電子技術基礎

第一節概述

一、電子技術的一般應用1、能量轉換：應用電子器件可以實現能量轉換。2、自動控制：應用電子器件組成的各種線路和裝置，以實現自動控制。如：組成無觸點開關，無觸點控制，各種繼電器，邏輯電路和運算電路，程序控制、數字控制等。3、檢驗和測量：實現物理量的檢驗和測量。4、數據的運算和處理：電子計算機。2、在汽車上的應用1、常用汽車電器。2、各種專用集成電路、先進的傳感器、車載微處理器及以它為核心的電子控制裝置（燃油電控噴射系統、ABS系統、ASR系統、電控自動變速器)等。3、汽車的信息顯示系統、空調以及導航系統中，電控技術都得到了廣泛應用。

電子技術基礎第二節常用電子元器件一、電阻器1、固定電阻器：

a、特點：其阻值不受自然環境的影響，與外加電壓、電流的大小無關，其阻值不變。流過電阻的電流與加在其兩端的電壓成正比例變化，這類電阻又稱為線性電阻。

b、分類：碳膜電阻RT、金屬膜電阻RJ、氧化膜電阻RY、線繞電阻RX等。

c、固定電阻的主要參數：標稱阻值、阻值誤差、精度等級、溫度系數等。UI0R值不變線型電阻的特性曲線Vd、電阻的聯接方式：電阻的串聯：電阻的并聯：R1R2=R470510980R1R2R3100200300I=R600E=6VE=6VE=6VR12KR22KII1I2=R1KE=6V電阻串聯時：R=R1+R2+R3電阻并聯時：1/R=1/R1+1/R2+1/R3E=6VR3200I2I3=R50E=6VR2200R1100I1I電阻器阻值標示方法

1、直標法：用數字和單位符號在電阻器表面標出阻值，其允許誤差直接用百分數表示，若電阻上未注偏差，則均為±20%。

2、文字符號法：用阿拉伯數字和文字符號兩者有規律的組合來表示標稱阻值，其允許偏差也用文字符號表示。符號前面的數字表示整數阻值，后面的數字依次表示第一位小數阻值和第二位小數阻值。

表示允許誤差的文字符號

文字符號DFGJKM

允許偏差±0.5%±1%±2%±5%±10%±20%

3、數碼法：在電阻器上用三位數碼表示標稱值的標志方法。數碼從左到右，第一、二位為有效值，第三位為指數，即零的個數，單位為歐。偏差通常采用文字符號表示。

4、色標法：用不同顏色的帶或點在電阻器表面標出標稱阻值和允許偏差。國外電阻大部分采用色標法。黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、銀-±10%、無色-±20%

當電阻為四環時，最后一環必為金色或銀色，前兩位為有效數字，第三位為乘方數，第四位為偏差。當電阻為五環時，最后一環與前面四環距離較大。前三位為有效數字，第四位為乘方數，第五位為偏差。2、熔斷電阻器熔斷電阻器（RF）是具有電阻器和熔斷器的雙重作用的特殊元件，在正常情況下，具有普通電阻器的電氣特性，起普通電阻的作用。當電路發生故障時，如電源電壓變化或元器件發生短路時，熔斷電阻就會超負荷而迅速熔斷，起熔絲的作用，使電路得到保護，防止故障擴大。熔斷電阻器按其工作方式分可以分為可恢復式熔斷電阻器和一次性熔斷電阻器。電氣符號為：

標準電氣圖形符號常用電氣圖形符號國外常用的電氣符號

3、敏感型電阻器

敏感型電阻器（M）是用不同的半導體材料及特殊工藝制成，具有對溫度、濕度、光照等非電物理量敏感的性質。有壓敏電阻器、熱敏電阻器、光敏電阻器、力敏電阻器、氣敏電阻器、濕敏電阻器等。（1）熱敏電阻

