垃圾车集成运算放大器 文档.doc

1.1垃圾车集成运算放大器之集成运算放大器术语概念：反馈：把垃圾车电子系统的输出量(电压或电流)的一部分或全部，经过一定的电路送回到它的输入端，称为反馈。如果引入的反馈使放大电路的放大倍数降低，就称为负反馈；如果引入的反馈使放大电路的放大倍数增大，就称为正反馈。 负反馈虽然降低了放大倍数，但是它对提高放大电路的工作稳定性和改善电路性能指标起到了重要作用，一般多级放大电路都要引入负反馈。随着电子技术的不断发展，分立元件的多级放大器已经被集成在一块半导体芯片内，构成了集成运算放大器(简称集成运放)。 1.2垃圾车集成运算放大器之几种基本放大器电路通常集成运放必须外接负反馈网络，才能正常工作。根据输入方式的不同，构成三种最基本的实用放大器电路，成为其他各种应用电路的基础。 1反相放大器反相放大器的放大倍数 Af = - Rf/R1 式中，Af为负值，表明集成运放输出电压与输入电压反相，所以叫反相放大器。而且，Af仅取决于Rf/R1的比值，而与集成运放本身无关。电阻R：叫平衡电阻，其作用是保证放大器稳定工作。 2同相放大器放大倍数:Af = 1 + Rf / R1Af大于零，表明输出电压uo与输入电压u1同相。如果将R1=(开路)或Rf=0，则Af=l。构成的电路称为电压跟随器。电压跟随器一般作为信号与其负载之间的缓冲隔离。 3差分放大器如果两个输入端都有信号输入，就构成了差分放大器，如图65所示。差分放大器放大能是两个输入信号的差，输出电压uo与两个输入电压的关系是 U0= Af ( uI11-uI12 ) 放大倍数为Af = Rf / R1提示：在垃圾车电子电路中，差分放大器常被用作传感器信号放大器。将传感器信号放大后，传送到ECU。 1电桥信号放大电路 如果需要对温度、压力或形变等进行检测，可采用如图所示的电桥信号放大电路。图中电桥的一个臂是由传感器构成的。 垃圾车电喷发动机中，用来测量进气量的进气压力传感器就是由压敏电阻和集成运放制成的。这种传感器被美国通用汽车公司、日本丰田汽车公司等汽车公司广泛采用，国产桑塔纳2000Gli型轿车也采用了该传感器。 1.3垃圾车集成运算放大器之电压比较器垃圾车集成运算放大器的一个特殊应用就是构成电压比较器。电压比较器是能够对两个输入电压大小进行比较的一种集成运放。它的两个输入电压中，一个是基准电压，另一个是被比较的输入电压，当两个电压不相等时，集成运放输出的电压不是等于正电源电压就是等于零(如果采取正负电源供电，就等于负电源电压)。即在输出端只输出两种电压值，或者正电源电压，或者零。在汽车电路中用于信号测量、越限报警等电路中。几种典型电压比较器集成运放被用作电压比较器时，常见于汽车电子电路中。最常用的比较器有以下几种：LM741、LM324和LM339。1、LM741 LM741是双列直插式封装，一共8个引脚。可以做放大器也可以做电压比较器。7脚接正电源。4脚接负电源，在放大交流信号时接负电位信号，保证信号的完整性，在汽车电路中作放大器或电压比较器时直接搭铁。2脚是放大器的反相输入端，3脚是同相输入端，6脚是放大器输出端，1、5脚是在放大交流信号时电路调零端，汽车电路中不用，8脚是空脚。2、TM324 LM324是双列直插式封装，一共14个引脚，可以用作放大器和电压比较器。内部是四个独立的运算放大器。11脚接正电源，4脚接负电源，在汽车电路中作比较器时，4脚搭铁。四个比较器可以单独使用，但使用时一定要加上电源。 3、LM339LM339是双列直插式封装，一共14个引脚，它专用作电压比较器。内部是四个独立比较器，而且只需接单电源。3脚接正电源，12脚搭铁。四个比较器可以单独使用。 1.4垃圾车集成运算放大器之电压比较器在汽车电子电路中的应用比较器最常见的应用电路有三种形式：简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口比较器。1、简单电压比较器(1) 基本电路 简单电压比较器的电路，输入信号加在反相端，是一个反相输入电压比较器。UTH是基准电压，uI=u，UTH=u。当uIUTH时，即uu，比较器输出等于零。该电路由集成运放LM741、稳压管、发光二极管及一些电阻组成。电阻R2与稳压管VZ组成电压基准电路，向比较器提供5 V 的基准电压。R1、R3组成分压电路，中间点作为电压检测点。当垃圾车蓄电池电压高于10 V 时，比较器输出电压为12V，发光二极管不发光，指示电压正常；当蓄电池电压低于10 V时，比较器输出电压为零，发光二极管发光，指示电压过低。如果基准电压UTH=0V，那么当输入信号等于零时，输出电压就会发生跳变，这种比较器又称为过零比较器。当输入信号从集成运放的同相端输入，基准信号从反相端输入时，就构成了一个同相输入电压比较器，其传输特性与反相输入电压比较器正好相反。1.5垃圾车集成运算放大器之滞回电压比较器(1) 基本电路 在简单电压比较器的基础上加正反馈就构成了滞回电压比较器，输入信号从反相端输入，反馈信号作用于同相端，为反相滞回比较器。(2) 滞回比较器在汽车电子电路中的应用 在垃圾车ABS(电控防抱死)系统中，车轮的速度是靠轮速传感器来传递给 ECU 的。霍尔轮速传感器就是轮速传感器的一种。它的结构主要由与车轮或传动系统连接在一起的触发齿圈、霍尔元件、永久磁铁和电子电路等组成。将霍尔元件产生的微弱的正弦波信号放大整形为11.512V的标准脉冲信号，就是通过由集成运放构成的电子电路来实现的。 电路分四个部分：由霍尔元件构成的信号产生部分；由 A1、R1、Rf1 组成的放大部分；由 A2、R2、R3、Rf2 组成的滞回比较器和三极管 VT 构成的输出级。霍尔元件感受触发齿轮转动带来的磁场变化而产生微弱的正弦波信号。1.6垃圾车集成运算放大器之窗口电压比较器(1) 基本电路 简单电压比较器和滞回电压比较器的共同特点是：当输入电压 uI 单方向变化时，输出电压uO只跳变一次，只能检测一个电平，如果要判断输入电压 uI 是否在两个电平之间，应该采用窗口比较器。窗口比较器是有两个阈值电压不等的简单比较器组成的，阈值小的采用反相接法，阈值大的采用同相接法。(2) 窗口比较器在汽车电子电路中的应用在垃圾车充电系统电路中，当电压过低或过高时，报警器发出警报，这就是汽车充电系统电压监视器电路。电路主要是由LM339 构成的一个窗口比较器