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1、第六章 检测电路,1. 常用元器件基础,1.1 电阻、电容、电感及其应用,1.1.1 电 阻,（1）类 型, 按阻值 固定电阻、 可变电阻, 按材料, 按用途 高压电阻、无感电阻、功率电阻、光敏电阻,碳膜电阻: 价格便宜, 精度低（5% 20% ）, 适用温度低（40）,金属膜电阻: 价格适中, 精度一般（5% 10% ） 适用温度较高（70）,金属氧化膜电阻: 价格适中, 精度一般（5% 10% ） 适用温度高( 200 ),线绕电阻: 价格较高，精度高(0.005%), 温度特性好。但频率特性差., 按安装 贴片电阻,1. 常用元器件基础,1.1.1 电 阻,（1）类 型,1. 常用元器件
2、基础,（4）应 用,（5）注意事项, 分压、取样； 限流； 均压、均流； 泄放、 吸收., 应根据具体应用场合，选择合适的电阻，注意分布参数的影响. “热噪声”对微弱信号检测的影响. 电阻上实际消耗的平均功率，应小于其额定功率的确1/2.,1. 常用元器件基础,1.1.2 电 容, 按用途,高压电容、脉冲电容、储能电容, 按结构,电解电容、非电解电容 可变电容, 按安装, 按使用材料,瓷片、云母、聚四氟乙烯、涤纶、 聚碳酸脂、纸介、钽、钛,（1）类 型,1. 常用元器件基础,（2）主要参数,电容量，额定电压，工作温度，分布参数（等效串联电阻ESR、等效电感 ），品质因素Q、精度,（3）等效电路
3、,ESR极板、引线及它们之间的接触电阻,1. 常用元器件基础,（4）应 用,（5）注意事项, 储能； 滤波； 隔直； 耦合； 吸收； 定时., 连接时注意极性； 使用时不能超过额定电压； 电解电容一般不能用于快充快放，只能在额定纹波下使用； 温度、频率对电容特性的影响.,1. 常用元器件基础, 555定时器,充电时间：T1=0.693(R2+R3)C1 放电时间: T2=0.693R3C1 定时周期: T=T1+T2=0.693(R2+2R3)C1,1. 常用元器件基础,CD4060（14位二进制串行计数/分频器和振荡器）,14级分频器,RS,RT,CT,9,10,11,1. 常用元器件基础,
4、1.1.3 电 感,（1）类 型,空芯电感、铁芯电感 、可调电感 、固定电感、滤波电感、调谐电感.,1. 常用元器件基础,（2）主要参数,电感量，直流电阻，额定电流，分布参数，品质因素Q等.,（3）等效电路,电感的等效电路,RT - 磁芯损耗引起的等效并联电阻,CP - 绕组的分布电容,RW - 由于绕线和端子引起的串联电阻,L - 器件的理想电感,固有谐振频率,1. 常用元器件基础,（4）应 用,（5）注意事项, 滤波； 限流； 储能； 调谐., 防止饱和. L与C往往共同存在，易在电路中形成振荡. 注意电感瞬变的危险.,1. 常用元器件基础,振荡,过冲, 电阻分布参数的影响,1. 常用元器
5、件基础,1.2 二极管、三极管及其应用,1.2.1 二极管,（1）类型,功率二极管、检波二极管、整流二极管、稳压二极管 开关二极管、阻尼二极管、发光二极管、光电二极管 恒流二极管、热敏二极管、光敏二极管、磁敏二极管,1. 常用元器件基础,（2）主要参数,C bPN结的结电容,额定电压、额定电流, 截止频率,RSPN结的体电阻, 结压降, 正向直流电阻 RD, 反向击穿电压 VBR, 最高反向工作电压 VRM, 最大反向电流 IBR, 最大整流电流 IM,（3）应 用,（4）注意事项, 整流； 隔离； 箝位、限幅； 逻辑电路； LED使用., 额定参数; 频率特性.,1. 常用元器件基础,1.2
