汽车电工电子技术基础教学课程ppt模板课件资料项目四集成电路连接与检测

汽车电工电子技术基础,任务一 集成运算放大器控制的灯 光电路连接与检测,我们的目标是 1.能够根据电路图(见图4-1)连接实物电路(见图4-2)，且满足以下功能要求： 2.闭合开关S，拨动开关S1的位置，能够用万用表测量图示各点电位。 3.能够对电路图进行简单分析。,任务准备中 1.工具准备 准备十字型螺钉旋具、一字型螺钉旋具、万用表、剥线钳、焊接设备、连接线制作工具等。 2.材料准备 准备电线、熔丝(5A)、蓄电池或稳压电源(12V)、开关、灯泡(12V)、小鳄鱼夹、晶体管、电阻(4.7k，0.5W)、带运算放大器的控制模块(见图4-3，制作控制模块需要的材料有：单刀双掷开关、电位器、运算放大器LM358、电阻)等。 3.控制模块与连接线制作 1) 根据本任务需要，自己制作相关连接线。 2) 根据控制模块电路图，动手焊接制作控制模块。,图4-3 带运算放大器的控制模块,工作中 1.线路连接与检验,(1) 电路连接步骤 (2) 电路连接检验 (3) 结果评判：线路连接正常，工作正常。,(1) 电路连接步骤 1) 连接蓄电池正极与熔丝FU，如图4-4所示。 2) 连接熔丝FU与开关S，如图4-5所示。 3) 连接开关S与集成运算放大器控制电路板上电源正极和灯泡EL，如图4-6所示。 4) 连接集成运算放大器控制电路板输出端与电阻R，如图4-7所示。 5) 连接电阻R与晶体管VT基极，如图4-8所示。 6) 连接灯泡EL与晶体管VT集电极，如图4-9所示。 7) 连接晶体管VT1发射极与集成运算放大器控制电路板上电源负极，如图4-10所示。 8) 连接集成运算放大器控制电路板上电源负极与蓄电池负极，如图4-11所示。,1) 连接蓄电池正极与熔丝FU，如图4-4所示。,图4-4 连接蓄电池正极与熔丝FU,2) 连接熔丝FU与开关S，如图4-5所示。,图4-5 连接熔丝与开关S,3) 连接开关S与集成运算放大器控制电路板上电源正极和灯泡EL，如图4-6所示。,图4-6 连接开关与控制电路板上电源正极和灯泡EL,4) 连接集成运算放大器控制电路板输出端与电阻R，如图4-7所示。,图4-7 连接控制电路板输出端与电阻R,5) 连接电阻R与晶体管VT基极，如图4-8所示。,图4-8 连接电阻R与晶体管VT基极,6) 连接灯泡EL与晶体管VT集电极，如图4-9所示。,图4-9 连接灯泡EL与晶体管VT集电极,7) 连接晶体管VT1发射极与集成运算放大器控制电路板上电源负极，如图4-10所示。,图4-10 连接晶体管V发射极与控制电路板上电源负极,8) 连接集成运算放大器控制电路板上电源负极与蓄电池负极，如图4-11所示。,图4-11 连接控制电路板上电源负极与蓄电池负极,(2) 电路连接检验 1) 合上开关S，开关S1打在a位时，灯泡EL亮，如图4-12所示。 2) 合上开关S，开关S1打在b位时，灯泡EL灭，如图4-13所示。,图4-12 开关打在a位时的电路工作状况,图4-13 开关打在b位时的电路的工作状况,2.电路测量,(1) 测量要求 在下面条件下，对实物连接进行电位测试，并对测试数据进行简单分析： (2) 电位测量 (3) 测量数据记录 按照电路原理图中标出的测量点和实物连线图，在不同的开关条件下，测量各点电位，并把测量结果记录于表4-1中。,(1) 测量要求 在下面条件下，对实物连接进行电位测试，并对测试数据进行简单分析：,1) 开关S断开时的电路工作状态。 2) 开关S闭合，开关S1打在a位时的电路工作状况。 3) 开关S闭合，开关S1打在b位时的电路工作状况。,(2) 电位测量,1) 测量方法：把数字万用表选择在直流电压挡“20V”，黑表笔(负极)接于蓄电池负极(即10点)，红表笔(正极)接于需要测量电位的测量点，则万用表显示的电压就是测量点的电位；电位测量点如图4-14、图4-15所示。 2) 各点电位的测量。,图4-16 4点电位的测量,3.