a、特性曲線：RT0T0RPTC熱敏電阻NTC熱敏電阻RTQ

熱敏電阻的特點是電阻值隨溫度的變化而發生明顯的變化，它分兩大類，正溫度系數的熱敏電阻和負溫度系數的熱敏電阻。正溫度系數的熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而增大，負溫度系數的熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。b、熱敏電阻器的主要參數：熱敏電阻器的主要參數有：標稱電阻值、溫度系數、額定功率、時間常數、最高工作溫度等。標稱電阻值是指環境溫度為25℃時的電阻值，溫度系數是指每變化1℃時阻值的變化率，額定功率是指熱敏電阻器在25℃時相對濕度為45%～80%，標準大氣壓下長期連續工作所允許的耗散功率，時間常數是指熱敏電阻對溫度變化響應的速度。c、熱敏電阻器的應用：負溫度系數的熱敏電阻在電路中主要用作溫度補償和溫度控制的感溫元件。應用較廣，在電冰箱、空調器、微波爐、電烤箱等家電中，汽車上的水溫傳感器、氣溫傳感器等。正溫度系數的熱敏電阻主要用在過熱保護和過流保護的電路中，彩色電視機的自動消磁電路、電冰箱壓縮機啟動電路等。（2）壓敏電阻器壓敏電阻器用于過電壓吸收、穩壓限幅、非線性補償及函數變換電路中，當壓敏電阻器兩端所加的電壓低于標稱額定電壓時，壓敏電阻器的電阻值接近無窮大，其內部幾乎無電流流過。當壓敏電阻器兩端所加的電壓高于標稱額定電壓時，壓敏電阻突然擊穿導通，由高阻態變為低阻態，工作電流急劇增加，保險管熔斷使電路得到保護。當兩端所加的電壓低于標稱額定電壓時，壓敏電阻器又能恢復高阻態。（3）光敏電阻器光敏電阻是用硫化鎘或硒化鎘等半導體制成的特殊電阻器，其對光線十分敏感，它在無光照時，呈高阻態，暗電阻一般可達1.5MΩ以上。當有光照射時，材料中激發出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光照強度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1kΩ以下。URV～220V～12VUSFU電氣圖形符號過電壓保護電路光敏電阻的光照特性在大多數情況下是非線性的，具有較大的離散性。光敏電阻的暗電阻越大越好，一般光敏電阻的暗阻與明阻間的阻值之比（靈敏度）約為1500：1。它主要用于各種自動控制電路、光電計數、光電跟蹤、光控電燈、照相機的自動閃光等場合。

RLRLR1RP470KE6VVT1VT2BL二、電容器1、電容器原理：將兩塊金屬板擺放得非常近，并用一絕緣體隔開，當把金屬板分別連接到電源的正極和負極時，金屬板相對的面上聚集了正電荷和負電荷。當把電源撤消以后，電荷并不消失。這種能夠儲存電荷的裝置稱為電容器。2、電容量:電容儲存電荷的能力以法拉來測量。符號F3、電容量的類型以及特性:1）陶瓷電容器使用鈦、鈦酸鋇等陶瓷作絕緣體。多用于電子電路中，體積小，耐用。電容量較小。2）紙介質電容器使用紙作絕緣體。多用于點火系統分電器白金觸點。電容量較大。3）電解電容器使用金屬氧化物薄膜作絕緣體。多用于汽車的轉向信號閃光燈裝置上。電容量最大。注意：電解電容器的終端有極性，連接時一定要按照極性正確連接。三、半導體二極管1、半導體基礎知識（1）硅材料半導體和鍺材料半導體

半導體材料硅和鍺的原子結構外層電子都是四個。硅和鍺晶體中的共有電子，極易受到溫度、光照、輻射等影響，因為這些能量能夠轉化為電子的動能，電子動能的增加就會使部分電子掙脫共價鍵束縛每個共有電子掙脫共價鍵束縛而成為自由電子后，在原來的地方就留下一個空位，成為空穴。自由電子和空穴分別叫做電子載流子和空穴載流子。在理想的狀態下，硅和鍺沒有自由載流子。通過摻入適當的雜質或外加能量的方法，可使這種狀況改變，形成一種導電的半導體。

