模拟电子技术基础 模拟电子技术基础 项目四 机器人巡线传感模块2.ppt

项 目 四 机器人巡线传感器信号处理模块原理分析I 知识目标 能力目标 素质目标 项目结构 任务网络 项目及任务 任务1巡线传感器信号处理模块 工作原理分析 子任务一 认知电路中的元器件 电路原理认知学习 电路仿真分析与验证 子任务二 子任务三 学习目标 知识目标 1）能完全理解机器人巡线传感器信号处理模块的工作过程； 2）能充分运用前面所学习的知识对该电路进行模块化分析； 3）能对该电路中各模块电路进行分析和元件参数的选择； 4）能通过对新知识的理解与学习对电路提出优化方案。 返回 学习目标 能力目标 1）能准确划分模块电路； 2）能对模块电路进行正确的分析与参数计算； 3）能总结知识和技能，并通过查阅资料，思考电路功能拓展。 返回 项目引入 返回 如何告知处理器机器人位于什么位置？ 返回 机器人巡线传感器信号处理模块电路图 对光敏进来的信号进行同相放大 由运放组成的比较器，实现输出阈值的控制。 施密特反相器，驱动LED和输出至控制器，增强抗干扰能力 子任务2 电路原理认知和学习 该模块包括发光二极管发射电路、光敏接收电路、信号放大电路、比较电路、施密特反相器电路，另外整个模块还包括电源模块电路。其中LM324是整个电路的核心，它将光敏电阻转换出来的电压信号进行放大然后和参考电压进行比较，从而判断当前的光敏电阻是否处于地面上铺设的线路上，判断出后送入施密特反相器驱动LED指示并送入后续处理电路。1．发光二极管发射电路 2．光敏接收电路 3．信号放大电路 4．比较电路 5. 施密特反相器电路 子任务2 电路原理认知和学习 想一想 议一议 1．电路中的光敏电阻的作用是什么 ？ 2．电路中的LM324的作用是什么？ 3．电路中C1、C2的作用各是什么？ 4．排阻RP1、RP2的作用是什么？ 5．电位器RW1-RW8的作用是什么？ 6．运算放大器的电压放大倍数与哪些参数有关？ 7．LED的亮灭由哪些因素决定？ 子任务2 电路原理认知和学习 §4.3 集成运放的非线性应用 4.3.1 电压比较器 4.3.2 方波产生电路 4.3.3 压控方波产生电路 §4 集成运算放大器 §4.3.1 电压比较器(Comparer) 一、单限电压比较器 功能： 类型 基本比较器 简单比较器(单门限) 窗口比较器(双门限) 迟滞比较器(施密特触发器) 比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小 8 uI uO O uI uO 1. 过零电压比较器 uI 0 uI 0 UOmax -UOmax UOH UOL 第 7 章　信号产生电路 O uI uO 2. 同相输入单门限比较器 8 uI UREF ?UZ UZ UREF uI UREF -UZ uI UREF 门限 电压 UT 特点: 1)工作在非线性区 2)不存在虚短 (除了uI = UREF 时) 3)存在虚断 门限电压 UT = UREF 第 7 章　信号产生电路 二、窗口比较器 uO 8 8 U1 U2 uI V1 V2 uO1 uO2 设 U1 U2 ，比较器采用单电源 uI uO1 uO2 V1 V2 uO U2 U1 U2 uI U1 UOmax 截止 导通 UZ 0 UOmax 0 导通 截止 UZ 0 0 截止 截止 0 UZ O uI uO U1 U2 第 7 章　信号产生电路 应用举例 — 三极管 ? 值分选电路 8 8 5 V 2.5 V V1 V2 V +15 V 10 k? 20 k? 20 k? 430 k? 1 M? 5 k? 1.5 k? 3CG 50 ? ? ? 100，LED 不亮。 分析电路是否满足要求： ? 50 或 ? 100，LED 亮， [解] IB = (15 - 0.7 ) /1430 = 0.01 mA 当 ? 50 时，IC 0.5 mA，UC 2.5 V, V2 导通，LED 亮 当 ? 100 时，IC 1 mA，UC 5 V V1 导通，LED 亮 当 50 ? ? ? 100 时，2.5 V ? UC 5 V， LED 不亮 第 7 章　信号产生电路 1)电路和门限电压 三、迟滞比较器 1. 反相型迟滞比较器 uI R R1 8 UREF R2 R3 ?UZ P uO 正反馈 当 uI uP 时， uO = -UZ 当 uI uP 时， uO = +UZ 当 uI = uP 时， 状态翻转 例：R1 = 30 k?，R2 =15 k?, UZ = ?6 V, UREF = 0, 求 UT。 第 7 章　信号产生电路 特点： 2)传输特性 R R1 8 uI UREF R2