模拟电子技术项目 课件 项目4-8 集成运算放大器的应用-超外差式调幅收音机的装调

模拟电子技术项目四-集成运算放大器的应用目录学习重点学习难点基本数学运算电路的实现比例运算电路的分析与计算电压比较器的工作原理实际工程中的典型应用电路积分与微分电路的动态过程分析迟滞电压比较器（滞回比较器）的阈值计算测量放大器（三运放电路）的增益推导有源滤波器的频率特性理解目录任务一：用集成运算放大器制作过热监测保护电路目录知识目标技能目标掌握理想运放的两个工作区域掌握基本运算电路的原理理解有源滤波器的工作机制电路设计与参数选取能力仿真与调试能力思政目标

树立自主创新与科技报国意识

培养严谨求实的实验态度任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算放大器最早应用于模拟信号的运算，至今信号运算仍是集成运放的一个重要而基本的应用。在各种运算电路中，输出和输人的模拟信号之间要实现一定的数学运算关系。因此，运算电路中的集成运放必须工作在线性区。理想运放工作在线性区时有两个特点，即虚短和虚断，它们是分析运算电路的基本出发点。比例运算电路-反相比例运算电路反相比例运算电路的特性：该电路是一个深度电压并联负反馈电路，反相输入端因“虚地”现象，其共模输入电压极小。电压放大倍数公式与特点：放大倍数

，输出与输入反相。该倍数仅取决于电阻

RfRf​

与

R1R1​

的比值，与运放参数无关，因此运算精准且稳定。比例系数的可调性：通过调整

RfRf​

和

R1R1​

的阻值，可实现放大（

∣Auf∣>1∣Auf​∣>1

）或衰减（

∣Auf∣<1∣Auf​∣<1

）。当两者阻值相等时，电路变为反相器（单位增益），用于信号变号。电路的输入输出阻抗：由于引入了电压并联负反馈，该电路的输入电阻不高，输出电阻很低。平衡电阻

R2R2​

的作用与计算：为了使差动放大电路参数对称，消除静态基流引起的误差电压，需在同相输入端接入平衡电阻

R2R2​

，其值应为

R2=R1//RfR2​=R1​//Rf​

。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路比例运算电路-同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图所示。在电路中电阻R1与R2引入深度电压串联负反馈，以保证集成运放工作在线性区。R2是平衡电阻，应保证R2=R1//R2。

任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路比例运算电路-同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图所示。在电路中电阻R1与R2引入深度电压串联负反馈，以保证集成运放工作在线性区。R2是平衡电阻，应保证R2=R1//R2。

同相比例运算电路电压跟随器任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路奋楫笃行，自主之路-自主技术攻关案例：航晶HJGPA85攻克“不可能”的任务面对国外技术封锁，航晶科研团队迎难而上，成功研制出全国产化的HJGPA85运算放大器，实现了对进口某型高端运放的pin-to-pin替代。01性能达先进水平该芯片具备超高供电电压（±150V）、极高压摆率（100V/μs）和大输出电流能力，综合性能达到当时国际先进水平，填补了国内空白。02赋能关键领域这款芯片的成功应用，使得我国在医疗电子、工业自动化、航空航天测试等高精尖领域，获得了更稳定、更可靠的供应链保障，不再受制于人。03精神内核体现了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神，是科技报国、勇于担当的生动体现。04任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路加法运算电路如果在集成运放的反相输入端增加若干输入电路，则构成了反相加法运算电路，加法运算电路的结果与集成运放的参数无关，只要各个电阻足够精确，就可以保证加法运算的精确度和稳定性。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路减法运算电路在集成运放的同相输入端和反相输入端同时加入两个信号，再使集成运放工作在线性区，就可以实现两个信号的减法运算如图1所示。在实际中常常采用二级反相比例运算电路来实现两个甚至多个量的减法运算,其电路如图2所示。图1图2任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路积分和微分运算电路-积分运算电路在反相比例运算电路中，用电容Cf代替Rf;作为反馈元件，引人电压并联负反馈，就成为积分运算电路，如图所示。当ui