（2）N型半導體和P型半導體

根據摻入的雜質，可將半導體分為兩類：一類是摻入5價元素[如磷(P)]的半導體，由于磷的外層電子是5個，它們排列在硅晶格中，每個磷原子有4個價電子與相鄰的硅原子的價電子形成共價鍵，而多余一個電子，這就使半導體中含有多余的電子載流子，這種半導體主要靠電子導電，我們把它稱為N型半導體；另一類是摻入三價元素〔如硼(B)〕的半導體，由于硼原子外層電子是3個，每個硼原子有3個價電子與相鄰硅原子的價電子形成共價鍵，在晶格中缺少一個電子，使半導體中含有多余的空穴載流子，這種半導體主要靠空穴導電，我們把它稱為P型半導體。（3）PN結a、在N型半導體中有較多的自由電子，P型半導體中有較多的空穴。當P型半導體和N型半導體兩者結合在一起時，

由于它們的載流子在濃度上的差異，N型半導體中的一部分電子將擴散到P型半導體中，而

P型半導體中的一部分空穴，也將擴散到N型半導體中來。在交界層N型區的簿層A中，由于失去了電子而帶正電，在P型區的簿層B中，由于失去了空穴而帶負電，形成了一個特殊的區域稱為PN結，

b、PN結的特點PN結的特點是單向導電性。

2、二極管（1）二極管的結構二極管是以半導體管內部PN結的單向導電性作為工作基礎而制成的，實際應用的二極管就是由一個PN結，加上兩條電極引線和管殼制成的。二極管的最大特點是單向導電性，可以做成各種整流器、檢波器，也可以在脈沖與數字電路中作為開關元件，其他電子設備也大量應用二極管。+-（2）二極管的伏安特性曲線鍺管硅管正向特性反向特性U/VI/mA0AA’0.5二極管的電壓—電流關系曲線成為伏安特性曲線從伏安特性曲線可以看出：（1）正向接法時，在電壓從0增加的一段，由于外加電壓低，PN結的擴散運動仍受內電場的阻礙，基本沒有電流，這一段稱為“死區電壓”。當外加電壓超過死區電壓后，電流隨電壓的升高有明顯的上升。（2）反向接法時，反向電流極小，可以認為二極管基本上不導通，當反向電壓增加到一定數值后，反向電流就會劇增，二極管失去了單向導電性而被“反向擊穿”，這時所加的反向電壓稱為“反向擊穿電壓”。二極管正常工作時，是不允許出現這種情況的。硅管的允許工作溫度比鍺管高。（3）晶體二極管的主要參數a、最大整體電流Iom：工作電流<

Iom。b、最高反面工作電壓（URm）

選用二極管時，加在二極管上的反面電壓峰值不允許超過這一數值。（4）晶體二極管的簡易測試：a、用萬用表歐姆檔的量程撥到合適位置，用萬用表的紅黑表筆，分別正接、反接測量二極管的兩端，可測出大、小兩個阻值。大的為反向電阻，小的正向電阻，若測出的正向電阻為幾百歐姆，反向電阻為幾千歐姆，說明二極管是好的；如果正向電阻太大，則說明二極管失去了單向導電能力，如果正、反電阻均無限大，表示已斷路。

b、當測得正向電阻時，黑表筆所接的一端為二極管的正極。紅表筆所接的一端為二極管的負極。（5）二極管的分類a、按所用半導體材料分：鍺二極管和硅二極管b、按管心結構分：點接觸二極管、面接觸二極管及平面二極管c、按封裝形式分：分為玻璃外殼、金屬外殼、塑料外殼、環氧樹脂外殼等d、按用途分：

