電阻分檢1課件

2009.9.30（實(shí)驗(yàn)四）電阻分檢儀電路設(shè)計(jì)第一講設(shè)計(jì)思路及工作原理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)電阻分檢儀電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)：

（1）選擇變壓器、整流二極管、運(yùn)算放大器、數(shù)字集成電路、電阻、電容來(lái)設(shè)計(jì)電阻分檢電路；

（2）掌握電阻分檢儀電路的工作原理及調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)電阻分檢電路，能快捷地選出一級(jí)電阻，并有相應(yīng)的LED發(fā)光顯示。

2、設(shè)計(jì)要求

本課題主要完成以下幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)：

①直流電源電路：為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定、可靠的直流電。

②檢測(cè)電路：把被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)進(jìn)行比較，并對(duì)于檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行分析比較。

③顯示電路：在終端顯示出各種檢測(cè)信號(hào)狀態(tài)。設(shè)被測(cè)元件阻值為Rx，標(biāo)準(zhǔn)電阻為Rn，則電路測(cè)量情況為：若Rx＞（1＋0.05）Rn時(shí)，LED1紅燈發(fā)光；LED3黃燈不發(fā)光。若Rx＜（1－0.05）Rn時(shí)，LED1紅燈不發(fā)光；LED3黃燈發(fā)光。若0.95Rn≤Rx≤（1+0.05）Rn時(shí)，LED2綠燈發(fā)光，表示為一級(jí)電阻。2、電路原理圖圖2

3、工作原理（1）直流電源電路直流電源由電源變壓器、橋式整流電路、濾波器、穩(wěn)壓電路等四個(gè)組成部分組成。圖3本系統(tǒng)所需的是±5V的直流電，因此要利用變壓器將220V的市電先降至合適的交流電壓（本電路需先降至15V交流電壓），然后再將變壓器次級(jí)輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。橋式整流電路作用是利用具有單方向?qū)щ娦阅艿恼髟⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動(dòng)電壓。濾波電路由電容元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。

穩(wěn)壓電路的作用使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。電源穩(wěn)壓常采用三端集成穩(wěn)壓器，本設(shè)計(jì)可以采用三端集成穩(wěn)壓器W7805和W7905，它具有體積小、可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，而且使用靈活、價(jià)格低廉，只有三個(gè)引出端子，分別接輸入端、輸出端和公共端，基本上不需外接元件，而且內(nèi)部有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，使用方便、安全。電路工作原理如下：A1的輸出電壓Ux隨Rx阻值的增大而增大（電壓跟隨器）。當(dāng)Ux大于UR1時(shí)，必定也大于UR3，此時(shí)A3和A2的輸出電壓均為UOH，因此D5導(dǎo)通發(fā)光，而D6和D7截止不亮，反之當(dāng)Rx較小使Ux小于UR1時(shí)，必定也小于UR3，此時(shí)A3和A2輸出電壓均為UOL，因此D5和D6截止，D7導(dǎo)通發(fā)光。當(dāng)UR3<Ux<UR1時(shí)，UO2=UOH,UO3=UOL,因此D5和D7均截止不亮，而D6導(dǎo)通發(fā)光。根據(jù)以上分析，當(dāng)Ux與UR1和UR2滿足以下條件時(shí)：Rx=1.05Rn,Ux=UR1Rx=0.95Rn,Ux=UR2就能利用發(fā)光二極管正確指示被測(cè)電阻是否符合選擇要求。按電路圖可得式：化簡(jiǎn)得：只要在R1,R2,R3中選定一個(gè)電阻值，便可由上列式求出另兩個(gè)電阻值。例如：取R1=10KΩ,則R3=10KΩ,R2=526Ω不論Rn取何值，Rx的選擇范圍都是(0.95—1.05)Rn，因此，同一選擇器可以用來(lái)選擇任意標(biāo)準(zhǔn)值的電阻，只要改變Rn即可。（3）顯示電路該電路由異或門(mén)與三個(gè)發(fā)光二極管組成。圖5四、元器件的選擇1、LM324集成運(yùn)放LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖6所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖6（a）所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳,其中“Vi-”、“Vi+”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中,

(b)(c)

圖6☆

電路特點(diǎn)可以用+5V電源工作，此時(shí)能與TTL邏輯電路兼容，即單電源工作；可以用+15V電源工作，此時(shí)能與任何運(yùn)放兼容；可以作中等電流驅(qū)動(dòng)器，輸出電流40mA，吸入電流5mA；輸入阻抗高，頻帶寬。

