汽車(chē)電工電子技術(shù)翟秀軍項(xiàng)目四汽車(chē)執(zhí)行器與控制任務(wù)四集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

1、-項(xiàng)目四項(xiàng)目四 項(xiàng)目描述：項(xiàng)目描述： 三極管及其控制電路三極管及其控制電路1音頻信號(hào)放大電路音頻信號(hào)放大電路3三極管及其放大電路三極管及其放大電路2集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用4任務(wù)四任務(wù)四 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 1.理解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)和電路組成；理解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)和電路組成； 2.理解理想運(yùn)算放大器的分析依據(jù)；理解理想運(yùn)算放大器的分析依據(jù)； 3.掌握集成運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)掌握集成運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)。 能力目標(biāo)能力目標(biāo) 1.掌握集成運(yùn)算放大器典型應(yīng)用電路的組成；掌握集成運(yùn)算放大器典型應(yīng)用電路的組成； 2.掌握集成運(yùn)算放大器應(yīng)用電路的分析方法；

2、掌握集成運(yùn)算放大器應(yīng)用電路的分析方法； 3.掌握集成運(yùn)算放大器在汽車(chē)上的應(yīng)用。掌握集成運(yùn)算放大器在汽車(chē)上的應(yīng)用。 集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？1集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？2理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？3任務(wù)二任務(wù)二運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？4集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？5拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。6集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成電路集成電路 是把整個(gè)電路的各個(gè)元件以及相互之是把整個(gè)電路

3、的各個(gè)元件以及相互之間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上, , 組成一個(gè)不組成一個(gè)不可 分 的 整 體 構(gòu) 成 特 定 功 能 的 電 子 電 路 稱(chēng) 為 集 成 電 路可 分 的 整 體 構(gòu) 成 特 定 功 能 的 電 子 電 路 稱(chēng) 為 集 成 電 路（Integrated CircuitsIntegrated Circuits，ICIC）。）。：體積小、重量輕、功耗低、可體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價(jià)格低?？啃愿摺r(jià)格低。集成電路分類(lèi)集成電路分類(lèi)按集成度按集成度按導(dǎo)電類(lèi)型按導(dǎo)電類(lèi)型按功能按功能小、中、大和超大規(guī)模小、中、大和超大規(guī)模雙、單極性和兩種兼

4、容雙、單極性和兩種兼容數(shù)字和模擬數(shù)字和模擬（模擬集成電路：運(yùn)算模擬集成電路：運(yùn)算放大器、寬頻帶放大器、功率放大器、放大器、寬頻帶放大器、功率放大器、模擬乘法器、模擬鎖相環(huán)等。）模擬乘法器、模擬鎖相環(huán)等。） 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。電路。集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成電路的發(fā)明集成電路的發(fā)明1952年年5月，英國(guó)科學(xué)家達(dá)默（月，英國(guó)科學(xué)家達(dá)默（G. W. A. Dummer）第一次提出了集成電路

5、的設(shè)想；第一次提出了集成電路的設(shè)想；1958年以德克薩斯儀器公司的科學(xué)家基爾比年以德克薩斯儀器公司的科學(xué)家基爾比(Clair Kilby)為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路（電路（12個(gè)器件），并于個(gè)器件），并于1959年公布了該結(jié)果。年公布了該結(jié)果。集成電路的問(wèn)世，是電子技術(shù)的一個(gè)新飛躍，進(jìn)集成電路的問(wèn)世，是電子技術(shù)的一個(gè)新飛躍，進(jìn)入了入了微電子學(xué)時(shí)代微電子學(xué)時(shí)代。集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？第一塊集成電路第一塊集成電路集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有哪些？各類(lèi)型號(hào)集成芯片各類(lèi)型號(hào)集成芯片 1. 元器

6、件參數(shù)的一致性和對(duì)稱(chēng)性好；元器件參數(shù)的一致性和對(duì)稱(chēng)性好； 2. 電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電位器需外接；源代替，電位器需外接； 3. 電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感容、電感 和變壓器均需外接；和變壓器均需外接； 4. 二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？輸入級(jí)輸入級(jí) 中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)偏置偏置電路電路運(yùn)算放大器方框圖運(yùn)算放大器方框圖 輸入級(jí)：輸入級(jí)：要求輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制