可分為檢波二極管、整流二極管、穩壓二極管、開關二極管、發光二極管、光敏二極管、變容二極管、磁敏二極管等。（6）晶體二極管的應用a、整流當電流從P流向N時，可容許低壓電流流過。當電流反向流動時，阻止電流流動。應用：整流、穩壓、溫度測量、續流保護等b、穩壓當電流從P流向N時，可容許低壓電流流過。當電流反向流動時，只要電壓達到預定值允許電流流過。應用：穩壓、反向保護等。c、濾波穩壓二極管整流二極管三、半導體三極管1、三極管的結構：半導體三極管是放大電路中的主要元件，由三層半導體芯片組成，實際上一個半導體三極管由兩個PN結構成，每個PN結共用一個中間層，有一個二極管將是反向偏置的，而另一個則是正向偏置的，有p-n-p或n-p-n型兩種。每個三極管都有不同的導電區域，每個導電區引出一個電極，分別稱為基極（符號b）、發射極（符號e）和集電極(符號c)。2、三極管的電氣符號PNP型NPN型基區與發射區之間的PN結為發射結；基區與集電區之間的PN結為集電結。特點：1）發射區和集電區雖均為同一類型的半導體，但發射區的攙雜重，雜質濃度高，集電區則攙雜輕，雜質濃度低。且二者的尺寸也不相同，集電區大，2）基區的厚度很薄，且攙雜很輕。cebbce3、半導體三極管的工作原理uAmA+--+--EbEeRcRbIbIcIe3DG6三極管的放大作用由克希荷夫第一定律可知：Ie=Ib+Ic

npn型和pnp型在工作原理上是基本相同的。不同之處在于：（1）在npn型三極管中，注入到基區的載流子是電子，而在pnp型三極管中，注入到基區的載流子是空穴。（2）二者的外加電壓和各極的電流是相反的。

用基極電流的微小變化來使集電極電流作較大變化的控制作用，就叫做三極管的電流放大作用。4、三極管的輸入和輸出特性測量三極管特性的電路：uAmA+--EbEeW2W1IbIe3DG6VUbeVUceIc（1）輸入特性

當三極管的集電極與發射極之間的電壓Uce為某一定值時，基極電流Ib與基極電壓Ube之間的關系，稱為三極管的輸入特性。硅管正常工作時：

Ube約為0.6～0.7伏而鍺管為0.2～0.3伏VIb00.40.6uAUbeIIIUce>1VUce=0V3DG6輸入特性曲線（2）輸出特性當三極管的基極Ib為某一定值時，集電極電壓Uce與集電極電流Ic之間的關系，稱為三極管的輸出特性。0UceIcIb=20uAIb=40uAIb=80uAIb=100uA（V）mAIb=03DG6輸出特性曲線5、晶體三極管的工作區晶體三極管的輸出特性曲線阻可以分成三個部分：（1）放大區：在Ib

>0和Uce>1伏的范圍內，Ic的變化基本與Uce無關，Ic只受Ib的控制。發射結處于正向偏置，集電結處于反向偏置。（2）飽和區：Uce=Ec-IcRc，當Ic上升時，Uce下降，當Uce下降到一定程度時，Ib再增大，Ic則很少增大，Ic已經達到飽和。發射結和集電結都處于正向偏置。（3）截止區：Ib=0的那條曲線以下的區域，即為截止區。由于硅管的穿透電流很小，截止區基本上在橫軸上，而鍺管的穿透電流較大，Ib=0以下的區域。6、晶體三極管的主要參數：（1）、共發射極電路的電流放大倍數：用三極管的被控制電流（輸出電流）與控制電流（輸入電流）之間比值來表示。a、靜態電流放大倍數（無輸入信號）b、動態電流放大倍數（有輸入信號）β=hFE=IcIbβ=hFE=IbIcUce=0Ie=Ib+Ic=（1+β）Ib

Ic=β

Ib

（2）極間反向電流a、c-b間反向飽和電流Icbo；b、c-e間的反向電流Iceo。（3）極限參數：a、集電極最大允許電流Icm；b、c-e反向擊穿電壓Bvceo；

c、集電極最大允許耗散功率Pcm。7、晶體三極管的應用（1）放大器（交流電流放大器、負反饋放大器、功率放大器等）；（2）開關作用（飽和和截止）。四、集成電路集成電路是在一塊體積很小的半導體基片上，利用硅平面技術，將小阻值得電阻、小容量得電容、二極管、三極管、晶閘管等封裝在一起，組成集成電路IC。

