1、目錄摘 要 .1第 1 章 緒論 .21.1 電路設(shè)計背景.21.2 紅外報警器分類及原理.21.3 熱釋電紅外傳感器的原理特性.31.4 設(shè)計意義及要求.4第 2 章 電路組成及框圖 .5第 3 章 單元電路設(shè)計 .63.1 電源電路設(shè)計.63.1.1 整流濾波電路 .63.1.2 穩(wěn)壓電路 .83.2 放大電路的設(shè)計.93.2.1 反相交流放大器 .93.2.2 同相交流放大器 .103.3 比較器電路設(shè)計.10第 4 章 整機電路及工作原理 .13第 5 章 電路制作及調(diào)試 .155.1 電路仿真.155.1.1 Multisim 仿真軟件介紹.155.1.2 Protel 99SE P

2、CB 軟件介紹.16II5.1.3 仿真與驗證 .175.2 電路的制作與調(diào)試.185.2.1 元件介紹 .185.2.2 集成運放的基礎(chǔ)知識 .215.2.3 集成電路的檢測 .225.2.4 元器件的測試與篩選 .235.2.5 元器件的焊接要點 .235.2.6 烙鐵使用的注意事項 .245.2.7 電路測試 .24總 結(jié) .25參考文獻(xiàn) .26附錄 1 原理圖.27附錄 2 PCB 布線圖 .28附錄 3 PCB 三維圖 .29附錄 4 實物圖.30附錄 5 元件明細(xì)表.31第 1 頁 共 31 頁摘 要通過介紹熱釋紅外傳感器的工作原理，給出了一種被動型熱釋電紅外報警器的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)

3、用電路。這種電路把紅外線的隱蔽性很好地應(yīng)用于報警系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)了防盜報警功能，達(dá)到了安全防護(hù)之目的。該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線，由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和報警指示電路等組成。當(dāng)人進(jìn)入報警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報警信號，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。概述了紅外輻射的知識、熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。利用熱釋電紅外傳感器設(shè)計了一種被動式紅外報警電路,分析了該電路的功能和工作原理。熱釋電紅外傳感器具有很多的優(yōu)點,在防盜、警戒等裝置中應(yīng)用較廣。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞被動式紅外報警器；熱釋電紅外（PIR）；傳感器；熱釋電效應(yīng)；菲涅爾透鏡第 2 頁

4、共 31 頁第 1 章 緒論1.1 電路設(shè)計背景近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展.人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也是越來越多。這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強，造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。報警器這時正為人們解決了不少問題。但是市場上的報警器大部分都是用于一些大公司及財政機構(gòu)。價格高昂，一般人們難以接受。如果設(shè)計和生產(chǎn)一種價廉、性能靈敏可靠的防盜報警器，必將在防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。由于紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中

5、得到了廣泛的應(yīng)用，此外，在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。紅外報警器大多數(shù)采用國外的先進(jìn)技術(shù)，其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器，也即是本文將研究的產(chǎn)品。還有紅外監(jiān)控?zé)o線報警器，超聲波防盜報警器,紅外線防盜報警器，高靈敏紅外報警器,觸摸式延時防盜報警器, 觸摸式防盜報警器，紅外報警器，紅外線聲光報警器。其外，可用紅外報警器原理控制各種電器的運行。1.2 紅外報警器分類及原理 紅外報警器分為主動紅外報警和被動紅外報警，主動紅外入侵報警器是由發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，

6、接收機是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。主動紅外報警器是一種紅外線光束遮擋型報警器，發(fā)射機中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束（此光束的波長約在 0.80.95 微米之間），經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機接收，由接收機中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后第 3 頁 共 31 頁傳給報警控制器。由發(fā)射機發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機收到的是一個穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報警

7、信號。目前此類報警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動紅外的十倍以上探測距離。被動紅外報警器主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時，報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報警。人體都有恒定的體溫，一般在 37 度左右，會發(fā)出特定波長 10m 左右的紅外線，被動紅外報警器就是靠探測人體發(fā)射的 10m 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的 10m 左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外

8、輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。被動紅外報警器是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為 10m 左右的紅外輻射必須非常敏感。為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是報警器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處

9、理而報警。用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點：1.不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。2.靈敏度高、控制范圍大。3.隱蔽性好，可流動安裝。1.3 熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變第 4 頁 共 31 頁化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外

