資源簡介

放大器設定上下限調節復習
學習目標：
知道比較器的各引腳功能及芯片功能
能夠通過常規電路分析其功能
掌握區分上下限相關電阻的方法，了解如何調節設定值
知識鞏固：
1、放大器芯片（右圖為cf741放大器芯片）共 個引腳， 其中 腳接電源正極， 腳接電源負極， 腳作為正向輸入端， 腳作為反向輸入端， 腳作為輸出端，剩下的引腳全部懸空不使用。
2、放大器有名為比較器，芯片功能為根據兩個輸入腳電位大小進行比較，分為以下三種情況：
若V2＜V3，則輸出高電平（取決于電源正極接多少）；
若V2＞V3，則輸出低電平（取決于電源負極接多少）；
若V2=V3，則輸出電源正負極中間值。
基礎題型：單個放大器的設定值調節分析
如圖所示是一個水溫控制器的電路原理圖。CF741是一個運算放大器，其工作原理為：當3腳電勢高于2腳電勢時，6腳輸出高電平；當3腳電勢低于2腳電勢時，6腳輸出低電平。當Rt檢測到水溫高于設定值時，J-1斷開，電熱器停止加熱；當Rt檢測到水溫低于設定值時J-1閉合，電熱器開始加熱。請完成1～3題。
1．當3腳電勢高于2腳電勢時，以下說法正確的是 (　　 )
A．V2亮，V1不亮 B．三極管集電極為低電平
C．觸點J-1斷開 D．三極管截止
2.下列說法不正確的是 （ ）
A．熱敏電阻Rt為負溫度系數熱敏電阻
B．調大R1 ,溫度設定值變高
C．將R4劃片向下滑動，溫度設定值變低 （設定值調節題型）
D．V1為加熱指示燈，V2為高溫指示燈
環節設定：小組討論
提問一：調節R1時，引腳3電位是否改變，如何理解設定值？
提問二：6腳輸出高低電平時，V1、V2發光的情況是否能通過單純的正極高負極低則導通的理念理解？
提問三：該電路有什么不足之處？
3．(故障分析)在對電路進行調試過程中發現無論如何調節，電熱器始終不加熱，以下原因不可能的是(　　)
A．R1斷路 B．Rt斷路 C．R2斷路 D．R3斷路
變式訓練1：兩個比較器實現區間控制
如圖是一小型常壓鍋爐供暖自動控制部分電路圖，熱水循環是靠水泵來強制循環的。當鍋爐內水溫達到85℃時，控制電路能自動使水泵起動工作，當水溫降至50℃時，自動將水泵關閉。圖中Rt是負溫度系數熱敏電阻，請完成以下任務：
（1）當鍋爐內水溫達到上限溫度時，三極管V （在①導通；②截止中選擇一項，將序號填寫在 處），繼電器 （在①吸合；②釋放中選一項，將序號填寫在 處）。
提問：為什么會有兩個溫度設定值？
（2）調試時，發現溫度的下限值過高，不能到達50℃，則應該 ①調大Rp1；②調小Rp1中選擇一項，將序號填寫在 處）。（設定值調節題型）
提問：為什么不是調節Rp2？若需要調大上限，如何調節？
3、（故障分析）運行一段時間后，發現當水溫超過85℃時，循環水泵不工作，不可能的原因是： （ ）
A.Rt內部斷路 B. R1虛焊 C.R7虛焊 D.三極管V內部斷路
（4）由于繼電器在斷開瞬間有較大的自感電動勢，可能損壞三極管V，所以需要有個保護電路，請在下面的虛框中補全該電路。
變式訓練2：單個比較器如何實現區間控制
小明設計了如圖a所示的水箱水溫控制電路，其中IC是電壓比較器，當輸入電位V＋>V－時，輸出高電平；當輸入電位V＋Rt應選擇________(在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
提問：圖a中Rp1和Rp2電阻誰大，為什么？
