《汽车电工电子》教案蓄电池电压过低报警电路.docx

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《汽车电工电子》教案蓄电池电压过低报警电路

模块四蓄电池电压过低报警电路

一、教学目标

1．了解集成运放的结构及应用；

2．知道集成运放在汽车上应用的几个电路。

二、课时分配

本项目共4个课题，安排2课时。

三、教学重点

通过本模块的学习，让学生了解集成运算放大器的组成；了解反馈电路的定义；会画由集成运放组成的同相比例和反相比例放大电路；了解汽车电子电路中常用的集成芯片；能说出简单电压比较器的工作过程；了解集成运算放大器的结构；会说出常见几种集成运放在汽车上的应用电路。

四、教学难点

1．会画集成运放的电路符号。

五、教学内容

课题一集成运算放大器

1．组成

成运放的结构通常包括以下四个组成部分：

集成运算放大器的组成框图

①　输入级

②　中间级

③　输出级

④　偏置电路

2．外形和电路符号

集成运放的外形有双列直插式、扁平式、金属圆壳式三种，其引脚排列如图所示。

集成运放的外形

电路符号，如图所示：

集成运算放大器的符号

3．主要性能指标

（1）开环差模电压放大倍数

开环差模电压放大倍数（AOD）是集成运放在开环（没有反馈电路）时的输出电压与输入差模信号（有效输入信号）电压之比。

（2）抑制比

共模抑制比（KCMR）是全面衡量差动放大电路的重要指标。

（3）输入电阻和输出电阻

输入电阻（RID）是集成运放两输入端的动态电阻，一般为MΩ级。

课题二由集成运放组成的几种基本放大器电路

凡是引入反馈信号XF后，XB＞Xi，使放大电路的放大倍数升高，这种反馈叫正反馈。

反馈放大电路框图

反相比例运算电路

1．反相比例运算电路

反相比例运算电路的放大倍数为：

闭环输出电压Uo为：

式中的“－”号表示输出电压与输入电压相位相反，并且成比例，比例系数为Rf/R1。

这也说明放大倍数只与Rf、R1有关，与放大器本身无关。

2．同相比例运算电路

同相比例运算电路的放大倍数为：

输出电压为：

同相比例运算电路

电压跟随器

3．差动输入放大电路

如果两个输入端都有信号输入，就构成了差动输入放大电路也称差分放大器。

差动输入电路

放大倍数为：

课题三电压比较器

1．电压比较器

（1）LM741

LM741双电源单集成运放是美国国家半导体公司的产品，为8个引脚的双列直插式封装。

2脚是放大器的反相输入端；3脚是同相输入端；6脚是输出端；1脚、5脚是放大交流信号时的电路调零端，汽车中不用；8脚是空脚；7脚接正电源；4脚接负电源，在汽车中用作比较器时直接接搭铁。

LM741引脚图

（2）LM324

LM324双电源4集成运放是美国国家半导体公司的产品，为14个引脚的双列直插式封装。

LM324内部有4个独立的集成运放。

4脚接正电源；11脚接负电源，在汽车中用作比较器时直接接搭铁。

LM324引脚图

（3）LM339

LM339单电源4集成运放是美国国家半导体公司的产品，为14个引脚的双列直插式封装。

LM339在汽车中专门用作比较器，其内部有4个可以独立使用的比较器，其引脚排列图如图所示。

使用时只需接单电源，3脚接正电源，12脚接搭铁。

LM339引脚图

2．简单电压比较器

简单电压比较器的电路如图（a）所示，输入信号加在反相端，是一个反相输入电压比较器。

UTH是基准电压，其传输特性如图（b）所示。

反相输入简单电压比较器

过零比较器

3．滞回电压比较器

在简单电压比较器的基础上加正反馈就构成了滞回电压比较器，电路结构如图（a）所示。

反相滞回比较器

同相输入滞回电压比较器

4．窗口比较器

简单电压比较器和滞回电压比较器的共同特点是：

当输入电压ui单方向变化时，输出电压uO只跳变一次，只能检测一个电平，如果要判断输入电压ui是否在两个电平之间，应该采用窗口比较器。

窗口比较器

课题四集成运放在汽车上的应用

一、集成运放在汽车电子电路中的应用

电桥信号放大电路

1．电桥信号放大电路

如果需要对温度、压力或形变等进行检测，可采用图所示的电桥信号放大电路。

图中电桥的一个臂是由传感器构成的。

压敏电阻式进气压力传感器

进气压力与温度传感器实物与位置图

2．光电测量电路

光电二极管、光电三极管或其他光电器件能够将光信号转变为电信号。

光电测量电路

二、电压比较器在汽车上的应用

蓄电池电压过低报警电路

1．蓄电池电压过低报警电路

蓄电池电压过低报警电路由集成运放LM741、稳压管、发光二极管及一些电阻组成。

电路中，电阻R2与稳压管VZ组成电压基准电路，向比较器提供5V的基准电压，R1、R3组成分压电路，中间点作为电压检测点。

2．霍尔轮速传感器

在汽车ABS（电控防抱死）系统中，车轮的速度是靠轮速传感器来传递给ECU的。

霍尔轮速传感器就是轮速传感器的一种。

霍尔轮速传感器结构图

1—磁体；2—霍尔元件；3—齿圈

当齿轮位于图（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱。

霍尔轮速传感器电子电路原理图

霍尔轮速传感器电路各级波形

3．汽车充电系统电压监视器

在汽车充电系统电路中，当电压过低或过高时，报警器发出警报，这就是汽车充电系统电压监视器电路。

汽车充电系统电压监视器电路

六、课后作业

完成所有课题的学后测评。