逻辑电路与传感器.pptx
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1、逻辑电路逻辑电路 与与 传感器传感器人民教育出版社人民教育出版社一、最简单的逻辑电路一、最简单的逻辑电路(数字电路数字电路)门电路门电路 选修选修3-1第二章第第二章第10节节v模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号v从生活事例和常见的电路引入从生活事例和常见的电路引入v早期的门电路早期的门电路v现在使用的门电路现在使用的门电路模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号v模拟信号 随时间做连续变化;其大小(电压或电流)具有各种可能的值。v数字信号 变化不连续;典型情况下,其大小只有H、L两个值(代表数字1、0)。模拟信号模拟信号数字信号数字信号v数字信号的优点 可以用计算机处理;信息的传输和存储密度大
2、;抗干扰能力强。v数字电路 处理数字信号的电路。v数字电路的特点 结构结构:较简单,对元件的精度要求不高,允许环境温度和电源电压有较大的变化,易于集成。分析方法分析方法:逻辑关系(而非比例放大关系)。功能功能:逻辑推演和判断、运算,信息存储等。三种基本的门电路三种基本的门电路门电路门电路类型类型与门与门或门或门非门非门 事例事例 门与门框上的门与门框上的 并列双锁并列双锁 老式两扇门间的老式两扇门间的 连环双锁连环双锁 断电报警电路断电报警电路实现该实现该功能的功能的简单电简单电路路(宜演示宜演示)用继电器组成的非门电路开门断电而接通报警器事例:早期的交通信号机中使用许多继电器实现逻辑控制二极
3、管组成的与门输入输入输入输入输出输出输出输出A AB B导通导通导通导通管管管管Y Y0 00 0DD1 1 DD2 20 00.7V0.7V0 01 1DD1 10 00.7V0.7V1 10 0DD2 20 00.7V0.7V1 11 1无无无无1 14.9V4.9V*与门真值表与门真值表*负载RV=15k二极管型号:1N4001或1N4148功能测试电路(可用示教板演示)功能测试电路(可用示教板演示)二极管组成的或门输入输入输入输入输出输出输出输出A AB B导通导通导通导通管管管管Y Y0 00 0无无无无0 0 0V 0V0 01 1DD2 21 15.3V5.3V1 10 0DD1
4、 11 15.3V5.3V1 11 1DD1 1DD2 21 15.3V5.3V或门真值表或门真值表二极管型号:1N4001或1N4148功能测试电路(可用示教板演示)功能测试电路(可用示教板演示)*负载RV=15k三极管组成的非门三极管工作于开关状态(而非放大状态):或饱和导通(K接a时),或截止(K接b时)。集成非门输入输入输入输入A A输出输出输出输出Y Y0 00V0V1 13.4V3.4V1 15.0V5.0V0 00.2V0.2V非门真值表非门真值表功能测试电路(可用示教板演示)功能测试电路(可用示教板演示)非门波形图非门波形图集成与门功能测试电路(可用示教板演示)功能测试电路(可
5、用示教板演示)输入输入输入输入输出输出输出输出A AB BY Y0 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 1与门真值表与门真值表与门波形图与门波形图什么是传感器什么是传感器 (以干簧管为例引入)(以干簧管为例引入)半导体光敏电阻半导体光敏电阻半导体热敏电阻和金属热电阻半导体热敏电阻和金属热电阻霍尔元件霍尔元件二、传感器及其工作原理二、传感器及其工作原理 选修选修3-2第六章第第六章第1节节1.什么是传感器?n n能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成能够感受非电学量并将它按照一定
6、的规律转化成电学量的一类元件或组件。电学量的一类元件或组件。电学量的一类元件或组件。电学量的一类元件或组件。n n 举例(演示):干簧管(开关型磁传感器)举例(演示):干簧管(开关型磁传感器)举例(演示):干簧管(开关型磁传感器)举例(演示):干簧管(开关型磁传感器)磁感应强度的变化磁感应强度的变化磁感应强度的变化磁感应强度的变化 簧片的磁化和去磁簧片的磁化和去磁簧片的磁化和去磁簧片的磁化和去磁 电路的通断电路的通断电路的通断电路的通断 n n干簧继电器的应用事例:实验电源的过载保护干簧继电器的应用事例:实验电源的过载保护干簧继电器的应用事例:实验电源的过载保护干簧继电器的应用事例:实验电源的