为阶跃电压时,如图所示,输出电压为图2任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路积分和微分运算电路-微分运算电路微分是积分的逆运算，微分运算电路的输出电压与输入电压呈微分关系，基本微分运算电路如图所示。反馈电阻Rf引人并联电压负反馈，以保证集成运放工作在线性区。由理想集成运放工作于线性区的虚短和虚断特点，并考虑到集成运放的“一”端虚地，得可见输出电压uo与输入电压ui对时间的微分成正比。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-测量放大器在自动控制和非电量测量等系统中,常用各种传感器将非电量(如温度、应变、压力等)的变化转变为电压信号,然后再输入系统。电信号的变化量通常很小(一般只有几毫伏至几十毫伏),这就需要将电信号加以放大。最为实用的测量放大器放大倍数放大器的输入电阻为任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。1.无源滤波器利用电阻、电容等无源器件构成的简单滤波电路称为无源滤波器无源滤波器主要存在以下缺点:(1)电路的增益小，最大仅为1。(2)带负载能力差。如在无源滤波器的输出端接上一个负载电阻RL，如图中的虚线所示，则其截止频率和增益均随RL的变化而变化。为了克服上述缺点，可将RC无源网络接至集成运放的输人端，组成有源滤波器。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(1)有源低通滤波器如需改变有源低通滤波器的截止频率,调整R和C的大小即可。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(2）有源高通滤波器与有源低通滤波器相似，一阶电路在低频处衰减太慢，为此可再增加一级RC网络，组成二阶有源高通滤波器，使其实际幅频特性更接近于理想幅频特性。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(3)有源带通滤波器和有源带阻滤波器将有源低通滤波器和有源高通滤波器进行不同的组合,就可获得有源带通滤波器和有源带阻滤波器。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-精密整流电路1.精密半波整流电路由于PN结死区电压的存在,当信号比较微弱时,单纯用二极管组成的整流电路无法输出信号。将二极管和集成运放结合起来,组成精密整流电路,以实现对微弱信号的整流。这种整流电路在信号检测和自动化控制系统中有着广泛的应用。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-精密整流电路2.精密全波整流电路当输人信号是很微弱的且随时间缓慢变化的直流信号时，精密整流电路同样有输出，输出信号是按比例反相放大的直流信号，我们把这种电路称为折点函数发生器。用几个折点函数发生器可以将变化非常缓慢的直流信号变成模拟曲线，以反映信号的变化规律，这是在实际工程和实验分析中常用的方法。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-电压比较器基本电压比较器让集成运放工作在开环状态，由于其开环增益很大，这时即使在两个输人端输入非常微小的差值信号，也会使输出达到饱和状态，即集成运放已经工作在非线性区。利用集成运放工作在非线性区的特性可制作电压比较器，对模拟信号进行幅值大小的比较，在集成运放的输出端以高电平或低电平来反映比较的结果。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-电压比较器当比较电压U一0时，即将输入电压与零电平进行比较时，可将电压比较器称为过零电压比较器，其电路和电压传输特性如图4-25所示。当输入信号u1为正弦波电压时，输出信号u。为矩形波电压，如图所示，电路实现了波形变换的功能。有时为了将输出电压限制在某一特定值，以便与接在输出端数字电路的电平配合，可在电压比较器的输出端与反相输入端之间跨接一个双向稳压二极管VDz进行双向限幅，其电路和电压传输特性如图所示。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-迟滞电压比较器当输入电压ui没有达到比较电平(又称为门限电压)时,集成运放的输出为随着输入电压ui的增大,当ui达到门限电压UTH+

时,即若输入信号ui再增大一点,则电压比较器的输出电平就会发生转换,输出变为低电平。此时电路的输出电压为随着输出电压的改变,门限电压也随之改变,变为任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-迟滞电压比较器当输入电压ui没有达到比较电平(又称为门限电压)时,集成运放的输出为随着输入电压ui的增大,当ui达到门限电压UTH+

