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1、项目九,电冰箱冷藏室温控器电路的安装及测试,电工电子技术,项目目标,了解集成运算放大器的基本构成、工作特点，了解反馈放大电路的基本构成、负反馈放大器对电路性能的影响。 理解虚短、虚断和虚地的概念；理解反馈及深度负反馈的概念。 熟悉集成运算放大器的线性应用与非线性应用；熟悉负反馈的极性判断、类型以及4种组态类型。 培养学生理论联系实际，学以致用的能力。,电工电子技术,实训环境要求：本项目的教学应在一体化的电工技能实训室和电子装配实训室进行，实训室内设有教学区（配备多媒体）、工作区、资料区和展示区。要配备常用的电工实验台等设备，以及万用表等常用工具。 指导要求：配备一名主讲教师和一名实验室辅助教师
2、。 学生要求；根据班级情况进行分组，一般每组3-4名同学，选出小组长。 教学手段选择： 1）主要应用讲授法、任务教学法、讨论法和演示法进行教学； 2）采取多媒体教学与实物演示相结合； 3）现场教学与动手操作相结合； 4）教师主导与学生自主学习相结合。,工作情境,电工电子技术,电子电压表的结构与特点,一、电子电压表的特点 1.利用检波电路提高测量的频率范围 传统的磁电系电压表只能测量直流或低频。电子电压表则通过检波将被测电压转换为直流，使得本来只能测直流的磁电系电压表、也可以测量高频交流。 2.利用放大电路提高仪表灵敏度和量程范围 虽然磁电系电压表的灵敏度可达到毫伏级，但通过仪表的放大电路之后，
3、可扩展到微伏级。 3.利用放大电路提高仪表的输入阻 电子电压表利用电子电路提高仪表的输入阻抗，以降低表耗功率，减少测量仪表对被测电路的影响。 4.利用各种补偿电路提高仪表的线性,实践知识,二、模拟式电子电压表的结构类型 1. 放大-检波式 这种方式采取放大在前，检波在后，通过放大电路提高仪表的灵敏度，可以用来测量微弱电压。但因频率范围受放大器限制，一般只用于低频电压表。 2.检波-放大式 这种方式采取检波在前，放大在后，由于被测电压一开始就转换为直流，所以频率范围不受放大器限制，可用于测量视频、超高频电压，但灵敏度较低。,实践知识,3.调制式 检波在前的电压表灵敏度不高，是由于检波后已将信号转
4、换为直流，只能使用直流放大器，而直流放大器的放大倍数因漂移受到很大限制。调制式则利用斩波器先把直流转换为低频交流，然后用低频交流放大器进行放大，放大后再通过解调恢复为直流，这种方式既能采用检波在前，又能避免使用直流放大器而影响灵敏度。,实践知识,4.外差式 这种方式先通过混频，将被测频率转换为固定的中频，经中频放大后再通过检波转换为直流。既能解决放大在前频率范围受到限制的缺点，又能解决检波在前仪表的灵敏度不足的问题。多用于高频和超高频的测量。,返回本章首页,实践知识,三、数字电压表的结构类型 1 电压-时间变换型 又称斜波型，它将不同被测电压值转换为不同的时间间隔，用这个时间间隔的起止点，控制
5、进入计数器的脉冲个数，使显示器能显示出不同数值。,实践知识,2 电压-频率变换型 将不同被测电压值转换为不同频率的信号，再通过整形转换为同频率的脉冲，进入频率计数器进行计数显示，所显示的频率值就代表电压值。,实践知识,3 逐次逼近比较型 将被测电压与数码开关送出的基准电压进行比较，如果基准电压小于被测电压，则将基准电压逐次递加，直至基准电压逼近被测电压并等于被测电压为止，这时显示器所显示的数码寄存器基准电压就是被测电压。,实践知识,模拟式电子电压表实例,一、JFX晶体管万用表的组成 JFX晶体管万用表由10mV直流电压表单元、10mV交流电压表单元、振荡器单元、量程转换开关和用途选择按键等部分
6、组成。,用途选择按键,R键：用于测量电阻，带动内部三开关1.将指示电表正接；2.将电阻测量电路接入电源；3.接通电压表单元电源。,LC键：用于测量电感或电容，带动内部三个开关1.将指示电表接检波器；2.将振荡器输出接入；3.接通放大器电源。,停机：用于关机，带动内部三个开关作用是1.(空)；2.(空)；3.断开放大器电源。,量程转换开关:共23 档，其作用是通过转换开关电路将被测量转换为10mV直流电压或10mV交流电压，然后由电压表单元进行测量。,晶体管测量键：用于测量晶体管放大倍数，带动内部三开关1.使用负电压将指示电表反接2.(空)3.接通电压表单元电源,实践知识,2.JFX晶体管万用表
