模擬電路制作與調(diào)試項目教程課件

書名：模擬電路制作與調(diào)試項目教程ISBN：

978-7-111-37768-9作者：劉婷婷出版社：機械工業(yè)出版社本書配有電子課件模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件項目三聲光控節(jié)能燈制作與調(diào)試模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)項目要求項目引導(dǎo)知識鏈接制作調(diào)試項目驗收模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件學(xué)習(xí)目標(biāo)會篩選常用電子元器件。會檢測集成運放的性能指標(biāo)。能完成聲光控節(jié)能燈電路的制作與調(diào)試。知識目標(biāo)能力目標(biāo)

了解聲光控節(jié)能燈的工作原理，能識別、檢測電路中的元器件，掌握集成運放的工作原理，會進行電路制作與調(diào)試。返回模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件項目要求1、白天或光線較亮的時候，節(jié)能燈不能點亮。2、當(dāng)天黑或光線較暗時，如果有聲音響起，節(jié)能燈就會自動感應(yīng)點亮。返回制作聲光控節(jié)能燈要求如下：模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件項目引導(dǎo)返回（1）小組制訂工作計劃。（2）完成電路原理設(shè)計圖。（3）畫PCB布線圖。（4）填領(lǐng)料單領(lǐng)取元器件。（5）檢測元器件，完成檢測報告。（6）根據(jù)布線圖制作電路。（7）電路功能檢測與故障排除。（8）產(chǎn)品展示&項目匯報。模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件虛擬工作室返回聲光控節(jié)能燈電路圖模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件任務(wù)一分析電路工作原理[子任務(wù)1]識別元器件符號[子任務(wù)3]繪制電路原理圖返回[子任務(wù)4]繪制PCB焊接草圖[子任務(wù)2]分析電路工作原理模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件子任務(wù)1識別元器件符號元件符號元件名稱元件作用元件特點模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件橋式整流電路半波整流濾波電路穩(wěn)壓電路對拾音器進來的信號進行兩級同相放大由運放組成的比較放大器，實現(xiàn)電路的光電控制。比較放大電路，在無光有聲時驅(qū)動晶閘管工作。模擬電路制作與調(diào)試項目教程高職高專ppt課件

聲光控延時開關(guān)的電路原理圖如圖所示。電路中的主要元器件是集成運放LM324，電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。電路功能是：將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動作。依據(jù)主要元器件將電路劃分為以下幾個主要單元。1．電源電路：VD3～VD6、R13、VS、C3構(gòu)成電源電路。由VD3～VD6組成橋式整流，再經(jīng)過C3濾波，最后經(jīng)過穩(wěn)壓管VS穩(wěn)壓，給控制電路提供10V直流電壓。2．控制電路：由集成運放LM324等元件組成。3．聲電轉(zhuǎn)換器：MIC將聲音轉(zhuǎn)換成電信號、光敏電阻RL受光線控制改變其阻值的大?。ü鈴婋娮枳冃。?．延時電路：C4、R9組成亮燈延時電路，時間常數(shù)＝R9×C4。電路原理分析想一想議一議1．電路中的MIC的作用是什么？2．電路中的LM324的作用是什么？3．電路中C1、C2的作用各是什么？4．光敏電阻器RL的作用是什么？5．電容器C3、C4的作用各是什么？6．運算放大器的電壓放大倍數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？7．可控硅SCR在本電路中的作用是什么？任務(wù)2識別并檢測元器件[子任務(wù)1]識別元器件符號[子任務(wù)2]識別元器件[子任務(wù)1]檢測元器件駐極體話筒的識別與檢測駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。當(dāng)聲波輸入時，駐極體膜片隨聲波的強弱而振動，使電容極板間的距離發(fā)生變化，引起電容量C發(fā)生變化，因為駐極體兩側(cè)的電荷來變，因此電容兩端的電壓（UC=Q／C）發(fā)生變化，從而實現(xiàn)了聲電轉(zhuǎn)換。由于振動引起的輸出電壓的變化量較小，所以要在電容的后面加一個效應(yīng)管進行放大，提高話筒的靈敏度，同時場效應(yīng)管還可以與音頻放大器匹配。類型示意圖說明二端式萬用表負表筆接話筒的D端，正表筆接話筒的接地端，如左圖所示，這時用嘴向話筒吹氣，萬用表表針應(yīng)有指示。同類型話筒比較，指示范圍越大，說明該話筒靈敏度越高，如果無指示，則說明該話筒有問題。三端式萬用表負表筆接話筒的D端，正表筆同時接話筒的S端和接地端，如左圖所示，然后按與上述相同方法吹氣檢測。要求：