时,即若输入信号ui再增大一点,则电压比较器的输出电平就会发生转换,输出变为低电平。此时电路的输出电压为随着输出电压的改变,门限电压也随之改变,变为任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-迟滞电压比较器当输入信号在两个门限电压之间时，电压比较器的输出不发生变化。若干扰信号正好处在这两个门限电压之间，则电路的输出没有变化，相当于把干扰信号给滤除掉了。迟滞电压比较器的特性还经常用电压传输特性来表示如图所示。迟滞电压比较器还经常用于对信号的整形，例如，将一个波形比较差的矩形波整形成比较理想的矩形波，如右图所示。谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目五-功率放大电路及其应用目录学习重点学习难点功率放大器的分类与工作状态OCL与OTL电路的结构与原理典型集成功率放大器的应用功放管的安全使用方式交越失真的产生机理与消除OCL与OTL电路的性能指标区别集成功率放大器的外围电路设计目录任务一：识别和检测集成功率放大器目录知识目标技能目标掌握功率放大器的基础理论理解互补对称功率放大电路（OCL/OTL）具备功率放大器的参数估算能力具备功放管的安全使用与散热设计能力思政目标培养从“跟跑”到“领跑”的技术自信培养系统优化与全局观念任务一-识别和检测集成功率放大器电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组成，如图所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅值;功率放大器的任务是在允许的信号失真范围内，输出尽可能大的信号功率，即不仅要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常工作的要求。任务一-识别和检测集成功率放大器电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组成，如图所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅值;功率放大器的任务是在允许的信号失真范围内，输出尽可能大的信号功率，即不仅要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常工作的要求。任务一-识别和检测集成功率放大器芯火不灭，自主创新以西安电子科技大学宽禁带半导体团队为典型案例，讲述科研人员如何扎根基础研究，二十年磨一剑，在氮化镓功率放大器领域实现从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的科技自立自强之路。任务一-识别和检测集成功率放大器二十年磨一剑-学习电子科技大学宽禁带半导体团队的精神团队简介以马晓华教授、郝跃院士等为核心，一支矢志报国、结构合理的科研队伍，围绕国家重大需求，在宽禁带半导体材料与器件领域深耕二十余载。01关键技术聚焦氮化镓（GaN）这一第三代半导体材料，成功突破高能效、超宽带功率放大器的核心技术，解决了高效率与宽带宽兼顾的国际难题。02辉煌成就其牵头项目荣获2023年度国家科学技术进步奖一等奖，标志着我国在该项关键技术上已处于国际领先地位，实现了自主可控。03任务一-识别和检测集成功率放大器2.功率放大器的主要技术指标(1)输出功率(2)效率(3)管耗(4)非线性失真在功率放大器中,三极管的工作点如在大范围内变动,则输出波形的非线性失真比小信号放大器要严重得多。在实际功率放大器中,应根据负载的要求来规定允许的信号失真范围。任务一-识别和检测集成功率放大器功放管担任功率放大任务的晶体管称为功率放大管,简称功放管,一般为三极管。近些年来随着场效应管制造工艺的提高，许多功放管已经被场效应管所取代，其优势在于不需要太大的驱动功率。在实际电路中，功放管都工作在接近于其参数的极限状态，选择时要注意留有一定的裕度功放管使用的注意事项1.功放管的散热问题2.功放管的安全使用问题（在伏安特性的安全区内）某功放管的最大输出功率和环境温度的关系(Pom-Ta)曲线任务一-识别和检测集成功率放大器复合管复合管是由2个或2个以上的三极管按照一定的连接方式组成的等效三极管。复合管的类型与组成复合管的第一个三极管的类型相同。在连接合理的条件下，若第一个三极管的类型为PNP型，则复合管的类型也为PNP型;若第一个三极管的类型为NPN型，则复合管的类型也为NPN型。任务一-识别和检测集成功率放大器复合管的作用(1)减小信号源提供的电流(2)实现异型管的配对任务一-识别和检测集成功率放大器功率放大器的类型和特点功率放大器按照功放管静态工作点的不同，可分为甲类、乙类和甲乙类，在高频功放中还有丙类和丁类。甲类功放的三极管的静态工作点在放大区的中间，所以在输人信号的整个周期内，管子中都有电流流过。电压放大电路信号比较小，实际上都工作在甲类功放状态。乙类功放的三极管的静态工作点在放大区与截止区的分界线上，在输入信号的一个周期内，管子只在半个周期内有电流流过。显然，乙类功率放大器需要两个管子分别对信号的正、负半周期进行放大，才能完成信号的放大。甲乙类功放的三极管的静态工作点在靠近截止区的放大区内，在输人信号的一个周期内，管子有多半个周期内有电流流过。显然，甲乙类功率放大器也需要两个管子才能完成信号的放大。任务一-识别和检测集成功率放大器功率放大器的类型和特点这三种功放的三极管集电极电流波形如图所示。甲类功率放大器的优点是失真小，缺点是管耗大，效率低，它主要用于小功率放大器中。乙类和甲乙类功率放大器的优点是管耗小，放大电路效率高，故在功率放大器中得到了广泛应用。在实际电路中，均采用两管轮流导通的推挽电路来减小失真和增大输出功率。按输出信号与负载的耦合方式，功率放大器可分为变压器耦合功率放大器、OCL互补对称功率放大器、OTL互补对称功率放大器和BTL功率放大器等。任务一-识别和检测集成功率放大器变压器耦合功率放大器功率放大器采用变压器耦合方式的主要优点是便于实现阻抗匹配，有利于信号的最大传输。但变压器体积庞大，比较笨重，消耗有色金属，且其低频和高频特性不好，在引人负反馈时还易产生自激振荡，因此除了对频率特性要求不高的电路外，现已很少采用这种功率放大器任务一-识别和检测集成功率放大器OCL互补对称功率放大器为OCL乙类互补对称功率放大器,它采用双电源供电,VT1、VT2为两个特性相同的异型三极管任务一-识别和检测集成功率放大器OCL互补对称功率放大器为OCL乙类互补对称功率放大器,它采用双电源供电,VT1、VT2为两个特性相同的异型三极管任务一-识别和检测集成功率放大器功放管的选择

