《模拟电子元器件应用技术》-任务3-3

任务3电压监视电路设计制作三、相关知识1．集成运算放大器概述2．集成运算放大器典型应用3．常见集成运放简介4．电压监视器工作原理任务3电压监视电路设计制作（一）集成运算放大器概述简称集成运放，是高增益（放大倍数）的多级直接耦合放大器。由高阻抗的输入级、中间放大级、低阻抗的输出级和偏置电路组成。输入级是一个差分放大电路，有同相（+）、反相（－）两个输入端，一个输出端。（a）标准符号（b）通用符号任务3电压监视电路设计制作（二）集成运算放大器典型应用1．集成运放在运算电路中的典型应用（1）集成运放的“虚短”和“虚断”特性：①“虚短”：集成运放在电路参数选择合适时，其两个输入端之间的电压近似为0，即U+≈U－。②“虚断”：流入集成运放两输入端的电流可视为零，即I－≈0，I+≈0。任务3电压监视电路设计制作（二）集成运算放大器典型应用1．集成运放在运算电路中的典型应用（2）反相比例运算电路：根据“虚短”和“虚断”特性有：负号表示输出电压与输入电压相位相反，故电路为反相比例运算电路。任务3电压监视电路设计制作（二）集成运算放大器典型应用2．集成运放在非线性电路中的典型应用（1）运算放大器的非线性应用：不接反馈电阻，放大器工作在开环状态，开环放大倍数趋于∞的电路。（2）电压比较器：是集成运放在非线性电路的典型应用，其功能是比较其反相输入电压和同相输入电压，若u－>u+，则uo输出低电平，若u+>u－，则uo输出高电平。实际应用中，通常在其同相输入端设定基准电压，在反相输入端接入输入电压，根据输出电压的电平情况，判断输入电压与基准电压的关系。任务3电压监视电路设计制作（三）常见集成运放简介LM324是通用型集成四运放，内部包含4个独立的高增益频率补偿运算放大器。工作电压即可使用3~30V的正电源，也可使用±1.5V～±15V的双电源。LM324芯片采用双列直插结构，共14个引脚，如图所示。任务3电压监视电路设计制作（四）电压监视器工作原理LM324是通用型集成四运放，内部包含4个独立的高增益频率补偿图示电路中，LM324的两个运放构成一个上下限电压监视比较器，R1、R2、R3为分压电阻。根据分压原理，上面的运放的3脚设定电压为2V，下面的运放的6脚设定电压为4V。输入电压Ui取自于可调电阻RRP，调整RRP可改变输入电压。任务3电压监视电路设计制作（四）电压监视器工作原理LM324是通用型集成四运放，内部包含4个独立的高增益频率补偿当Ui>4V时，上面的运放输出低电平，红色发光二极管VL1亮；当Ui<2V时，下面的运放输出低电平，绿色发光二极管VL2亮；当2V<Ui<4V时，两个运放输出均为低电平，红、绿发光二极管同时亮。该电路是一个窗口电压比较器，可配合各类传感器，实现电压的双限检测、断路及短路报警等。四、任务实施任务3电压监视电路设计制作（一）操作准备1．所需元件、（1）LM324集成运放一片（2）电阻：150Ω1只、10KΩ3只、（3）20KΩ可调电阻1只（4）红色、绿色发光二极管各1只2．所需仪器（1）多功能电路板1块（2）指针型万用表1块（3）直流稳压电源（可用电池替代）1个3．导线：若干四、任务实施任务3电压监视电路设计制作（二）操作要求1．选择电路所需元件，识别、检测发光二极管极性；2．在面包板上连接电路；3．接通电源，调整可调电阻RRP，观察：（1）Ui