模擬系統(tǒng)設(shè)計

1、6.1 模擬系統(tǒng)設(shè)計方法模擬系統(tǒng)設(shè)計方法6.2 模擬信號常用處理單元模擬信號常用處理單元集成運放集成運放 6.3 模擬信號變換單元模擬信號變換單元6.4 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和取樣轉(zhuǎn)換器和取樣/保持（保持（S/H）電路電路6.5 常用傳感器及其應(yīng)用電路常用傳感器及其應(yīng)用電路6.6 低頻模擬系統(tǒng)設(shè)計舉例低頻模擬系統(tǒng)設(shè)計舉例6 模擬系統(tǒng)設(shè)計模擬系統(tǒng)設(shè)計6.1.1 概述概述6.1.2 模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟6.2.1集成運放應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ)集成運放應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ) 6.2.2 數(shù)據(jù)放大器和可編程數(shù)據(jù)放大器數(shù)據(jù)放大器和可編程數(shù)據(jù)放大器6.2.3 隔離放大器隔離放大器 6.2.1 集成

2、運放應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ)集成運放應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ)（1）種類）種類 通用型：通用型： 性能指標適合一般使用，常用于速度和性能指標適合一般使用，常用于速度和精度要求均不太高的場合。如：精度要求均不太高的場合。如：A741：通用單運放，雙電源供電（：通用單運放，雙電源供電（5V18V），），典型值為典型值為15V； CF124/CF224/CF324：四運放，軍品：四運放，軍品/工業(yè)品工業(yè)品/民品，民品， CF324既可雙電源供電（既可雙電源供電（1.5V16V），也可單電），也可單電源供電（源供電（3V32V） 高速型：高速型： 有較高工作速度，擺率有較高工作速度，擺率SR較大。如：較大。如： F118/F2

3、18：擺率：擺率SR可達可達70V/S。 （2）集成運放的四個重要參數(shù)）集成運放的四個重要參數(shù) 集成運放的性能參數(shù)包括：集成運放的性能參數(shù)包括：輸入輸出電阻、輸入輸出電阻、差模增益、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流差模增益、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流等。等。 增益帶寬乘積增益帶寬乘積GBW GBW=AvdfH其中：其中：Avd是中頻開環(huán)差模增益，是中頻開環(huán)差模增益，fH為上限為上限截止頻率（截止頻率（3dB帶寬）。帶寬）。 對于運放而言，對于運放而言，GBW是常數(shù)。是常數(shù)。 擺率擺率 擺率擺率SR是表示運放所允許的輸出電壓對時間變是表示運放所允許的輸出電壓對時間變化率的最大值：化率的最大值：max0

4、dtdvsR 若輸入一正弦信號若輸入一正弦信號vi=Vimsint ，則輸出為，則輸出為vo=Vomsint：omRomomRVsffVVdtdvs22maxmax0 共模抑制比共模抑制比CMRR 表示對共模信號的抑制能力。定義為開環(huán)差表示對共模信號的抑制能力。定義為開環(huán)差模增益模增益Avd和開環(huán)差模增益和開環(huán)差模增益Avc之比：之比：vcvdAACMRRlg20 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓VidM和最大共模輸入電和最大共模輸入電壓壓VicM 任何情況下，不能超過此值，否則將損壞器件。任何情況下，不能超過此值，否則將損壞器件。（3）集成運放使用要點）集成運放使用要點 基本應(yīng)用基本應(yīng)用 反

5、相輸入比例運算電路反相輸入比例運算電路 0:11ofiffvfRRRRRA輸出電阻輸入電阻電壓放大倍數(shù)同相輸入比例運算電路同相輸入比例運算電路 0:1:1ofiffvfRRRRA輸出電阻輸入電阻電壓放大倍數(shù)反相輸入比例求和電路反相輸入比例求和電路 0:)(:321332211offoRRRRRvRvRvRv輸出電阻分別為輸入電阻輸出電壓差動放大電路差動放大電路 0:)(:21120321321231120ofidfffvdRRRRvvvRRRRRRRRRRRRvvvA輸出電阻差模輸入電阻是減法器若差動電壓放大倍數(shù)基本積分電路基本積分電路 110,21,211RRACRfCRfRdtvCRvfv

6、ffififi電路為反相比例運算器時當(dāng)輸入信號頻率電路為積分電路時當(dāng)輸入信號頻率由于有 單電源應(yīng)用單電源應(yīng)用 集成運放電路一般雙電源供電。在交流放大器中，輸入輸出可集成運放電路一般雙電源供電。在交流放大器中，輸入輸出可加隔直流電容，為供電方便，也可單電源供電。加隔直流電容，為供電方便，也可單電源供電。（1）數(shù)據(jù)放大器）數(shù)據(jù)放大器 又稱儀表放大器、測量放大器又稱儀表放大器、測量放大器 。特點：高增。特點：高增益、高益、高CMRR、高精度（失調(diào)、漂移等很?。?、高精度（失調(diào)、漂移等很小）、高速（頻帶寬、擺率大）。高速（頻帶寬、擺率大）。 用途：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用途：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。6.2.2 數(shù)據(jù)放大器

7、和可編程數(shù)據(jù)放大器數(shù)據(jù)放大器和可編程數(shù)據(jù)放大器 用三運放構(gòu)成測量放大器用三運放構(gòu)成測量放大器 圖為三運放構(gòu)成的數(shù)據(jù)放大電路。圖為三運放構(gòu)成的數(shù)據(jù)放大電路。 931110)21 (21輸入阻抗約為CMRRRRCMRRRRGGG 單片集成測量放大器單片集成測量放大器 通用型：通用型：INA110、INA114/115、INA131等；等； 高精度型：高精度型：AD522、AD524、AD624等；等； 低噪聲低功耗型：低噪聲低功耗型：INA102、INA103等。等。 下圖給出高精度型單片測量放大器下圖給出高精度型單片測量放大器AD522： 引腳說明如下：引腳說明如下： 1、3：信號同相及反相輸入

8、端；：信號同相及反相輸入端； 2、14：接增益調(diào)節(jié)電阻：接增益調(diào)節(jié)電阻RG； 7：放大器輸出端；：放大器輸出端； 8、5、9：分別為：分別為V+、V-及地端；及地端； 4、6：接調(diào)零電位器；：接調(diào)零電位器； 11：參考電位端；：參考電位端； 12：用于檢測；：用于檢測； 13：接輸入信號的屏蔽網(wǎng)，以減小外電場的干擾；：接輸入信號的屏蔽網(wǎng)，以減小外電場的干擾； AD522電橋放大電路如上圖。電橋放大電路如上圖。 幾點說明：幾點說明： 信號地必須與電源地信號地必須與電源地9腳相連；腳相連； 負載接于負載接于11腳與腳與7腳之間；腳之間； 11腳必須與腳必須與9腳相連，以使負載電流流至腳相連，以使負