7、电路,实践知识,二、JB-1B晶体管电压表: JB-1B型电压表的频率范围2Hz 500kHz，最小量程50V。,电源部分,全波均 值检波,主放大器,前置放大,第二级衰减电阻,第一级衰减电阻,实践知识,三、HFJ-8超高频毫伏计 采用检波在前的方式，以提高频率特性，频率范围为5kHz 300MHz，通过斩波器将检波后直流，转换为交流，避免使用直流放大器，量程范围可达3mV 300V。,HFJ-8超高频毫伏计方框图,实践知识,模拟式电子电压表的使用,使用电子电压表应注意以下几点: 一、按峰值刻度的开路峰值检波电压表，读数与波形无关。 二、按峰值刻度的闭路峰值检波电压表，读数与波形是否有直流分量有
8、关，读出的是交流分量峰值。 三、按峰-峰值刻度的闭路峰值检波电压表，读数与波形以及是否有为直流分量无关。 四、按有效值刻度的各种类型电压表，只适用于测量正弦波有效值，如果被测电压不是正弦波或含有直流分量，首先要按检波电路型式，从读数求得驱动电压值。然后按照被测电压波形，求得驱动电压值与有效值关系，将驱动电压转换为真正的有效值。（使用有效值传感器的电压表除外，驱动电压指峰值驱动、平均值驱动或有效值驱动）,实践知识,集成电路: 把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分的整体。,集成电路特点：体积小、外部接线少、功耗低、可靠性高、灵活性高、价格低。,集成运算放
9、大器：具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。用于模拟运算、信号处理、测量技术、自动控制等领域。,引言,理论知识,集成运算放大器的基本组成,输入级： 差动放大器，减少零点漂移、提高输入阻抗。,输出级： 射极输出器或互补对称功率放大器，提高 带载能力。,偏置电路： 为各级提供稳定、合适的静态工作点。,中间级： 电压放大。,理论知识,运算放大器的符号,反相输入端,同相输入端,输出端,LM741运放外型和管脚,反相输入端,同相输入端,输出端,+15V,-15V,10k,1k,调零：当输入信号为零时，输出为零。,8为空脚,理论知识,运算放大器输出电压与输入电压之间的关系曲线称为传输特性。,实际运放电
10、压传输特性,UO+,UO-,线性工作区,正饱和区,负饱和区,很大,UO- 、UO+为负、正饱和电压。,理论知识,理想运放传输特性,UO+,UO-,正饱和区,负饱和区,理想运放,时，,当,为了让运放工作在线性区，必须加负反馈，限制其闭环电压放大倍数。,理论知识,工作在线性区的理想运放,相当于两输入端之间短路, 但又未真正短路，故称 “虚短” 。,相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称 “虚断”。,2. i+= i = 0,1. u+= u,而uo是有限值,运放开环输入电阻,由于,故从式,可知,（虚短）,（虚断）,i,i+,理论知识,反馈 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部，通过一定
11、的元件，以一定的方式回送到输入回 路，以改善放大电路的某些性能。,2. 信号的两种流向,正向传输：输入 输出,反向传输：输出 输入, 开环, 闭环,反馈的基本概念,正反馈：,反馈信号消弱原输入信号，使输出量减小。,负反馈：,反馈信号增强原输入信号，使输出量增大。,理论知识,基本放大电路,反馈网络,负反馈的组成框图, 输入信号, 净输入信号, 反馈信号, 输出信号,净输入信号,反馈信号消弱了净输入信号，为负反馈。,则,amplifier,feedback,理论知识,负反馈的基本类型,电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。,电流反馈 反馈信号取自输出电流。,据反馈电路从输出端的取样方式不同分
