模拟电路制作与调试项目教程.ppt

,书名：模拟电路制作与调试项目教程,ISBN,：,978-7-111-37768-9,作者：刘婷婷,出版社：机械工业出版社,本书配有电子课件,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,项,目,三,声光控节能灯制作与调试,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,目 录,学习目标,项目要求,项目引导,知识链接,制作调试,项目验收,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,学习目标,会筛选常用电子元器件。,会检测集成运放的性能指标。,能完成声光控节能灯电路的制作与调试。,知识目标,能力目标,了解声光控节能灯的工作原理，能识别、检测电路中的元器件，掌握集成运放的工作原理，会进行电路制作与调试。,返回,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,项目要求,1,、白天或光线较亮的时候，节能灯不能点亮。,2,、当天黑或光线较暗时，如果有声音响起，节能 灯就会自动感应点亮。,返回,制作,声光控节能灯要求如下,：,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,项目引导,返回,（,1,）小组制订工作计划。,（,2,）完成电路原理设计图。,（,3,）画,PCB,布线图。,（,4,）填领料单领取元器件。,（,5,）检测元器件，完成检测报告。,（,6,）根据布线图制作电路。,（,7,）,电路功能检测与故障排除。,（,8,）产品展示,&,项目汇报,。,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,子任务,1,识别元器件符号,元件符号,元件名称,元件作用,元件特点,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,桥式整流电路,半波,整流,滤波,电路,稳压,电路,对拾音器进来的信号进行两级同相放大,由运放组成的比较放大器，实现电路的光电控制。,比较放大电路，在无光有声时驱动晶闸管工作。,模拟电路制作与调试项目教程,高职高专,ppt,课件,声光控延时开关的电路原理图如图所示。电路中的主要元器件是集成运放,LM324,，电路结构简单，工作可靠性高。,电路功能是：将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。依据主要元器件将电路划分为以下几个主要单元。,1,电源电路：,VD3,VD6,、,R13,、,VS,、,C3,构成电源电路。由,VD3,VD6,组成桥式整流，再经过,C3,滤波，最后经过稳压管,VS,稳压，给控制电路提供,10V,直流电压。,2,控制电路,：由集成运放,LM324,等元件组成。,3,声电转换器,：,MIC,将声音转换成电信号、光敏电阻,RL,受光线控制改变其阻值的大小（光强电阻变小）。,4,延时电路,：,C4,、,R9,组成亮灯延时电路，时间常数,R9C4,。,电路原理分析,想一想,议一议,1,电路中的,MIC,的作用是什么？,2,电路中的,LM324,的作用是什么？,3,电路中,C1,、,C2,的作用各是什么？,4,光敏电阻器,RL,的作用是什么？,5,电容器,C3,、,C4,的作用各是什么？,6,运算放大器的电压放大倍数与哪些参数有关？,7,可控硅,SCR,在本电路中的作用是什么？,任务,2,识别并检测元器件,子任务,1,识别元器件符号,子任务,2,识别元器件,子任务,1,检测元器件,驻极体话筒的识别与检测,驻极体话筒属于电容式话筒的一种，声电转换的关键元件是驻极体振动膜。当声波输入时，驻极体膜片随声波的强弱而振动，使电容极板间的距离发生变化，引起电容量,C,发生变化，因为驻极体两侧的电荷来变，因此电容两端的电压（,UC=Q,C,）发生变化，从而实现了声电转换。由于振动引起的输出电压的变化量较小，所以要在电容的后面加一个效应管进行放大，提高话筒的灵敏度，同时场效应管还可以与音频放大器匹配。,类型,示意图,说明,二,端,式,万用表负表笔接话筒的,D,端，正表笔接话筒的接地端，如左图所示，这时用嘴向话筒吹气，万用表表针应有指示。同类型话筒比较，指示范围越大，说明该话筒灵敏度越高，如果无指示，则说明该话筒有问题。,三,端,式,万用表负表笔接话筒的,D,端，正表笔同时接话筒的,S,端和接地端，如左图所示，然后按与上述相同方法吹气检测。,要求：,根据前面所学的知识，识别本项目所给的驻极体话筒（两端式还是三端式），并用万用表检测其质量及好坏。,方法步骤：,（,1,）从外观特征识别驻极体话筒，判断两端式还是三端式。,（,2,）对本项目所给的驻极体话筒进行检测。,类型,好坏,质量,做一做,LM324,LM324,是四运放集成电路，它采用,14,脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。