温度放大电路的详细原理说明.doc

机电系统控制技术实验 温度放大电路原理说明书 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 提交时间：2014年4月17日 目 录 目录 2 第一章 电路图的设计 3 1.1 电路图的绘制 3 1.2 电路图的组成 3 1.3 电路图各元器件的作用 3 第二章 电路图的工作原理 8 第三章 电路图的详细设计 9 3.1 电路图的详细设计 9 3.2 实物图的测试实际结果 10 第四章 实验图的实物图 11 第一章 电路图的设计 1.1 电路图的绘制 我们小组的电路图如下图所示： 图1-1 电路图 1.2 电路图的组成 整个电路图结构如上图所示，其组成为以下各类元器件： 表1-1 电路图各元器件 名称 数量 12V电源 1个 6.2V稳压管 1个 2SC1815三极管 1个 TA75458运算放大器 2个 温度系数为Z(mv /℃)的硅二极管 2个 定值电阻 若干（阻值如上图所示） 1.3 电路图各元器件的作用 1.3.1 12V电源 12V电源主要有两个作用，它一方面保证三极管起放大作用，另一方面又是整个电路的能源。也就是说，输入信号通过晶体管的控制作用，去控制电源所供给的能量，以在输出端获得一个能量较大的信号。 1.3.2 6.2V稳压管 稳压管是一种特殊用途的面接触型硅半导体二极管。使用时，它的阴极接外加电压的正端，阳极接负端，管子反向偏置，工作在反向击穿状态，利用它的反向击穿特性稳定直流电压，其伏安特性曲线如下： 图1-2 稳压管的伏安特性曲线 由稳压管的的伏安特性曲线可知：当其加上负向电压时会使电流稳定在，在反向击穿时管子两端的电压变化很小，具有恒压性能。 1.3.3 2SC1815三极管 图1-3 2SC1815三极管 晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的 对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。 当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。 在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。 由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得： Ie=Ib+Ic 这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即： β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数， 集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为： β= △Ic/△Ib 式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。 三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 ，且具有电压放大作用。其输出电压与输入电压U（）的特性如下所示： 图1-6 运算放大器的电压特性曲线 可见在输入电压一定的时候，运算放大器具有放大电压的作用，并且开环放大电压倍数越大，其放大性能就越好。 TA75458运算放大器的管脚信息如下图所示： 图1-7 TA75458运算放大器的管脚信息 1.3.5 温度系数为Z(mv /℃)的硅二极管 在高温的时候，半导体的电阻与温度的特性服从指数形式的函数，但在一定的温度区域，可近似认为其电阻与温度的特性服从线性关系，且硅二极管具有负电阻