根據(jù)前面所學(xué)的知識，識別本項目所給的駐極體話筒（兩端式還是三端式），并用萬用表檢測其質(zhì)量及好壞。方法步驟：（1）從外觀特征識別駐極體話筒，判斷兩端式還是三端式。（2）對本項目所給的駐極體話筒進行檢測。

類型好壞質(zhì)量做一做LM324

LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。引腳號引腳功能參考電壓（V）引腳號引腳功能參考電壓（V）1輸出（1）38輸出（3）22反輸入（1）2.79反輸入（3）2.43正輸入（1）2.810正輸入（3）2.84電源5.111地05正輸入（2）2.812正輸入（4）2.86反輸入（2）113反輸入（4）2.27輸出（2）314輸出（4）3要求：根據(jù)前面所學(xué)的知識，識別本項目所給的集成運算放大器（LM324）的管腳，用萬用表檢測其好壞。方法步驟：（1）判斷LM324的引腳（2）通電情況下(加5V電壓)，用萬用測量LM324各引腳的電壓與正常值比較。（3）根據(jù)測量結(jié)果判斷LM324的好壞。LM324引腳號1234567測量電壓值（V）LM324引腳號891011121314測量電壓值（V）做一做1．LM324的功能是

，它內(nèi)部有

個集成運算放大器。它的工作電壓是

V。2．如何識別LM324的管腳？3．如何用萬用表檢測LM324的好壞？4．LM324與LM386有什么不同？想一想晶閘管（可控硅）晶閘管就是晶體閘流管，俗稱可控硅（SCR）。單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。

1．單、雙向可控硅的判別先任測兩個極，若正、反測指針均不動（R×1擋），可能是A、K或G、A極（對單向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G極（對雙向可控硅）。若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐，則必為單向可控硅。且紅筆所接為K極，黑筆接的為G極，剩下即為A極。若正、反向測批示均為幾十至幾百歐，則必為雙向可控硅。再將旋鈕撥至R×1或R×10擋復(fù)測，其中必有一次阻值稍大，則稍大的一次紅筆接的為G極，黑筆所接為T1極，余下是T2極。

2．單向可控硅電極識別用萬用表R×1擋測量三個引腳之間的正反向電阻，其中有一次電阻值較小，此時黑表表連接的是控制極，紅表筆接的是陰極，余下的就是陽極。質(zhì)量判別用萬用表R×1擋，紅筆接K極（陰極），黑筆接陽極，電阻值應(yīng)為無窮大，然后再兩表筆保持連接狀態(tài)下，黑表筆同時碰觸一下控制極后立即斷開，阻值變得較小。且維持不變，表示被測管的觸發(fā)維持特性基本正常。然后瞬時斷開A極再接通，指針應(yīng)退回∞位置，則表明可控硅良好。1．晶閘管又稱為

，它分為

和

兩種。它是一種

半導(dǎo)體器件，體積

，重量

。晶閘管主要作用是用

控制

。2．單向晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？3．如何用萬用表檢測晶閘管的好壞？4．雙向晶閘管的特點是什么？它與單向晶閘管有何異同？想一想任務(wù)三制作&調(diào)試電路工作任務(wù)1．制作聲光控節(jié)能燈電路2．調(diào)試聲光控節(jié)能燈電路3．寫出制作調(diào)試報告子任務(wù)1電路元器件的裝配與布局

做一做要求：根據(jù)前面所學(xué)的知識，對元器件進行正確的裝配與布局操作步驟：（1）按工藝要求安裝色環(huán)電阻器（2）按工藝要求安裝三極管（3）按工藝要求安裝電解電容器（4）按工藝要求安裝駐極體話筒（5）按工藝要求安裝集成電路LM324想一想1．安裝布局元器件時應(yīng)遵守什么原則？2．光敏電阻安裝時要注意什么問題？子任務(wù)2：制作聲光控節(jié)能燈電路

做一做要求：按制作要求制作聲光控節(jié)能燈電路，并撰寫制作報告。方法步驟：（1）對安裝好的元件進行手工焊接。（2）檢查焊點質(zhì)量。子任務(wù)3：調(diào)試聲光控節(jié)能燈電路

