汽车电工电子

汽车电工电子技术无锡职业技术学院单元九汽车集成电路分析与应用课题1集成运算放大器的特点分析课题2集成运放在汽车中的应用课题3集成触发器课题4555电路在汽车中的应用课题1集成运算放大器的特点分析基础知识集成运算放大器简称集成运放，它最初是作为电子模拟计算机的基本运算单元，现在，集成运放已广泛应用于信号处理、信号测量以及波形产生等方面。1.集成运算放大器的特点课题1集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的特点与其制造工艺紧密相关，主要有以下几点。①由于集成电路制造工艺中难以制造电感以及大容量的电容，因此集成运放采用直接耦合方式。1.集成运算放大器的特点课题1集成运算放大器的特点分析②由于集成运放中的各个晶体管是通过同一工艺过程制作在同一硅片上的，因此元件参数对称性好，容易制成温度漂移很小的运算放大器。1.集成运算放大器的特点课题1集成运算放大器的特点分析③集成运放中的二极管都是由三极管的集电极-基极联结而成。同时，由于制作高阻值的电阻成本高、占用硅片面积大，且阻值偏差大，因此在集成运放中常用恒流源代替大电阻，或采用外接电阻的方式。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的外形如图9-1所示。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析集成运算放大器的图形符号如图所示。它有两个输入端和一个输出端，同相输入端标有符号“+”，表示输出电压（uo）与该端输入电压（uP）相位相同；反相输入端标有符号“−”，表示输出电压与该端输入电压（uN）相位相反。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级以及偏置电路4个部分组成，如图所示。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析（1）输入级集成运放的输入级通常采用采用差动放大电路，该电路输入电阻大，并且能有效抑制零点漂移。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析（2）中间级中间级主要进行电压放大，要求有较高的电压放大倍数，一般由共发射极电路构成。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析（3）输出级输出级与负载相连，应具有较大的输出电压，较高的输出功率和较低的输出电阻，并具有过载保护。因此，一般采用射极输出器或互补功率放大电路。2.集成运放的外形和基本结构课题1集成运算放大器的特点分析（4）偏置电路偏置电路为各级提供合适的静态工作点。3.集成运放的主要性能指标课题1集成运算放大器的特点分析要合理选择和正确使用集成运算放大器，就必须熟悉其性能。衡量集成运放性能优劣的主要依据是它的各种参数。3.集成运放的主要性能指标课题1集成运算放大器的特点分析（1）开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数（Aod）是集成运放在开环（没有反馈电路）时的输出电压与输入差模信号（有效输入信号）电压之比。3.集成运放的主要性能指标课题1集成运算放大器的特点分析（2）共模抑制比共模抑制比（KCMR）是全面衡量差动放大电路的重要指标。共模抑制比越大，说明电路对差模信号的放大能力越强，对零点漂移等共模信号的抑制能力也越强。3.集成运放的主要性能指标课题1集成运算放大器的特点分析（3）输入电阻和输出电阻输入电阻（Rid）是集成运放两输入端的动态电阻，一般为M级。输出电阻（Ro）是集成运放开环工作时，从输出端向里看进去的等效电阻。（Ro）越小，集成运放带负载能力越强。汽车电子电路中常用的集成运放有LM741、LM324和LM329等。课题2集成运放在汽车中的应用课题2集成运放在汽车中的应用LM741双电源单集成运放为8个引脚的双列直插式封装。LM741的引脚排列如图所示。2脚是放大器的反相输入端；3脚是同相输入端；6脚是输出端；1脚、5脚是放大交流信号时的电路调零端，汽车中不用；8脚是空脚；7脚接正电源；4脚接负电源，在汽车中用作比较器时直接接搭铁。LM741课题2集成运放在汽车中的应用LM741课题2集成运放在汽车中的应用LM324双电源4集成运放是美国国家半导体公司的产品，为14个引脚的双列直插式封装。LM324内部有4个独立的集成运放，其引脚排列如图所示。4脚接正电源；11脚接负电源，在汽车中用作比较器时直接接搭铁。LM324课题2集成运放在汽车中的应用LM324课题2集成运放在汽车中的应用LM339单电源4集成运放是美国国家半导体公司的产品，为14个引脚的双列直插式封装。LM339在汽车中专门用作比较器，其内部有4个可以独立使用的比较器，其引脚排列如图所示。使用时只需接单电源，3脚接正电源，12脚接搭铁。LM339课题2集成运放在汽车中的应用LM339课题3集成触发器集成运放的理想化条件在分析集成运放组成的各种电路时，将实际的集成运放作为理想运放来处理，并分清其工作状态是十分重要的。课题3集成触发器集成运放的理想化条件理想的集成运放应满足以下各项性能指标。①开环电压放大倍数Aod→∞。②输入电阻Rid→∞。③输出电阻Ro→0。④共模抑制比KCMR→∞。课题3集成触发器集成运放的传输特性传输特性是表示集成运放输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，如图中曲线1所示。图中，BC段为线性区，在此范围内输出电压（uo）与两输入端电位差（即净输入电压）成正比：uo=Aod(uP−uN)课题3集成触发器集成运放的传输特性课题3集成触发器集成运放的传输特性集成运放的线性区很小，理想运放的传输特性如图中的曲线2所示，此时BC段与uo轴完全重合。实际应用中，集成运算放大电路大都接成负反馈电路（将集成运放的输出电压通过反馈元件返送到反相输入端）。课题3集成触发器集成运放的传输特性运放在线性区的分析要领有如下两条。①同相输入端电位等于反相输入端电位。这是由于集成运放开环电压放大倍数Aod→∞，课题3集成触发器集成运放的传输特性②同相输入端电流和反相输入端电流为0。这是由于集成运放输入电阻Rid→∞，因此可认为两个输入端电流为0，即iP=iN=0。但两个输入端并没有真正断开，因此称为“虚断”。课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路1.