第5章 常用单元电路

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第5章 常用单元电路
本章主要内容： 本章主要内容：
1. 2. 3. 4. 5. 电源电路 集成运算放大器与集成功率放大器的应用 波形产生电路 信号调理电路 传感器电路
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
三端固定集成稳压器包括7800和7900两大系列，7800是正输出稳压器， 7900系列是负输出稳压器。三端固定集成稳压器除有正、负输出之分外， 还有输出电压、输出电流规格之分，7800、7900系列三端固定集成稳压 器的具体型号与规格见表5-1和5-2所示。
型号 78LXX 78MXX 78XX 78TXX 78HXX 78PXX 输出电流（ ） 输出电流（A） 0.1 0.5 1.5 3 5 10 输出电压（ ） 输出电压（V） 5、6、9、12、15、18、24 、 、 、 、 、 5、6、9、12、15、18、24 、 、 、 、 、 5、6、9、12、15、18、24 、 、 、 、 、 5、12、18、24 、 、 5、12 5
f =
1.443 (2 RB + RA )C
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
(1) 三端固定输出集成稳压器的封装与使用要点 1）三端固定输出集成稳压器的封装形式与管脚排列 7800系列输入、输出对公共端的电压为正，且输入电压至少要高于输出 电压2V，一般取4～6V。根据集成稳压器本身功耗的大小，其封装形式分 为TO-220塑料封装和TO-3金属封装，二者的最大功耗分别为10W和20W （加散热器）。管脚排列如图5-1(a)所示。
基准电压源是一种输出电压高稳定度的电压源。它在传感器电路、 自动控制系统、单片机应用系统等方面均有广泛的应用，例如作为比较器 的参考电压、模一数或数一模转换器的基准电源等。集成基准电压源的突 出指标是输出电压温度系数非常之小，一般可达（0.3～100）×10-6V/℃。 但是集成基准电压源一般不能直接提供大的输出电流，它仅适合于作电压 源使用，不能进行功率输出。目前国内外生产的基准电压源近百种，常用 的有1.2 V、2.5 V、5 V、6 V、9.5 V、l0V等。
低压差三端稳压器除具有常用三端稳压器的特点外，还具有压差小、 效率高的优点。小电流输出产品的压差为0.6V，大电流输出产品的压差为 1.2V，为便携式电子产品的开发提供了方便。低压差三端稳压器在移动通 讯、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品中得到了广泛的应用。
电源电路
5. 开关集成稳压器
(1) LM2576系列开关稳压器的性能特点 LM2576开关稳压器具有非常小的电压调整率和电流调整率，具有3A 的负载能力，有3.3V、5V、12V、15V的固定输出电压和可调输出电压方 3.3V 5V 12V 15V 式。LM2576开关稳压器应用比较简单且外围器件较少，内置频率补偿电 路和固定频率振荡器。LM2576系列产品的开关频率为52KHZ，所以应用 时可以使用小尺寸滤波器件。LM2576可以高效地取代一般的三端线性稳 压器，它能够充分地减小散热片的面积，在一些应用条件下甚至不使用散 热片。另外还具有过流保护及关闭电源控制功能，典型的待机电流为 50µA。
电源电路 6. 集成基准电压源
(1) 集成基准电压源MC1403 MC1403采用8脚双列直插式封装形式，管脚排列如图5-11（a）所示。 其输入电压范围为4～15 V，输出电压的波动范围是2.475～2.525 V，典 型值为2.5 V，输出电压温度系数可达l0×10-6V/℃。MC1403的典型应用 电路如图5-11（b）所示。在输出端接有1 k 的精密多圈电位器，用以精 确调整所需的基准电压值。电容C是消噪电容。该电路当输入电压从l0 V 变化到4 V时，输出电压仅变化0.0001Ⅴ。
(1) 三端固定集成稳压器产品简介 三端固定输出集成稳压器主要用于固定输出标准电压值的稳压电源 中 虽然通过外接电元件，也可构成多种形式的可调稳压电源，但稳压性 能指标有所降低。 集成三端可调稳压电源的出现，可以弥补三端固定集 成稳压器的不足。它不仅保留了固定输出稳压器的优点，而且在性能指标 有很大的提高。 它分为CW317（正电压输出）和CW337（负电压输出） 两大系列，每个系列又有100 mA、0.5 A、1.5 A、3 A…等品种，应用十 分方便。
