左图所示AFXoiiiidf图中Rf引入了并联反响。并联反响框图 iiiRR+VCCCfuidfo电流反响和电压反响 假设反响信

13、号取自输出电流并与之成正比，就是电流反响，如左图所示。AFXXXiRLidfo电流反响框图 +VuC+RRRRRC+CuiB1B2CE1E2E2oCC1分压式射极偏置放大电路uuRRRRufiB1B2E2Cooi+-交流通路 uf取自输出电流并与之成正比，因此是电流反响。 假设反响信号取自输出电压并与之成正比就是电压反响，如下图。AFXXXRLidfuo电压反响框图 CRC+VCC2Bu1ouiuf+-uBE电压反响放大电路 负反响四种根本组态 电压串联负反响 uiuRRRuuPN+-dfo12+-由电阻R1、R2组成的分压器就是反响网络 判别反响极性采用瞬时极性法 即假设在同相输入端接入一电

14、压信号ui，设其瞬时极性为正(对地)，由于输出端与同相输入端极性一致也为正，uo经R1、R2分压后N点电位仍为正，而在输入回路中有uiuduf，那么uduiuf，由于uf的存在使ud减小了，因此所引入的反响为负反响；由于反响信号在输入回路中与输入信号串联，故为串联反响；从输出端看，R1、R2组成分压器，将输出电压的一部分取出作为反响信号 1fo12RuuRR所以为电压反响 电压并联负反响 输入端看，反响信号If与输入信号id相并联，所以为并联反响；从输出端看，反响电路(由Rf构成)与根本放大电路和负载RL相并联，假设将输出端短路，反响信号就消逝了，这阐明反响信号与输出电压成正比，因此为电压反响

15、。设某一瞬间输入ui为正，那么uo为负，If和id的方向如图中所标，可见净输入电流idiiIf，由于If的存在，id变小了，故为负反响。 uiuRRiR+dfo12iiifRL电流串联负反响 反响信号uf与输入信号ui和净输入信号ud串联在输入回路中，故为串联反响；从输出端看，反响电阻Rf和负载电阻RL相串联，假设输出端被短路即uo0，而uf ioRf仍存在，故为电流反响；设ui瞬时极性对地为正，输出电压uo对地也为正，io流向如图所标，uf极性已标出，在输入回路中有uiuduf，那么uduiuf，uf的存在使ud减小了，那么为负反响。 uiuRuu+-dfof+-R1RLio电流并联负反响

16、反响信号与净输入信号相并联，故为并联反响；假设将RL短路，那么uo0，而反响信号If仍存在，故为电流反响；设ui瞬时极性为正，输出电压u0为负，那么If及ii方向如图中所标，idiiIf，故为负反响。 uiuRRiRdfo12iiifRLR3红外线报警器制造 如下图，电路由传感器电路、放大电路、比较器、基准电压和指示电路组成。传感器电路由SD02型热释电人体红外传感器、R1及C3组成放大电路由运放A1、A2及外围元件组成比较器电路由运放A3、A4及外围元件组成指示电路由发光二极管等组成基准电压由电阻R10、R11及R12组成。V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCC

17、C CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB当人体进入传感器监测范围时，传感器产生一个交流信号约1mV，频率与人体挪动速度有关正常行走速度，频率约为6Hz，传感器信号送到运算放大器A1同相输入端，放大倍数为输出信号经过电容C6耦合

18、到运算放大器A2的反相输入端，其放大倍数为因此两级运算放大电路的总电压放大倍数为 AufAuf1Auf2。A3和A4构成双限电压比较器，A3参考电位为 VCC，A4参考电位为 VCC。V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24

19、k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB4121ufRAR 825ufRAR 1112101112ARRURRR12101112BRURRR 在传感器无输出信号时，运放A1静态输出电压在0.41V之间，A2直流输出电压为2.1V左右，由于UB2.1V2.7V，A3输出高电平，二极管VD4点亮、VD3不亮； 当人体退出监测范围，输出电压Uo21.5V，二极管VD3点亮、VD4不亮。当人体在监测范围内走动时，二极管VD3、VD4交替点亮。V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器

20、1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB制造步骤1.留意教材错误内容：1P63图4.1中，运放A3的输入端为上“-下“+；2P80第三行内容“A4输出高电平，应改为“A4输出低电平2.预备仪器仪表等工具序号称号型号数量备注1直流稳压电源DF1731SD2A1台2数字万用表/模拟万用表DT920

21、5/MF471只3电工工具箱含电烙铁、斜口钳等1套3.领料序号称号型号数量备注1万能电路板10cm5cm1块2集成运算放大器LM3582只暂不发3集成电路插座集成电路8脚插座2只4二极管1N40012只5发光二极管3.5绿色、红色各1只6热释电人体红外传感器PYSD021只暂不发7电阻51k43 k100 k2M24 k18 k2003只3只1只2只2只1只2只8电容100uF0.1uF1000pF4.7uF0.01uF10uF1只1只2只1只2只2只4.元件数量核对、参数规格检测；譬如：集成运算放大器LF353内部两个运算放大器与外部的引脚图5.元件在万能电路板进展规划；-+-+123456

22、78+V-V1IN+1IN-1OUT2OUT2IN-2IN+CCEELF3536.焊接V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB留意：热释电红外传感器先不要焊入

23、到线路板中7.通电检测此时热释电红外传感器没有焊入到线路板中V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB1先作通电前的检查，有无导线、引脚短路、断路等景象2先不插

24、入集成芯片LF353，接通电源，用万用表丈量电源电压、LF358电源引脚电压能否正常？3丈量UA、UB处电压能否与计算值一致？4无误后，关掉电源，插入集成芯片LF353，留意脚号计算或实际值丈量值电源电压6VLF358引脚电源电压6VUAUBUO8.模拟输入检测此时热释电红外传感器没有焊入到线路板中8.模拟输入检测此时热释电红外传感器没有焊入到线路板中V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01

25、uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB在此处模拟输入在此处模拟输入0.4V或或1.0V直流电压直流电压丈量该处电压丈量该处电压=_，能否与计算值相符？，能否与计算值相符？uo1uo3uo4uo2ui输入ui为0.4V时计算值为0.4V时丈量值为1.0V时计算值为1.0V时丈量值输出uo1输出uo2输出uo3输出uo49. 察看输出此时热释电红外传感器没有焊入到线路板中V =+6VRRRRRRRRRRRRRRVDVDVDVDCCCCCCC CCCDESPY菲 涅 尔 透 镜热 释 电 红 外 传 感 器1cm红绿12345678912345678910111213141234CCUO100uF4.7uF0.01uF0.1uF10uF1000pF10uF0.01uF1000pF1N40011N4002LM358LM358LM358LM358100k51k43k2M43k43k24k2M51k51k18k24k200200A1A2A3A4UAUB在此处模拟输入在此处模拟输入0.4V或