10、線能量變化 并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 該電阻阻抗高達(dá) 104M，故引入的 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)。使用時 D 端接電源正極，G 端接電源負(fù)極

11、，S 端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為 0220m。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。1.4 設(shè)計意義及要求通過對紅外線報

12、警器系統(tǒng)的設(shè)計與分析，用集成運放 LM324、紅外傳感器、二極管等器件設(shè)計電路，可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)運動的人體，當(dāng)有人在該范圍走動時發(fā)出報警信號。并且運用 multisim 軟件對電路進(jìn)行仿真和 Protel 99se 軟件畫原理圖以及制作電路板，制作實物并調(diào)試、展示功能。第 5 頁 共 31 頁第 2 章 電路組成及框圖隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，電子報警器已經(jīng)在各企業(yè)事業(yè)單位和人們的日常生活中得到廣泛的應(yīng)用，紅外線報警器可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)移動的人體，當(dāng)有人在該范圍內(nèi)走動時，發(fā)出報警。其電路的組成框圖如圖 2-1 所示。比較器基準(zhǔn)電壓指示電路放大濾波傳感器電源圖 2-1 報警

13、器電路的組成圖1.電源：通過交流電經(jīng)變壓器的變壓、橋式二極管的整流、電容的濾波、穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓得到 5V 的直流電壓。2.傳感器：傳感器主要是用來采集人體的紅外線信號并將該信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。3.放大濾波：是由集成運算放大器 LM324 和電容構(gòu)成對傳感器的信號進(jìn)行放大和濾波供下一級電路使用。4.比較器：這里采用的是雙限電壓比較器，把電路中的基準(zhǔn)電壓 U1 和 U2 作為參考電壓（U1U2）與比較器輸出的電壓作比較控制指示電路指示是否有人進(jìn)入的情況。第 6 頁 共 31 頁第 3 章 單元電路設(shè)計3.1 電源電路設(shè)計直流電源（DC power）有正、負(fù)兩個電極，當(dāng)兩個電極與電路連通后，能夠使

14、電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的電流來為電路工作提供能量。在設(shè)計采用的是 5V 的芯片，所以電路設(shè)計為 5V 的電源。3.1.1 整流濾波電路1.整流電路晶體二極管是由兩種具有不同導(dǎo)電性能的 n 型半導(dǎo)體和 p 型半導(dǎo)體結(jié)合形成的 pn 結(jié)構(gòu)成的，如圖 3-1（a）所示，pn 結(jié)具有單向?qū)щ姷奶匦?，常用符號表示如圖 3-1（b）。圖 3-1 二極管的 pn 結(jié)構(gòu)及符號圖 3-2 二極管的特性曲線第 7 頁 共 31 頁當(dāng) pn 結(jié)加上正向電壓（p 區(qū)接正、n 區(qū)接負(fù)）時，外電場使 pn 結(jié)的阻擋層變薄，形成比較大的電流，二極管的正向電阻很小；當(dāng) pn 結(jié)加上反向電

15、壓時，外電場使 pn 結(jié)的阻擋層變厚，形成極小的反向電流，表現(xiàn)為反向電阻非常大。晶體二極管的正反向特性曲線如圖 3-2 所示，即二極管具有單向?qū)щ娦?。利用二極管的單向?qū)щ娦?，可將交流電變成脈沖直流電，其過程稱為整流。如圖 3-3 是橋式整流濾波電路，其整流過程如下：當(dāng)交流電為正半周時，M 點電壓高于 N 點電壓， D2、D4 截止，而 D2、D5 導(dǎo)通，電流將從交流電源依次通過 D2、RL、D5 回到電源；當(dāng)交流電為負(fù)半周時，N 點電壓高于 M 點電壓，D2、D5 截止，而 D3、D4 導(dǎo)通，電流將從交流電源依次通過 D3、RL、D4 回到電源。這樣通過 RL 的電流方向是固定的，UA始終大于

16、UB，且 UAB 隨交流電的起伏而波動。如果將 RL 兩端接入示波器會觀察到如圖 3-4 的整流波形。整流電路是把交流電變成直流電的電路，電路是二極管的單向?qū)щ娦杂伤膫€二極管構(gòu)成橋式整流電路，如圖 3-3 所示。圖 3-3 橋式整流第 8 頁 共 31 頁圖 3-4 交流、整流及濾波波形2.濾波電路電容（或電容量, Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為 C，國際單位是法拉（F）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上；造成電荷的累積儲存，最常見的例子就是兩片平行金屬板，也是電容器的俗稱。在負(fù)載 RL 兩端并接上電