6、.2 三极管,（1）类型,普通三极管、大功率三极管GTR、场效应管FET、 绝缘栅双极晶体管IGBT,1. 常用元器件基础,1.2.2 三极管,（2）主要参数,（3）应 用,（4）注意事项,驱动条件；,额定电压、额定电流；,允许功耗、工作温度；,放大倍数；,饱和管压降., 电流放大（功率放大）; 各种开关, 选择参数必须留有一定的余量 驱动条件 散热和保护,1. 常用元器件基础,1.3 运算放大器及其应用,（1）主要参数, 电源指标（单、双，范围，静态功耗）, 转换速率（V/s）、频带宽度, 电压增益, 工作环境, 输入偏置电流、输入失调电流、输入失调电压, CMRR, 功耗（静态和动态）.,
7、1. 常用元器件基础,（2）类型, 通用型: LM741、LM358 高精度型：725、TLE2141, 高速型：TL082 低功耗型：TLC2252、TLV2211,单电源型：LM358 双电源型：LM741、OP07,根据运放结构和功能（用途） 差动电压放大器、功率放大器、仪表放大器、对数放大器、隔离放大器、高压放大器,1. 常用元器件基础,（3）理想运算放大器基本特性,开环电压增益Ad无穷大“虚短”, 输入阻抗无穷大“虚断”,输出阻抗为零 输出电压与输出端连接的电阻阻值大小无关,（4）基本概念,电压增益,“开环电压增益 Ad ”（差模开环电压增益）和“共模电压增益 AC ”,差模输入电压
8、,共模输入电压,运放输出电压, 带宽 fWB=,1. 常用元器件基础,（4）基本概念, 共模抑制比,输入失调电压, 输入失调电流、输入偏置电流、输入失调电压,输入失调电流,输入偏置电流,IOS=IB1-IB2 （Uin=0）,IOS=(IB1+IB2)/2 （Uin=0）,Uin （Uo=0）,1. 常用元器件基础,（5）应用,信号放大,各种运算（加法器、减法器、乘法器、除法器),微分电路、积分电路,各种信号变换电路、检测电路,波形（信号）发生器, 稳压源、稳流源, 信号比较,有源滤波器,1. 常用元器件基础,（6）注意事项, 输入信号范围不应超出电源电压,采取适当的保护措施, 根据不同应用场
9、合，选择合适的运放, 通常只能作为信号放大或变换，不能用于功率驱动,要求对信号放大倍数较大时，通常采用多级放大的方案, 清楚理想运算放大器与实际运算放大器特性的区别,1. 常用元器件基础,1.4 光电器件及其应用,1.4.1光电耦合器,光电耦合器 是发光器件和光敏器件的结合体.,（1）结 构,1. 常用元器件基础,（2）类 型, 光敏二极管型 光敏三极管型 光敏达林顿型 光敏可控硅型,1. 常用元器件基础,（3）特 点, 输出与输入之间电绝缘, 体积小、寿命长，无触点、耐冲击, 容易与逻辑电路连接, 响应速度快, 单向信号传输，抗干扰能力强,（4）主要参数, 工作速度（bit/s）, 隔离电压
10、, 电流传输比 CTR=Ic/IF100%，10% 1000%,1. 常用元器件基础,（5）应 用,利用其通断特性和可控阻抗变换特性,a. 开关电路 b. 逻辑电路c. 采样电路d. 自动控制 e. 电源,4N25,P521,1. 常用元器件基础,（6）注意事项, 隔离电压, 工作速度, 使用方法和参数选取, 光耦的“线性”与“非线性”,1. 常用元器件基础,1.4.2 光电二极管和光电三极管,Ee(lx),1. 常用元器件基础,1.5 基准源器件及其应用,固定式 LM336-2.5,LM336-5.0,可调式 TL431,1. 常用元器件基础,1.6 数字显示器件及其应用,（1）类型,LED
11、数码管、荧光数码管、液晶数码管.,1. 常用元器件基础,1.6 数字显示器件及其应用,a,b,c,d,e,f,g,DP,COM共阳极,1. 常用元器件基础,1.6 数字显示器件及其应用,（2）驱动方式, 静态驱动和动态驱动, 分立元件驱动和专用IC驱动,1. 常用元器件基础,（3）应用,1. 常用元器件基础,（3）应用,1. 常用元器件基础,1.7 元器件的选用原则, 降额使用元器件；, 满足性能要求；, 满足可靠性要求；, 选用经实践检验证明性能优良的定型元件；, 在满足性能要求的前提下，尽量减少元件品种、型号；, 尽量选用符合国家标准或部颁标准的器件；, 在满足性能和可靠性要求的条件下，尽
