实验七集成运算放大器应用(线性非线性应用).ppt

集成运算放大器应用(线性/非线性应用1)－－简易温度报警电路设计 实验目的 1.1 掌握温度控制器的设计方法与测试技术，了解集成温度传感器TMP35G的工作原理与应用。 1.2 学会安装、调试集成电路和分立元件组成的温度控制器。 2 设计任务 1、设计课题：简易温度报警电路 2、已知条件：(1)集成运算放大器LM324(1个) (2)集成温度传感器TMP35G(1个)(3)红色发光二极管(1个) (4)二极管IN4001(2个)(5)其它元件若干 3、设计要求： （1）温度能够进行调整，调整范围（100C~ 1250C）。（2）当温度低于或超出设定范围时，?给出报警信号（发光二极管亮）。 3 传感器知识 传感器定义： 传感器是将被测对象的一种信息按一定的规律转换成另一种信息的器件。传感器所获取的信息通常有物理量、化学量、生物量，而经传感器转换后的信息多为电学量，如：电阻、电压、电容、电感、电流、频率与相位的变化等。 经传感器变换后的电信号的特点：（1）输出信号通常为模拟量； （2）输出信号一般比较微弱，如μV～mV或nA～mA； （3）输出信号的信噪比较小，甚至有用信号淹没在噪声中； （4）传感器的输入输出特性通常存在一定的非线性，并易受环境温度及电磁干扰的影响； （5）传感器的输出特性与电源的稳定性有关，通常要求恒压或恒流供电。 因此，传感器的输出信号一般不能直接作控制信号，往往需要经一定的预处理与变换，如将微弱信号进行放大，通过有源滤波滤除干扰杂波，进行线性化处理及温度补偿等等。 温度传感器是通过被测对象温度的变化而相应改变某种特性的敏感元件。 可分为两大类：接触式与非接触式温度传感器。电阻式、热电偶传感器等属于接触式温度传感器。红外测温传感器等属于非接触式温度传感器。 集成温度传感器 （1）特点：线性度好、灵敏度高、精度适中、响应较快、体积小、使用简便。 （2）输出形式：电压输出和电流输出。 4 设计过程 4.1 温度控制及报警电路组成框图 4.2 设定温度控制报警器的 工作温度范围 1、工作温度：240C～370C。 2、在工作温度内不发出报警信号（发光二极管不亮）。 3、当温度低于240C或高于370C时，发出报警信号（发光二极管亮）。 3.3 设定“温度控制器”的参数 （1）设定温度传感器的工作电压 TMP35G的工作电源电压2.7~5. 5v 选TMP35G工作电压为直流电压5V。 4.3.2 放大器电路 （1）选用集成运算放大器（LM324）构成同相比例运算电路（见线性应用）。 （2）确定集成运算放大器的工作电压。 考虑到TMP35G的工作电源电压为5V，确定运放LM324采用单电源形式，查阅手册，单电源电压范围（3~30V），设定为电源电压为5V。工作电流为3mA。 （3）同相比例运算放大电路 （4）设定AV1、RF、R1、RP 4.3.3 电压比较器(非线性应用) 选上限参考电压VRH=3.7V 选下限参考电压VRL=2.4V 利用电阻分压作用，用电阻组成分压器。并设定上下限电压，分压器的电压仍用直流电源电压5V。 取分压器的等效电阻为R=10K 分压器的电流IFY=5/10=0.5mA 下限分压电阻： RXX(下限电阻)=2.4/0.5=4.8K 为了方便高调节下门限电压值，选用4.7K电位器。 RSX（上限电阻）=5-3.7/0.5=2.6K 选用2.7K电位器。 RZ=10-2.6-4.8=2.6K 选用2.7K的电位器 温度报警器电路(1) 温度报警器电路(2) * 温度传感器 放大电路 电压比较电路 放大电路作用是将温度传感器随温度变化的微弱电压进行放大。 电压比较电路将放大器的输出电压信号与参考电压进行比较，达到设定的参考电压值时，驱动报警电路发出报警信号。 温度传感器作用是将温度的变化用电压形式表示出来，其输出电压与温度成线性关系。 24 400 300 200 100 0 10 20 30 40 T0C V/mv GND OUT +V 1 3 2 240 （b）温度传感器特性曲线 3.3.1 设定TMP35G温度传感器的参数 （a）外形 37 370 RF R1 RP=RF//R1 + － Vi V0/ 2 A1 3 1 设定：AV1=10 10-1=RF/R1 令R1=1K 则RF=9K 为了方便调节RF采用2K电阻和10K的电位器串联方法。 RP为平衡电阻： RP =R1//RP Vi2(V01) － VRH + － 300Ω D1 D2 A4 A3 D3 － + VRL 9 10 8 13 14 12 Vi A +5