06汽车电学基础第六部分

汽车电学基础,第六部分,集成运算放大器,情境一：集成电路的基础知识,一、集成电路的分类,集成电路简称IC（IntegratedCircuit），是通过特殊的半导体工艺方法，把晶体管、电阻及电容等电路元器件和它们之间的连线，全部集成在同一块半导体基片上，最后再进行封装，做成一个完整的电路。,二、集成电路脚位序列的判定规则,汽车中的集成电路常用的外形有三种：单列直插式、双列直插式、四方扁平式。,三、集成电路的检测,集成电路出现故障一般是局部损坏，如击穿、开路、短路等。电源集成电路和功放芯片易损坏，存储器易出现软件故障，其他芯片有时会出现虚焊等。,检查集成电路各管脚对地的直流电压,用万用表测量集成电路各脚与地之间的直流电压后，再与正常值相比较，就可发现不正常的部位，但是这种直流电压测量法必须事先知道正常时各脚的直流电压值。,检查集成电路各脚对地电阻值,用万用表测量集成电路各脚对地的电阻值，然后同正常值作比较，也能判断出不正常的部位。当然，采用电阻测量法必须事先知道正常时集成电路各脚对地的阻值。,用示波器检查集成电路的输入输出波形,用示波器测量集成电路的输入和输出波形，再与正常波形相比较，可以很容易地对故障定位，除了注意被测点的波形是否正确之外，还必须观察波形的幅度值、频率等参数。,四、集成电路的焊接,1.双列直插式集成电路的拆焊方法,汽车电脑主板中采用了较多的小外型封装SOP的集成电路，如传感器信号放大器、存储器等。因这种封装的芯片引脚分两边排列且数目不多，所以拆卸和焊接都比较方便，但它与两脚的电阻、电容等小元件相比，其拆焊的难度又要大些。,（1）拆卸方法,可使用热风枪，也可使用电烙铁进行拆卸。用热风枪拆卸。用电烙铁拆卸。,（2）安装方法,对于SOP封装IC的安装，一般采用电烙铁一个脚一个脚地焊，电烙铁温度不宜太高，一般350即可。,采用“连锡法”拆卸,2.四方扁平芯片拆焊方法,（1）拆卸操作,加热拆卸IC,用镊子移开IC,整理电路板上的焊盘,（2）焊接操作,将拆卸下来的IC用无水酒精或天那水进行清洗，用烙铁将脚位焊平整，并放在带灯放大镜下检查脚位有无离位，有无痴锡短路。,将整理好的IC按原标志放回电路板上，检查所有引脚是否与相应的焊点对准，如有偏差，可适当移动芯片或整理有关的引脚。,把助焊剂涂在IC各脚上，用烙铁把IC芯片四个角位焊接定位。,用热风枪在集成模块各边引脚处来回移动逐一吹焊牢固，吹焊时要控制好风速，防止把模块吹移位。,清洗助焊剂，检查电路板上有无锡珠、锡丝引起的短路现象，待IC冷却后方可通电试机。,用热风枪焊接IC,用电烙铁拖焊IC,情境二：模拟信号运算电路,一、什么是集成运算放大器,我们已经知道三极管具有放大作用，但是一个三极管的放大倍数是有限的，为了获得高倍数的放大，必须采用多个三极管级联的方式构成多级放大电路。同时为了使放大电路稳定工作，还要引入负反馈。,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）。,集成运算放大器的符号,二、集成运算放大器组成的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。,START!,FINISH!,1.反相放大器,输入信号uI经电阻R1加到反相输入端，同相输入端经R2接地，电阻Rf跨接在反相输入端和输出端之间，形成一个负反馈放大器。,2.同相放大器,输入信号uI经电阻R2加到同相输入端，反相输入端经R1接地，负反馈由电阻R，接到反相输入端而形成。,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。,反相放大器,同相放大器,电压跟随器,差分放大器,三、集成运算放大器在汽车电子电路中的应用,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，可采用电桥信号放大电路。,光电测量电路,光电二极管、光电三极管或其他光电器件能够将光信号转变为电信号。,电桥信号放大电路,压敏电阻式进气压力传感器,进气压力与温度传感器实物与位置图,光电测量电路,情境三：电压比较器,一、几种典型电压比较器,1.LM741,LM741双电源单集成运算放大器是美国国家半导体公司的产品，国内的相同型号是F741。,2.LM324,LM324双电源四集成运算放大器是美国国家半导体公司的产品，国内的相同型号是F324。,3.LM339,LM339单电源四比较器是美国国家半导体公司的产品，国内的相同型号是F339。,LM741引脚图,LM324引脚图,LM339引脚图,二、电压比较器在汽车电子电路中的应用,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。,（2）简单电压比较器在汽车电子电路中的应用,电喷发动机的主要目的就是控制发动机在理论空燃比附近工作，保证排放合乎法规要求。,反相输入简单电压比较器,氧传感器与ECU的连接,蓄电池电压过低报警电路,过零比较器,同相输入简单电压比较器,2.滞回电压比较器,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。,滞回比较器在汽车电子电路中的应用,在汽车ABS系统中，车轮的速度是靠轮速传感器来传递给ECU的。,反相滞回比较器,同相输入滞回电压比较器,霍尔轮速传感器结构示意图,霍尔轮速传感器电子电路原理图,霍尔轮速传感器电路各级波形,3.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u0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。,（2）窗口比较器在汽车电子电路中的应用,在汽车充电系统电路中，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。,窗口比较器,汽车充电系统电压监视器电路,情境四：课题实验,线性集成稳压电源实验,一、实验目的,1.熟悉和掌握线性集成稳压电源电路的工作原理。,2.学习线性集成稳压电源电路技术指标的测量方法。,二、实验器材,凌凯汽车电学基础实验箱一台，DT9208A数字万用表一台。,线性集成稳压电源实验原理图,LM317封装图,三、实验原理,四、测验内容及步骤,1.将可变电阻R5逆时针旋到底，断开S4，测量R5的电阻，即用万用表测量R5的左下脚和J21之间的电阻。,2.实验箱上电，用万用表测量VIN，VADJ及VOUT并将测得数据记录到表中。,3.断开S4，顺时针旋转R5，使其约等于6k，合上S4，用数字万用表测量VIN，VADJ和VOUT并记录到表。,4.断