9、載電流流至地端。地端。 （2）可編程數(shù)據(jù)放大器）可編程數(shù)據(jù)放大器 放大器的放大倍數(shù)可由一組數(shù)據(jù)控制端來控放大器的放大倍數(shù)可由一組數(shù)據(jù)控制端來控制，以滿足大動態(tài)范圍的要求。制，以滿足大動態(tài)范圍的要求。 如如AD526、PGA102、BB3606等。等。 下圖是三運放基礎(chǔ)上發(fā)展起來的可編程數(shù)據(jù)放下圖是三運放基礎(chǔ)上發(fā)展起來的可編程數(shù)據(jù)放大器大器BB3606。 表給出可編程數(shù)據(jù)放大器的數(shù)據(jù)輸入和增益關(guān)表給出可編程數(shù)據(jù)放大器的數(shù)據(jù)輸入和增益關(guān)系。系。 幾點說明：幾點說明： A1、A2、A3組成三運放組成三運放數(shù)據(jù)放大器。數(shù)據(jù)放大器。A4是末級放大，是末級放大，兩者通過兩者通過3腳和腳和8腳相連；腳相連；

10、 D3、D2、D1、D0是模擬是模擬開關(guān)，受四位鎖開關(guān)，受四位鎖存譯碼與驅(qū)動器存譯碼與驅(qū)動器控制，共有控制，共有16種種狀態(tài)；狀態(tài)； 放大器的放大器的放大倍數(shù)以放大倍數(shù)以2的的冪次分檔；冪次分檔； 輸入輸出之間沒有直接耦合的電路，即輸入輸輸入輸出之間沒有直接耦合的電路，即輸入輸出不共地。出不共地。 使用場合：醫(yī)用（確保病人安全）、儀用（提使用場合：醫(yī)用（確保病人安全）、儀用（提高精度）、工業(yè)用（強弱電隔離等）。高精度）、工業(yè)用（強弱電隔離等）。 隔離方式：光電耦合隔離。特點：重量輕、成隔離方式：光電耦合隔離。特點：重量輕、成本低、線性范圍寬、帶寬寬。變壓器隔離。本低、線性范圍寬、帶寬寬。變壓器

11、隔離。 下圖給出下圖給出TLP521-1/2/4（用于數(shù)字信號隔離）（用于數(shù)字信號隔離）及及HCNR200/201（用于模擬信號隔離）引腳圖及（用于模擬信號隔離）引腳圖及實際應(yīng)用圖。實際應(yīng)用圖。 6.2.3 隔離放大器隔離放大器 幾點說明：幾點說明： IPD1和和IPD2是兩是兩個特性相同的光耦合器件；個特性相同的光耦合器件； 輸入信號經(jīng)輸入信號經(jīng)A1、IPD2、A2輸出；輸出； IPD1的輸出信號反的輸出信號反饋到運放饋到運放A1的反相端組成的反相端組成非線性負反饋電路，以補非線性負反饋電路，以補償償IPD2的非線性特性。的非線性特性。 A1A2IPD1IPD2 電壓比較器：完成兩個電平大小

12、的比較，并電壓比較器：完成兩個電平大小的比較，并將結(jié)果以邏輯將結(jié)果以邏輯1（高電平）或邏輯（高電平）或邏輯0（低電平）（低電平）輸出的電路。輸出的電路。 高精度通用型：高精度通用型：CJ111等；等； 高速型：高速型：CJ119系列（雙電壓比較器）系列（雙電壓比較器） 低功耗低失調(diào)：低功耗低失調(diào)：CJ193系列（雙電壓比較器）系列（雙電壓比較器） CJ139系列（四電壓比較器）系列（四電壓比較器） 電壓比較器需注意電壓比較器需注意OC輸出，使用非常簡單。輸出，使用非常簡單。下圖電路是由下圖電路是由CJ111構(gòu)成的過零比較電路。構(gòu)成的過零比較電路。 幾點說明：幾點說明： 輸出為集電極開路電路；輸

13、出為集電極開路電路； 電位器電位器W用于調(diào)零，電容用于調(diào)零，電容C用于防止振蕩，典型值用于防止振蕩，典型值為為1000pF； 電阻電阻R1和和D1、D2構(gòu)成比較器的輸入端保護電路；構(gòu)成比較器的輸入端保護電路； 多路模擬開關(guān)常用于測控系統(tǒng)中模擬信號通多路模擬開關(guān)常用于測控系統(tǒng)中模擬信號通道的選擇。道的選擇。 常用的常用的CMOS多路模擬開關(guān)：多路模擬開關(guān)： 四四1對對1雙向開關(guān)雙向開關(guān) CC4066； 三三2對對1單向開關(guān)單向開關(guān) CC4053； 雙雙4對對1單向開關(guān)單向開關(guān) CC4052； 單單8對對1雙向開關(guān)雙向開關(guān) CC4051； 單單16對對1雙向開關(guān)雙向開關(guān) CC4067； 圖是圖是C

14、C4051邏輯圖、引腳圖和真值表。邏輯圖、引腳圖和真值表。 遠距離傳送信號時，將電壓信號轉(zhuǎn)為電流信號傳送，遠距離傳送信號時，將電壓信號轉(zhuǎn)為電流信號傳送，抗干擾、提高精度?？垢蓴_、提高精度。 （1）基本電壓）基本電壓/電流變換電路電流變換電路 圖給出基本電壓電流變換圖給出基本電壓電流變換電路。電路。 SILRVI特點：特點：負載負載RL不能直接接地，不能直接接地，RL處處于浮地狀態(tài)；于浮地狀態(tài)； 待變換的輸入電壓待變換的輸入電壓VI受到受到最大共模輸入電壓的限制；最大共模輸入電壓的限制； （2）允許負載接地的電壓）允許負載接地的電壓/電流變換電路電流變換電路 下圖給出允許負載接地的電壓電流變換電

