全国大学生电子设计竞赛培训精品PPT课件

传感器分类
按工作机理分类 结构性、复合型
按敏感材料分类 半导体传感器、陶瓷传感器、金属传感器等
按物理原理分 电阻式、电感式、电容式、压电式、热电式、霍尔式等
按对能量所起的作用分 能量变换型传感器（有源传感器）、能量控制型传感器
按被测量分 物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器等
常用传感器及应用
常用传感器及应用
光电二极管和光电三极
330
+12V 10K
10n
4
3
8
VO
LM567 10K
1
2
7
6
Baidu Nhomakorabea
5
10K
10K
10u 1u
1n
常用传感器及应用
光电二极管和光电三极 VCC
VCC
常用传感器及应用
光敏电阻 额定功率 亮电阻、暗电阻 亮电流、暗电流 时间常数
VREF R
常用传感器及应用
热释电红外传感器（PIR）
IIO＝ IB＋－ IB－ 其中IB＋为同相输入端基极电流，IB－为反相输入端
基极电流。
运放主要性能参数（直流）
共电模压抑放制 大比倍：数将AVC运之放比的称差为模共电模压抑放制大比倍，数用AKVCDM与R表共示模， 单位一般用dB
KCMR
20lg
AVD AVC
dB
点KC飘MR移愈等大），的表抑示制放能大力器愈对强共。模信号（温度飘移，零
运放主要性能参数（交流）
增益带宽积：运放的带宽BW通常等于截至频率fc。
增益越高，带宽越窄，增益带宽积为常数，即
AV×BW＝常数
将放大倍数等于1时的带宽称为单位增益带宽。
转换速率（摆动率）：运放在大幅度阶跃信号作 用下，输出信号所能达到的最大变化率称为转换 速率或摆率，用SR表示，其单位为V/us。
F
为
减
法
器
，
输
出
电
压
V
＝
O
V
－
2
V1
集成运放的基本应用
弱信号检测放大器
v1
R1
10K 30pF
R*
12K
v2
R2
10K
uA741
RF
R3
R5 100uF
910K
300K
R4
10K
R6 100uF
uA741
vO
300K 10K
uA741
R7
910K
R1＝R2，R3＝R4，R5＝R6，R7＝RF AVD＝V2V － OV1＝1＋R3＋ RR4R RF 5＝4641
的电流也就必趋于零，即
i 0
运放主要性能参数（直流）
输入失调电压：一个理想的运放，当两个输入端加相 同的电压或直接接地时，其输出电压应为零，但实际 上不为零。为使输出电压为零，在两个输入端间加有 补偿直流电压VIO，该VIO称为输入失调电压。
输入失调电流：当运放的输出电压为零时，将两输入 端偏置电流的差称为输入失调电流，即
R
F
集成运放的基本应用
差动放大器
V1 R1 V2
R2
RF R3
VO
RF R1
V1
1
RF R1
R3 R2 R3
V2
当
R
＝
1
R
2，
R
F
＝
R
时
3
为
差
动
放
大
器
，
VO
差
模
电
压
增
益
：
A
＝
VD
VO
V
－
2
V1
＝
RF R1
＝
R R
3 2
输
入
电
阻
：
R
＝
id
R
＋
1
R
＝
2
2
R
1
当
R
＝
1
R
＝
2
R
＝
3
R
时
差动输入级
中间放大级
输出级
偏置电路 运放的组成框图
集成运放的理想化条件
1.无限大的差模输入电阻、趋于零的输出电阻
2.无限大的差模电压增益和共模抑制比
3.无限大的频带宽度以及趋于零的失调和飘移
当vO为有限值，则输入的差模电压（v＋-v－）就必趋于零，即
v＋-v－
vO AVD
0
同时，由于差模输入电阻趋于无穷，因而流进集成运放输入端
需要掌握的知识
模拟电路 数字电路 单片机＋基本外围电路扩展 可编程逻辑器件 电路板焊接和测试 良好的写作能力
竞赛注意事项
单片机选型，赛前充分准备（理论知识＋ 实践＋常用电路模块和单片机最小系统）
队员分工合作（硬件、软件、写作） 比赛时选题很关键（需要考虑的因素） 尽可能完成基础部分 调试过程注意备份 最后成品可靠安装
R dT
常用传感器及应用
半导体热敏电阻
VREF
VREF
R VO
R
R
RT
R
仪器放大器
VO
常用传感器及应用
热电偶 在两种不同金属所组成的闭合回路中，当两接触的 温度不同时，回路中就要产生热电势。这种由两种 不同金属构成热电变换元件称为热电偶。
A
T
T0
B
常用传感器及应用
热电偶 — 用途：温度测量 — 常用放大芯片：AD594_595、MAX6675
若使某些强介电质的表面温度发 生变化，随着温度的上升或下降， 在这些物质表面上就会产生电荷 的变化，这种现象为热释电效应。
漏极
Rg
RS
源极 地
常用传感器及应用
热释电红外传感器（PIR） —用途：防盗、自动门、火灾报警、非接
触 温度测量等 —专用放大芯片：BIS0001、CS9803
集成运放
集成运算放大器（简称运放）是一种高增益多级直 接耦合放大器，其内部结构如下图：
培训内容
竞赛简介 常用电子元件识别 简易直流稳压电源的设计 传感器、放大器、AD/DA 单片机常用外围电路扩展 常用控制电路设计 历届试题分析 可编程逻辑器件 常用软件介绍
竞赛简介
1994年，第一届，2个题目 1995年，第二届，4个题目 1997年，第三届，4个题目 1999年，第四届，5个题目 2001年，第五届，6个题目 2003年，第六届，6个题目 2005年，第七届，7个题目 2007年，第八届，6+4个题目
系统
接口
输入
核心
输出
能源 系统的构成简图
传感器
定义：能感受（或响应）规定的被测量，并按 照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
被测物理量 传 感
（非电量） 器
处 理
ADC
数据采集的构成简图
传感器
基本要求：
－精度、灵敏度和分辩率高 －线性、稳定性和重复性好，工作可靠 －静动态特性好，测量范围大 －抗干扰能力强 －体积小，质量轻，操作简便，价格便宜
半导体热敏电阻 －NTC，温度范围－50～300℃ －PTC，温度范围－50～150℃
RT＝Ae
B T
A—与热敏电阻尺寸、形式以及半导体物理性能有关的常数
B—热敏电阻常数，与半导体物理性能有关
T—热敏电阻的绝对温度
热敏电阻在其本省温度变化1℃时，电阻值的相对变化量，称为热敏
电阻的温度系数。即
＝1 dR
集成运放的基本应用
反相放大器
RF
Vi
R1
VO
RP
闭
环
增
益
：
A
＝
VF
－
RF R1
输
入
电
阻
：
R
＝
i
R
1
输出电阻：R 0 O
平
衡
电
阻
：
R
＝
P
R
1
//
R
F
集成运放的基本应用
同相放大器
RF
闭
环
增
益
：
A
＝
VF
1+
R R
F 1
R1
输
入
电
阻
：
R
＝
i
ric
Vi RP
VO
输出电阻：R 0
O
平
衡
电
阻
：
R
＝
P
R
1
//