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
2. 集成功率放大器的应用
R 1k 5 6 A =2× =2× =2 0 1）最小增益的功率放大电路 u R +R 0 5 + .3 k .1 k 1 5 5 4 式中，R4、R5、R6是LM386的内
(2) LM386的典型应用 部电阻。
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
(1) 输出电流为4mA～20mA的恒流源
UR Io = R5
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
1. 集成运算放大器的应用
(2) 精密全波整流电路（绝对值电路）
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
2. 集成功率放大器的应用
(1) LM386集成功率放大器的特点 LM386管脚排列如图所示。它是8脚DIP 封装，消耗的静态电流约为4 mA，是应用电 池供电的理想器件。该集成功率放大器同时 还提供电压增益放大，其电压增益通过外部 连接的变化可在20～200范围内调节。其供 电电源电压范围为4～15 V，在8 负载下， 最大输出功率为325 mW，内部没有过载保 护电路。功率放大器的输入阻抗为50 k ， 频带宽度为300 kHz。
2. 集成功率放大器的应用
(2) LM386的典型应用 最大增益的功率放大电路 LM386的1、8脚之间并接一电 解电容器，即扩展成为最大增 益的功率放大电路。
R6 15k Au = 2 × = 2× = 200 R5 0.15k
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
2. 集成功率Байду номын сангаас大器的应用
(2) LM386的典型应用 20～200之间增益的功率放大 电路 LM386的1、8脚之间并接 一电解电容器和一电阻，并通 过改变该电阻的阻值，即可调 节功率放大电路的增益。
电源电路 6. 集成基准电压源
LM399的基准电压输出值为7 V，LM399的典型应用电路如图所示。 电阻R为限流电阻，限流电阻一般按下式确定：
VI − VRET R= IR
式中，VI＝9～40V，VRET＝7V，IR＝0.5～10 mA。
集成运算放大器与集成功率放大器的应用
1. 集成运算放大器的应用
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
2）使用要点 三端固定输出集成稳压器的应用电路如图5-2所示。 提高稳压器工作稳定性与瞬变响应特性 在靠近三端集成稳压器的输入、输出端处，一般要接入和电容，其 目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流变化范围内，提高其工作稳定 性和改善瞬变响应；电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或钽电容为宜。 此外，为进一步减小输出电压的纹波，在集成稳压器的输出端并入一个几 百微法的电解电容。
1.443 f = (2 RB + RA )C
f =
1.443 (2 RB + RA )C
波形产生电路
2. 高频集成函数发生器 高频集成函数发生器MAX038
通常把能够产生正弦波、矩形波、三角波等多种波形，且频 率和占空比连续可调的信号源称为函数发生器。目前集成函数 发生器很多，但由美国MAXIM公司生产的MAX038集成单片 函数发生器具有较高的频率特性、简单的外围电路、齐全的功 能等优点，目前得到了广泛的应用。
R6 Au = 2 × R5 + R4 // R2
f =
1.443 (2 RB + RA )C
波形产生电路
1. 555电路组成的方波振荡器 电路组成的方波振荡器
555集成定时器的特点是具 有很强的驱动能力，输出电流 可达200mA，可直接点亮LED 200mA LED 或直接驱动小型直流继电器。 由它组成单稳态电路、振荡电 路及整形电路也非常方便。典 型的振荡电路如图5-19所示。 其输出信号的频率表达式为：