方法與步驟：1．?dāng)嚯姍z查電路的通斷

2．通電調(diào)試聲光控節(jié)能電路3．分模塊調(diào)試電路

[作業(yè)：完成相關(guān)課堂工作頁]小組討論返回1、如果白天或光線較強的時候燈也能亮，可能是電路的哪部分出了問題？2、如果燈一直不亮，可能是什么問題？功能不能實現(xiàn)！怎么辦？返回項目驗收內(nèi)容一：集成運放LM234的識別與檢測（1）簡述運放各引腳的功能。（2）檢測運放各引腳正常工作電壓，會根據(jù)實際電壓判斷運放的工作狀態(tài)。返回內(nèi)容二：項目功能驗收（1）分組匯報項目的學(xué)習(xí)與制作情況。（2）分組通電演示電路功能并回答有關(guān)問題。

知識鏈接：集成運算放大器集成電路§1集成運算放大器的簡單介紹

集成運算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。運放的應(yīng)用領(lǐng)域：信號處理、信號測量、波形轉(zhuǎn)換、自動控制等。運放的模擬計算：信號的加、減、乘、除、積分、微分、對數(shù)等運算。一、運算放大器的組成輸入級：都采用帶恒流源的差分放大電路，輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號。輸入級

中間級輸出級輸入端輸出端中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路。輸出級：要求輸出電阻低，帶負載能力強，一般由互補對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。1、電路組成：§1集成運算放大器的簡單介紹2、運放的外形及引腳：一、運算放大器的組成§1集成運算放大器的簡單介紹uA741

81723456uo+u+u––3、運放的電路符號：+UCC–UEEuo++∞u+u––uo++∞u+u––一、運算放大器的組成反相輸入端同相輸入端輸出端§1集成運算放大器的簡單介紹二、集成運算放大器的特點1、Auo

高:80dB~140dB2、rid

高:105~10113、ro

低:幾十

~幾百4、KCMR高:70dB~130dB電壓放大倍數(shù)高、輸入電阻大、輸出電阻小、零點漂移小，抗干擾能力強，可靠性高、體積小，低成本、能耗小等。§1集成運算放大器的簡單介紹三、主要參數(shù)1.最大輸出電壓UOPP使輸出和輸入保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。2.開環(huán)差模電壓增益Auo

未接反饋電路時的差模電壓放大倍數(shù)。Auo愈高，所構(gòu)成的運算電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。6.共模輸入電壓范圍UICM

運放能承受的最大共模輸入電壓。超出此值，運放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。愈小愈好3.輸入失調(diào)電壓UIO4.輸入失調(diào)電流IIO5.輸入偏置電流IIB§1集成運算放大器的簡單介紹四、運算放大器電壓傳輸特性電壓傳輸特性uo=f(ui)

+UOM–UOM線性區(qū)飽和區(qū)

u+–u–

uo

Ouo

=

Auoui=

Auo(u+–u–)1、線性區(qū)：uo

=Auo(u+–u–)2、非線性區(qū)—飽和區(qū)：u+

-u–

>X

時，uo=+UOM

u+

-u–

<X

時，uo=–UOM

Auo越大，運放的線性范圍越小，必須加負反饋才能使其工作于線性區(qū)。uo++∞u+u––§1集成運算放大器的簡單介紹一、理想運算放大器的條件1、開環(huán)電壓放大倍數(shù)

Auo

+UCC–UEEuo++∞u+u––2、開環(huán)輸入電阻

ri3、開環(huán)輸出電阻

ro04、共模抑制比

KCMR§1集成運算放大器的簡單介紹二、理想運算放大器的特性1.工作在飽和區(qū)的特點u+>u–

時，uo=+UOM

u+<u–

時，uo=–UOM

+UOM–UOM

u+–u–

uo

O線性區(qū)飽和區(qū)2.工作在線性區(qū)的特點因為uo

=Auo(u+–

u–

)⑴差模輸入電壓約等于0，即u+=u–

，兩輸入端相當(dāng)短路，但未真正短路，故稱“虛短”u0是有限值,Auo又很大，所以§1集成運算放大器的簡單介紹二、理想運算放大器的特性2.工作在線性區(qū)的特點因為ri為無窮大。⑵運放輸入電流約等于0，即i+=i–0,稱“虛斷”i+i–因為ro為0。⑶運放輸出電壓不受負載大小的影響。

uo++∞u+u––§1集成運算放大器的簡單介紹§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用一、比例運算電路1.