,引脚号,引脚功能,参考电压,（,V,）,引脚号,引脚功能,参考电压,（,V,）,1,输出（,1,）,3,8,输出（,3,）,2,2,反输入（,1,）,2.7,9,反输入（,3,）,2.4,3,正输入（,1,）,2.8,10,正输入（,3,）,2.8,4,电源,5.1,11,地,0,5,正输入（,2,）,2.8,12,正输入（,4,）,2.8,6,反输入（,2,）,1,13,反输入（,4,）,2.2,7,输出 （,2,）,3,14,输出 （,4,）,3,要求：,根据前面所学的知识，识别本项目所给的集成运算放大器（,LM324,）的管脚，用万用表检测其好坏。,方法步骤：,（,1,）判断,LM324,的引脚,（,2,）通电情况下,(,加,5V,电压,),，用万用测量,LM324,各引脚的电压与正常值比较。,（,3,）根据测量结果判断,LM324,的好坏。,LM324,引脚号,1,2,3,4,5,6,7,测量电压值（,V,）,LM324,引脚号,8,9,10,11,12,13,14,测量电压值（,V,）,做一做,1,LM324,的功能是,，它内部有,个集成运算放大器。它的工作电压是,V,。,2,如何识别,LM324,的管脚？,3,如何用万用表检测,LM324,的好坏？,4,LM324,与,LM386,有什么不同？,想一想,晶闸管（可控硅）,晶闸管就是晶体闸流管，俗称可控硅（,SCR,）。单向可控硅是一种可控整流,电子元件,，能在外部控制信号作用下由关断,变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠,去除负载或降低其两端电压使其关断。,1,单、双向可控硅的判别,先任测两个极，若正、反测指针均不动（,R1,挡），可能是,A,、,K,或,G,、,A,极（对单向可控硅）也可能是,T2,、,T1,或,T2,、,G,极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为,K,极，黑笔接的为,G,极，剩下即为,A,极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至,R1,或,R10,挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为,G,极，黑笔所接为,T1,极，余下是,T2,极。,2,单向可控硅,电极识别,用万用表,R1,挡测量三个引脚之间的正反向电阻，其中有一次电阻值较小，此时黑表表连接的是控制极，红表笔接的是阴极，余下的就是阳极。,质量判别,用万用表,R1,挡，红笔接,K,极（阴极），黑笔接阳极，电阻值应为无穷大，然后再两表笔保持连接状态下，黑表笔同时碰触一下控制极后立即断开，阻值变得较小。且维持不变，表示被测管的触发维持特性基本正常。然后瞬时断开,A,极再接通，指针应退回位置，则表明可控硅良好。,1,晶闸管又称为,，它分为,和,两种。它是一种,半导体器件，体积,，重量,。晶闸管主要作用是用,控制,。,2,单向晶闸管的导通条件是什么？,3,如何用万用表检测晶闸管的好坏？,4,双向晶闸管的特点是什么？它与单向晶闸管有何异同？,想一想,任务三 制作,&,调试电路,工作任务,1,制作声光控节能灯电路,2,调试声光控节能灯电路,3,写出制作调试报告,子任务,1,电路元器件的装配与布局,做一做,要求：,根据前面所学的知识，对元器件进行正确的装配与布局,操作步骤：,（,1,）按工艺要求安装色环电阻器,（,2,）按工艺要求安装三极管,（,3,）按工艺要求安装电解电容器,（,4,）按工艺要求安装驻极体话筒,（,5,）按工艺要求安装集成电路,LM324,想一想,1,安装布局元器件时应遵守什么原则？,2,光敏电阻安装时要注意什么问题？,子任务,2,：制作声光控节能灯电路,做一做,要求：,按制作要求制作声光控节能灯电路，并撰写制作报告。,方法步骤：,（,1,）对安装好的元件进行手工焊接。,（,2,）检查焊点质量。,子任务,3,：调试声光控节能灯电路,方法与步骤：,1,断电检查电路的通断,2,通电调试声光控节能电路,3,分模块调试电路,作业：完成相关课堂工作页,小组,讨论,返回,1,、如果白天或光线较强的时候灯也能亮，可能是电路的哪部分出了问题？,2,、如果灯一直不亮，可能是什么问题？,功能不能实现！,怎么办？,返回,项目验收,内容一：集成运放,LM234,的识别与检测,（,1,）简述运放各引脚的功能。,（,2,）检测运放各引脚正常工作电压，会根据实际电压判断运放的工作状态。,返回,内容二：项目功能验收,（,1,）分组汇报项目的学习与制作情况。,（,2,）分组通电演示电路功能并回答有关问题。,知识链接：,集成运算放大器,集成电路,1,集成运算放大器的简单介绍,集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。它是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。,运放的应用领域：,信号处理、信号测量、波,形转换、自动控制等。,运放的模拟计算：,信号的加、减、乘、除、积,分、微分、对数等运算。,一、运算放大器的组成,输入级：,都采用带恒流源的差分放大电路，输入电,阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号。