15、路。下圖給出允許負載接地的電壓電流變換電路。 A1：同相放大器；：同相放大器；A2：電壓跟隨器。：電壓跟隨器。 OIOOOIOOBOOIAABOIOIARVRVVVRVVIVVVRRVVVVVRRRVRRRV)(2)1 ()(2112433434特點：特點： 允許負載接地；允許負載接地； 當(dāng)運放為雙電源供當(dāng)運放為雙電源供電時，隨電時，隨VI極性的正、負極性的正、負可提供雙向電流輸出。可提供雙向電流輸出。 （3）跨導(dǎo)可數(shù)控的電壓）跨導(dǎo)可數(shù)控的電壓/電流變換電路電流變換電路 采用雙向模擬開關(guān)和相應(yīng)的電阻采用雙向模擬開關(guān)和相應(yīng)的電阻R0R7代替原電路中代替原電路中的的RO，即構(gòu)成了跨導(dǎo)可數(shù)控的電壓，

16、即構(gòu)成了跨導(dǎo)可數(shù)控的電壓/電流變換電路。如圖電流變換電路。如圖 特點：特點： 8檔跨導(dǎo)隨檔跨導(dǎo)隨C、B、A變化可變化可控；控； 模擬開關(guān)模擬開關(guān)必須是雙向的，必須是雙向的，否則不能提供雙否則不能提供雙向輸出電流；向輸出電流； 模擬開關(guān)模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻對精度導(dǎo)通電阻對精度有影響。有影響。 （4）精密電壓）精密電壓-電流變換器電流變換器XTR110作用：作用： 05V或或010V電壓轉(zhuǎn)換成電壓轉(zhuǎn)換成420mA、020mA或或525mA輸出。輸出。 主要特性：主要特性：通過對管腳的不同連接，通過對管腳的不同連接，實現(xiàn)不同的輸入實現(xiàn)不同的輸入/輸出范圍；輸出范圍；最大非線性最大非線性0.005%；內(nèi)部

17、提供內(nèi)部提供+10V電壓基準；電壓基準； 電源電壓范圍：電源電壓范圍：13.540V，單電源工作；，單電源工作； 圖給出圖給出XTR110基本接法基本接法幾點說明：幾點說明：10、9腳為腳為4mA、16mA量程控制端；量程控制端；6、7腳為調(diào)零端；腳為調(diào)零端； 14、13腳為信號輸腳為信號輸出和反饋端；出和反饋端； 調(diào)整過程如下：調(diào)整過程如下： 在輸入為在輸入為0V時，調(diào)時，調(diào)R1使輸出為使輸出為4mA； 在輸出為在輸出為+10V時，時，調(diào)調(diào)R2使輸出為使輸出為20mA； 下表給出不同輸入下表給出不同輸入/輸出范圍與管腳關(guān)系。輸出范圍與管腳關(guān)系。 V/F轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器：輸入電壓轉(zhuǎn)換成與其成正比：

18、輸入電壓轉(zhuǎn)換成與其成正比的頻率信號；的頻率信號； 精度高、成本低、電路簡單、使用普遍。精度高、成本低、電路簡單、使用普遍。如：通用型如：通用型V/F：VFC320、LMX31； 高頻型高頻型V/F：VFC110； 精密單電源精密單電源V/F：VFC121等。等。 F/V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器：接收到的頻率信號線性地轉(zhuǎn)：接收到的頻率信號線性地轉(zhuǎn)換為電壓信號；換為電壓信號； 下圖給出下圖給出LMX31內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。 性能特點：性能特點： 最大線性度：最大線性度：0.01%； 雙電源或單雙電源或單電源供電；電源供電； 脈沖輸出與脈沖輸出與所有邏輯形式兼容；所有邏輯形式兼容； 滿量程頻率滿量程頻率

19、范圍：范圍：1Hz100kHz； 工作原理：每當(dāng)單穩(wěn)態(tài)定時器產(chǎn)生寬度為工作原理：每當(dāng)單穩(wěn)態(tài)定時器產(chǎn)生寬度為t0的脈沖時，的脈沖時，電子開關(guān)電子開關(guān)S導(dǎo)通導(dǎo)通電流源對電容電流源對電容CL充電充電t0結(jié)束后，結(jié)束后，S斷斷開開CL對對RL放電放電直至放電電壓等于直至放電電壓等于V1時時再次觸發(fā)再次觸發(fā)單穩(wěn)定時器。如此反復(fù)，形成自激振蕩。單穩(wěn)定時器。如此反復(fù)，形成自激振蕩。 圖是圖是LMX31組成的組成的V/F轉(zhuǎn)換基本電路。轉(zhuǎn)換基本電路。 6.4.1 ADC、DAC主要技術(shù)指標的定義主要技術(shù)指標的定義6.4.2 ADC、DAC的應(yīng)用知識的應(yīng)用知識6.4.3 取樣取樣/保持電路的原理和指標保持電路的原

20、理和指標6.4 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器和取樣和取樣/保持（保持（S/H）電路）電路（1）ADC的主要技術(shù)指標的主要技術(shù)指標 分辨率：分辨率：ADC的輸出變化一個的輸出變化一個LSB時，輸入時，輸入模擬量的模擬量的“最小變化量最小變化量”。分辨率與。分辨率與ADC的位數(shù)的位數(shù)及輸入滿量程有關(guān)；及輸入滿量程有關(guān)； 精度（誤差）指標：精度（誤差）指標： 量化誤差：是一種固有誤差量化誤差：是一種固有誤差,也稱為舍入誤也稱為舍入誤差，是由于差，是由于ADC位數(shù)有限造成的，為位數(shù)有限造成的，為1/2LSB1/2LSB 線性誤差：表示實際線性誤差：表示實際ADC輸出各代碼中點輸出各代碼中點連線與理想直線

21、的偏離程度；連線與理想直線的偏離程度； 滯后誤差：滯后誤差：ADC內(nèi)部比較器的滯后特性，內(nèi)部比較器的滯后特性，使使ADC輸出代碼與輸入模擬量變化不同步；輸出代碼與輸入模擬量變化不同步； 6.4.1 ADC、DAC主要技術(shù)指標的定義主要技術(shù)指標的定義 轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間：ADC啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換完成所需要啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換完成所需要的時間。高速的時間。高速ADC每秒轉(zhuǎn)換每秒轉(zhuǎn)換107次，低速次，低速ADC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換一次時間約為幾毫秒至幾十毫秒。一次時間約為幾毫秒至幾十毫秒。（2）DAC的主要技術(shù)指標的主要技術(shù)指標 分辨率：數(shù)字量變化一個分辨率：數(shù)字量變化一個LSB時，其輸出模時，其輸出模擬量的擬量的“相對

