汽车电工电子技术翟秀军项目四汽车执行器与控制任务四集成运算放大器及其应用

1、-项目四项目四 项目描述：项目描述： 三极管及其控制电路三极管及其控制电路1音频信号放大电路音频信号放大电路3三极管及其放大电路三极管及其放大电路2集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用4任务四任务四 学习目标：学习目标：知识目标知识目标 1.理解集成运算放大器的特点和电路组成；理解集成运算放大器的特点和电路组成； 2.理解理想运算放大器的分析依据；理解理想运算放大器的分析依据； 3.掌握集成运算放大器使用注意事项掌握集成运算放大器使用注意事项。 能力目标能力目标 1.掌握集成运算放大器典型应用电路的组成；掌握集成运算放大器典型应用电路的组成； 2.掌握集成运算放大器应用电路的分析方法；

2、掌握集成运算放大器应用电路的分析方法； 3.掌握集成运算放大器在汽车上的应用。掌握集成运算放大器在汽车上的应用。 集成运算放大器的特点有哪些？集成运算放大器的特点有哪些？1集成运算放大器的内部电路组成？集成运算放大器的内部电路组成？2理想运算放大器及其分析依据？理想运算放大器及其分析依据？3任务二任务二运算放大器有哪些应用？运算放大器有哪些应用？4集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？5拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。6集成运算放大器的特点有哪些？集成运算放大器的特点有哪些？集成电路集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之是把整个电路

3、的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上间的联接同时制造在一块半导体芯片上, , 组成一个不组成一个不可 分 的 整 体 构 成 特 定 功 能 的 电 子 电 路 称 为 集 成 电 路可 分 的 整 体 构 成 特 定 功 能 的 电 子 电 路 称 为 集 成 电 路（Integrated CircuitsIntegrated Circuits，ICIC）。）。：体积小、重量轻、功耗低、可体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。靠性高、价格低。集成电路分类集成电路分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼

4、容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟（模拟集成电路：运算模拟集成电路：运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环等。）模拟乘法器、模拟锁相环等。） 集成运算放大器集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。电路。集成运算放大器的特点有哪些？集成运算放大器的特点有哪些？集成电路的发明集成电路的发明1952年年5月，英国科学家达默（月，英国科学家达默（G. W. A. Dummer）第一次提出了集成电路

5、的设想；第一次提出了集成电路的设想；1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路（电路（12个器件），并于个器件），并于1959年公布了该结果。年公布了该结果。集成电路的问世，是电子技术的一个新飞跃，进集成电路的问世，是电子技术的一个新飞跃，进入了入了微电子学时代微电子学时代。集成运算放大器的特点有哪些？集成运算放大器的特点有哪些？第一块集成电路第一块集成电路集成运算放大器的特点有哪些？集成运算放大器的特点有哪些？各类型号集成芯片各类型号集成芯片 1. 元器

6、件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感容、电感 和变压器均需外接；和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。集成运算放大器的内部电路组成？集成运算放大器的内部电路组成？输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级偏置偏置电路电路运算放大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：要求输入电阻高，能减小零点漂移和抑制

7、干扰信号，都采用带恒要求输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒 流源的差分放大器，有同相和反相输入端流源的差分放大器，有同相和反相输入端 。中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源（用要求电压放大倍数高。常采用带恒流源（用三极管恒流源代替电三极管恒流源代替电 阻，提高电压放大系数阻，提高电压放大系数）的共发射极放大电路构成，放大管采用复合管，）的共发射极放大电路构成，放大管采用复合管， 提高电流放大系数。（提高电流放大系数。（说明：说明：恒流源：电流恒定的电源，直流电阻小、交流电恒流源：电流恒定的电源，直流电阻小、交流电阻很大。作用：为放大电路提供稳定的偏置电流；作放大

8、电路的有源负载。）阻很大。作用：为放大电路提供稳定的偏置电流；作放大电路的有源负载。）偏置电路偏置电路: 为上述各级电路提供稳定合适的偏置电流，决定各级的静态为上述各级电路提供稳定合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路组成。工作点，一般由各种恒流源电路组成。输出级输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称：与负载相接，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。电路或射极输出器构成。集成运算放大器的内部电路组成？集成运算放大器的内部电路组成？运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端+UC

9、CUEEuo+uu +Auo信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数(a)(b)(a) 符号符号; (b)引脚引脚8 7 6 5 F0071 2 3 4 U-U+-UCC+UCC输出输出集成运算放大器的内部电路组成？集成运算放大器的内部电路组成？集成运放集成运放 741的的电路原理图电路原理图同相输入同相输入输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+UCCuo+- -UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C反相输入反相输

10、入输出输出理想运算放大器及其分析依据？理想运算放大器及其分析依据？1. 开环电压放大倍数开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻开环输入电阻3. 开环输出电阻开环输出电阻4. 共模抑制比共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此为此,后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。ouA idr0or CMRRK 1.理想运放的条件：理想运放的条件：在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器