OTL电路与OCL电路性能指标估算结果的比较

性能指标

OCL功放电路

OTL功放电路0.2Pom

0.2Pom

78.5%78.5%最大输出电压（Uomm）最大输出功率（Pom）电源供给功率（PDC）单管管耗（PC1m）最大理论效率（η）对功率管要求任务一-识别和检测集成功率放大器信号的交越失真在乙类功率放大器中，当输人电压u;的幅值小于三极管输人特性曲线上的死区电压时，VT、VT，均不能导通，故输出信号的波形在过零点附近的一个区域内将出现明显的失真，这种失真称为交越失真，其波形如图所示。任务一-识别和检测集成功率放大器OTL互补对称功率放大器电路特点OTL互补对称功率放大器与变压器耦合功率放大器及OCL互补对称功率放大器相比，其主要特点如下:(1)没有输出变压器。(2)只用一路直流电源Vcc(3)用电容C代替负电源任务一-识别和检测集成功率放大器OCL功放与OTL功放性能指标估算结果的比较任务一-识别和检测集成功率放大器采用复合管的功率放大器由于组成复合管的大功放管是同种类型的管子，但组成的复合管是两种类型，因此由复合管组成的功率放大器又称为准互补对称功率放大器，它解决了两种不同类型的大功放管不好配对的问题。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功率放大器及其应用-LM386LM386是目前应用较广的一种小功率通用型集成功率放大器，其特点是电源电压范围宽(4~16V),功耗低(常温下660mW),频带宽(300kHz),电路外接元件少,应用时不必加散热片。LM386广泛应用于收音机、对讲机、双电源转换、方波和正弦波发生器等任务一-识别和检测集成功率放大器集成功率放大器及其应用-TDA2616QTDA2616Q是Philips公司生产的具有静噪功能的12W双声道高保真功率放大器，主要用于对音频信号的放大，多用在立体声录音机中。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功率放大器及其应用-“傻瓜”型集成功放近年来市场上出现了一种“傻瓜"型集成功放，这是一种功能电路模块，其内部电路与OTL或OCL功放大体相同。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功率放大器及其应用-“傻瓜”型集成功放近年来市场上出现了一种“傻瓜"型集成功放，这是一种功能电路模块，其内部电路与OTL或OCL功放大体相同。“傻瓜175”的典型应用AMP175的外形任务一-识别和检测集成功率放大器BTL功率放大器BTL功率放大器是在OCL、OTL功率放大器的基础上发展起来的，它可以在电源电压较低的情况下输出较大的功率。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功放-LM1875BTL功率放大器一般都由集成功放构成。LM1875适合用在音频放大、伺服放大、测试系统中的功率放大场合，其外围电路元件少,最大不失真功率达30W.最大输出电流为4A。用单、双电源均能工作，电路内还自备过载、过热及抑制反电动势的安全保护电路(用于感性负载时)。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功放-LM1875BTL功率放大器一般都由集成功放构成。LM1875适合用在音频放大、伺服放大、测试系统中的功率放大场合，其外围电路元件少,最大不失真功率达30W.最大输出电流为4A。用单、双电源均能工作，电路内还自备过载、过热及抑制反电动势的安全保护电路(用于感性负载时)。任务一-识别和检测集成功率放大器集成功放-LM1875由LM1875构成的BTL功率放大器如图所示。该功放是由两个LM1875接成的OCL功放构成的。BTL功放的最大不失真输出功率可达100W。如果用激光唱碟(CD)作为声源，需要在声源和功率放大级之间串联一个增益为20dB的前级放大器。用LM1875构成功率放大器时，必须加装散热片。在实际使用时，因为LM1875的3脚与散热器是相通的，所以在电路采用正、负双电源供电时，散热器不能接地，应处于悬浮状态。为保证电路工作的稳定性，正、负双电源应采用直流稳压电源。谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目六-信号的产生和波形变换目录学习重点学习难点正弦波振荡器的两大平衡条件三类主要正弦波振荡器的特点与应用非正弦波信号发生电路常用集成电路的应用（555定时器、锁相环PLL)抽象概念的理解(起振过程的动态分析电路分析与判断非正弦波电路的周期计算等参数计算目录任务一：制作正弦波信号发生器目录知识目标技能目标掌握振荡器基本原理认识常用集成器件根据实际需求选择不同型号的信号发生电路根据元件参数估算震荡周期思政目标培养一丝不苟的工程素养和科学精神理解“没有最好，只有最合适”的工程哲学任务一-制作正弦波信号发生器正弦波振荡器的概念正弦波信号发生器是最基本的电子仪器之一,是测量各种放大器性能的信号源。制作正弦波信号发生器有很大的实用价值。任务一-制作正弦波信号发生器正弦波振荡器的概念正弦波信号发生器是最基本的电子仪器之一,是测量各种放大器性能的信号源。制作正弦波信号发生器有很大的实用价值。幅度平衡条件：

相位平衡条件:

以上就是振荡器工作的两个基本条件。为了获得某一指定频率f。的正弦波，可在放大电路或反馈网络中加入具有选频特性的网络，使只有某一选定频率f。的信号满足振荡条件，而使其他频率的信号不满足振荡条件。任务一-制作正弦波信号发生器振荡器的组成部分根据振荡器对起振、稳幅和振荡频率的要求,振荡器由以下几部分组成：(1)放大电路