,输入级,中间级,输出级,输入端,输出端,中间级：,要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的,共发射极放大电路。,输出级：,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。,1,、电路组成：,1,集成运算放大器的简单介绍,2,、运放的外形及引脚：,一、运算放大器的组成,1,集成运算放大器的简单介绍,u,A,741,8,1,7,2,3,4,5,6,u,o,+,u,+,u,3,、运放的电路符号：,+U,CC,U,EE,u,o,+,+,u,+,u,u,o,+,+,u,+,u,一、运算放大器的组成,反相输入端,同相输入端,输出端,1,集成运算放大器的简单介绍,二、集成运算放大器的特点,1,、,A,u,o,高,:,80,dB,140dB,2,、,r,id,高,:10,5,10,11,3,、,r,o,低,:,几十,几百,4,、,K,CMR,高,:,70,dB,130dB,电压放大倍数高、输入电阻大、输出电阻小、零点漂移小，抗干扰能力强，可靠性高、体积小，低成本、能耗小等。,1,集成运算放大器的简单介绍,三,、,主要参数,1.,最大输出电压,U,OPP,使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。,2.,开环差模电压增益,A,u,o,未接反馈电路时的差模电压放大倍数。,A,u,o,愈高，,所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。,6.,共模输入电压范围,U,ICM,运放能承受的最大共模输入电压。超出此值，运,放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。,愈小愈好,3.,输入失调电压,U,IO,4.,输入失调电流,I,IO,5.,输入偏置电流,I,IB,1,集成运算放大器的简单介绍,四、运算放大器电压传输特性,电压传输特性,u,o,=,f,(,u,i,),+U,OM,U,OM,线性区,饱和区,u,+,u,u,o,O,u,o,=,A,u,o,u,i,=,A,u,o,(,u,+,u,),1,、线性区：,u,o,=,A,u,o,(,u,+,u,),2,、非线性区,饱和区：,u,+,-,u,X,时，,u,o,=,+,U,OM,u,+,-,u,u,时，,u,o,=,+,U,OM,u,+,0,u,i,=,U,i,0,采用运放组成的积分电路,由于充电电流基本恒定,故,u,o,是时间,t,的一次函数,从而提高了它的线性度。,输出电压随时,间线性变化,U,i,U,i,四,、,积分运算电路,2,运算放大器在信号运算方面的应用,比例,-,积分运算电路,u,o,C,F,u,i,R,2,R,1,+,+,R,F,i,f,i,1,上式表明：输出电压是对输入电压的比例,-,积分,这种运算器又称,PI,调节器,常用于控制系统,中,以,保证自控系统的稳定性和控制精度,。,改变,R,F,和,C,F,，可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的要求。,2,运算放大器在信号运算方面的应用,五、微分运算电路,i,f,i,1,由虚短及虚断可得,i,1,=i,f,u,o,C,1,u,i,R,2,R,F,+,+,u,i,t,O,u,o,t,O,U,i,U,i,2,运算放大器在信号运算方面的应用,比例,-,微分运算电路,PD,调节器,C,1,u,i,R,2,R,F,+,u,o,+,R,1,i,f,i,C,i,R,上式表明：输出电压是对输入电压的比例,-,微分,控制系统中，,PD,调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。,2,运算放大器在信号运算方面的应用,3,电压比较器,3.1.1,电压比较器的基本特性,电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。,高电平相当于数字电路中的逻辑,“,1,”,，低电平相当于逻辑,“,0,”,。,比较器输出只有两个状态，不论是,“,1,”,或是,“,0,”,，比较器都工作在非线性状态。,注意：,在运算电路中所使用的“虚地”概念在非线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。,图,3.1.1,电压比较器的符号及传输特性,1.,高电平,(,U,oH,),和低电平,(,U,oL,),电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平,U,oH,可接近于正电源电压,(,U,CC,),，低电平,U,oL,可接近于负电源电压,(-,U,EE,),。,专用比较器的输出电平一般与数字电路兼容，即,U,oH,3.4V,左右，,U,oL,0.4V,左右。,2.,鉴别灵敏度,在实际电路中，集成运放和专用比较器芯片的,A,ud,不为无穷大，,u,i,在,u,r,附近的一个很小范围内存在着一个比较器的不灵敏区。如图,3.1.1(b),中虚线所示的输入电压变化范围，在该范围内输出状态既非,U,oH,，也非,U,oL,，故无法实现对输入电平大小进行判别。