7、干擾信號(hào)，都采用帶恒要求輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒 流源的差分放大器，有同相和反相輸入端流源的差分放大器，有同相和反相輸入端 。中間級(jí)：中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源（用要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源（用三極管恒流源代替電三極管恒流源代替電 阻，提高電壓放大系數(shù)阻，提高電壓放大系數(shù)）的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，放大管采用復(fù)合管，）的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，放大管采用復(fù)合管， 提高電流放大系數(shù)。（提高電流放大系數(shù)。（說(shuō)明：說(shuō)明：恒流源：電流恒定的電源，直流電阻小、交流電恒流源：電流恒定的電源，直流電阻小、交流電阻很大。作用：為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流；作放大

8、電路的有源負(fù)載。）阻很大。作用：為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流；作放大電路的有源負(fù)載。）偏置電路偏置電路: 為上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)為上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般由各種恒流源電路組成。工作點(diǎn)，一般由各種恒流源電路組成。輸出級(jí)輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成。電路或射極輸出器構(gòu)成。集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？運(yùn)算放大器的管腳和符號(hào)運(yùn)算放大器的管腳和符號(hào)反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端+UC

9、CUEEuo+uu +Auo信號(hào)傳信號(hào)傳輸方向輸方向輸出端輸出端實(shí)際運(yùn)放開(kāi)環(huán)實(shí)際運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)(a)(b)(a) 符號(hào)符號(hào); (b)引腳引腳8 7 6 5 F0071 2 3 4 U-U+-UCC+UCC輸出輸出集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成？集成運(yùn)放集成運(yùn)放 741的的電路原理圖電路原理圖同相輸入同相輸入輸入級(jí)輸入級(jí)偏置電路偏置電路中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)+UCCuo+- -UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C反相輸入反相輸

10、入輸出輸出理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？1. 開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) 2. 開(kāi)環(huán)輸入電阻開(kāi)環(huán)輸入電阻3. 開(kāi)環(huán)輸出電阻開(kāi)環(huán)輸出電阻4. 共模抑制比共模抑制比 由于實(shí)際運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)接近理想化條件，由于實(shí)際運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)接近理想化條件，用理想運(yùn)算放大器分析電路可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化用理想運(yùn)算放大器分析電路可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化, 為此為此,后面對(duì)運(yùn)算放大器的分析都是按其理想化條件進(jìn)行的。后面對(duì)運(yùn)算放大器的分析都是按其理想化條件進(jìn)行的。ouA idr0or CMRRK 1.理想運(yùn)放的條件：理想運(yùn)放的條件：在分析運(yùn)算放大器的電路時(shí)，一般將它看成是理在分析運(yùn)算放大器

11、的電路時(shí)，一般將它看成是理想的想的運(yùn)算放大器。理想化的主要條件：運(yùn)算放大器。理想化的主要條件：實(shí)際實(shí)際: A o 很大很大:104 107實(shí)際實(shí)際: ri 高高:幾十幾十k 幾百幾百k 實(shí)際實(shí)際: ro?。簬仔。簬?幾百幾百 實(shí)際：實(shí)際： KCMRR很大很大理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)？線(xiàn)性區(qū)：線(xiàn)性區(qū)：uo = Auo( (u+ u)非線(xiàn)性區(qū)：非線(xiàn)性區(qū)：u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0 采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電電流基

12、本上是恒定的，故電流基本上是恒定的，故 uo 是時(shí)間是時(shí)間 t 的一次函數(shù)，的一次函數(shù)，從而提高了它的線(xiàn)性度。從而提高了它的線(xiàn)性度。輸出電壓隨時(shí)輸出電壓隨時(shí)間線(xiàn)性變化間線(xiàn)性變化tCRUFi1運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？tvi0tvo0 積積 分分 電電 路路Rvii1i2vNvP voC輸入方波，輸出是三角波。輸入方波，輸出是三角波。運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？Foi1ddRutuC tuCRuddi1Fo ifi1由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = ifuitOuotOuoC1uiR2RF+ 輸入階躍信號(hào)，輸出尖脈沖。輸入階躍信號(hào)，輸出尖脈沖。

13、運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用？tvi0tvo0輸入方波，輸出是正負(fù)尖脈沖。輸入方波，輸出是正負(fù)尖脈沖。 微微 分分 電電 路路Rvii2i1vNvP voC集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？ 集成運(yùn)放的用途廣泛，在使用前必須進(jìn)行測(cè)試，集成運(yùn)放的用途廣泛，在使用前必須進(jìn)行測(cè)試，使用中應(yīng)注意其電參數(shù)和極限參數(shù)符合電路要求，使用中應(yīng)注意其電參數(shù)和極限參數(shù)符合電路要求，同時(shí)還應(yīng)注意以下問(wèn)題。同時(shí)還應(yīng)注意以下問(wèn)題。 1. 調(diào)零1）調(diào)零電路調(diào)零電位器故障；調(diào)零電位器故障；電路接線(xiàn)有誤或有虛焊；電路接線(xiàn)有誤或有虛焊；反饋極性接錯(cuò)或負(fù)反饋開(kāi)環(huán)；反饋極性接錯(cuò)或負(fù)反