它具有放大信号的作用，并将电源的直流电转换成振荡信号的交流电。(2)反馈网络

它形成正反馈，满足振荡器的相位平衡条件。(3)选频网络

在正弦波振荡器中，它的作用是选择某一频率f。，使其满足振荡条件，形成单一频率的振荡(4)稳幅电路

用于稳定振荡器输出信号的振幅，改善波形。任务一-制作正弦波信号发生器振荡器的分析振荡器的分析包括判断振荡器能否产生振荡、振荡频率是多少等。(1)检查振荡器是否具备放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅电路，特别是要检查前3项是否具备。(2)检查放大电路的静态工作点是否合适，是否满足放大条件。(3)判断振荡器能否振荡。5.正弦波振荡器的分类为了保证振荡器产生单一频率的正弦波，电路中必须包含选频网络，根据选频网络组成的元件不同，可将正弦波振荡器分为RC正弦波振荡器、LC正弦波振荡器和石英晶体正弦波振荡器任务一-制作正弦波信号发生器RC正弦波振荡器如图所示为RC正弦波振荡器的一种,称为文氏桥正弦波振荡器。文氏桥正弦波振荡器RC串并联网络任务一-制作正弦波信号发生器RC正弦波振荡器RC串并联网络的频率特性RC串并联低频等效电路和幅相特性RC串并联高频等效电路和幅相特性任务一-制作正弦波信号发生器RC正弦波振荡器RC串并联网络的频率特性RC串并联低频等效电路和幅相特性RC串并联高频等效电路和幅相特性任务一-制作正弦波信号发生器RC正弦波振荡器图a为RC串并联网络的幅频特性,图b为RC串并联网络的相频特性。RC串并联网络在输入信号的频率等于如下公式时，网络的反馈系数F最大任务一-制作正弦波信号发生器(1)放大器必须是一个同相放大器（满足条件）(2)文氏桥正弦波振荡器的振荡频率(3)文氏桥正弦波振荡器的起振条件文氏桥正弦波振荡器任务一-制作正弦波信号发生器(4)常用的稳幅措施文氏桥正弦波振荡器的特点是电路简单,容易起振,但调节频率不太方便,振荡频率不高,一般适用于f0<1MHz的场合。任务一-制作正弦波信号发生器LC正弦波振荡器文氏桥正弦波振荡器的特点是电路简单,容易起振,但调节频率不太方便,振荡频率不高,一般适用于f0<1MHz的场合。任务一-制作正弦波信号发生器LC正弦波振荡器LC正弦波振荡器采用LC并联电路作为选频网络。它主要用来产生高频正弦波信号，振荡频率通常在0.5MHz以上。按电路中反馈网络的形式不同，LC正弦波振荡器可分为变压器反馈式、电感三点式和电容三点式等。谐振时，电压U。与电流I。同相，电路呈纯电阻性。任务一-制作正弦波信号发生器选频特性谐振网络的品质因数Q越大，幅频特性越尖锐，相频特性变化越急剧，选频效果越好。在L和C大小不变的情况下，R越小，回路谐振时的能量损耗越小。一般Q取值为几十至几百。任务一-制作正弦波信号发生器变压器反馈式LC正弦波振荡器变压器反馈式LC正弦波振荡器很容易起振，若用可变电容代替固定电容C，则可方便地调节频率，但缺点是振荡频率不高，通常为几兆赫兹至十几兆赫兹。任务一-制作正弦波信号发生器电感三点式LC正弦波振荡器电感三点式LC正弦波振荡器电路简单，容易起振，调频方便，只要将电容C换成可变电容，就可以方便地进行频率的连续调节。但因为反馈信号取自电感，而电感对高次谐波呈现高阻抗，所以高次谐波的正反馈比基波强，输出波形中含有较多的高次谐波成分，输出波形较差。电感三点式LC正弦波振荡器常用于对波形要求不高的设备中，其振荡频率通常为几赫兹到几十兆赫兹。振荡频率任务一-制作正弦波信号发生器电容三点式LC正弦波振荡器电容三点式LC正弦波振荡器又称为考毕兹电路.由于电路的反馈电压取自电容两端，而电容对高次谐波的容抗较小，因此电路对高次谐波的正反馈比基波弱，使得输出信号波形中的高次谐波成分少，波形较好。电路的振荡频率较高，可达100MHz以上，该类型振荡器的缺点是频率调节不太方便，常用切换电感的方法来改变频率，不能实现频率的连续调节。若要实现频率的连续调节，可在电感两端并联一个可变电容，从而在小范围内进行频率调节。振荡频率任务一-制作正弦波信号发生器石英晶体正弦波振荡器-石英晶体的特性石英晶体谐振器是从一块石英晶体上按一定的方位角切下一个薄片(称为晶体片)，然后在晶体片的两个表面上镀银并引出两个电极，再加上外壳封装而成。其外形、结构和图形符号如图所示。如果在石英晶体片上加一个交变电压，晶体片就会产生与该交变电压频率相同的机械振动，而晶体片的机械振动又会在其两个电极之间产生一个交变电场，这种现象称为石英晶体的压电效应。任务一-制作正弦波信号发生器石英晶体的等效电路C。表示金属极板之间的电容，约为儿皮法到几十皮法。晶体片振动时的电感和电容分别用L和C来等效，一般L很大，为1X10-3~1X10-2H;C很小,约1X10-4~1X10-1pF。晶片振动时的摩擦损耗用R来等效，约为几欧姆到几百欧姆。