反相比例運算⑴電路組成ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–ui從反相輸入端輸入同相輸入端接地

因靜態(tài)時要求u+、u–

對地電阻相同，所以平衡電阻R2=R1//RF⑵電壓放大倍數(shù)因i+=0,

所以u+=0

u–=u+=0-----稱“虛地”∵ri→∞，∴

i+=i–=0∴

i1if

00

⑶結(jié)論：

①Auf為負值，即uo與ui極性相反。因為ui

加在反相輸入端。②Auf只與外部電阻R1、RF

有關(guān)，與運放本身參數(shù)無關(guān)。③|Auf

|可大于1，也可等于1或小于1。④因u–=u+=0，所以反相輸入端“虛地”。一、比例運算電路1.

反相比例運算§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用因要求靜態(tài)時u+、u對地電阻相同，故R2=R1//RF一、比例運算電路2.同相比例運算因虛斷，所以u+=ui

⑴電路組成⑵電壓放大倍數(shù)uoRFuiR2R1++––++–因虛短，故

u–=u+=

ui

u+u–ifi1i1=if§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用

⑶結(jié)論：①Auf

為正值，即

uo與ui極性相同。因為ui加在同相輸入端。②Auf只與外部電阻R1、RF有關(guān)，與運放本身參數(shù)無關(guān)。③Auf

≥1，不能小于1。④u–=u+

≠0，反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。一、比例運算電路2.同相比例運算§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用當(dāng)R1=且RF

=0時，uo=ui，

Auf=1，

稱電壓跟隨器。uoRFuiR2R1++––++–

由運放構(gòu)成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比射極輸出器更好。uoui++––++–一、比例運算電路2.同相比例運算§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用負載電流的大小與負載無關(guān)。例：負載浮地的電壓-電流的轉(zhuǎn)換電路1.

能測量較小的電壓；2.

輸入電阻高，對被測電路影響小。流過電流表的電流IGUxR2R1+–++–RLuiR2R1+–++–iLi12.同相比例運算§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用二、加法運算電路

1.反相加法運算電路因虛短,u–=u+=0平衡電阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1if因虛斷，i–=0

所以

ii1+ii2=if

動畫ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–二、加法運算電路2.同相加法運算電路方法1:根據(jù)疊加原理

ui1單獨作用(ui2＝0)時同理，ui2單獨作用時§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用方法2：思考u+=?也可寫出u–和u+的表達式，用u–=u+的性質(zhì)求解。u+2.同相加法運算電路ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用三、減法運算電路由虛斷和虛短可得：分析方法1：iR1iRF由虛斷可得：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用三、減法運算電路如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

輸出與兩個輸入信號的差值成正比。常用做測量放大電路分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用分析方法2：利用疊加原理u+ui1單獨作用時ui2單獨作用時三、減法運算電路減法運算電路可看作是反相比例運算與同相比例運算電路的疊加。ui2uoRFui1R3R2++–R1+–§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用四、積分運算電路由虛短及虛斷可得

i1=ifif=?ifi1uoCFuiR2R1++–uC+–當(dāng)電容CF的初始電壓為uC(t0)時，則有§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用若ui=Ui（恒定直流量）時，則uitO積分飽和線性積分時間線性積分時間–UOMuotO+UOMui=Ui

>0

ui=–Ui

<0

采用運放組成的積分電路,由于充電電流基本恒定,故uo是時間t的一次函數(shù),從而提高了它的線性度。輸出電壓隨時間線性變化Ui–Ui四、積分運算電路§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用比例-積分運算電路uoCFuiR2R1++–RFifi1上式表明：輸出電壓是對輸入電壓的比例-積分這種運算器又稱PI調(diào)節(jié)器,常用于控制系統(tǒng)中,以保證自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。改變RF和CF，可調(diào)整比例系數(shù)和積分時間常數(shù),以滿足控制系統(tǒng)的要求?！?運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用五、微分運算電路ifi1由虛短及虛斷可得

i1=ifuoC1uiR2RF++–uitOuotOUi–Ui§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用比例-微分運算電路—PD調(diào)節(jié)器C1uiR2RF+–uo+R1ifiCiR上式表明：輸出電壓是對輸入電壓的比例-微分