12、为：,据反馈信号与放大器输入信号连接方式不同分为：,串联反馈和并联反馈。,理论知识,串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。,并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。,负反馈的类型有四种：,电压串联负反馈；,电压并联负反馈；,电流串联负反馈；,电流并联负反馈。,理论知识,反馈类型的判别,1. 找出反馈元件（或电路），同时连接着输入和输出回路，并且影响着输入回路的元件。例,2. 正、负反馈判别,判别法：,当反馈信号与输入信号加在放大器输入端的同一个电极时，若二者的瞬时极性一致，为正反馈；反之为负反馈。当反馈信号与输入信号加在放大器输入端的不同电极时，结果相
13、反。,反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。,理论知识,理论知识,理论知识,在共发射极放大器中，集电极输出信号与基极输入信号的瞬时极性相反； 在共集电极放大器中，发射极输出信号与基极输入信号的瞬时极性相同； 在共基极放大器中，集电极输出信号与发射极输入信号的瞬时极性相同。,理论知识,3、电压反馈与电流反馈判断,方法： 1、若取样环节与输出电压（或负载电阻）在不同电极，可以断定它引入的是电流反馈。 2、在放大器的输出端，若取样环节与输出电压在同一个电极时，可通过观察取样环节与输出电压（或负载电阻）的连接方式来判别：若二者相并联，为电压反馈；反之，为电流反馈。,使 uo = 0 (RL 短路)，若
14、反馈消失则为电压反馈否则为电流反馈。,理论知识,理论知识,3. 判断串联、并联反馈,反馈信号与输入信号在不同输入端为串联反馈，在同一个输入端为并联反馈。,判断方法： 在放大器的输入端，若输入信号和反馈信号加在同一个电极的，为并联反馈；反之，为串联反馈。,输入端短路，如反馈信号同样被短路，即净输入信号为零，则为并联反馈；如果反馈信号没消失，则为串联反馈。,理论知识,例,输入 回路,输出 回路,判断电路是否存在反馈，并判断反馈类型。,RE 介于输入输出回路，有反馈。,反馈使 uBE 减小，为负反馈;,+ uf ,反馈取自输出端为电压反馈;,反馈信号与输入信号在不同输入端,为串联反馈。,电压串联负反
15、馈,理论知识,电流串联负反馈,例 判断反馈类型。,RE 介于输入输出回路，有反馈。,反馈使 uBE 减小，为负反馈;,反馈不是取自输出端，为电流反馈;,反馈信号与输入信号在不同输入端,为串联反馈。,理论知识,例 判断反馈类型。,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,反馈信号与输入信号都加在了反相输入端，故为并联反馈。,电压并联负反馈,反馈使净输入电流 减小，为负反馈。,理论知识,负反馈对放大器性能的影响,1. 降低放大倍数,由于负反馈的存在，使放大器的净输入信号减小，输出电压减小，所以包含反馈回路后的电压放大倍数降低。,2. 提高放大倍数的稳定
16、性,放大器在工作过程中，由于环境温度变化、晶体管老化、电源电压波动等情况，都会引起输出电压变化，使电压放大倍数不稳定。,加入负反馈，在同样的外界条件变化时，电流负反馈可以稳定输出电流，电压负反馈可以稳定输出电压，电压放大倍数变化较小，即比较稳定。,理论知识,3. 减少非线性失真,加入 负反馈,无负反馈,F,uf,uo,略大,略小,略小,略大,产生了失真,接近正弦波，失真得到改善,理论知识,4.对放大电路输入电阻和输出电阻的影响,输入电阻增大,输入电阻减小,输出电阻增大，稳定输出电流。,输出电阻减小，稳定输出电压。,理论知识,反相输入运算电路的分析方法,1. 反相比例运算电路,虚断,虚地,平衡电阻,输入电阻:,若,则,理论知识,同相输入运算电路的分析方法,1. 同相比例运算,R2 = R1 / Rf,平衡电阻,当 R1 = 时，,跟随器,或当R1 = ，Rf = 0