14、饋開(kāi)環(huán)；集成運(yùn)放內(nèi)部損壞；集成運(yùn)放內(nèi)部損壞；重新接通即可恢復(fù)為輸入信號(hào)過(guò)大而重新接通即可恢復(fù)為輸入信號(hào)過(guò)大而造成造成“堵塞堵塞”現(xiàn)象現(xiàn)象原因原因2）不能調(diào)零集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？2. 消除自激振蕩消振消振措施措施按規(guī)定部位和參數(shù)接入校正網(wǎng)絡(luò)按規(guī)定部位和參數(shù)接入校正網(wǎng)絡(luò)防止反饋極性接錯(cuò)防止反饋極性接錯(cuò)避免負(fù)反饋過(guò)強(qiáng)避免負(fù)反饋過(guò)強(qiáng)3） 漂移嚴(yán)重存在虛焊點(diǎn)存在虛焊點(diǎn)運(yùn)放產(chǎn)生自激振蕩或受強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾運(yùn)放產(chǎn)生自激振蕩或受強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾集成運(yùn)放靠近發(fā)熱元件集成運(yùn)放靠近發(fā)熱元件輸入回路二極管受光照射輸入回路二極管受光照射調(diào)零電位器滑動(dòng)端接觸不良調(diào)零電位器滑動(dòng)端接觸

15、不良集成運(yùn)放本身?yè)p壞或質(zhì)量不合格集成運(yùn)放本身?yè)p壞或質(zhì)量不合格原因原因合理安排接線(xiàn)，防止雜散電容過(guò)大合理安排接線(xiàn)，防止雜散電容過(guò)大集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？3 集成運(yùn)放的保護(hù) 1. 輸入保護(hù)( (a) ) 反相輸入保護(hù)反相輸入保護(hù)( (b) ) 同相輸入保護(hù)同相輸入保護(hù)+VR1VD1VD2RFR VuOuI保護(hù)元件保護(hù)元件保護(hù)元件保護(hù)元件uORFR1VD1VD2uI保護(hù)元件保護(hù)元件+集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？3. 電源極性錯(cuò)接保護(hù)保護(hù)元件：保護(hù)元件：VD1 、VD22. 輸出端錯(cuò)接保護(hù)保護(hù)元件：保護(hù)元件：VDZ1

16、、VDZ2R1VDZ1VDZ2RFuOuI+VD1VD2+集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有集成運(yùn)放應(yīng)用中要注意的問(wèn)題有哪些？哪些？4. 輸出限流保護(hù)+AVT1VT2UEER2R3R4R1VT4R5VT3+UCCC1C1C2保護(hù)元件：保護(hù)元件： VT1 、VT2( (b) )保護(hù)管工作特性保護(hù)管工作特性正常工作時(shí)工作點(diǎn)在正常工作時(shí)工作點(diǎn)在 A；工作電流過(guò)大，工作點(diǎn)經(jīng)工作電流過(guò)大，工作點(diǎn)經(jīng)B 移到移到 C 或或 D 點(diǎn)。點(diǎn)。( (a) )電電 路路 圖圖BCDA拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。l進(jìn)氣壓力傳感器概述進(jìn)氣壓力傳感器概述l1 1、功用、功用測(cè)量節(jié)氣門(mén)后進(jìn)氣歧管內(nèi)的

17、絕對(duì)壓力，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn)l（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低。l（2）受外界條件影響大。（需要對(duì)大氣壓力和溫度進(jìn)行修正）l（3）測(cè)量精度差。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。工作原理圖工作原理圖 拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用?；窘M成基本組成l（1 1）壓力轉(zhuǎn)換元件）壓力轉(zhuǎn)換元件（真空室、硅膜片、絕對(duì)真空室）將進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。l（2 2）ICIC電路電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理，輸入到ECU。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。拓展：集成運(yùn)放在汽車(chē)上的應(yīng)用。工作原理工作原理l 封裝在真空室內(nèi)的硅片，由于一側(cè)受進(jìn)氣壓力的作用，另一側(cè)是真空，所以在進(jìn)氣歧管壓力發(fā)生變化時(shí)，硅片產(chǎn)生變形，使擴(kuò)散在硅片上的電阻的阻值改變， 利用