石英晶振的回路品质因数Q很大，可达1X104~1X106，这使得由石英晶体构成的振荡器的振荡频率非常稳定.当fs<f<fp。时，石英晶体呈感性;在其他频率范围内，石英晶体均呈容性。任务一-制作正弦波信号发生器石英晶体正弦波振荡器形式并联型石英晶体正弦波振荡器串联型石英晶体正弦波振荡器任务一-制作正弦波信号发生器石英晶体正弦波振荡器形式实用的石英晶体正弦波振荡器(皮尔斯振荡器)任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-方波信号发生器任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-方波信号发生器任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-三角波信号发生器任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-三角波信号发生器任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-三角波信号发生器在实际应用中，一般先调节R1R2使三角波的幅值满足要求，再调节R，和C来调节方波和三角波的周期。震荡周期任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-锯齿波信号发生器在实际应用中，一般先调节R1R2使三角波的幅值满足要求，再调节R，和C来调节方波和三角波的周期。震荡周期任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-锯齿波信号发生器在实际应用中，一般先调节R1R2使三角波的幅值满足要求，再调节R，和C来调节方波和三角波的周期。震荡周期任务一-制作正弦波信号发生器非正弦波信号发生电路-锯齿波信号发生器如果三角波是不对称的，即上升时间不等于下降时间，则输出波形成为锯齿波任务一-制作正弦波信号发生器集成时基电路555集成时基电路555是美国Signetics公司于1972年研制推出的集成电路，起初的设计意图是用其代替体积大、定时精度差的机械式延时器。产品投放市场后，其应用远远超出了预期的应用范围，现已发展到电子技术应用的各个领域，成为最受欢迎的集成电路产品之一。任务一-制作正弦波信号发生器集成时基电路555集成时基电路555是一种数字电路与模拟电路混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛，可以组成多种波形发生器、定时延时电路、双稳触发电路、报警电路、检测电路和频率变换电路等。任务一-制作正弦波信号发生器集成时基电路555的实际应用-多谐振荡器集成时基电路555是一种数字电路与模拟电路混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛，可以组成多种波形发生器、定时延时电路、双稳触发电路、报警电路、检测电路和频率变换电路等。振荡周期任务一-制作正弦波信号发生器集成时基电路555的实际应用-单稳触发器可见输入一窄触发脉冲信号，可得到一宽的矩形脉冲信号，通过改变R、C的大小，可使延时时间在几微秒到几十分钟之间变化，因此单稳态触发器可作为延时器使用。暂稳态的持续时间为任务一-制作正弦波信号发生器集成时基电路555的实际应用-双稳态触发器由集成时基电路555组成的双稳态触发器又称为施密特触发器，其电路、波形和传输特性如图所示任务一-制作正弦波信号发生器5G8038多种函数信号发生集成电路5G8038多种函数信号发生集成电路是集方波、三角波、锯齿波、矩形波及正弦波多种信号波形的产生于一体的集成电路，5G是上海长江无线电元件五厂的产品代号。其外围电路元件很少，使用方便灵活。任务一-制作正弦波信号发生器5G8038多种函数信号发生集成电路5G8038多种函数信号发生集成电路是集方波、三角波、锯齿波、矩形波及正弦波多种信号波形的产生于一体的集成电路，5G是上海长江无线电元件五厂的产品代号。其外围电路元件很少，使用方便灵活。任务一-制作正弦波信号发生器5G8038多种函数信号发生集成电路的应用如图所示为5G8038多种函数信号发生集成电路接成输出方波、三角波和正弦波信号的电路。将5G8038多种函数信号发生集成电路的8脚接在7脚上，电路输出波形的频率为任务一-制作正弦波信号发生器5G8038多种函数信号发生集成电路的应用5G8038的引出端使用灵活，通过不同的外接电路可以实现多种函数信号的发生器，如调频信号发生器、扫频信号发生器、线性压控振荡器等任务一-制作正弦波信号发生器锁相环电路锁相环技术(简称PLL)是20世纪60年代因集成电路技术的发展而得到发展和应用的。