17、容值較大的電解電容，如圖 3-3 所示，可將脈沖直流電過濾成較平穩(wěn)的直流電，稱為濾波。波形將會變得較為平滑或成一條直線。濾波的基本原理：電容 C 兩端的初始電壓為 0。接入交流電源 U 后，當(dāng) U 為正半周時，D2、D5 導(dǎo)通，U 通過 D2、D5 對電容充電；當(dāng) U 為負(fù)半周時，D3、D4 導(dǎo)通，U 通過 D3、D4對電容充電。由于充電回路等效電阻很小，所以充電很快，電容 C 迅速被充到交流電壓的最大值 Umax。此時二極管的電壓始終小于或等于 0，故二極管均截止，電容不可能放電，故輸出電壓恒為 Umax。綜上所述，交流電通過整流、濾波可以變成直流電，這就是一般穩(wěn)壓電源的基本原理。3.1.2

18、 穩(wěn)壓電路LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317 的輸入最同電壓為 30 多伏，輸出電壓 1.5-32V 電流 1.5A 不過在用的時候要注意功耗問題注意散熱問題。LM317 有三個引腳，一個輸入一個輸出一個電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓,輸出引腳接第 9 頁 共 31 頁負(fù)載, 電壓調(diào)節(jié)引腳一個引腳接電阻(200 左右)在輸出引腳,另一個接可調(diào)電阻(幾 K)接于地。輸入和輸出引腳對地要接濾波電容。圖 3-5 穩(wěn)壓電路圖典型線性調(diào)整率 0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率 0.1%。80dB 紋波抑制比，輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝

19、。穩(wěn)壓電路的原理圖如圖 3-5 所示。當(dāng)外部電容應(yīng)用于任何集成電路穩(wěn)壓時，有時必須加保護(hù)二極管以防止電容在低電流點向穩(wěn)壓器放電，LM317 的引腳如圖 3-6 所示。圖 3-6 LM317 引腳如圖 3-6 所示 1 腳為調(diào)節(jié)腳、2 腳為輸出腳、3 腳為輸入腳，其中 2 腳與散熱片的表面是連接的。電源指示電路是由一個發(fā)光二極管構(gòu)成，利用發(fā)光二極管的發(fā)光作用，指示電路的工作情況，當(dāng)發(fā)光時說明電路正常工作，不發(fā)光時說明電路不工作，如果電路電流過大會把發(fā)光二極管燒毀這是就可以檢查電源電路是否用開路或者短路的情況。電源指示電路如圖 3-5 所示。第 10 頁 共 31 頁3.2 放大電路的設(shè)計3.2.

20、1 反相交流放大器此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大,可用于擴(kuò)音機前置放大等,電路無需調(diào)試。圖 3-7 反相交流放大器放大器采用單電源供電,由 R1、R2 組成U+偏置,C1 是消振電容。如圖 3-7 所示：放21大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、Rf 決定:。負(fù)號表示輸出信號與輸入RiRfAv信號相位相反。按圖中所給數(shù)值,Av=-10。此電路輸入電阻為 Ri。一般情況下先取 Ri 與信號源內(nèi)阻相等,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。Co 和 Ci 為耦合電容。3.2.2 同相交流放大器同相交流放大器的特點是輸入阻抗高。其中的 R1、R2 組成U+分壓電路,通過 R3 對21運放進(jìn)行

21、偏置。電路的電壓放大倍數(shù) Av 也僅由外接電阻決定:,電路輸入電阻41RRfAv為 R3、R4 的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆，如圖 3-8 示。第 11 頁 共 31 頁圖 3-8 同相交流放大器3.3 比較器電路設(shè)計單限比較器只能檢測一個電平，若要檢測 Ui 是否處于 U1 和 U2 兩個電平之間，則需采用雙限電壓比較器（又稱窗口比較器）。雙限電壓比較器常用于工業(yè)系統(tǒng)控制中，當(dāng)被監(jiān)測的對象（如溫度、液位）超出要求時的范圍時，便可以發(fā)出指示信號。當(dāng)去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大,如 LM324 運放開環(huán)放