22、變化量相對變化量”。 建立時間：輸入數(shù)碼由全建立時間：輸入數(shù)碼由全0變?nèi)內(nèi)?時，輸出達時，輸出達到終值附近一定誤差范圍內(nèi)（如到終值附近一定誤差范圍內(nèi)（如1/2LSB）所需的）所需的時間。時間。 精度（誤差）指標：精度（誤差）指標： 增益誤差、線性誤差等同上。增益誤差、線性誤差等同上。（1）主要技術(shù)指標的正確選擇）主要技術(shù)指標的正確選擇 ADC、DAC的位數(shù)、轉(zhuǎn)換時間。的位數(shù)、轉(zhuǎn)換時間。（2）輸入模擬量的通道數(shù)目及量程）輸入模擬量的通道數(shù)目及量程 ADC0809有有8路輸入；路輸入； 量程：量程：010V，05V，-55V，-1010V等；等；（3）輸入輸出數(shù)碼的三態(tài)鎖存器及邏輯電平）輸入輸出

23、數(shù)碼的三態(tài)鎖存器及邏輯電平 電平：電平：TTL、ECL、CMOS 是否帶有三態(tài)鎖存器是否帶有三態(tài)鎖存器（4）參考電源和工作電源要求）參考電源和工作電源要求 參考電源機基準電源一般要用高精度穩(wěn)定電源，一參考電源機基準電源一般要用高精度穩(wěn)定電源，一般不能與工作電源合用。般不能與工作電源合用。（5）工作環(huán)境的考慮）工作環(huán)境的考慮 溫度變化范圍、干擾情況等。溫度變化范圍、干擾情況等。6.4.2 ADC、DAC的應(yīng)用知識的應(yīng)用知識 取樣取樣/保持電路是數(shù)據(jù)采集保持電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的一個主要部件，常用系統(tǒng)中的一個主要部件，常用于逐次逼近型于逐次逼近型ADC，以提高精，以提高精度。度。（1）工作原理及主

24、要指標）工作原理及主要指標 組成原理：一個開關(guān)和一個組成原理：一個開關(guān)和一個保持電容；保持電容；主要指標：捕獲時間、保持電主要指標：捕獲時間、保持電壓下降等。壓下降等。（2）應(yīng)用中的說明）應(yīng)用中的說明 外接保持電容是關(guān)鍵，要求外接保持電容是關(guān)鍵，要求漏電少。漏電少。 6.4.3 取樣取樣/保持電路的原理和指標保持電路的原理和指標6.5.1 概述概述 6.5.2 溫度傳感器溫度傳感器 6.5.3 光電傳感器光電傳感器 6.5.4 霍爾傳感器霍爾傳感器 （1）傳感器及其分類）傳感器及其分類 傳感器：將非電量按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳傳感器：將非電量按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)碾娏康难b置。

25、輸?shù)碾娏康难b置。 分類：表分別給出按被測參量和按傳感器工作原理的分類：表分別給出按被測參量和按傳感器工作原理的分類方法。分類方法。 （2）傳感器的應(yīng)用要求）傳感器的應(yīng)用要求 傳感器一次變換輸出電信號特點：傳感器一次變換輸出電信號特點： 輸出電信號通常為模擬量；輸出電信號通常為模擬量； 輸出電信號一般很微弱，如輸出電信號一般很微弱，如VmV級級或或nAmA級；級； 輸出電信號的信噪比較小；輸出電信號的信噪比較??； 傳感器的輸入輸出特性通常存在一定的傳感器的輸入輸出特性通常存在一定的非線性；非線性； 傳感器通常需要恒壓或恒流供電。傳感器通常需要恒壓或恒流供電。 傳感器應(yīng)用電路應(yīng)滿足如下要求：傳感器

26、應(yīng)用電路應(yīng)滿足如下要求： 考慮阻抗匹配問題；考慮阻抗匹配問題； 放大器放大倍數(shù)及輸出電壓動態(tài)范圍應(yīng)滿放大器放大倍數(shù)及輸出電壓動態(tài)范圍應(yīng)滿足整個系統(tǒng)的精度及動態(tài)范圍要求；足整個系統(tǒng)的精度及動態(tài)范圍要求； 考慮環(huán)境使用要求（溫度及電磁場），必考慮環(huán)境使用要求（溫度及電磁場），必要使加溫度補償及抗干擾措施；要使加溫度補償及抗干擾措施； 傳感器信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)、尺寸、電源傳感器信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)、尺寸、電源電壓及成本應(yīng)與整個系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。電壓及成本應(yīng)與整個系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。 本節(jié)主要討論溫度傳感器、光電傳感器和霍爾本節(jié)主要討論溫度傳感器、光電傳感器和霍爾傳感器。傳感器。 （1）溫度傳感器的分類）溫度傳感器的

27、分類 表給出溫度傳感器的種類和測溫范圍。表給出溫度傳感器的種類和測溫范圍。 （2）集成溫度傳感器）集成溫度傳感器 集成溫度傳感器是一種半導(dǎo)體集成電路，有電壓輸出集成溫度傳感器是一種半導(dǎo)體集成電路，有電壓輸出和電流輸出兩種。和電流輸出兩種。 特點：線性好、靈敏度高、精度適中、響應(yīng)較快、體特點：線性好、靈敏度高、精度適中、響應(yīng)較快、體積小、使用簡便。積小、使用簡便。 表給出幾種溫度傳感器的測溫范圍和靈敏度。表給出幾種溫度傳感器的測溫范圍和靈敏度。 AD公司電流輸出型集成溫度傳感器公司電流輸出型集成溫度傳感器AD590： 圖是圖是AD590封裝形式及基本應(yīng)用電路。封裝形式及基本應(yīng)用電路。 AD590

28、主要特性：主要特性： 流過器件的微安數(shù)等流過器件的微安數(shù)等于器件所處環(huán)境溫度的熱力于器件所處環(huán)境溫度的熱力學(xué)溫度；學(xué)溫度； AD590的測溫范圍為的測溫范圍為-55150； AD590電源電壓范圍電源電壓范圍為為430V。 AD590共有共有I、J、K、L、M五擋不同精度。五擋不同精度。M擋精擋精度最高，在度最高，在-55150范圍范圍內(nèi)內(nèi),非線性誤差為非線性誤差為0.3；I擋精度最低，在擋精度最低，在-55150范圍內(nèi)范圍內(nèi),非線性誤差為非線性誤差為10（應(yīng)校正使用）。（應(yīng)校正使用）。 圖是圖是AD590典型應(yīng)用電路。典型應(yīng)用電路。0時輸出時輸出0V；100時輸出時輸出10V。 光電器件：完