集成電路與分立元件相比，具有體積小、重量輕、可靠性高、功耗低、成本低等優點。因此，近年來在汽車電子設備控制電路中的應用越來越廣泛。1、集成電路的分類集成電路根據電路，可分為模擬型、數字型及組合型電路。在同一的芯片上可應用CMOS工藝設有模擬和數字電路的混合電路。

2、模擬集成電路模擬集成電路的基本結構有恒電壓源、恒電流源、差動放大器、藕合電路、電位移相器以及輸出級電路等。可應用的電路如運算放大器、調壓器、比較器、時鐘電路、變換器、接口電路等。模擬集成電路用來處理和加工各種模擬信號，在現代汽車電子設備中應用很廣。運算放大器內部原理圖差動式輸入級反向輸入正向輸入電壓放大級輸出級輸出VnVp--+V0Av0V0=-Av0（VN-VP）簡單的運算放大器12V03T6II1mA1mA-VEE（-10v）+VEE（+10v）v1v2T1T2T3T4T5R1R2R3R4R5R613.4k13.4k5.1k1.9k3.5k2.0k3、數字集成電路數字集成電路用于數字邏輯運算，數字電路是由開關元件構成的。所謂開關元件，就是通常只取兩種狀態之一的元件。數字電路的輸出信號和輸入信號都是用脈沖的有無、電位的高低來表示的。在一定條件下，它們體現出一種因果判斷關系，因此數字電路也常稱為邏輯電路。數字集成電路的范圍從小規模集成電路的各種門電路起，一直到大規模集成電路與超大規模集成電路的存儲器、微處理器和微控制器等。電子技術基礎第三節數字電路基礎一、邏輯門電路

邏輯門電路最基本的是“與門”、“或門”和“非門”3種。1、“與門”電路“與門”有多個輸入和一個輸出。只有在多個輸入都是高電位時，輸出才是高電位(或是一個正電壓脈沖)，否則輸出就是低電位。“與門”電路可以實現邏輯乘法。

只有ＡＢ都是“１”時，Ｌ才是“１”，只要A、B中有一個是“0”，Ｌ就是“0”，這種關系稱為與邏輯。

ＡＢＬL=AB“與門”電路2、或門電路“或門”的工作恰好與“與門”相反，只要有一個輸入是高電位信號，就能產生一個高電位輸出，“或門”電路能夠實現邏輯加法。+ABLL=A+B二極管或門電路3、“非門”電路（反向器）

“非門”起反相的作用，又稱為反相器。當輸入信號為高電位時，輸出信號就不是高電位,而是低電位。輸入為低電位，輸出就為高電位。“非門”電路實現“非”的運算。ALL=A三極管非門電路

4、“與非門”和“或非門”邏輯電路

在“與門”和“或門”的輸出端串連一個“非門”就能成為“與非門”和“或非門”。在“與非門”中，如果輸入有一個為低電位，則輸出就成為高電位，只有當全部輸入均為高電位時，輸出才是低電位。

在“或非門”中，有任何一個高電位輸入，都將產生一個低電位輸出，只有全部輸入均為低電位，輸出信號才為高電位。

ABL+ABLL=ABL=A+B組合邏輯電路

組合邏輯電路可以有若個輸入變量和若干個輸出變量，其每個輸出變量是其輸入的邏輯函數，其每個時刻的輸出變量的狀態僅與當時的輸入變量的狀態有關，與本輸出的原來狀態及輸入的原狀態無關，也就是輸入狀態的變化立即反映在輸出狀態的變化。

電子技術基礎第四節

傳感器概述1、傳感器的定義：傳感器是將各種非電量（物理量、化學量、生物量等）按一定的規律轉換成便于傳輸和處理的另一種物理量（一般為電量）的裝置。2、汽車傳感器分類

（1）按能量關系（是否需要電源）分：被動型（需要外加輸入電源），如電阻、電感、電容型傳感器。

主動型（不需要外加輸入電源），如壓電效應、熱電效應、磁感應、光電效應等。（2）按輸出信號種類分：模擬式和數字式開關量和連續脈沖三種。（3）按用途（輸入量種類）分為：溫度、壓力、流量、液面位置、位移、速度、加速度、氣體濃度、轉矩和其它傳感器。