22、大倍數(shù)為 100dB，既10 萬倍)。此時運放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時，運放輸出低電平。當(dāng) uiU2U1 時，A2 輸出+Uo(sat),A1 輸出為- Uo(sat)，故二極管 VD2 導(dǎo)通，VD1 截止，uo 則近似等于+ Uo(sat)；當(dāng) uiU1U2 時，A2 輸出為- Uo(sat)，A1 輸出為+ Uo(sat)，二極管 VD2 截止，VD1 導(dǎo)通，uo 也近似等于+ Uo(sat)；只有當(dāng) U1uiU1 時，運放 A1 輸出高第 12 頁 共 31 頁電平；當(dāng) Ui U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui 越

23、出U2，U1區(qū)間范圍時，LED 點亮，這便是一個電壓雙限指示器。若選擇 U2 U1，則當(dāng)輸入電壓在U2，U1區(qū)間范圍時，LED 點亮，這是一個“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。通過以上對電路的分析與設(shè)計，最終完成了5V 電源的設(shè)計，也了解了LM317 芯片的功能與作用和橋式整流二極管的工作原理與整流過程。通過對LM324 集成運算放大器性能和第 13 頁 共 31 頁特點的分析，從各個方面了解了LM324 集成運算放大器以及LM324 構(gòu)成的同相放器、反相放大器和電壓雙限比較器的原理并且以此運用在整機電路的設(shè)計中以發(fā)揮出良

24、好的效果。第 14 頁 共 31 頁第 4 章 整機電路及工作原理通過對電路的分析設(shè)計完成了整機電路的總體設(shè)計原理圖如附錄 1 所示其中包括電源部分和報警電路部分，電源部分主要是通過對交流電的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓輸出一個+5V 的直流電壓為后面的報警電路的正常工作提供電壓；報警電路主要是由熱釋電紅外傳感器、LM324 集成運算放大器、發(fā)光二極管、電阻電容構(gòu)成。傳感器主要的工作就是把采集到的人體紅外線轉(zhuǎn)換成電壓信號，由于此時的電壓比較微弱所以要經(jīng)過 LM324 的放大后的電壓輸入到電壓比較器進(jìn)行比較來控制相應(yīng)的發(fā)光二極管指示燈工作。下面是報警電路的工作流程與及電路的參數(shù)計算過程:在電路中采用

25、KP506B 型熱釋電人體紅外線傳感器，當(dāng)人體進(jìn)入該傳感器的監(jiān)視范圍時，傳感器就會產(chǎn)生一個交流電壓（幅度約為 1mV），該電壓的頻率與人體的移動速度有關(guān)。在正常行走速度下，其頻率約為 6Hz。電路中，R3、C4、C5 構(gòu)成退耦電路，R1 為傳感器的負(fù)債，C2 為濾波電容，以濾掉高頻干擾信號。傳感器的輸出信號加到運算放大器A1 的同相端，A1 構(gòu)成同相輸入式放大電路，其放大倍數(shù)取決于 R4 和 R2，其大小為:Auf1 =1121820001241RRA1 放大后的信號經(jīng)電容 C6 耦合至放大器 A2 反相輸入端，A2 構(gòu)成反相輸入式放大電路。電阻 R6、R7 將 A2 同相端偏置于電源電壓的一

26、半,A2 的增益取決于 R8、R5，其大小為Auf2 =4247200058RR因此，傳感器信號經(jīng)兩級運放總共放大了 Auf1Auf2 =112（-42）=-4704 倍，當(dāng)傳感器產(chǎn)生一個幅度為 1mV 交流信號時，A2 的理論輸出值為-4.704V。A3 和 A4 構(gòu)成雙限電壓比較器，A3 的參考電位為:U3 = 5 =3V2247474722A4 的參考電位為:第 15 頁 共 31 頁U4 =5 =2V2247474722在傳感器無信號輸出時，A1 靜態(tài)輸出電壓為 0.41V 之間；A2 在靜態(tài)時，由于同相端電位為 2.5V，其直流輸出電平為 2.5V。由于 U42.5V3V,因此 A3

27、輸出高電平，LED1 亮；當(dāng)人體退出時，U375第 21 頁 共 31 頁（6）輸出信號為：2.2V（7）靈敏度為：3300V/W（8）探測率為：1.5 108cmHz1/2/W（9）噪聲（Vp-p）為：200mV (25)（10）平度度為：20（11）工作電壓為：2.215V（12）工作電流為：8.524uA(25)（13）原極電壓為：0.41.1V(25)（14）工作溫度為：-20 +70（15）保存溫度為：-30 +80（16）視場為：邊緣角 55 512.LM324 集成運放LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯

28、著優(yōu)點。1OUT11IN-21IN+3VCC42IN+52IN-62OUT73OUT83IN-93IN+10GND114IN+124IN-134OUT14圖 5-11 LM324 引腳圖該四放大器可以工作在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖 5-12 所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo

29、的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。LM324 的引腳排列見圖 5-11?？晒ぷ髟趩坞娫聪?，電壓范圍是 3.0V32V 或+16V。第 22 頁 共 31 頁LM324 的特點：（1）短跑保護(hù)輸出。（2）真差動輸入級。（3）可單電源工作：3V32V。（4）低偏置電流：最大 100nA（LM324A）。（5）每封裝含四個運算放大器。（6）具有內(nèi)部補償?shù)墓δ?。?）共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源。 （8）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列。（9）輸入端具有靜電保護(hù)功能。LM324 是四運放集成電路,它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。圖 5-12 集成運算放大

30、器 圖 5-13 LM324 封裝引腳圖它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器,除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖 5-12 所示的符號來表示,它有 5 個引出腳,其中“+”、“-”為兩個信號輸入端,“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中,Vi-（-）為反相輸入端,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反;Vi+（+）為同相輸入端,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。LM324 的引腳封裝見圖 5-13。由于LM324第 23 頁 共 31 頁四運放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價格低廉等優(yōu)點,因此被廣

31、泛應(yīng)用在各種電路中。5.2.2 集成運放的基礎(chǔ)知識 集成電路是采用一定的工藝，把電路中所需要的管子、電阻、電容等元件器件及電路的連線都集成制作在一塊半導(dǎo)體基片上，再封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需功能的模塊。自 20 世紀(jì) 60 年代以來，集成電路得到了迅速發(fā)展，被廣泛的應(yīng)用在各種電子線路中。集成電路按性能和用途的不同。可以分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩大類。集成運算放大器就屬于模擬集成電路的一種。LM324 集成電路電路結(jié)構(gòu)集成運算放大器（簡稱集成運放）是用集成電路工藝制成的，具有很高電壓增益的直接耦合多級放大器，它的基本結(jié)構(gòu)是由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個部分組成。如圖 5-14

32、其構(gòu)成方框圖。輸入級中間級輸出級偏置電路圖 5-14 集成運放組成框圖5.2.3 集成電路的檢測集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。集成電路常用的檢測方法有在線測量法、非在線測量法和代換法：1.非在線測量：非在線測量潮在集成電路未焊入電路時，通過測量其各引腳之間的直流電阻值與已知正常同型號集成電路各引腳之間的直流電阻值進(jìn)行對比，以確定其是否正常。第 24 頁 共 31 頁2.在線測量：在線測量法是利用電壓測量法、

33、電阻測量法及電流測量法等，通過在電路上測量集成電路的各引腳電壓值、電阻值和電流值是否正常，來判斷該集成電路是否損壞。3.代換法：代換法是用已知完好的同型號、同規(guī)格集成電路來代換被測集成電路，可以判斷出該集成電路是否損壞。運算放大器集成電路的檢測：用萬用表直流電壓檔，測量運算放大器輸出端與負(fù)電源端之間的電壓值（在靜態(tài)時電壓值較高）。用手持金屬鑷子依次點觸運算放大器的兩個輸入端（加入干擾信號），若萬用表表針有較大幅度的擺動，則說明該運算放大器完好；若萬用表表針不動，則說明運算放大器已損壞。外觀質(zhì)量檢測：電子元器件應(yīng)完整無損。各種型號、規(guī)格、標(biāo)志應(yīng)清晰、牢固。標(biāo)志符號不能模糊不清或脫落。5.2.4

34、元器件的測試與篩選1.用萬用表分別檢測電阻、二極管、電容和集成電路。2.元器件的引線成型及插裝。3.按技術(shù)要求和焊盤間距對元器件的引腳成形。4.在印制電路板上插裝元器件。插裝時應(yīng)注意一下事項。5.電阻和滌綸電容無極性之分，但插裝時一定要注意電阻值和電容值，不能插裝錯。6.電解電容和發(fā)光二極管有正負(fù)極之分，插裝是要看清楚極性。7.插裝集成電路和傳感器時要注意管腳。5.2.5 元器件的焊接要點 用電烙鐵焊接元件是基本的裝配工藝，它對保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。下面介紹一些元器件的焊接要點。 第 25 頁 共 31 頁1.焊接最好是松香、松香油或無酸性焊劑。不能用酸性焊劑，否則會把焊接的地方腐

