——汽車蓄電池報警器的制作與調試

項目六集成運算放大器及其應用知識重點

1.集成運放的組成、性能指標、符號圖形表示法；2.虛短、虛斷的真正意義及應用；3.集成運算放大器線性和非線性應用條件和分析法；4.集成運算放大器基本電路的應用。知識難點

1.虛短及虛斷的概念及分析法；2.反相輸入放大電路；3.同相輸入放大器；4.差分輸入放大電路。5.求和運算電路6.積分和微分電路教學導航必須掌握的理論知識

1.二極管、三極管表示符號、作用、工作條件和伏安特性2.共射極放大電路的電路結構；靜態分析和動態分析的估算法3.靜態工作點的作用4.分壓式放大電路的特點及穩定靜態工作點的作用5.射極輸出器的特點及應用6.反饋的概念和對放大電路的影響7．OTL互補對稱功率放大電路的工作原理必須掌握的技能

集成塊的焊接及有關集成運算放大器實用電路的元器件的參數計算及元器件的選用。

教學導航主要內容項目任務實物圖器械與元件背景知識任務操作與指導考核要求———汽車蓄電池報警器的制作與調試

項目任務實物圖器械與元件編號名稱規格與型號單位數量備注VZ穩壓二極管2.5V只1LED1發光二極管（紅色）BT111-X只1LED2發光二極管（綠色）BT111-X只1R11電阻10KΩ只1R12電阻42.2KΩ只1R14電阻910Ω只1R21電阻10KΩ只1R22電阻30KΩ只1R24電阻680Ω只1R3電阻10KΩ只1(A1、A2)集成電路LM119只1直流電源10～20V可調臺1萬用表塊1示波器臺1電工工具套1電烙鐵30W把1焊錫適量松香適量線路板105*130塊1引線適量6.1集成運算放大器的基本知識6.2集成運算放大器的應用背景知識6.1集成運算放大器的基本知識知識分布網絡集成運算放大器

理想集成運放的參數理想集成運放工作特性基本組成理想運放6.1.1集成運放的基本組成

如圖6-2所示。輸入級：一般采用差分放大電路以抑制零點漂移。中間級：一般采用共發射極放大電路，提供足夠高的電壓放大倍數。輸出級：一般采用互補射極輸出器組成的對稱電路，以改善帶負載能力。偏置電路：為各級電路提供靜態工作點a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運放從外型上看有雙列直插式、園殼式、扁平式。圖6-3是部分集成電路的外形圖(管腳的排列為從標志起逆時針數1，2，3，4……。)a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運放由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路組成。集成運算放大器的圖形符號為圖6-4示。圖中“＋”表示同相輸入端，輸出信號與同相輸入端輸入信號相位相同；“－”表示反相輸入端，輸出信號與反相輸入端輸入信號相位相反。表示信號輸出端。箭頭的指向為放大器的傳輸方向；表示放大器的放大倍數。

（6-1）圖6-4運算放大器的圖形符號6.1.1集成運放的基本組成

6.1.2理想集成運放

開環差模電壓放大倍數→∞差模輸入電阻→∞輸出電阻=0共模抑制比→∞理想集成放大器的圖形符號為圖6-5所示，其中∞代表理想放大器的放大器的放大倍數為無窮大。圖6-5理想集成放大器的圖形符號1理想集成運放的主要參數6.1.2理想集成運放

2理想集成運放工作特性圖6-6集成運放的電壓傳輸特性實際集成運放理想集成運放6.1.2理想集成運放

2理想集成運放工作特性圖6-6為實際集成運放和理想集成運放的電壓傳輸特性。傳輸特性分為線性區和非線性區。1）線性區當集成運放輸入信號很微小時，集成運放輸出信號隨輸入信號變化線性變化，其比值為集成運放的電壓放大倍數。集成運放工作在線性狀態。一般電路引入強度負反饋時才可保證集成運放工作在線性區。集成運放工作在線性區時有兩個重要特征：(1)虛短：輸入信號很微小，近似為0，兩輸入端電位近似相同，,近似為短路，稱為“虛短”