29、成光電轉(zhuǎn)換。包括發(fā)光器件光電器件：完成光電轉(zhuǎn)換。包括發(fā)光器件（如發(fā)光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）（如發(fā)光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）兩大類。兩大類。 （1）發(fā)光二極管）發(fā)光二極管 用砷化鎵、磷化鎵等材料制成的二極管，當(dāng)通以用砷化鎵、磷化鎵等材料制成的二極管，當(dāng)通以正向電流時，便能發(fā)光。正向電流時，便能發(fā)光。 內(nèi)部晶片材料不同，發(fā)出光線的光譜也不同，因內(nèi)部晶片材料不同，發(fā)出光線的光譜也不同，因而顏色不同。主要有紅、綠、黃等。而顏色不同。主要有紅、綠、黃等。 表給出發(fā)光二極管主要特性。表給出發(fā)光二極管主要特性。 （2）光敏二極管）光敏二極管 作用：將接收光信號的變化轉(zhuǎn)換為電信號的作用：

30、將接收光信號的變化轉(zhuǎn)換為電信號的變化，再經(jīng)過放大處理后可用于各種檢測和控制。變化，再經(jīng)過放大處理后可用于各種檢測和控制。 （3）應(yīng)用舉例）應(yīng)用舉例 光電開關(guān)光電開關(guān) 光照射到光照射到光敏二極管光敏二極管3DG6導(dǎo)通導(dǎo)通9013飽和飽和繼電器觸繼電器觸點吸合點吸合控控制操作或報制操作或報警。警。 照度計照度計 運放運放A1是是電流電流/電壓轉(zhuǎn)電壓轉(zhuǎn)換器；運放換器；運放A2是電壓是電壓/電電流轉(zhuǎn)換器。流轉(zhuǎn)換器。 光照越強光照越強A1輸出電輸出電壓越大壓越大A2輸出電流越輸出電流越大。大。 光電傳感器光電傳感器 旋轉(zhuǎn)圓盤上長方孔與光電開關(guān)上的透光孔重合旋轉(zhuǎn)圓盤上長方孔與光電開關(guān)上的透光孔重合光敏三極

31、管受光而通過電流光敏三極管受光而通過電流BG飽和飽和CD4093輸出輸出高電平高電平CD4093輸出脈沖序列反映轉(zhuǎn)速。輸出脈沖序列反映轉(zhuǎn)速。 對磁敏感的傳感器稱為對磁敏感的傳感器稱為磁敏傳感器磁敏傳感器，或，或磁傳感器。磁傳感器。 霍爾傳感器霍爾傳感器是磁傳感器的一種。它以磁是磁傳感器的一種。它以磁場作為媒介，可以測量多種物理量，如位移、場作為媒介，可以測量多種物理量，如位移、振動、力、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、電流、電振動、力、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、電流、電功率等。功率等。 （1）線性霍爾傳感器）線性霍爾傳感器 主要有主要有Honeywell公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的SS49系列及系列及SS495系列。系

32、列。 圖是圖是SS49系列的管腳、尺寸及輸出特性系列的管腳、尺寸及輸出特性。 圖是圖是SS49系列的應(yīng)用電路系列的應(yīng)用電路（2）開關(guān)型霍爾傳感器）開關(guān)型霍爾傳感器 開關(guān)型霍爾傳感器的外形及內(nèi)部電路如圖。由霍爾元開關(guān)型霍爾傳感器的外形及內(nèi)部電路如圖。由霍爾元件、放大器、穩(wěn)壓電路、滯回比較器和件、放大器、穩(wěn)壓電路、滯回比較器和OC輸出組成。輸出組成。 開關(guān)型霍爾傳感器工作特性開關(guān)型霍爾傳感器工作特性 開關(guān)型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器主要有主要有Honeywell公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的SS100系列及系列及SS40系列。系列。 幾點說明：幾點說明： 當(dāng)磁感應(yīng)強度超過當(dāng)磁感應(yīng)強度超過BOP時，輸出低電平

33、；時，輸出低電平； 當(dāng)磁感應(yīng)強度低于當(dāng)磁感應(yīng)強度低于BRE時，輸出高電平；時，輸出高電平； 磁感應(yīng)強度回差磁感應(yīng)強度回差BH=BOP-BRE，使開動作更，使開動作更為可靠；為可靠； （3）應(yīng)用舉例）應(yīng)用舉例 門窗開閉及防盜報警器門窗開閉及防盜報警器 構(gòu)成：一塊小構(gòu)成：一塊小永久磁鐵和一個永久磁鐵和一個開關(guān)型霍爾傳感開關(guān)型霍爾傳感器。器。用途：用途：車門、電梯車門、電梯門是否關(guān)閉；門是否關(guān)閉； 門窗非法門窗非法被撬時，報警。被撬時，報警。 轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)的測量轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)的測量 非磁性轉(zhuǎn)盤上粘非磁性轉(zhuǎn)盤上粘一塊磁鋼一塊磁鋼磁鋼經(jīng)磁鋼經(jīng)過開關(guān)型霍爾傳感過開關(guān)型霍爾傳感器器輸出一個脈沖。輸出一個脈沖。 里

34、程計；里程計； 流量計：齒輪流流量計：齒輪流量泵上配置磁鋼和量泵上配置磁鋼和開關(guān)型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器即可。即可。 液位檢測和控制液位檢測和控制 在浮子上裝有在浮子上裝有磁鋼，在上、下磁鋼，在上、下限位置處裝開關(guān)限位置處裝開關(guān)型霍爾傳感器型霍爾傳感器當(dāng)液位達到上、當(dāng)液位達到上、下限位置時，相下限位置時，相應(yīng)兩個傳感器分應(yīng)兩個傳感器分別給出脈沖信號。別給出脈沖信號。 驅(qū)動繼電器和晶閘管的應(yīng)用電路驅(qū)動繼電器和晶閘管的應(yīng)用電路 在機床拖動系統(tǒng)中，需要對行程進行控制在機床拖動系統(tǒng)中，需要對行程進行控制達到限位值時達到限位值時開關(guān)型霍爾傳感器輸出低電平開關(guān)型霍爾傳感器輸出低電平9012飽和飽和繼電

35、器繼電器K動作（或光控可控硅輸出動作（或光控可控硅輸出端導(dǎo)通）端導(dǎo)通）執(zhí)行控制操作。執(zhí)行控制操作。 6.6.1單片精密函數(shù)發(fā)生器單片精密函數(shù)發(fā)生器ICL8038電路設(shè)計電路設(shè)計 6.6.2 電子系統(tǒng)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計電子系統(tǒng)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計6.6.3 音響系統(tǒng)放大器設(shè)計音響系統(tǒng)放大器設(shè)計（1）ICL8038的功能及主要指標的功能及主要指標:功能：功能：ICL8038是一種多波形輸出的單片精密是一種多波形輸出的單片精密函數(shù)發(fā)生器。它可以同時輸出方波函數(shù)發(fā)生器。它可以同時輸出方波(或脈沖波或脈沖波)、三角波三角波(或鋸齒波或鋸齒波)及正弦波。及正弦波。 ICL8038的主要性能指標如下：