电路分析,闭合开关S，接通电源，RP1和R1串联，调节RP1可为比较器提供比较的基准点；当运算放大器的同相输入端6点的电位大于反相输入端5点的电位时，运算放大器输出为高电平，使得晶体管VT迅速饱和导通，灯泡EL通电变亮。R为限流电阻，保护晶体管VT的发射结。当运算放大器的同相输入端6点的电位小于反相输入端5点的电位时，运算放大器输出为低电平，使得晶体管VT截止，灯泡EL通电变亮。因此拨动开关S1，分别打在a、b处时，调节6点电位，使之一个大于5点电位，另一个小于5点电位。,一、集成运算放大器类型与作用,1.运算放大器的电路符号与端口 2.电压比较器 3.窗口(双限)比较器 1.能够根据电路图(见图4-24)连接实物电路(见图4-25)，并满足以下功能要求：在开关S闭合的情况下： 2.开关S闭合时，改变拨动开关S1、S2的位置，能够用万用表测量图示各点电位。 3.能够对电路图进行简单分析。 1.工具准备 2.材料准备 3.控制模块与连接线制作,你可能需要的帮助 一、集成运算放大器类型与作用 集成运算放大器简称为“运放”，是一种十分理想的增益器件。它的工作特性非常接近于理想情况，实际工作性能也非常接近于理论计算水平。这表明利用集成运算放大器可以使电路设计变得非常简单。它可以广泛地应用于涉及模拟信号处理的各个领域。 1.运算放大器的电路符号与端口 图4-19运算放大器的 电路符号及端口从信号的观点来看，运算放大器有两个输入端和一个输出端。运算放大器的电路符号如图4-19所示，其中端口1为反相输入端，端口2为同相输入端，端口3为输出端。 运算放大器除了三个信号端口外，还有两个电源端口，有些运算放大器可能还会有一些特殊的端口，如相位补偿端口、调零端口等等。,图4-19 运算放大器的,2.电压比较器 电压比较器是集成运算放大器的非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图4-20所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运算放大器的同相输入端，输入电压ui加在反相输入端。,因此，以UR为界，当输入电压ui变化时，输出端反映出两种状态。 常用的电压比较器有过零比较器、具有迟滞特性的过零比较器和双限比较器(又称窗口比较器)等。,(1) 过零比较器 图4-21所示为加限幅电路的过零比较器，VS为限幅稳压管。 (2) 迟滞比较器 图4-22所示为具有迟滞特性的过零比较器；从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若uo改变状态，点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。,图4-21 过零比较器,图4-22 迟滞比较器,3.窗口(双限)比较器 简单的比较器仅能鉴别输入电压ui比参考电压UR高或低的情况。窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图4-23所示，它能指示出ui值是否处于和之间。如UR-UR+，则输出电压Uo等于运放的负饱和输出电压(-Uomax)。,图4-23 由两个简单比较器组成的窗口比较器,任务二 集成逻辑门控制的灯光电路连接与检测,1) 拨动开关S1于a位、开关S2于a位，灯泡EL不亮。 2) 拨动开关S1于a位、开关S2于b位，灯泡EL亮。 3) 拨动开关S1于b位、开关S2于a位，灯泡EL亮。 4) 拨动开关S1于b位、开关S2于b位，灯泡EL亮。 2.开关S闭合时，改变拨动开关S1、S2的位置，能够用万用表测量图示各点电位。 3.能够对电路图进行简单分析。,我们的目标是 1.能够根据电路图(见图4-24)连接实物电路(见图4-25)，并满足以下功能要求：在开关S闭合的情况下：,任务准备中 1.工具准备 准备十字型螺钉旋具、一字型螺钉旋具、万用表、剥线钳、焊接设备、连接线制作工具等。 2.