(2)虛斷：集成運放工作在線性區時，由于輸入阻抗很高近似為∞，輸入電流,兩輸入端相當于斷開，稱為“虛斷”。“虛短”與虛斷”是分析運算放大器的線性應用的重要依據。2）非線性區集成運放開環狀態時工作在非線性區，輸出電壓為最大飽和值：+或-，不隨輸入電壓變化。6.2集成運算放大器的應用知識分布網絡集成運放的應用加法運算比例運算減法運算除法運算線性應用非線性應用微分運算積分運算電壓比較器同相輸入反相輸入6.2.1集成運算放大器的線性應用1.比例運算1）反相輸入反相輸入放大電路如圖6-7所示。輸入信號經電阻R1送到反相輸入端，同相輸入端經RP接地。為反饋電阻，構成電壓并聯負反饋組態。圖中電阻RP稱為直流平衡電阻，以消除靜態時集成運放內輸入級基極電流對輸出電壓產生影響，進行直流平衡。6.2.1集成運算放大器的線性應用1.比例運算2)同相輸入如圖6-8所示。輸入信號經電阻送到同相輸入端。由“虛短”、“虛斷”性質可知：∴（6-5）輸出電壓與輸入電壓同相，且成比例，故稱為同相比例運算。當或,（6-6）稱為電壓跟隨器，電路如圖6-9所示。圖6-9電壓跟隨器6.2.1集成運算放大器的線性應用2.其他幾種運算集成運放其它幾種運算應用如表6-2所示，用“虛短”“虛斷”概念，同樣可分析出結論.6.2.1集成運算放大器的線性應用2.其他幾種運算6.2.2集成運算放大器的非線性應用集成運放在開環狀態時，一般工作在非線性區。可做電壓比較器使用。圖6-14(a)為電壓比較器電路及電壓傳輸特性,當當通過輸出電壓的正負可顯示兩輸入端電位的關系，實現電壓比較,如圖6-14（b）。當時,稱為過零比較器。其傳輸特性如圖6-14（c）。圖6-14運算放大器的非線性應用(a)(b)(c)例:例6-3兩級運放電路如圖6-15所示，第一級運放的輸入信號V，第二級運放的同相輸入端加入參考電壓=1V。集成運放的飽和輸出電壓V，雙向穩壓管的=6V。試對應畫出輸出電壓的波形。圖6-15例6-3用圖1.認識電路2.電路安裝

3.電路調試任務操作指導1.認識電路1集成電壓比較電路——LM119(319)及KA319簡介.LM119(319)的管腳圖如圖6-18，LM119為軍用，LM319為民用。KA319的管腳圖如圖6-192電路的組成：A1及外圍元件構成過壓檢測器，A2及外圍元件構成欠壓檢測器，VZ提供參考電壓即閥門電壓，R3為VZ的限流電阻。VZ為2.5V的穩壓管。3元器件的選定及工作原理：其電路如圖6-20所示。當蓄電池的電壓大于13V或小于10V時，發光二極管LED1或LED2分別發光警告。圖6-20蓄電池欠壓、過壓報警器3元器件的選定及工作原理：1)基準單元：由R3及VZ組成。穩壓管選用穩壓值為2.5V的穩壓管，取工作電流為=1mA。則R3=。取R3=10KΩ2)超壓警報單元A1為單值比較器，基準電平為=2.5V,當電池的電壓低于13V時，應有＜2.5V，比較器A1輸出高電平，LED1截止，不亮；當電池的電壓高于13V時，此時>2.5V，比較器A1輸出低電平，LED1亮。所以R11、R12應由下列分壓公式估算：取R11=10.0KΩ（系列）,則R12=42KΩ,取R12=42.2KΩ；LED1選為BT111-X（紅）發光二極管，其最大電流為=20mA,正向電壓為=1.9V，取工作電流為=12mA,則R14=Ω,取R14=10KΩ。VZ為2.5V的穩壓管。3元器件的選定及工作原理：3)欠壓警報單元：A2為欠壓檢查電路，基準電平也為=2.5V,當電池電壓低于10V時，＜2.5V時比較器A2輸出低電平，LED2發光。當＞2.5V時比較器A2輸出高電平，LED2截止。LED2選為BT111-X（綠）發光二極管，其最大電流為=20mA,正向電壓為=2.3V，取工作電流為=12mA,則R24=Ω取R24=680Ω。R21、R22由下式估算：取R21=10.0KΩ,則R22=30.0KΩ。2.電路安裝按電路圖6-20合理設計元件位置進行安裝。安裝完畢后檢查無誤，可通電測試。1將12V的電池換成直流可調電源，通電后將電壓調到13V，LED1亮，測LM119D的③電壓應為2.5V,④電壓應大于2.5VV，；否則調大R12的電阻值。調節電源電壓,用示波器跟