36、的主要性能指標如下： 輸出波形：可同時輸出正弦波、方波、三輸出波形：可同時輸出正弦波、方波、三角波等。角波等。 頻率范圍：頻率范圍：0.01 Hz300kHz。 頻率的溫漂很小，約為頻率的溫漂很小，約為5010-6/。 正弦波輸出的失真低達正弦波輸出的失真低達1以下，以下， 三角波輸出線性度高達三角波輸出線性度高達0.1。 方波占空比可調(diào)范圍寬：方波占空比可調(diào)范圍寬：298 供電電壓：單電源供電電壓：單電源+10V+30V；雙電源；雙電源 5V15V。（2）ICL8038的封裝、組成框圖及工作原理的封裝、組成框圖及工作原理ICL8038采用雙列直插式封裝，其引腳排列見圖采用雙列直插式封裝，其引

37、腳排列見圖 組成：兩個比較器組成：兩個比較器A1、A2，觸發(fā)器，觸發(fā)器FF，恒流源，恒流源IA，2IB，電子開關(guān)，電子開關(guān)S及正弦波變換電路等。及正弦波變換電路等。 工作原理說明：工作原理說明： 觸發(fā)器的觸發(fā)器的Q端控制電子開關(guān)端控制電子開關(guān)S，使恒流源對，使恒流源對10引引腳上的外接定時電容腳上的外接定時電容Ct充放電形成三角波。充放電形成三角波。 兩個比較器的基準電壓兩個比較器的基準電壓2/3VCC及及1/3VCC由片內(nèi)由片內(nèi)提供，其輸出去控制觸發(fā)器提供，其輸出去控制觸發(fā)器FF。 FF的的Q端輸出方波經(jīng)緩沖器自端輸出方波經(jīng)緩沖器自9腳輸出；腳輸出； 三角波通過緩沖器自三角波通過緩沖器自3腳

38、輸出；腳輸出； 經(jīng)正弦波變換器形成正弦波自經(jīng)正弦波變換器形成正弦波自2腳輸出。腳輸出。 兩個恒流源對外接定時電容的充放電由電子開關(guān)兩個恒流源對外接定時電容的充放電由電子開關(guān)S控控制制當(dāng)當(dāng)Q=0時，時，S斷開，斷開，Ct僅由恒流源僅由恒流源IA充電充電當(dāng)當(dāng)Ct兩端兩端電壓充至略大于電壓充至略大于2/3VCC時，比較器時，比較器A1輸出為輸出為1，使，使FF輸輸出置出置1，即，即Q=1電子開關(guān)電子開關(guān)S閉合，此時恒流源閉合，此時恒流源2IB對對Ct反反向充電，使向充電，使Ct端電壓下降端電壓下降當(dāng)降至略小于當(dāng)降至略小于1/3VCC時，比時，比較器較器A2輸出為輸出為1，則，則FF的的Q端置端置0電

39、子開關(guān)電子開關(guān)S又斷開，又斷開，此時僅剩恒流源此時僅剩恒流源IA對對Ct充電充電如此周而復(fù)始。如此周而復(fù)始。 幾點說明：幾點說明： 若若IA=IB，則，則3腳輸出三角波，而腳輸出三角波，而FF輸出占空比輸出占空比50的方波。的方波。 通過改變通過改變4腳和腳和5腳的外接電阻，可使腳的外接電阻，可使IA及及2IB的大小改變，的大小改變，從而使從而使3腳輸出為鋸齒波，同時，腳輸出為鋸齒波，同時，9腳出現(xiàn)可調(diào)占空比的矩形波。腳出現(xiàn)可調(diào)占空比的矩形波。 三角波經(jīng)正弦變換后自三角波經(jīng)正弦變換后自2腳輸出正弦波，正弦波的正向失腳輸出正弦波，正弦波的正向失真可由接于真可由接于1腳與腳與6腳腳(VCC)間的電

40、位器調(diào)節(jié)，而正弦波的負向失間的電位器調(diào)節(jié)，而正弦波的負向失真則可由真則可由12腳與腳與11腳腳(VEE)所接電位器來調(diào)節(jié)。所接電位器來調(diào)節(jié)。 （3）ICL8038組成音頻信號發(fā)生器組成音頻信號發(fā)生器由由ICL8038組成的音頻信號發(fā)生器電路如圖所示。組成的音頻信號發(fā)生器電路如圖所示。幾點說明：幾點說明： RP1用于調(diào)節(jié)輸出頻率。用于調(diào)節(jié)輸出頻率。8腳電位越高，則輸出頻率越低；腳電位越高，則輸出頻率越低；反之則輸出頻率越高。圖示參數(shù)使輸出頻率可調(diào)范圍為反之則輸出頻率越高。圖示參數(shù)使輸出頻率可調(diào)范圍為20H20kHz。 當(dāng)采用雙電源供電時，則輸出波形的直流電平為零；當(dāng)采用雙電源供電時，則輸出波形的

41、直流電平為零； 當(dāng)采用單電源供電時，輸出波形的直流電平為電源電壓的當(dāng)采用單電源供電時，輸出波形的直流電平為電源電壓的一半。一半。 RP2用于調(diào)節(jié)輸出方波的占空比。用于調(diào)節(jié)輸出方波的占空比。 RP4、RP5分別用于調(diào)節(jié)正弦波的正、負向失真。分別用于調(diào)節(jié)正弦波的正、負向失真。 （1）概述）概述 電源種類：電源種類：線性型和開關(guān)型；線性型和開關(guān)型； 線性型電源：是一個線性反饋系統(tǒng)。其調(diào)整線性型電源：是一個線性反饋系統(tǒng)。其調(diào)整管、誤差放大器均工作在線性放大狀態(tài)。特點：管、誤差放大器均工作在線性放大狀態(tài)。特點：性能優(yōu)良、設(shè)計制作簡單、采用工頻變壓器體積性能優(yōu)良、設(shè)計制作簡單、采用工頻變壓器體積大、效率低