一、電阻式傳感器

1、變阻式傳感器變阻式傳感器又叫電位計式傳感器，其原理為位移等非電量變化帶動變阻器滑動觸頭移動時，穿入電路的電阻發生變化，使測量電路的電流也發生變化，從而產生與位移成正比例變化的信號。變阻式傳感器結構簡單，在汽車控制中應用較多，常用的變阻式傳感器有：節氣門位置傳感器、旋轉翼片式空氣流量計等。分別把節氣門開度和翼片開度反映的空氣量轉變為電壓信號。

2、應變片式傳感器

應變片式傳感器又稱電阻應變計。它是用一根具有高電阻系數、直徑為0.02nm～0.04nm做成柵狀的金屬絲作為敏感元件，上、下分別貼以覆蓋層和基底作為支持片，并用兩根直徑為0.2nm～0.3nm的銅絲作為引線。使用時將傳感器貼到被測的彈性元件上，當彈性元件受力變形時，電阻絲與彈性元件同時變形，改變了電阻絲的電阻值，因為在彈性范圍內，應變與電阻變化呈良好的線性，所以通過測定電阻的變化值，即可知彈性元件的變形量。

3、熱電傳感器熱電傳感器在汽車測控個常用的有兩種類型：熱電阻式和熱敏電阻式兩種。熱電阻式傳感器利用導體電阻值隨溫度的變化而變化的性質測量溫度的，即利用導體電阻與周圍媒介質的運動速度和組成成分有關的變換原理制成的。發動機控制系統中的熱線式空氣流量計和熱膜式空氣流量傳感器，就是利用發熱體和空氣之間的熱傳遞現象進行空氣流量測量的。熱敏電阻式傳感器

熱敏電阻式傳感器是利用半導體熱敏電阻的阻值隨溫度而變化的特性制成的。熱敏電阻被廣泛用于溫度的測量和控制以及液面測量、氣壓測量等方面。例如發動機控制系統進氣溫度傳感器和水溫傳感器，就是把這種電阻值的變化，轉換為電壓值的變化，來判斷進氣溫度和冷卻水溫度的。二、電動勢式傳感器1、霍爾效應式傳感器

霍爾效應式傳感器式基于霍爾效應原理而制成的。汽車上用以產生點火信號的霍爾發生器就是一種霍爾傳感器。觸發葉輪由分電器軸驅動，其葉片數與氣缸數相等。發動機工作時，觸發葉輪的葉片在霍爾半導體基片和永久磁鐵間的氣隙中轉動。當葉片轉入氣隙時，磁通偏離基片，此時不產生霍爾電壓，發生器無信號輸出；當葉片轉離氣隙時．磁通通過基片，其側邊產生霍爾電壓，發生器有信號輸出。BIUH++++++--------VfEfL霍爾效應的產生是由于運動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結果。ldLUH=RHIB/d（v）霍爾電子點火原理圖IIIIIII-帶霍爾傳感器的分電器；II-開關放大器；III-點火線圈R1VD1R3R5R4VDW1R2VDW2VT1VT2VT3R7R8R6+12VCVD22、壓電式傳感器

壓電式傳感器是利用壓電效應進行工作的。所謂壓電效應是指某些晶體或人工極化陶瓷在一定方向外力作用下或承受變形時，它的晶面或極化面上將有電荷產生的現象。當晶體在某一軸線方向受力的作用而產生彈性變形時，其產生的電荷與作用力的大小成正比。

汽車上所用的爆震傳感器就是一種壓電式傳感器。這種爆震傳感器用螺紋擰在氣缸體上，其主要元件為一個壓電陶瓷晶體片，螺釘使一個慣性配重緊壓晶體片而產生預負載。發動機發生爆震時，氣缸體的振動傳給傳感器，壓電晶體由于機械振動產生壓力的變化，轉換成電壓信號輸出。