材料准备 准备电线、熔丝(5A)、蓄电池或稳压电源(12V)、开关、灯泡(12V)、小鳄鱼夹、晶体管、电阻(4.7k，0.5W)，带集成逻辑门的控制模块(见图4-26，制作控制模块需要的材料：双掷开关、集成逻辑门CD4011、电阻)等。,图4-26 控制模块实物、电路图,3.控制模块与连接线制作,1) 根据本任务需要，自己制作相关连接线。 2) 根据控制模块电路图，动手焊接制作控制模块。,工作中 1.电路连接与检验,电路连接步骤 1)连接蓄电池正极与熔丝FU，如图4-27所示。 2)连接熔丝FU与开关S，如图4-28所示。,图4-27 连接蓄电池正极与熔丝FU,图4-28 连接熔丝FU与开关S,3)连接开关与逻辑门控制电路板上电源正极和灯泡EL，如图4-29所示。 4)连接逻辑门控制电路板输出端与电阻R3，如图4-30所示。 5)连接电阻R3与晶体管VT基极，如图4-31所示。 6)连接灯泡EL与晶体管VT集电极，如图4-32所示。 7)连接晶体管VT1发射极与逻辑门控制电路板上电源负极，如图4-33所示。 8)连接逻辑门控制电路板上电源负极与蓄电池负极，如图4-34所示。 (2)电路连接检验,图4-29 连接开关与控制电路板上电源正极和灯泡EL,图4-30 连接控制电路板输出端与电阻,图4-31 连接电阻与晶体管VT基极,图4-32 连接灯泡EL与晶体管VT集电极,图4-33 连接晶体管V发射极与控制电路板电源负极,图4-34 连接控制电路板电源负极与蓄电池负极,(2)电路连接检验 1)合上开关S，开关S1打在a的位置，开关S2打在a的位置，灯泡EL灭，如图4-35所示。 2)合上开关S，开关S1打在a的位置，开关S2打在b的位置，灯泡EL亮，如图4-36所示。 3)合上开关S，开关S1打在b的位置，开关S2打在a的位置，灯泡EL亮，如图4-37所示。 4)合上开关S，开关S1打在b的位置，开关S2打在b的位置，灯泡EL亮，如图4-38所示。 5)结果评判：线路连接正常，工作正常。,1)合上开关S，开关S1打在a的位置，开关S2打在a的位置，灯泡EL灭，如图4-35所示。,图4-35 开关、均打在a位的电路工作状况,2)合上开关S，开关S1打在a的位置，开关S2打在b的位置，灯泡EL亮，如图4-36所示。,图4-36 开关打在a位、开关打在b位的电路工作状况,3)合上开关S，开关S1打在b的位置，开关S2打在a的位置，灯泡EL亮，如图4-37所示。,图4-37 开关打在b位、开关打在a位的电路工作状况,4)合上开关S，开关S1打在b的位置，开关S2打在b的位置，灯泡EL亮，如图4-38所示。,图4-38 开关打在b位、开关打在b位的电路工作状况,2.电路测量,(1)测量要求 (2)测量电位 (3)测量数据记录 测量数据并记录于表4-2。,(1)测量要求,1)开关S断开时的电路工作状况。 2)开关S闭合，开关S1打在a位、开关S2打在a位的电路工作状况。 3)开关S闭合，开关S1打在a位、开关S2打在b位的电路工作状况。 4)开关S闭合，开关S1打在b位、开关S2打在a位的电路工作状况。 5)开关S闭合，开关S1打在b位、开关S2打在b位的电路工作状况。,(2)测量电位,1) 测量方法：把数字万用表选择在直流电压挡“20V”，黑表笔(负极)接于蓄电池负极(即10、11点)，红表笔(正极)接于需要测量电位的测量点，则万用表显示的电压就是测量点的电位；电位测量点如图4-39、图4-40所示。 2)各点电位的测量。,1) 测量方法：把数字万用表选择在直流电压挡“20V”，黑表笔(负极)接于蓄电池负极(即10、11点)，红表笔(正极)接于需要测量电位的测量点，则万用表显示的电压就是测量点的电位；电位测量点如图4-39、图4-40所示。,表格,2)各点电位的测量。,图4-41 4点电位的测量,(3)测量数据记录 测量数据并记录于表4-2。,表4-2 测量数据记录表,3.电路分析 闭合开关S，接通电源，开关S1、S2打在a位时，5、6点均为高电平，开关S1、S2打在b位时，5、6点均为低电平。