,A,ud,越大，则这个不灵敏区就越小，工程上称比较器的鉴别灵敏度越高。,3.,转换速度,转换速度是比较器的另一个重要特性，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。,比较器的转换速度与器件压摆率,SR,有关，,SR,越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。,3.1.2,电压比较器的开环应用,简单比较器,1.,过零比较器,令参考电平,u,r,=0,。,若,Ui,0,，,u,o,=,U,oL,若,Ui,0,，,u,o,=,U,oH,这种电路可做为零电平检测器。该电路也可用于,“,整形,”,，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波,。,问题：若参考电平,u,r,0,。,而是接参考电压,U,REF,，输出波形会有什么样的变化？,图,3.1.2,过零比较器及脉宽调制器输出波形,(a),过零比较器整形波形；,(b),脉宽调制器输出波形,3.1.3,迟滞比较器,1.,简单比较器应用中存在的问题,一是输出电压转换时间受比较器翻转速度（压摆率,SR,）的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭,(,如图,3.1.5(a),所示,),；,二是抗干扰能力差，如图,3.1.5(b),所示，若,u,i,在参考电压,u,r,(=0),附近有噪声或干扰，则输出波形将产生错误的跳变，直至,u,i,远离,u,r,值才稳定下来。如果对受干扰的,u,o,波形去计数，计数值必然会多出许多，从而造成极大的误差。,图,3.1.5,简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况,(a),输出波形边缘不陡峭,(b),受干扰情况,2.,迟滞比较器电路及传输特性,为了解决以上两个问题，,可将比较器设置两个阈值，只要干扰信号不超过这两个阈值，比较器就不会跳变，从而提高比较器的抗干扰能力。利用这种思想设计出来的电压比较器称为迟滞比较器，或称施密特触发器。电路是在简单比较器基础上增加了正反馈电路实现的。正反馈也加快了翻转速度。,1),反向输入的迟滞比较器,R,2,将,u,o,反馈到运放的同相端与,R,1,一起构成正反馈，其正反馈系数,F,为,上门限电压,下门限电压,该电路传输特性分析：,因为信号加在运放反相端，所以,u,i,为负时，,u,o,必为正，且等于高电平,U,oH,=,U,CC,。此时，同相端电压,(,U,+,),为参考电平,U,r1,:,(3.1.2),当,u,i,由负逐渐向正变化，且,u,i,=,U,f,=,U,r1,时，输出将由高电平转换为低电平。我们称,u,o,从高到低所对应的,u,i,转换电平为上门限电压，记为,U,TH,。即,(3.1.3),而后，,u,i,再增大，,u,o,将维持在低电平。注意此时比较器的参考电压,U,r,也将发生变化，即,(3.1.4),可见，当,u,i,由正变负的比较电平将是,U,r2,(,负值,),，故只有当,u,i,变得比,U,r2,更负时，,u,o,才又从低变高。所以，称,U,r2,为下门限电压，记为,U,TL,，即,(3.1.5),特点：输出端,从高电平跳变到低电平,对应的阈值电压与,从低电平跳变到高电平,对应的阈值电压,不同,！,综上所述，迟滞比较器的传输特性曲线如图,3.1.6(b),所示。由于它像磁性材料的磁滞回线，因此称之为迟滞比较器或滞回比较器。迟滞比较器的上、下门限之差称之为回差，用,U,表示：,(3.1.6),正是由于回差的存在，才提高了比较器的抗干扰能力。,如图,3.1.7,所示。由于使电路输出状态跳变的输入电压不发生在同一电平上，当,u,i,上叠加有干扰信号时，只要该干扰信号的幅度不大于回差,U,，则该干扰的存在就不会导致比较器输出状态的错误跳变。,应该指出，回差,U,的存在使比较器的鉴别灵敏度降低了。输入电压,u,i,的峰峰值必须大于回差，否则，输出电平不可能转换。,图,3.1.7,迟滞比较器输出波形,2),同相输入迟滞比较器,电路如图,3.1.8(a),所示，信号与反馈都加到运放同相端，而反相端接地,(,U,-,=0),。只有当同相端电压,U,+,=,U,-,=0,时，输出状态才发生跳变。而同相端电压等于正反馈电压与,u,i,在此端分压的叠加。据此，可得该电路的上门限电压和下门限电压分别为,(3.1.7),(3.1.8),其传输特性如图,3.1.8(b),所示。,迟滞比较器又名施密特触发器或双稳态电路，它有两个状态，且具有记忆功能。,图,3.1.8,同相输入迟滞比较器及其传输特性,(a),电路；,(b),传输特性曲线,【,例,3.1.2,】,电路如图,3.1.9(a),所示，输入电压,u,i,的波形如图,3.1.9(b),所示，试画出,u,o1,、,u,o2,的波形图。,图,3.1.9,电路图与波形图,项目验收,内容一：集成运放,LM234,的识别与检测,（,1,）简述运放各引脚的功能。,（,2,）检测运放各引脚正常工作电压，会根据实际电压判断运放的工作状态。,返回,内容二：项目功能验收,（,1,）分组汇报项目的学习与制作情况。,（,2,）分组通电演示电路功能并回答有关问题。,Thanks,！,