3、磁電式傳感器磁電式傳感器是基于電磁感應的原理制成的。汽車發動機用的轉速傳感器、發動機控制系統中用以檢測發動機曲軸角度位置的磁脈沖式曲軸位置傳感器等都屬于磁電式傳感器。如曲軸位置傳感器、轉速傳感器等。這種傳感器的靈敏度隨著磁路氣隙的大小而變化，當被測振動物體的位移遠小于磁路氣隙時，其動態幅值基本上符合線性規律。它的最大特點是傳感器不與被測物體接觸，很適用于作轉軸轉速信號傳感器。三、光傳感器1、光電式傳感器光電式傳感器的光電藕合元件一般為發光二極管和光敏晶體管。汽車控制系統中的曲軸位置傳感器、車速傳感器、車高傳感器、轉向傳感器和流量傳感器等都有采用這種型式。利用光電式車高傳感器，可以把車高(汽車懸架裝置的位移量)變換成傳感器軸的旋轉，并檢測出其旋轉角度。這種傳感器被用于某些高級轎車后輪車高的調整裝置上。光電脈沖變換電路原理圖+12VU0光VT01VT2VT3VT4R1R2R3R4R5R6R7R8四、氣敏傳感器氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成分的傳感器。汽車上使用較多的氧化鋯型氧傳感器，它利用氧化鋯在高溫時的一種特性：當內外兩側面氧濃度相差較大時，就會產生電動勢在試管狀的氧化鋯兩面，設置白金為介質的電極，并用陶瓷封住。工作時內側的氧濃度越大，電動勢就越大，這就將氧濃度的大小轉變為電壓信號輸出。氧傳感器是一種電阻型半導體氣敏傳感器。利用待測氣體與半導體（主要是金屬氧化物）表面接觸，產生的電導率等物性變化來檢測氣體的。一般由三部分組成：敏感元件、加熱器和外殼。電子技術基礎第五節

電子控制裝置一、汽車電子控制裝置的特點

1、車用電子控制裝置要承受汽車振動、沖擊等引起的動載荷，承受著高溫的熱負荷，也可能接觸到一些腐蝕性的物質。2、電源的電壓變化很大，車用電子控制系統要在汽車行使狀態下，保持汽車電源供電電壓穩定。3、電子控制裝置受到車內、外的電波干擾的影響，必須充分考慮抗電干擾的性能。4、汽車電子元件還要能夠在短時間內承受較高的脈沖電壓。二、汽車電子控制裝置電子控制裝置也稱作電子控制單元（ECU）,俗稱“汽車電腦”。電控單元（ECU）是汽車電子控制系統的控制中心，其功能是分析處理傳感器采集到的各種信息，并向受控裝置（即執行器或執行元件）發出控制指令。包括硬件和軟件兩部分。硬件有ECU及其接口、執行機構、傳感器和開關等；軟件則存儲在ECU中支配電子控制系統完成實時測控功能，包括各種數據采集、計算處理、輸出控制、系統監控與自診斷等。其中ECU是整個電子控制系統的核心。ECU由輸入回路（A/D轉換器、緩沖器）、單片機（中央處理器CPU、存儲器、輸入輸出接口、總線）、輸出回路和電源電路四部分組成。1、微處理器微處理器是計算機的中央處理部件，它是計算機中運算器與控制器的總稱，其特性基本反映了微型計算機的性能。CPU內部構成主要包括：算術邏輯運算器（ALU）、累加器（AC）、控制器等。為了提高微處理器的效率，CPU中還包括一組寄存器，如程序計數器，指令寄存器。（1）存儲器只讀存儲器ROM可編程的只讀存儲器PROM紫外線可擦除的可編程只讀存儲器量PROM，即EPROM電可擦除的可編程只讀存儲器量PROM，即EEPROM隨機存取存儲器RAM（2）輸入輸出接口I/O輸入輸出接口I/O是指CPU與外界通信和進行信息交換的接口，微處理器所進行的信息接受與發送，數據交換都是通過輸入輸出接口來完成的。輸入輸出接口I/O起著地址譯碼、數據緩沖與保存、信息轉換、電平匹配、時序匹配等功能。（3）總線總線是指傳遞信息的一組信號線，包括數據總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。（3）總線（BUS）