12、量选用廉价的元器件。,常用元器件的降额系数,2.典型电路及实例分析,2.5 差动电压放大器,2.4 比较器,2.2 匹配网络（电路端子）,2.3 测量电桥,2.1 传感器的“前置放大器”,2.7 信号变换电路,2.6 精密整流电路,2.8 实例分析,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.1.1 电压输入型传感器的“前置放大器”,为了提高传感器输入到前置放大器的效率，必须使ZIN比ZS大很多.,VS=VSZIN/(ZS+ZIN) ZSZIN时，VSVS,（1）传感器与输入前置放大器连接时的等效电路,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.典型电路及实例分
13、析,2.1 传感器的“前置放大器”, 前置放大器的内部噪声小，也不受外部噪声的影响； 前置放大器的输入阻抗要比传感器的输出阻抗高得多； 前置放大器的增益频率特性能够覆盖必要的频带； 具有稳定的、必要的增益，而受温度等因素影响较小； 具有良好的增益线性，失真小； 前置放大器的输出阻抗要小.,（2）对电压输入型前置放大器基本性能要求,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,（3）适宜作电压输入型前置放大器的电路,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.1.1 电流输入型传感器的“前置放大器”,（1）传感器与输入前置放大器连接时的等效电路,IS=ISZS/(ZS+
14、ZIN)；ZSZIN时，ISIS,ZS,ZIN,IS,IS,ISr,Z0,V0,传感器,IS,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.1.1 电流输入型传感器的“前置放大器”,（2）适宜作电流输入型前置放大器的电路,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.1.1 电流输入型传感器的“前置放大器”,（3）使用电流输入型前置放大器的注意事项, 使用OP放大器的偏置电流要比检测的最小信号电流小得多； 由于输入电流全部流过反馈电阻 RC，所以输入电流的最大 值不能超过OP放大器的最大输出电流； 由于反馈电阻 RC 的值往往很大，负反馈会因放大器的输入电 容、输入
15、电缆的电容以及传感器的输出电容等而变得不稳； 输入阻抗随反馈量而变化； 反馈量随信号源电阻的大小而变化； 实际安装时必须注意不要产生漏电流.,2.典型电路及实例分析,2.1 传感器的“前置放大器”,2.1.1 电流输入型传感器的“前置放大器”, CT法,测量01A的CT用电流输入放大器,R1=6.8k,R2=100,R3=10k R4=1M,RW1=1k,C1=1F OP=TL082, D1=D2=UF007,运放基本应用1反相放大器,外围电阻元件的选择,R1: 1k100k R3: 1k几M R2=R1/R3,特点 Zi=R1，输入阻抗较低. Z0 =R3 A = R3/R1，闭环放大倍数较
16、低.,共模输入信号UC=0，对于运放的共模抑制比要求不高.,运放基本应用2同相放大器, 输入电阻很大，输出电阻很小， 可以认为 ri=，ro=0 ； 共模输入信号Uic=Ui，对运放的 共模抑制比要求较高。,特点,49,运放基本应用3电压跟随器, 是一种单位增益的同相放大器； Z i很大，Z0很小； 常作为缓冲隔离器（级）串接在 输入信号与负载（电路）之间， 以消除电路间的相互影响，提高 驱动能力。,特点,运放基本应用4积分器（超级伺服电路）,用 途 检出运放的直流输出成分，补偿前置放大器的直流失调电压， 使其直流输出成分为0。,特 点 对没有直流成分的AC信号进行无限积分时结果为0，直流成分 被积分器放大.,运放基本应用4积分器（超级伺服电