35、蝕掉。2.焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮凈，使它顯出金屬光澤，涂上焊劑，再涂上一層焊錫。3.焊接時電烙鐵應(yīng)有足夠的熱量，才能保證焊接質(zhì)量，防止虛焊和日久脫焊。4.在焊接晶體管等怕高溫器件時，最好用小平嘴鉗或鑷子夾住晶體管的引出腳，焊接時還要掌握時間。5.烙鐵在焊接處停留的時間不宜過長,元器件的焊接時最好控制在 23 秒。6.烙鐵離開焊接處后，被焊接的零件不能立即移動，否則因焊錫尚未凝固而使零件容易脫焊。7.半導(dǎo)體元件的焊接最好采用較細(xì)的低溫焊絲，焊接時間要短。8.對接的元件接線最好先絞和后再上錫。9.焊接完成后，剪掉多余的引腳。5.2.6 烙鐵使用的注意事項1.新買的烙鐵在使用之前必須先給

36、它蘸上一層錫（給烙鐵通電，然后在烙鐵加熱到一定的時候就用錫條靠近烙鐵頭），使用久了的烙鐵將烙鐵頭部銼亮，然后通電加熱升溫，并將烙鐵頭蘸上一點松香，待松香冒煙時在上錫，使在烙鐵頭表面先鍍上一層錫。2.電烙鐵使用一段時間后，可能在烙鐵頭部留有錫垢，在烙鐵加熱的條件下，我們可以用濕布輕檫。如有出現(xiàn)凹坑或氧化塊，應(yīng)用細(xì)紋銼刀修復(fù)或者直接更換烙鐵頭。3.電烙鐵通電后溫度高達(dá) 250 攝氏度以上，不用時應(yīng)放在烙鐵架上，但較長時間不用時應(yīng)切斷電源，防止高溫“燒死”烙鐵頭（被氧化）。要防止電烙鐵燙壞其他元器件，尤其是電源線，若其絕緣層被烙鐵燒壞而不注意便容易引發(fā)安全事故。4.不要把電烙鐵猛力敲打，以免震斷電烙

37、鐵內(nèi)部電熱絲或引線而產(chǎn)生故障。5.2.7 電路測試通電前，先仔細(xì)檢查已焊接好的電路板，確保焊接無誤。然后，用萬用表的電阻擋測量正負(fù)極之間有無短路和開路現(xiàn)象，若不正常，應(yīng)排除故障后再通電。第 26 頁 共 31 頁在電路無可調(diào)試元器件，只要元器件無損，連接無誤，一般都能正常工作。在實驗室測試時，可以不必加菲涅透鏡，直接用 KP506B 檢測人體的運動。將傳感器背對人體，用手臂在傳感器前移動（注意傳感器的預(yù)熱時間），觀察發(fā)光二極管的亮暗情況，即可以知道電路的工作情況。如電路不工作，在供電電壓正常的前提下，可由前級至后逐級測量各級輸出端有無變化的電壓信號。以判斷電路各級工作狀態(tài)。在傳感器無信號輸出時

38、，A1 的靜態(tài)輸出電壓為 0.41V 之間，A2 的靜態(tài)輸出電壓為 2.5V，A3、A4 靜態(tài)輸出均為低電平。若那一級有問題，排除該級的故障。第 27 頁 共 31 頁總 結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認(rèn)識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。第 28 頁 共 31 頁參考文獻(xiàn)1 黃繼昌.實用報警電路.北京:人民郵電出版社，20052 胡斌.電子線路快速識圖.福建:福建科學(xué)技術(shù)出版社，20053 胡斌.圖表細(xì)說元器件及實用電路.北京:電子工業(yè)出版社，20054 魏群.怎樣選用無線電電子元器件.北京:人民郵電出版社，20025 劉午平.從入門到精通看無線電電路圖.北京:國防工業(yè)出版社，20056 趙志杰.集成電路應(yīng)用識圖方法.北京:機械工業(yè)出版社，20037 張愛民.怎樣選用電子元器件.北京:中國電力出版社，20058 陳有卿.新穎集成電路制作精選.北