只有开关S1、S2打在a位这种情况下，与非门输出为低电平，此时，晶体管VT处于截止状态，灯泡EL处于灭的状态；开关S1、S2组合的其余三种状态下，与非门输出的均为高电平，晶体管VT处于饱和状态，灯泡EL就亮了。,你可能需要的帮助 一、逻辑门电路基础 所谓“逻辑”，是指事件的前因后果所遵循的规律，如果把数字电路的输入信号看做“条件”，把输出信号看做“结果”，那么数字电路的输入与输出信号之间存在着一定的因果关系，即存在逻辑关系。能实现一定逻辑功能的电路称为逻辑门电路。基本逻辑门电路有：与门、或门和非门，复合逻辑门电路有：与非门、或非门、与或非门、异或门等。,1.基本逻辑门 (1)与逻辑门如图4-43所示，开关A与B串联在回路中，两个开关都闭合时，灯亮。若其中任一个开关断开，灯就不会亮。这里开关A、B的闭合与灯亮的关系称为逻辑与，也称逻辑乘，其逻辑表达式为 Y=AB =AB 若将开关闭合规定为1，断开规定为0；灯亮规定为1，灯灭规定为0，可将逻辑变量和函数的各种取值的可能性用表4-3来表示，称之为真值表。由真值表分析可知，与逻辑关系为“有0出0，全1出1”。图4-44所示为与门电路的图形符号。,图4-43 与逻辑门电路,表4-3 与门真值表,(2)或逻辑门如图4-45所示，开关A与B并联在回路中，开关A或B至少有一个闭合时灯亮。只有A、B两开关都断开时，灯才不会亮。开关A或B闭合，灯就亮的关系称为逻辑或，也称逻辑加，其逻辑表达式为 Y=A+B或逻辑的真值表见表4-4，由真值表分析可知，或逻辑关系为“有1出1，全0出0”。图4-46所示为或逻辑门电路的图形符号。,(3)非逻辑门非逻辑关系可用图4-47所示的电路来说明，开关A与灯泡Y并联，开关闭合时灯暗，开关断开时灯亮，这里开关的闭合与灯不亮的关系就是逻辑非。即“事情的结果和条件总是呈相反状态。”非逻辑的代数表达式为 Y=A 非逻辑的真值表见表4-5,(3)与或非门与或非门一般由两个或多个与门和一个或门，再和一个非门串联而成，其逻辑结构及图形符号如图4-51所示。与或非的逻辑关系是，输入端分别先与，然后再或，最后是非。,与或非门的真值表见表4-8，其逻辑功能为：“当输入端的任何一组全1，输出为0；只有任何一组输入都至少有一个为0时，输出端才能为1”。,(4)异或门异或门的逻辑结构及图形符号如图4-52所示,图4-52异或门图形符号异或门的真值表见表4-9，其逻辑关系为：“当两个输入端一端为0，另一端为1时，输出为1；而两个输入端均为0或均为1时，输出为0”。,3.集成门电路 集成逻辑门电路是逻辑电路的元器件和连线都制作在一块半导体基片上。集成门电路若是以晶体管作为主要元件，输入端和输出端都是晶体管结构，这种电路称为晶体管-晶体管逻辑电路，简称TTL电路。集成门电路若是以场效应管组成的集成电路，称为MOS集成电路。本项目主要采用了四-二输入与非门CD4011集成芯片，属于MOS集成电路，芯片的管脚和内部结构如图4-53所示。,图4-53 CD4011引脚排列图,任务三 灯光闪烁与明暗电路连接与检测,我们的目标是 1.能够根据电路图(见图4-54)连接实物电路(见图4-55)，且满足以下功能要求：开关S闭合，调节电位器RP2(粗调)和RP3(微调)，实现灯光闪烁的频率控制；调节RP1改变方波的占空比，实现灯光的明暗控制。 2.能够在开关S闭合条件下，用万用表测量图示各点电位，并用示波器观察图示各点波形。 3.能够对电路图进行简单分析。,任务准备中 1.工具准备 准备十字型螺钉旋具、一字型螺钉旋具、万用表、剥线钳、焊接设备、连接线制作工具等。 2.材料准备 准备电线、熔丝(5A)、蓄电池或稳压电源(12V)、开关、灯泡(12V)、小鳄鱼夹、晶体管、电阻(4.7k，0.5W)，具有频率和占空比可调功能方波产生模块(见图4-56，控制模块制作需要的材料有：电容、发光二极管、可调电位器、电阻、二极管、NE555模块)。 图4-56控制模块实物及电路图 a)控制模块实物图b)控制模块电路图 3.控制模块与连接线制作 1)根据本任务需要，自己制作相关连接线。 