该技术目前被广泛应用在通信、电视、立体声广播、雷达、自动控制、遥控遥测和航空航天领域，是继集成运放之后得到广泛应用的又一种集成电路。任务一-制作正弦波信号发生器锁相环电路下图为CC4046的引脚排列和内部框图和集成锁相环电路CD4046的外形任务一-制作正弦波信号发生器锁相频率合成器-组成所谓频率合成，是指由一个基准频率信号经过相应的电路，产生一系列稳定度、精确度与其相同的频率信号的过程。在现代通信及精密测量系统中，频率合成有着重要的应用。采用锁相环和石英晶体正弦波振荡器构成锁相频率合成器，是实现频率合成的首选方法。锁相频率合成器由基准频率产生器、锁相环和分频器构成，其组成如图所示。任务一-制作正弦波信号发生器锁相频率合成器-频率公式任务一-制作正弦波信号发生器锁相频率合成器-电压-频率变换器当9脚的输人电压从0变化到10V时，压控振荡器的输出信号频率与输人电压为线性关系。任务一-制作正弦波信号发生器锁相频率合成器-电压-频率变换器其实电压-频率变换器的电路是可逆的。若输入是频率信号,则输出是电压信号,利用这一特性,可实现电机速度的自动控制。。图6-43是采用频率-电压变换器的电机速度自动控制电路。转速传感器将电机的转速变换为与转速成正比的脉冲信号，再经频率-电压变换器变换为与转速成正比的模拟电压信号。任务一-制作正弦波信号发生器实践环节：正弦波信号发生器电路任务一-制作正弦波信号发生器正弦波信号发生器电源电路家国情怀，强国有我在平凡岗位上实现不凡价值技能报国的时代传承从“两弹一星”到“载人航天”，从“北斗导航”到“奋斗者”号，大国重器的背后，是无数工程师和产业工人夜以继日的精准操作与默默奉献。1自主创新的基石掌握核心焊接工艺与制造技术，是实现科技自立自强的关键一环。我们手中的每一个焊点，都是构筑国家科技长城的一块砖石。2担当民族复兴大任学习电子技术不仅是掌握一门谋生手艺，更是为投身于制造强国、网络强国建设积蓄力量，用实际行动践行“请党放心，强国有我”的青春誓言。3谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目七-直流稳压电源的设计与制作目录学习重点学习难点掌握三端集成稳压器的原理及应用理解开关电源的工作原理、特点及其相较于线性电源的优势掌握开关电源按照不同维度的分类方式及其特点能够识别和选用项目中涉及的关键集成电路芯片掌握从零开始设计一个满足需求的直流稳压电源的基本流程稳压电源电路的调试步骤和关键参数的测量方法目录任务一：设计和制作直流稳压电源目录知识目标技能目标掌握各类稳压电源的原理、分类及参数特性二极管稳压电路的分类和原理三极管稳压电路的分类和原理具备电路设计与分析能力能够进行典型电路稳压电源电路的制作与调试思政目标树立科技强国与数字中国信念培养追求精准、可靠、高质量的工匠精神任务一-设计和制作直流稳压电源交流电压经过变压、整流、滤波可得到比较平滑的直流电，但交流电网输人电压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此许多电子设备都必须在直流电源中增加稳压电路，以确保设备能正常工作。任务一-设计和制作直流稳压电源电网之脉动-稳压电源在国家战略中的应用在航空航天、国防军工领域，精密仪器对供电稳定性要求极高。稳压电源是保障卫星、导弹、雷达等尖端装备正常运行的第一道防线，其可靠性直接关系到国家战略安全。1大国重器的基石进入数字经济时代，数据中心、5G基站、人工智能服务器等新型基础设施，需要大规模、高效率、高可靠的直流供电系统。它们是数字中国、智慧社会运行的能量心脏。2智能时代的命脉从智能制造到精密加工，从冶金化工到轨道交通，现代工业生产线离不开稳定的电力供应。稳压电源为自动化设备、控制系统提供精准动力，是提升工业质量与效率的关键。3工业生产的核心任务一-设计和制作直流稳压电源二极管稳压直流稳压电源它可以同时输出两路正、负电源。这个电路采用变压器变压、桥式整流、电容滤波、稳压二极管稳压，是一个比较实用的直流稳压电源。任务一-设计和制作直流稳压电源三端集成稳压器集成稳压器将许多调整电压的元器件集成在体积很小的半导体芯片上，使用时需要外接很少的元件，即可构成高性能的稳压电路。集成稳压器由于具有体积小、质量小、可靠性高、使用灵活和价格低廉等优点，因此被广泛应用于实际工程中。任务一-设计和制作直流稳压电源三端集成稳压器如图a所示为由W7815和W7915组成的双极性稳压电源输出电路，它可同时向负载提供十15V和一15V的直流电压。图b所示为三端固定输出式集成稳压器外接1个集成运放而形成的反相器，它可将单极性电压变为双极性输出电压。任务一-设计和制作直流稳压电源三端集成稳压器在实际应用中，有时需要电源提供稳定的电流，这可以用恒流源电路来实现，如图1所示。