11、的电路时，一般将它看成是理想的想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：实际实际: A o 很大很大:104 107实际实际: ri 高高:几十几十k 几百几百k 实际实际: ro小：几小：几 几百几百 实际：实际： KCMRR很大很大理想运算放大器及其分析依据？理想运算放大器及其分析依据？线性区：线性区：uo = Auo( (u+ u)非线性区：非线性区：u+ u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0 采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基

12、本上是恒定的，故电流基本上是恒定的，故 uo 是时间是时间 t 的一次函数，的一次函数，从而提高了它的线性度。从而提高了它的线性度。输出电压随时输出电压随时间线性变化间线性变化tCRUFi1运算放大器有哪些应用？运算放大器有哪些应用？tvi0tvo0 积积 分分 电电 路路Rvii1i2vNvP voC输入方波，输出是三角波。输入方波，输出是三角波。运算放大器有哪些应用？运算放大器有哪些应用？Foi1ddRutuC tuCRuddi1Fo ifi1由虚短及虚断性质可得由虚短及虚断性质可得 i1 = ifuitOuotOuoC1uiR2RF+ 输入阶跃信号，输出尖脉冲。输入阶跃信号，输出尖脉冲。

13、运算放大器有哪些应用？运算放大器有哪些应用？tvi0tvo0输入方波，输出是正负尖脉冲。输入方波，输出是正负尖脉冲。 微微 分分 电电 路路Rvii2i1vNvP voC集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？ 集成运放的用途广泛，在使用前必须进行测试，集成运放的用途广泛，在使用前必须进行测试，使用中应注意其电参数和极限参数符合电路要求，使用中应注意其电参数和极限参数符合电路要求，同时还应注意以下问题。同时还应注意以下问题。 1. 调零1）调零电路调零电位器故障；调零电位器故障；电路接线有误或有虚焊；电路接线有误或有虚焊；反馈极性接错或负反馈开环；反馈极性接错或负反

14、馈开环；集成运放内部损坏；集成运放内部损坏；重新接通即可恢复为输入信号过大而重新接通即可恢复为输入信号过大而造成造成“堵塞堵塞”现象现象原因原因2）不能调零集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？2. 消除自激振荡消振消振措施措施按规定部位和参数接入校正网络按规定部位和参数接入校正网络防止反馈极性接错防止反馈极性接错避免负反馈过强避免负反馈过强3） 漂移严重存在虚焊点存在虚焊点运放产生自激振荡或受强电磁场干扰运放产生自激振荡或受强电磁场干扰集成运放靠近发热元件集成运放靠近发热元件输入回路二极管受光照射输入回路二极管受光照射调零电位器滑动端接触不良调零电位器滑动端接触

15、不良集成运放本身损坏或质量不合格集成运放本身损坏或质量不合格原因原因合理安排接线，防止杂散电容过大合理安排接线，防止杂散电容过大集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？3 集成运放的保护 1. 输入保护( (a) ) 反相输入保护反相输入保护( (b) ) 同相输入保护同相输入保护+VR1VD1VD2RFR VuOuI保护元件保护元件保护元件保护元件uORFR1VD1VD2uI保护元件保护元件+集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？3. 电源极性错接保护保护元件：保护元件：VD1 、VD22. 输出端错接保护保护元件：保护元件：VDZ1

16、、VDZ2R1VDZ1VDZ2RFuOuI+VD1VD2+集成运放应用中要注意的问题有集成运放应用中要注意的问题有哪些？哪些？4. 输出限流保护+AVT1VT2UEER2R3R4R1VT4R5VT3+UCCC1C1C2保护元件：保护元件： VT1 、VT2( (b) )保护管工作特性保护管工作特性正常工作时工作点在正常工作时工作点在 A；工作电流过大，工作点经工作电流过大，工作点经B 移到移到 C 或或 D 点。点。( (a) )电电 路路 图图BCDA拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。l进气压力传感器概述进气压力传感器概述l1 1、功用、功用测量节气门后进气歧管内的

17、绝对压力，并将压力信号转变成电信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。2 2、特点、特点l（1）结构简单，体积小，成本低。l（2）受外界条件影响大。（需要对大气压力和温度进行修正）l（3）测量精度差。拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。工作原理图工作原理图 拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。基本组成基本组成l（1 1）压力转换元件）压力转换元件（真空室、硅膜片、绝对真空室）将进气管内的进气压力转换为电压信号。l（2 2）ICIC电路电路将转换元件输出的电压信号进行放大处理，输入到ECU。拓展：集成运放在汽车上的应用。拓展：集成运放在汽车上的应用。工作原理工作原理l 封装在真空室内的硅片，由于一侧受进气压力的作用，另一侧是真空，所以在进气歧管压力发生变化时，硅片产生变形，使扩散在硅片上的电阻的阻值改变， 利用