42、。大、效率低。 開關(guān)型電源：開關(guān)型電源：調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，工作調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，工作頻率較高可達頻率較高可達20kHz，采用高頻變壓器體積小，采用高頻變壓器體積小，效率高（截止時無電流、飽和時無電壓）。效率高（截止時無電流、飽和時無電壓）。 形式：形式：自激式和它激式；自激式和它激式； 能量傳送方式：能量傳送方式：電感儲能和變壓器耦合；電感儲能和變壓器耦合；6.6.2 電子系統(tǒng)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計電子系統(tǒng)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計2、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個輸出電壓可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由設(shè)計一個輸出電壓可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由數(shù)碼管顯示其輸出值。具體要求如下：數(shù)碼管顯示其輸出值。具體要

43、求如下： 輸出電壓：輸出電壓：220V之間，調(diào)節(jié)單位為之間，調(diào)節(jié)單位為0.1V； 電壓穩(wěn)定度：電壓穩(wěn)定度：V0/V0小于小于0.2%，紋波電，紋波電壓小于壓小于10mV； 輸出電流輸出電流1A； 輸出電壓值由數(shù)碼管顯示，并由輸出電壓值由數(shù)碼管顯示，并由“+”、“-”而鍵分別控制輸出電壓步進增減；而鍵分別控制輸出電壓步進增減； 電源應(yīng)具有輸出短路保護和功率器件的過電源應(yīng)具有輸出短路保護和功率器件的過熱保護功能。熱保護功能。 1994年第一屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽題年第一屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽題。（3）方案論證與框圖）方案論證與框圖 方案一方案一 說明說明: 利用數(shù)利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)

44、字邏輯控制電字邏輯控制電路來控制通常路來控制通常的線性穩(wěn)壓電的線性穩(wěn)壓電源；源； 邏輯控邏輯控制部分可采用制部分可采用中小規(guī)模器件中小規(guī)模器件來實現(xiàn)，可靠來實現(xiàn)，可靠性、抗干擾能性、抗干擾能力較差；力較差； 邏輯控制部分也可采用單片機等來實現(xiàn)，便于系統(tǒng)功能的邏輯控制部分也可采用單片機等來實現(xiàn)，便于系統(tǒng)功能的擴展。擴展。 方案方案2 DAC可以方便地實現(xiàn)一個程控電源的基本功能，如圖可以方便地實現(xiàn)一個程控電源的基本功能，如圖4-48。其輸出電壓為：其輸出電壓為：)222(2211nnFBREFREFoXXXRRVV 但輸出功率太小，為此加上功但輸出功率太小，為此加上功率放大得到圖率放大得到圖4-4

45、9方案方案 特點：無調(diào)整管，輸出功率特點：無調(diào)整管，輸出功率小；功率放大電路用運放作前小；功率放大電路用運放作前級，功放做后級；級，功放做后級； 本電路還可作為功率輸出的本電路還可作為功率輸出的信號發(fā)生器。信號發(fā)生器。 方案方案3 利用現(xiàn)成的三端穩(wěn)壓器可以滿足電壓、電流及電壓調(diào)整范圍的要利用現(xiàn)成的三端穩(wěn)壓器可以滿足電壓、電流及電壓調(diào)整范圍的要求，且其內(nèi)部有過流和過熱保護電路。求，且其內(nèi)部有過流和過熱保護電路。 如如W117：其額定電流：其額定電流可達可達1.5A，輸出電壓的調(diào)，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為節(jié)范圍為1.237V，內(nèi)部有，內(nèi)部有過流和過熱保護電路。過流和過熱保護電路。 W117基本電路如圖

46、基本電路如圖4-50，圖中有：，圖中有：21)25. 1()(25. 1RRIVVVVRBBo IR為流出調(diào)整端電流，約為為流出調(diào)整端電流，約為50uA；IQ為流出輸出端電流，不為流出輸出端電流，不小于小于5mA，它由，它由R1來保證；調(diào)節(jié)來保證；調(diào)節(jié)R2來改變輸出電壓，用一個電來改變輸出電壓，用一個電阻網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。阻網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。 圖圖4-51給出方案給出方案3。用單片機來控制電阻網(wǎng)絡(luò)。用單片機來控制電阻網(wǎng)絡(luò)。（4）主要單元電路參數(shù)的選定和方案的實現(xiàn)）主要單元電路參數(shù)的選定和方案的實現(xiàn) 整流濾波電路及整流濾波電路及+5V輔助電源輔助電源 三端穩(wěn)壓塊三端穩(wěn)壓塊W7805提供提供+5V輔輔助電源；

47、助電源； 變壓器副邊交流變壓器副邊交流電壓取電壓取24V和和9V； C1取取2200F/40V，C3取取4400F/16V； 一般規(guī)律是電流一般規(guī)律是電流越大，電容越大。越大，電容越大。+5V輔助電源供單片機及各種輔助電路用。輔助電源供單片機及各種輔助電路用。整流電路采用橋式電路，整流管采用普遍使用的橋堆。整流電路采用橋式電路，整流管采用普遍使用的橋堆。 穩(wěn)壓器和電阻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓器和電阻網(wǎng)絡(luò) 電阻網(wǎng)絡(luò)如圖電阻網(wǎng)絡(luò)如圖4-53。 （3）接口和驅(qū)動電路）接口和驅(qū)動電路 用晶體管來驅(qū)動繼電器，用晶體管來驅(qū)動繼電器，圖圖4-54 R1=1.25V/5mA=250; 為滿足調(diào)節(jié)單位為為滿足調(diào)節(jié)單位為0.1V

48、 ，有有R=0.1V/5mA=20; 用繼電器作為開關(guān)，以用繼電器作為開關(guān)，以減小導(dǎo)通電阻。減小導(dǎo)通電阻。 控制部分控制部分 8031單片機及單片機及EPROM、RAM、地址鎖存器等組成最小系統(tǒng)，、地址鎖存器等組成最小系統(tǒng)，配上鍵盤顯示接口配上鍵盤顯示接口8279及鍵盤、數(shù)碼顯示管來完成各種控制功能。及鍵盤、數(shù)碼顯示管來完成各種控制功能。 輸出電壓顯示輸出電壓顯示 可利用串行口配上移位寄存器，也可利用可利用串行口配上移位寄存器，也可利用8279來顯示電壓。來顯示電壓。（5）補充說明）補充說明 采用了三端集成穩(wěn)壓器采用了三端集成穩(wěn)壓器后，其紋波、穩(wěn)定度完全可以后，其紋波、穩(wěn)定度完全可以滿足要求；