目前已经有将大功放管和集成电路结合在一起的大电流三端可调式集成稳压器。如LM396的最大输出电流可达10A,输出电压在1.2~15V连续可调。该系列产品具有输出电流大、过热保护、短路限流等功能，其应用电路如图2所示。图1恒流源电路图2大电流三端可调式集成稳压器应用电路任务一-设计和制作直流稳压电源三端可调输出式集成稳压器三端可调输出式集成稳压器的主要参数如下:输出电压连续可调范围:1.25~47V最大输出电流:1.5A调整端(ADJ)输出电流IA:50μA输出端与调整端之间的基准电压UREF:1.25V。任务一-设计和制作直流稳压电源低压差三端集成稳压器MC33269系列三端集成稳压器是低压差、中电流、正电压输出的集成稳压器，有固定电压输出(3.3V、5.0V、12V)及可调电压输出4种不同型号，最大输出电流可达800mA。在输出电流为500mA时，MC33269三端集成稳压器的压差为1V,它的内部有过热保护和输出短路保护。任务一-设计和制作直流稳压电源国外部分集成稳压器型号序号产品名称型号NSC美MOTOROLA美FSC美(仙童)SGS意NEC日TOSHIBA日1三端固定正压集成稳压器W7800LM7800MC7800uA7800L7800uPC7800TA78002W78M00LM78M00MC78M00uA78M00L78M00TA78M003W78L00LM78L00MC78L00uA78L00TA78L004三端固定负压集成稳压器W7900LM7900MC7900uA7900L7900uPC7900TA79005W79M00LM79M00MC79M00uA79M00TA79M006W79L00LM79L00MC79L00uA79L00TA79L007三端可调正压集成稳压器W117LM117MC117uA117L117uPC117TA1178W117MLM117MMC117M9W117LLM117LMC117L10三端可调负压集成稳压器W137LM137MC137uPC137TA13711W137MLM137MMC137M12W137LLM137L13五端可调正压集成稳压器W200L20014脉宽调制型开关稳压器W1524LM1524任务一-设计和制作直流稳压电源开关稳压电源的特点、组成和分类开关稳压电源采用功率半导体器件作为开关元件，在控制电路的作用下，通过改变开关管的通断时间，达到改变输出电压的目的。开关稳压电源的组成框图如图所示。交流输入电压经过桥式整流、电容滤波，得到平滑的直流电压，并将其供给直流/直流变换器。任务一-设计和制作直流稳压电源开关稳压电源的分类(1)按开关管与负载之间的连接方式划分，开关稳压电源可分为串联型和并联型。(2)按启动开关管的方式划分，开关稳压电源可分为自激型和它激型。自激型由开关管和脉冲变压器构成正反馈电路，形成自激振荡来控制开关管的导通与截止。它激型由附加的振荡器产生脉冲信号来控制开关管。(3)按所用的开关器件划分，开关稳压电源可分为晶体三极管开关稳压电源、功率CMOS管开关稳压电源、可控硅开关稳压电源。(4)按稳压控制的方式划分，开关稳压电源可分为脉冲宽度调制型(PWM)、脉冲频率调制型(PFM)和混合调制型。(5)按开关管在电路中的数量和连接方式划分，开关稳压电源可分为单管型、双管推挽型、四管全桥型等。任务一-设计和制作直流稳压电源典型的开关稳压电源电路-并联型开关稳压电源电路任务一-设计和制作直流稳压电源典型的开关稳压电源电路-脉冲变压器型开关稳压电源电路当接入28V的直流电压时，启动电路R和C2，为两开关管之一提供正向偏置电压，使其导通，基极上所接的线圈为另一开关管提供反向偏置电压，使其截止。任务一-设计和制作直流稳压电源通信设备中的开关稳压电源由于推挽型开关稳压电源电路的开关转换工作可以由开关管和变压器铁芯磁通的变化达到饱和来实现，所以这种电路也称为饱和型开关稳压电源。任务一-设计和制作直流稳压电源脉冲宽度调制型(PWM)集成电路开关稳压电源中的开关管是由驱动电路提供开关信号的。只要有能产生脉冲信号的振荡器，改变脉冲信号的脉宽或频率，就能实现稳压。这就需要有采样电路和比较器。现在这部分电路已经集成化，这大大简化了开关稳压电源电路，提高了开关稳压电源的性能。任务一-设计和制作直流稳压电源脉冲宽度调制型(PWM)集成电路UC3842是美国Unitrode公司生产的单端输出式脉宽调制器，其工作温度是0~70°C，目前在国产设备中的使用量很大。UC3842采用DIP-8封装，其管脚排列如图所示。任务一-设计和制作直流稳压电源脉冲宽度调制型(PWM)集成电路这个电路采用固定频率、改变脉冲宽度的调压原理。其工作过程是首先对输出电压进行采样，然后依次经过误差放大器、过流检测电压比较器、PWM锁存器、门电路和输出级，去控制开关功放管的导通时间和关断时间，高频电压经开关变压器变