總線是微型計算機內部傳遞信息的連線電路。在單片機內部，CPU、ROM、RAM、與I/O接口之間的信息交換都是通過總線來實現。可分為數據總線、地址總線、控制總線3種。總線技術是提高微型計算機運算速度的關鍵技術。為了滿足汽車上各種電控單元之間實現快速通信的要求，大多數中高檔轎車都已采用控制局域網通信總線（CAN總線）技術。2、A/D轉換和D/A轉換在各種儀器儀表和控制系統中，與被測量或被控量有關的參數，往往是一些與時間成連續函數關系的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度、位移等。在數字化測量及數據處理系統中，所加工的信息總是數字量，所以都需要將輸入的模擬量轉換成數字量。而計算機加工處理了的數字量，經常也需要轉換成模擬量，以便送入執行機構，對被控制量進行控制或調節。前者稱為A

/D

（AnalogtoDigitalconverter）轉換，后者稱為D/A

（DigitaltoAnalogconverter）變換。實現相應功能的設備，稱為A

/D

轉換器和D/A

轉換器。

（1）D/A

轉換器D/A

轉換電路的基本組成部分為：電阻網絡、模擬切換開關、基準電源和運放大器。D/A

轉換器的工作原理：RRR2R2R2R2R2RARf--+V0S3S2S1S0+VREFI3I2I1I0IREFIΣ四位二進制IΣ=I0+I1+I2+I3=IREF（+++）116181412IΣ=I0+I1+I2+I3=（+++）VREFR116842111D/A變換器將數字編碼信號轉換為相應的時間連續模擬信號（一般用電流或電壓表示）。1. 解碼器–將數字量轉換為幅值等于該數字量的模擬脈沖信號。2. 信號恢復器–將解碼后的模擬脈沖信號變為隨時間連續變化的信號。（2）A/D轉換器

A/D轉換的分類方法很多，按轉換方式。可以分為直接法和間接法兩種兩類。A/D轉換的方法最常用的是逐次比較型和雙積分型及并行A/D轉換型。轉換原理：A/D變換器是將連續模擬信號變換成離散數字信號的裝置。RRR/2R/2模擬輸入CP優先編碼器D0D1D2+VREFC1DA/D變換中信號形式的變化1.采樣

采樣/保持器(S/H)對連續的模擬輸入信號，按一定的時間隔T（稱為采樣周期）進行采樣，變成時間離散（斷續）、幅值等于采樣時刻輸入信號值的序列信號。2.量化

將采樣時刻的信號幅值按最小量化單位取整的過程。3.編碼

將整量化的分層信號變換為二進制數碼形式，用數字量表示。3、輸入輸出電路（1）輸入電路ECU的輸入信號由三種形式，即模擬信號、數字信號和開關信號。模擬信號必須通過A/D（模擬/數字）轉換器轉換為數字信號才能為微處理器接收，進行處理。有的數字信號還需要通過ECU中電源電路產生的+5V電壓進行轉換。對諸如超過電源電壓變化、帶有較高的振蕩的噪聲的輸入信號，也必須經過輸入電路的處理才能轉換為微處理器能夠接收和處理的信號。

（2）輸出電路微處理器輸出的信號通常被用作控制電磁閥的控制信號、指示燈的開關信號、規定的周期信號等、用作驅動步進電機的固定脈沖信號等。由于微處理器輸出的是數字信號，信號功率小，而汽車上的執行裝置的電源大多數是蓄電池，微處理器使用的是+5V的電壓，所以不能直接驅動執行裝置，需要先通過輸出電路進行處理后才能轉換為可以驅動執行裝置的控制信號。

4、微處理的工作過程汽車發動機從進氣管壓力傳感器檢測得到一個進氣管壓力(可表征發動機的負荷)開始，在微機中的信息流程為：（1）由壓力傳感器對進氣歧管中壓力的變化，產生一個變化的電壓信號，（2）該輸入電壓信號首先送往輸入／輸出控制區，在那里信號由A／D轉換器將模擬量轉換為數量，此信息變成代表從傳感器來的電壓水平的“1”和“0”的形式；（3）該信息單元由寫