实训内容1、了解集成运算放大器的结构；2、掌握集成运算放大器的工作原理；3、掌握蓄电池电压过低报警电路的工作原理。课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路2.实训目的及要求1、学生了解集成运算放大器的结构和工作原理；2、学生具备看图接线的能力；3、学生掌握分析电路的能力；4、学生能够具有调节阻值改变控制电压的能力。课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路3.实训工具及设备万用表、导线、运算放大器LM741和相关电阻电容、发光二极管、稳压管、蓄电池、稳压电源和THDL—1型数字逻辑实验箱。课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作LM741为高增益运算放大器，结构如图所示。(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作图16-1LM741运算放大器的结构图(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作如图所示，蓄电池电压过低报警电路由集成运放（LM741）、稳压管、发光二极管及一些电阻组成。(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作需要注意事项(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(1)在THDL—1型数字逻辑实验箱中插入运算放大器LM741芯片。(2)根据图16-2接线。(3)把数字万用表拨到直流电压档20V。(2)实训步骤课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(4)把稳压器的输出电压调节到12V，观察发光二极管是否发光，把万用表的低压端放在芯片的引脚4上，另一端分别与芯片的引脚2、3、6和7相连，记录下得到的电压值。(2)实训步骤课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(5)把稳压器的输出电压调节到11V，观察发光二极管是否发光，把万用表的低压端放在芯片的引脚4上，另一端分别与芯片的引脚2、3、6和7相连，记录下得到的电压值。(2)实训步骤课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(6)把稳压器的输出电压调节到9V，观察发光二极管是否发光，把万用表的低压端放在芯片的引脚4上，另一端分别与芯片的引脚2、3、6和7相连，记录下得到的电压值。(2)实训步骤课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作(7)把稳压器的电压调到12V，然后逐步使稳压器的输出电压变小，观察发光二极管开始发光时的电压，并记录电压值。(2)实训步骤课题4555电路在汽车中的应用蓄电池电压过低报警电路4.实训原理与操作1、简要说明LM741的工作原理？2、简要说明LM741的各引脚的作用？3、如果用蓄电池作为电源，能否使加在引脚3的电压降低到10V以下，如何实现？4、如果想改变控制电压，如何实现？(3)思考讨论题课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路1.实训内容1、了解555定时器的结构和工作原理；2、了解555定时器的外部接线引脚的功能；3、掌握转向灯控制电路的工作原理；课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路2.实训目的及要求1.学生了解555定时器的结构和工作原理；2.学生具备看图接线的能力；3.学生掌握分析电路的能力；4.学生能够具有调节阻值改变效果的能力。课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路3.实训工具及设备万用表、继电器、导线、555定时器和相关电阻电容、二极管、闪烁灯、转向开关、蓄电池和THDL—1型数字逻辑实验箱。课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作555定时器是一种多用途的单片集成电路。若在其外部配上一些电阻和电容元件，便能构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等各种不同用途的脉冲电路。由于它性能优良，使用灵活方便，所以在汽车电子电路中得到广泛地应用。(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作图为555定时器构成的触发电路图，电阻和电容C是定时元件；是输入触发信号，下降沿有效，接到555时基电路的引脚2，引脚3是输出信号。(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作(1)工作原理课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作如图所示，利用555时基电路的输出端3接继电器J的线圈，使继电器按多谐振荡频率进行工作，继电器的触点接到转向灯的电源回路中(如图中J所示)，控制转向灯电源的通断，使转向灯按一定频率闪烁。(2)控制电路课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作(2)控制电路图17-2555定时器构成的汽车转向灯闪光电路课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作如果驾驶员拨下左转向指示灯开关电路如图所示，此时左转向指示灯与蓄电池以及搭铁便构成一回路。但由于继电器的常开触点与之串联，所以只有当555定时器的引脚3显示高电位时继电器才得电吸合，这样左转向灯就被点亮。(2)控制电路课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作当C1充电结束时引脚3便显低电平，继电器断电使触点断开，这样左转向灯由于不能形成一闭合回路而熄灭。如此重复进行，由于继电器得断电的频率比较大，所以就能够感觉灯在闪烁。(2)控制电路课题4555电路在汽车中的应用555电路汽车转向灯闪光电路4.实训原理与操作图中与转向灯并联的电阻起到降低转向灯两端的