2)根据控制模块电路图，动手焊接制作控制模块。,图4-56 控制模块实物及电路图,工作中 1.电路连接与检验 (1)电路连接步骤 (2)电路连接检验,(1)电路连接步骤,1)连接电源正极与熔丝FU，如图4-57所示。 2)连接熔丝FU与开关S，如图4-58所示。 3)连接开关S与方波发生电路板电源正极、灯泡EL，如图4-59所示。 4)连接方波发生电路板输出端与电阻R3，如图4-60所示。 5)连接电阻R3与晶体管VT1基极，如图4-61所示。 6)连接灯泡EL与晶体管VT1集电极，如图4-62所示。 7)连接晶体管VT1发射极与方波发生电路板上电源负极，如图4-63所示。 8)连接方波发生电路板上电源负极与蓄电池负极，如图4-64所示。,1)连接电源正极与熔丝FU，如图4-57所示。,图4-57 连接电源正极与熔丝FU,2)连接熔丝FU与开关S，如图4-58所示。,图4-58 连接熔丝FU与开关S,3)连接开关S与方波发生电路板电源正极、灯泡EL，如图4-59所示。,图4-59 连接开关S与方波发生电路板电源正极、灯泡EL,4)连接方波发生电路板输出端与电阻R3，如图4-60所示。,图4-60 连接方波发生电路板输出端与电阻,5)连接电阻R3与晶体管VT1基极，如图4-61所示。,图4-61 连接电阻与晶体管V基极,6)连接灯泡EL与晶体管VT1集电极，如图4-62所示。,图4-62 连接灯泡EL与晶体管V集电极,7)连接晶体管VT1发射极与方波发生电路板上电源负极，如图4-63所示。,图4-63 连接晶体管V发射极与方波发生电路板电源负极,8)连接方波发生电路板上电源负极与蓄电池负极，如图4-64所示。,图4-64 连接方波发生电路板电源负极与蓄电池负极,(2)电路连接检验,1)开关S闭合，调节RP1使占空比为50%，调节电位器RP2(粗调)和RP3(微调)，实现灯光闪烁频率控制。 2)开关S闭合，调节RP1，实现灯光明暗控制。,2.电路测量,(1)测量要求 (2)电位测量 (3)波形观察 (4)测量数据记录 测量数据并记录于表4-10。,(1)测量要求,1)开关S闭合，调节RP1使占空比为50%时，调节电位器RP2(粗调)和RP3(微调)，测试观察频率。 2)开关S闭合，调节RP1，测试观察占空比。,图4-65 测量点位置,(2)电位测量,1) 测量方法：把数字万用表选择在直流电压挡“20V”，黑表笔(负极)接于蓄电池负极(即5点)，红表笔(正极)接于需要测量电位的测量点，则万用表显示的电压就是测量点的电位。 2)各点电位的测量。,图4-66 4点电位的测量,(3)波形观察,1) 测试方法：把示波器探针负极接于蓄电池负极(或5点)，把示波器探针正极接于各测试点，通过调节分辨率观察各点波形。 2)各点波形观察。,2)各点波形观察。,图4-67 8点、9点波形测量,(4)测量数据记录 测量数据并记录于表4-10。,表4-10 测量数据记录表,你可能需要的帮助 一、基本概念 1.周期 信号完成一个循环所需要的时间量称为周期。例如，方波信号的周期如图4-70所示。,图4-70 方波信号图,二、NE555介绍 1.时基集成电路说明 它由五个部分组成：基本RS触发器、比较器、分压器、晶体管开关和输出缓冲器。555定时器的电源电压范围较大，双极型电路Ucc为4.516V，输出高电平不低于电源电压的90%，带拉电流和灌电流负载的能力可达200mA，CMOS电路UDD=318V，输出高电平不低于电源电压的95%，带拉电流负载能力为1mA，带灌电流负载能力为3.2mA。NE555各脚主要功能如下： 1地GND2触发 3输出4复位 5控制电压6门限(阈值) 7放电8电源电压Ucc,(1)单稳类电路 单稳类电路的主要作用是定延时、消抖动、分(倍)频、脉冲输出、速率检测等。 (2)双稳类电路 双稳类电路的主要作用是可作为比较器、锁存器、反相器、方波输出及整形电路等。 (3)无稳类电路 无稳类电路的主要作用有方波输出、电源变换、音响报警、玩具、电控测量、定时