由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中?！铍妷焊S器

電路的主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1電路的作用：具有緩沖、隔離、提高帶載能力，完成阻抗匹配的功能。

輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。因?yàn)?，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級(jí)的輸入阻抗比較小，那么信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來(lái)從中進(jìn)行緩沖，起到承上啟下的作用。

舉一個(gè)應(yīng)用的典型例子：電吉他的信號(hào)輸出屬于高阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時(shí)，在音色處理電路之前加入這個(gè)電壓跟隨器，會(huì)使得阻抗配匹，音色更加完美。很多電吉他效果器的輸入部分設(shè)計(jì)都用到了這個(gè)電路。

電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對(duì)前級(jí)電路呈高阻狀態(tài)，對(duì)后級(jí)電路呈低阻狀態(tài)，因而對(duì)前后級(jí)電路起到“隔離”作用。

電壓跟隨器常用作中間級(jí)，以“隔離”前后級(jí)之間的影響，此時(shí)稱之為緩沖級(jí)?；驹磉€是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)。

電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點(diǎn)，可以極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開(kāi)路；當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開(kāi)路，輸出電壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即使得前、后級(jí)電路之間互不影響。

μA709構(gòu)成的電壓跟隨器電路圖(a)所示電路為電壓跟隨器，它是同相放大電路的特殊情況，輸入信號(hào)是從集成運(yùn)放的同相端引入，反饋電阻為零，負(fù)反饋極強(qiáng)，運(yùn)放工作非常穩(wěn)定，輸入阻抗很大。輸出電阻卻很小，因而這種電路具有阻抗變換作用。所謂阻抗變換作用是指經(jīng)電壓跟隨器放大后，其輸出電壓近似等于信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)而其輸出電阻卻很小。該電路常用作輸入級(jí)、中間緩沖級(jí)和輸出級(jí)。該電路的基本關(guān)系如下：

Vi+Vis=Vo

Vo=-AVis式中：A——運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)；

Vis——運(yùn)放的純輸入電壓；對(duì)該電路，當(dāng)輸入信號(hào)的電壓振幅增大到接近運(yùn)放的正電源電壓時(shí)，將可能發(fā)生死鎖現(xiàn)象，即信號(hào)將不能正常輸出，這是由于運(yùn)放內(nèi)部的正反饋產(chǎn)生了寄生振蕩。為了防止該現(xiàn)象產(chǎn)生，可采用圖(b)。(a)電路圖(b)傳輸特性圖8滯回比較器如圖8所示，從輸出端引一個(gè)電阻分壓正反饋支路到同相輸入端，若uo改變狀態(tài)，∑點(diǎn)也隨著改變電位，使過(guò)零點(diǎn)離開(kāi)原來(lái)位置。當(dāng)uo為正（記作U+），則當(dāng)ui＞U∑后，uo即由正變負(fù)（記作U-），此時(shí)U∑變?yōu)椋璘∑。故只有當(dāng)ui下降到－U∑以下，才能使uo再度回升到U+，于是出現(xiàn)圖8(b)中所示的滯回特性。－U∑與U∑的差稱為回差。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小。單限比較器和滯回比較器在輸入電壓?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測(cè)輸入電壓是否在兩個(gè)給定電壓之間，而窗口比較器具有這一功能。在元件選擇與分類(lèi)，或?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視與控制時(shí)，窗口比較器是很有用的。上圖所示為一種雙限比較器，工作原理：當(dāng)輸入電壓uI>URH時(shí)，uI>URL，所以集成運(yùn)放A1的輸出uO1=+UOM，A2的輸出uO2=-UOM。使得二極管D1導(dǎo)通D2截止，電流通路如圖(b)所標(biāo)注，穩(wěn)壓管DZ工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出電壓uO=+UZ。當(dāng)輸入電壓uI<URL時(shí)，uI<URH，所以集成運(yùn)放A1的輸出uO1=-UOM，A2的輸出uO2=+UOM。使得二極管D2導(dǎo)通D1截止，電流通路如圖b所標(biāo)注，穩(wěn)壓管DZ工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出電壓uO=+UZ。URL<uI<URH時(shí)，uO1=uO2=-UOM，所以D1和D2均截止，穩(wěn)壓管截止，uO