汽車電工電子技術(shù)項(xiàng)目六

集成運(yùn)算放大器6.2集成運(yùn)算放大器應(yīng)用主講人：江蘇航院

王錦華一、集成運(yùn)放的線性應(yīng)用1.反相比例運(yùn)算放大器_+

+

RfR1RPuiuoi1iFi-i+∵“虛斷”即i-=0∴i1=i-+iF=iF∵因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用“虛短”和“虛斷”∵“虛斷”即i+=0∴0-u+

=i+·

RP=0∴u+

=0∵“虛短”即u－=u+

∴u－=0RP為平衡電阻(使兩個(gè)輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RF∴2.同相比例運(yùn)算放大器RP=Rf//RF∵“虛斷”即i-=0∴iF=i-+i1=i1∵因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用“虛短”和“虛斷”∵“虛斷”即i+=0∴ui-u+

=i+·

RP=0∴u+=ui∵“虛短”即u－=u+

∴u－=ui∴_+

+

RfR1RPuiuoiFi1i-i+_+

+

RFR1RPuiuo當(dāng)RF=0和或當(dāng)R1=∞時(shí),Auf=1，uo=ui此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能更好。同相比例運(yùn)算放大器特例——電壓跟隨器二、集成運(yùn)放運(yùn)算電路

在汽車電子電路中的應(yīng)用1.電橋信號(hào)放大電路溫度、壓力、形變等變化工作原理：電橋一個(gè)橋臂電阻變化打破電橋平衡，輸出電壓差分放大，得到較大輸出電壓uo汽車電路應(yīng)用舉例——應(yīng)變電阻式進(jìn)氣壓力傳感器工作原理：壓力轉(zhuǎn)換元件（硅膜片）將進(jìn)氣壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓?jīng)電橋電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌蜉敵鲭妷骸罘址糯鬄樽罱K輸出信號(hào)進(jìn)氣壓力越大硅膜片變形越大附在其上的應(yīng)變電阻阻值變化越大如通用、豐田2.光電測(cè)量電路光電器件（光電VD、VT等）工作原理：光信號(hào)→電信號(hào)集成運(yùn)放反相比例放大得到隨光照強(qiáng)度變化的輸出電壓uo汽車應(yīng)用舉例：自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中檢測(cè)日照量的傳感器1.輸出電壓只有兩種可能：（1）雙電源供電：

正電源電壓或負(fù)電源電壓；（2）單電源供電：

正電源電壓或零。2.輸出電壓的極性反映

兩個(gè)輸入端電位的大小關(guān)系3.不再有“虛短”，但有“虛斷”u+＞u-時(shí)，u0＝+UOMu+＜u-時(shí)，u0＝-UOM運(yùn)放工作于開環(huán)或正反饋狀態(tài)三、集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用——電壓比較器電壓比較器及其在汽車電子電路的應(yīng)用1.簡(jiǎn)單電壓比較器反相輸入電壓比較器電壓傳輸特性工作原理：當(dāng)u+＞u-，即ui＜UTH

時(shí)，u0＝+UOM=+UCC當(dāng)u+＜u-，即ui＞UTH

時(shí)，u0＝-UOM=0閾值電壓UTH

思考：同相輸入電壓比較器過零比較器簡(jiǎn)單電壓比較器在汽車電子電路的應(yīng)用——氧傳感器二氧化鋯式氧傳感器基本工作原理：理想空燃比時(shí)突變，理想空燃比時(shí)電壓為0.45V混合氣濃→輸出電壓高，1V/0.9V混合氣稀→輸出電壓低，0/0.1V混合氣濃→產(chǎn)生大電壓↓大于基準(zhǔn)值↓反相比較器輸出低電平二氧化鈦式氧傳感器基本工作原理：理想空燃比時(shí)電阻值突變混合氣濃→電阻大，MΩ，輸出電壓高，5V混合氣稀→電阻低，幾十Ω，輸出電壓低，0V2.滯回電壓比較器（1）反相輸入

滯回電壓比較器雙電源供電則工作原理：當(dāng)ui＞UH，u0＝-UOM=-UCC當(dāng)ui＜UL，u0＝+UOM=+UCC（2）同相輸入

滯回電壓比較器（a）電路特點(diǎn)：

與反相輸入滯回電壓比較器相比，輸入電壓與參考電壓互換位置，其他不變（b）閾值電壓：

求法與反相輸入滯回電壓比較器有所不同（c）電壓傳輸特性：

與反相輸入滯回電壓比較器相比，變化方向相比（3）滯回電壓比較器在汽車電子電路中的應(yīng)用——霍爾式輪速傳感器霍爾效應(yīng)示意圖霍爾效應(yīng)：

金屬或半導(dǎo)體薄片兩端面通以控制電流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)UH（霍爾電動(dòng)勢(shì)或霍爾電壓）?；魻栯妷赫扔诳刂齐娏鱅和磁感應(yīng)強(qiáng)度B?；魻柺捷喫賯鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及工作原理示意圖霍爾式輪速傳感器組成：永久磁鐵、霍爾元件、觸發(fā)齒圈（與

車輪或傳動(dòng)系統(tǒng)連在一起）以及電子電路磁場(chǎng)弱齒圈齒正對(duì)霍爾元件，磁場(chǎng)強(qiáng)mV級(jí)正弦波信號(hào)穩(wěn)壓電源：保證霍爾元件和比較器基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定不變A1放大器：同相比例放大A2比較器：反相輸入滯回電壓比較器末級(jí)開關(guān)管：集電極輸出，與基極相位相反VD：防止電源反接，起保護(hù)作用uA2與uO波形有誤，互換波形圖3.窗口電壓比較器電路結(jié)構(gòu)：兩個(gè)閾值電壓不等的簡(jiǎn)單電壓比較器構(gòu)成；

閾值大的同相接法，閾值小的反相接法。工作原理：當(dāng)ui＜URL

時(shí)，ui＜URH，u01＝0，u02＝+UCC，D2導(dǎo)通，u0＝u02＝+UCC；當(dāng)ui＞URH

時(shí)，ui＞URL

，u02＝0，u01＝+UCC，D1導(dǎo)通，u0＝u01＝+UCC；當(dāng)URL

<ui＜URH時(shí)，u01＝0，u02＝0，D1、D2均截止，u0＝0電壓比較器簡(jiǎn)單電壓比較器滯回電壓比較器窗口電壓比較器電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開環(huán)正反饋兩個(gè)開環(huán)運(yùn)放閾值電壓個(gè)數(shù)1個(gè)2個(gè)2個(gè)輸入電壓?jiǎn)畏较蜃兓敵鲭妷禾兇螖?shù)一次一次兩次窗口電壓比較器在汽車電子電路中的應(yīng)用——充電系電壓檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)：基準(zhǔn)電壓：穩(wěn)壓管提供，6VA1：反相輸入簡(jiǎn)單電壓比較器A2：同相輸入簡(jiǎn)單電壓比較器工作原理：當(dāng)充電系電壓高于14.5V，A1，A2檢測(cè)到的電壓均高于基準(zhǔn)值，

A1輸出低電平，A2輸出高電平，VT1截止，VT2飽和導(dǎo)通，LED2紅色燈亮；當(dāng)充電系電壓低于12V，A1，A2檢測(cè)到的電壓均低于基準(zhǔn)值，

A1輸出高電平，A2輸出低電平，VT1飽和導(dǎo)

通，VT2截止，LED1黃色燈亮；當(dāng)充電系電壓介于12V—1