控制系統(tǒng)中，PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作用，即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。§2運算放大器在信號運算方面的應(yīng)用§3

電壓比較器

3.1.1電壓比較器的基本特性電壓比較器的功能是比較兩個輸入電壓的大小，據(jù)此決定輸出是高電平還是低電平。高電平相當(dāng)于數(shù)字電路中的邏輯“1”，低電平相當(dāng)于邏輯“0”。比較器輸出只有兩個狀態(tài)，不論是“1”或是“0”，比較器都工作在非線性狀態(tài)。注意：在運算電路中所使用的“虛地”概念在非線性條件下不滿足；只在臨界狀態(tài)時才可使用。圖3.1.1電壓比較器的符號及傳輸特性1.高電平(UoH)和低電平(UoL)

電壓比較器可以用運放構(gòu)成，也可用專用芯片構(gòu)成。用運放構(gòu)成的比較器，其高電平UoH可接近于正電源電壓(UCC)，低電平UoL可接近于負電源電壓(-UEE)。專用比較器的輸出電平一般與數(shù)字電路兼容，即

UoH＝3.4V左右，UoL＝－0.4V左右。

2.鑒別靈敏度在實際電路中，集成運放和專用比較器芯片的Aud不為無窮大，ui在ur附近的一個很小范圍內(nèi)存在著一個比較器的不靈敏區(qū)。如圖3.1.1(b)中虛線所示的輸入電壓變化范圍，在該范圍內(nèi)輸出狀態(tài)既非UoH，也非UoL，故無法實現(xiàn)對輸入電平大小進行判別。Aud越大，則這個不靈敏區(qū)就越小，工程上稱比較器的鑒別靈敏度越高。3.轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是比較器的另一個重要特性，即比較器的輸出狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換所需要的時間。通常要求轉(zhuǎn)換時間盡可能短，以便實現(xiàn)高速比較。比較器的轉(zhuǎn)換速度與器件壓擺率SR有關(guān)，SR越大，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需的時間就越短，比較器的轉(zhuǎn)換速度越高。

3.1.2電壓比較器的開環(huán)應(yīng)用––簡單比較器

1.過零比較器令參考電平ur=0。若Ui＞0，uo=UoL

若Ui＜0，uo=UoH這種電路可做為零電平檢測器。該電路也可用于“整形”，將不規(guī)則的輸入波形整形成規(guī)則的矩形波。問題：若參考電平ur≠0。而是接參考電壓UREF，輸出波形會有什么樣的變化？圖3.1.2過零比較器及脈寬調(diào)制器輸出波形(a)過零比較器整形波形；(b)脈寬調(diào)制器輸出波形3.1.3遲滯比較器1.簡單比較器應(yīng)用中存在的問題一是輸出電壓轉(zhuǎn)換時間受比較器翻轉(zhuǎn)速度（壓擺率SR）的限制，導(dǎo)致高頻脈沖的邊緣不夠陡峭(如圖3.1.5(a)所示)；二是抗干擾能力差，如圖3.1.5(b)所示，若ui在參考電壓ur(=0)附近有噪聲或干擾，則輸出波形將產(chǎn)生錯誤的跳變，直至ui遠離ur值才穩(wěn)定下來。如果對受干擾的uo波形去計數(shù)，計數(shù)值必然會多出許多，從而造成極大的誤差。圖3.1.5簡單比較器輸出波形邊緣不陡峭及受干擾的情況(a)輸出波形邊緣不陡峭(b)受干擾情況

2.遲滯比較器電路及傳輸特性

為了解決以上兩個問題，可將比較器設(shè)置兩個閾值，只要干擾信號不超過這兩個閾值，比較器就不會跳變，從而提高比較器的抗干擾能力。利用這種思想設(shè)計出來的電壓比較器稱為遲滯比較器，或稱施密特觸發(fā)器。電路是在簡單比較器基礎(chǔ)上增加了正反饋電路實現(xiàn)的。正反饋也加快了翻轉(zhuǎn)速度。1)反向輸入的遲滯比較器

R2將uo反饋到運放的同相端與R1一起構(gòu)成正反饋，其正反饋系數(shù)F為上門限電壓下門限電壓該電路傳輸特性分析：

因為信號加在運放反相端，所以ui為負時