49、滿足要求； 選用不同的三端集成穩(wěn)選用不同的三端集成穩(wěn)壓器，可實現(xiàn)輸出的變化。壓器，可實現(xiàn)輸出的變化。 若要求輸出電流大于若要求輸出電流大于1.5A以上時，在以上時，在W117輸出端外輸出端外接功率管可實現(xiàn)，如圖接功率管可實現(xiàn)，如圖4-55；（6）采用開關(guān)電源方案簡述）采用開關(guān)電源方案簡述 開關(guān)電源方案圖開關(guān)電源方案圖4-56 控制電路（振控制電路（振蕩器、脈寬調(diào)指蕩器、脈寬調(diào)指器、驅(qū)動器、比器、驅(qū)動器、比較放大、基準電較放大、基準電源）已集成到一源）已集成到一個芯片上，如個芯片上，如MC3420。對于。對于功率較小的開關(guān)功率較小的開關(guān)電源，包括控制電源，包括控制電路和調(diào)整管單電路和調(diào)整管單片集

50、成，如：片集成，如：CW1254、CW2524、CW3524等。等。種類：脈寬調(diào)制型（種類：脈寬調(diào)制型（PWM）、頻率調(diào)制型（）、頻率調(diào)制型（PFM）；）；（7）開關(guān)電源與線性電源性能比較）開關(guān)電源與線性電源性能比較 開關(guān)電源的體積和重量明顯地少于同功率的線開關(guān)電源的體積和重量明顯地少于同功率的線性電源；性電源； 開關(guān)電源（開關(guān)電源（80%）的效率高于線性電源）的效率高于線性電源（50%）；）； 開關(guān)電源的適應(yīng)性強，適合輸入、輸出電壓變開關(guān)電源的適應(yīng)性強，適合輸入、輸出電壓變化大的場合；化大的場合； 開關(guān)電源的輸出端不易出現(xiàn)過壓故障；開關(guān)電源的輸出端不易出現(xiàn)過壓故障； 開關(guān)電源適宜于低電壓、大

51、電流輸出；開關(guān)電源適宜于低電壓、大電流輸出； 輸出端紋波電壓較大、產(chǎn)生強的脈沖干擾；輸出端紋波電壓較大、產(chǎn)生強的脈沖干擾； 開關(guān)電源（毫秒級）的瞬態(tài)響應(yīng)能力比線性電開關(guān)電源（毫秒級）的瞬態(tài)響應(yīng)能力比線性電源（幾百微秒級）差。源（幾百微秒級）差。6.6.3 音響系統(tǒng)放大器設(shè)計音響系統(tǒng)放大器設(shè)計 （1）概述）概述 音響系統(tǒng)放大器決定了整個音響系統(tǒng)的音質(zhì)、音響系統(tǒng)放大器決定了整個音響系統(tǒng)的音質(zhì)、信噪比、頻率響應(yīng)、輸出功率。信噪比、頻率響應(yīng)、輸出功率。 組成：前置放大部分（信號前置放大器、主組成：前置放大部分（信號前置放大器、主控前置放大器）、功率放大部分及電源部分。控前置放大器）、功率放大部分及電源

52、部分。 作用：信號前置放大器：均衡輸入信號并改善信噪比；作用：信號前置放大器：均衡輸入信號并改善信噪比； 主控前置放大器：放大信號、控制并美化音質(zhì)；主控前置放大器：放大信號、控制并美化音質(zhì)； 功率放大：功率放大以推動揚聲器；功率放大：功率放大以推動揚聲器； 電源：為整機提供電源。電源：為整機提供電源。 均衡放大器：將唱片信號還原成正常的信號并放大；均衡放大器：將唱片信號還原成正常的信號并放大； 話筒放大器：放大話筒輸出的信號；話筒放大器：放大話筒輸出的信號； 平衡調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)左右兩個聲道的音量使之平衡；平衡調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)左右兩個聲道的音量使之平衡； 音量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)音量大??；音量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)音量大?。唬?/p>

53、2）設(shè)計任務(wù)）設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個音響放大器，具體要求如下：設(shè)計一個音響放大器，具體要求如下： 負載阻抗負載阻抗 RL=4 額定功率額定功率 P0=10W 帶寬帶寬 BW50Hz15kHz 失真度失真度 r R4；C1=C2；C3=C4且且C1 C3。獲得的全頻帶高、低音提升和衰減曲線如圖獲得的全頻帶高、低音提升和衰減曲線如圖4-65。 低音段：低音段： C1、C2、C3、C4均視開路，等效電路如圖。均視開路，等效電路如圖。R1R2+RW2voR2R1+RW2vi低音最大提升量低音最大提升量低音最大衰減量低音最大衰減量vovi 當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器RW2滑到滑到A，對應(yīng)低頻提升最大情

54、況。最大，對應(yīng)低頻提升最大情況。最大提升量為：提升量為：AvLmax=（R2+RW2）/R1； 當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器RW2滑到滑到B，對應(yīng)低頻衰減最大情況。最大，對應(yīng)低頻衰減最大情況。最大衰減量為：衰減量為：AvLmin=R2/（RW2+R1）；）； 且可以證明，對應(yīng)的兩個拐點頻率為：且可以證明，對應(yīng)的兩個拐點頻率為：11222222122211)/(1)/(12112CRRCRRfCRCRfWWLLWWLL 高音段：高音段： C1、C2短路，短路，C3、C4正常連接，分析幅頻率特性：正常連接，分析幅頻率特性： 當(dāng)高音調(diào)節(jié)電位器當(dāng)高音調(diào)節(jié)電位器RW1滑到滑到C，實現(xiàn)高音提升。最大提

55、升量為：，實現(xiàn)高音提升。最大提升量為：AvHmax=（R4+3R）/R4； 當(dāng)高音調(diào)節(jié)電位器當(dāng)高音調(diào)節(jié)電位器RW1滑到滑到D，實現(xiàn)高音衰減。最大衰減量為：，實現(xiàn)高音衰減。最大衰減量為：AvHmin=R4/（R4+3R）；）； 且可以證明，對應(yīng)的兩個拐點頻率為：且可以證明，對應(yīng)的兩個拐點頻率為： 而在而在fL1 fL2和和fH1 fH2之間，曲線是按之間，曲線是按6dB/oct的斜率變化的。的斜率變化的。 假定給出低頻段假定給出低頻段fLX和高頻段和高頻段fHX處的提升量，且處的提升量，且fL1 fLX fL2，fH1 fHX fH2，則有，則有444322444311112)3(1)3(12RCRCfRRCRRCfHHHHdBdBHHXdBdBLXLffff6)(16)(222提升量提升量 C C、話筒放大器、話筒放大器 話筒放大器增益為話筒放大器增益為26 dB（20倍）。倍）。用