U min = U O + (U i − U O ) min + U RIP + ∆U i
U 其中，(U i − U O )min 为2V；
R IP
U 为输入电压的纹波电压，取的10％； O + (U i − U O )min
为电网电压的波动引起的输入电压的变化，取的10％。
电源电路 2. 三端可调集成稳压器
电源电路 3. 集成稳压器应用实例
(2) 从0V开始连续可调的稳压电源 如图所示为可实现从0V开始连续可调的稳压电源，CW317集成稳压 器的基准电压是1.25V，电阻R2不是直接0V上而是接在一个稳压管稳压的 负电源上，因此通过调节R2可使电源输出电压从0V开始。
电源电路
4. 低压差线性集成稳压器
三端固定输出集成稳压器的应用电路
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
稳压器输入电压值的确定 集成稳压器的输入电压一要受到最大输入电压的限制，同时为了使稳压 器获得理想的稳压指标，该输入电压也有最小值的要求。输入与输出之间电 压一般在2～10V时具有较好的稳压输出特性。集成稳压器输入电压最小值的 确定可按如下公式计算：
电源电路 5. 开关集成稳压器
输出可调式开关稳压电源 如图所示为LM2576开关稳压器组成的可调式开关稳压电源，其输出 电压与外围电阻的关系为：
R1 Vo = 1.23(1 + ) R2
电源电路 5. 开关集成稳压器
输出反极性开关稳压电源 负极性输出的稳压电源如图所示
电源电路 6. 集成基准电压源
电源电路 6. 集成基准电压源
(2) 精密基准电压源LM399 在目前生产的基准电压源中，以LM199、LM299、LM399的电压温 度系数为最低，性能也最佳。它们均属于四端器件，可等效于带恒温槽的 稳压二极管。如图5-12所示为LM399的管脚排列图及电路符号。1、2脚 分别为基准电压源的输出正、负极。3 、4脚为输入9～40 V的直流电压端。 LM399的电压温度系数为0.3×10-6V/℃，最大值为1×10-6V/℃。仅相当 于普通基准电压源的1/10，其动态电阻为0.5 ，能在0.5～l0 mA的工作电 流范围内保持基准电压和温度系数不变。噪声电压的有效值为7 µV， 25℃的功耗为300mw。
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
集成稳压器的保护措施 为了防止因输入端短路，造成输出端电容上电荷的回流， 为了防止因输入端短路，造成输出端电容上电荷的回流，一般在 集成稳压器的输入与输出端之间并接一个二极管，如图所示。稳压器正 集成稳压器的输入与输出端之间并接一个二极管，如图所示。 常工作时，二极管处于截止状态；当输入端突然短路时， 常工作时，二极管处于截止状态；当输入端突然短路时，二极管为输出 电容提供泄放通路。 电容提供泄放通路。
电源电路 5. 开关集成稳压器
固定输出开关稳压电源 由LM2576-XX或LM2576HV-XX构成的开关式稳压电源如图所示。实 际应用时，根据所要求的输出稳压值具体选择LM2576系列稳压器的型号。 图中D为续流二极管，必须选择超快恢复的肖特基二极管，其最大正向电 流至少是输出负载电流的1.5倍，反向耐压为输出电压的2倍以上。
电源电路 2. 三端可调集成稳压器
(2) 三端固定集成稳压器的典型应用电路 CW317、CW337系列三端可调集成稳压器使用非常方便，只要在输 出端上外接两个电阻，即可获得所要求的输出电压值。其典型应用电路如 图所示
电源电路 3. 集成稳压器应用实例
(1) 正、负对称固定输出的稳压电源 利用CW7815和CW7915集成稳压器，可以方便地组成±15V输出、电 流1.5A的稳压电源，其电路如图所示。同样原理，利用7812与7912、 7805与7905可构成±12V、±5V的双电源。
电源电路 1. 三端固定集成稳压器
7900系列输入、输出对公共端的电压为负，且输入电压与输出电压的压 差至少要低于-2V，一般取-4～-6V。7900系列稳压器管脚排列如图5-1(b) 所示。7800系列TO-3金属封装的外壳是公共端（地端），而7900系列 TO-3金属封装的外壳是输入端，在使用时应特别注意。