7、过载保护(无无无无需保险丝需保险丝需保险丝需保险丝)2.光敏电阻n n特性特性 光照强弱(光通量)光照强弱(光通量)电阻的大小电阻的大小n n原理原理 光照增强光照增强 半导体材料中的载流子(自半导体材料中的载流子(自由电子和空穴)浓度增加由电子和空穴)浓度增加 材料的电材料的电阻率减小阻率减小n n材料材料 CdS对可见光灵敏对可见光灵敏 PbS 对红外线灵敏对红外线灵敏n n结构结构(绝缘基板、光敏材料层、电极、引线绝缘基板、光敏材料层、电极、引线)n n随堂小实验随堂小实验3.热敏电阻(温敏电阻)n n特性特性特性特性 温度高低温度高低温度高低温度高低 电阻的大小电阻的大小电阻的大小电阻
8、的大小 灵敏度高,温度系数灵敏度高,温度系数灵敏度高,温度系数灵敏度高,温度系数 3 4%3 4%,比金属大一个数量级,比金属大一个数量级,比金属大一个数量级,比金属大一个数量级n n分类和材料分类和材料分类和材料分类和材料 NTCNTC型(负温度系数)型(负温度系数)型(负温度系数)型(负温度系数)氧化锰和氧化铜混合烧结氧化锰和氧化铜混合烧结氧化锰和氧化铜混合烧结氧化锰和氧化铜混合烧结 PTCPTC型(正温度系数)型(正温度系数)型(正温度系数)型(正温度系数)钛酸钡为主要材料钛酸钡为主要材料钛酸钡为主要材料钛酸钡为主要材料n n原理(原理(原理(原理(NTCNTC型)型)型)型)温度升高温
9、度升高温度升高温度升高 半导体材料中的载流子(自由电子和半导体材料中的载流子(自由电子和半导体材料中的载流子(自由电子和半导体材料中的载流子(自由电子和空穴)浓度增加空穴)浓度增加空穴)浓度增加空穴)浓度增加 材料的电阻率减小材料的电阻率减小材料的电阻率减小材料的电阻率减小n n结构(热敏材料、电极、引线、外防护层)结构(热敏材料、电极、引线、外防护层)结构(热敏材料、电极、引线、外防护层)结构(热敏材料、电极、引线、外防护层)n n随堂小实验随堂小实验随堂小实验随堂小实验4.霍尔元件n n特性特性特性特性 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B 的大小和方向的大小和方向的大小和方向的
10、大小和方向 霍尔电压霍尔电压霍尔电压霍尔电压U UH H 的的的的大小大小大小大小 和方向和方向和方向和方向n n材料材料材料材料 硅、锗、砷化铟硅、锗、砷化铟硅、锗、砷化铟硅、锗、砷化铟n n原理原理原理原理 霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应 U UH H =K=KHH B B I In n结构结构结构结构(材料薄片、电极、材料薄片、电极、材料薄片、电极、材料薄片、电极、引线、外封装引线、外封装引线、外封装引线、外封装)n n可做演示可做演示可做演示可做演示 I I=10mA,B=5 15mT=10mA,B=5 15mT,测测测测U UHH用数字表用数字表用数字表用数字表200mV200mV
11、档档档档n n霍尔集成电路霍尔集成电路霍尔集成电路霍尔集成电路三、传感器的应用三、传感器的应用 选修选修3-2第六章第第六章第2、3节节传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式 光电光电 计数器计数器数字数字温度计温度计事例事例应变电桥应变电桥应变片应变片1.力传感器(应变式)力传感器(应变式)测量仪器测量仪器弹簧测力计弹簧测力计力传感器力传感器敏感元件敏感元件(工作元件)(工作元件)螺旋弹簧螺旋弹簧悬臂梁悬臂梁电阻应变片电阻应变片敏感元件的敏感元件的变化变化明显的、可看到的形变明显的、可看到的形变不易察觉的微小的形变不易察觉的微小的形变依据的依据的物理规律物理规律虎克定律虎克定律F=k x(
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