(2)小明在搭建電路過程中，發現手頭的繼電器沒有轉換觸點開關，于是重新設計了如圖b所示電路。在其他參數及水溫控制范圍不變的前提下，比較a、b兩電路可知：用于調節上限溫度的電位器分別是________、________(在A. Rp1；B. Rp2；C. Rp3；D. Rp4中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
提問：怎么分析相關的調節電阻？
(3)搭建并調試完成圖b電路后，若想改變水溫控制范圍為28℃～32℃，在不改變其他電路參數的前提下，以下調節措施中合理的是________(在A.先調大Rp3、再調小Rp4；B.先調小Rp3、再調大Rp4；C.先調大Rp4、再調小Rp3；D.先調小Rp4、再調大Rp3中選擇合適的選項，將序號填入“________”處；
（設定值調節題型）
提問：調節的先后順序改變會有什么影響？
(4)為防止干燒，小明增設了水位監測電路(水位過低時水位信號輸出為低電平、正常時輸出為高電平)，并希望利用虛框內電路實現水位正常且溫度低于設定值時，才開始加熱的功能。請幫他完成電路連線。
套題總結：電路中在設定值上下會使輸入信號高低變換，取決于感應電阻位置及正負系數，由功能描述可反向推導判定。多個設定溫度其實就意味著電路中有多個設定溫度或者多個感應電阻，通過區間狀態分析變化情況，從而可以推導參與檢測控制上下限的電阻，其中特別要注意有些電阻，是既能影響下限，又能影響上限的，改變該電阻，會使得已經調節好的設定值再次被改變。
解析版
基礎題型：
1.B
【解析】3腳電勢高于2腳電勢時，6腳輸出高電勢，三極管V3導通，繼電器J吸合，三極管V3集電極為低電平。
2.B
【解析】A.電路功能為低溫加熱，反向推導，加熱器要加熱，觸點開關J-1需要閉合，繼電器線圈J有點導通，三極管導通，需要6腳輸出為高電位，3腳輸入高于2腳輸入，則理解為2腳低電位，Rt電阻大，故Rt是負溫度系數電阻
B.調大R1，但是R3、4、5三個電阻沒變，比較器的3腳電位不變，所以達到平衡狀態時2腳的電位不變，在Rt達到更大阻值時能實現，則設定溫度會更低（提問1解答）
C.R4劃片下滑，會使得3腳輸入電位變低，則2腳和3腳進行比較時的電位也降低，R1未變化，故只能是Rt電阻變大，其設定溫度更低
D.6腳出高時加熱，而V1能亮，注意6腳出低電平是-9v，故V2是能亮，此時高溫不加熱（提問2解答）
提問3解答：該電路只有一個溫度設定值，當溫度超過該值J-1斷開，低于該值，J-1閉合，會造成觸點開關短時間內多次反復開閉，對繼電器造成損壞。
3.B
【解析】不管什么溫度都不加熱，其原因如下：V4正接V3斷路、R2斷路導致繼電器不可能有電；Rt短路、R1斷路造成2腳輸入高電平；R3斷路、R5短路造成3腳輸入低電平，則6腳一直輸出低電平，三極管不通。
變式訓練1：
電路功能為低溫（低于下限）加熱，高溫（高于上限）停止加熱，在中間保持上一狀態。
三極管導通、繼電器吸合
【解析】由于Rt是負系數熱敏電阻，在高溫時阻值很小，C點輸入高電平，根據比較器功能，N1輸出0，N2輸出1，故D點輸出高電平。
提問解答：對比前面的一題，這里Rt所在的C點分別和N1、N2另一端比較，是兩個不同的設定電位A端低于B端，從而使電路的輸入端情況分成了三種：1、C＜A，CA,CA,C>B，而C達到這兩個電位的時候的溫度也是不一樣的，就有了上下限的控制理念。
2.②
【解析】上下限題型解題框架
當低于下限時(極限思維，低到極致)，則Rt很大，C點低于A和B，則N1出1，N2出0.
當在中間時，A當高于上限時（極限思維），則Rt很小，C點高于A和B，則N1出0，N2出1.
故N1端電位在下限和中間發生變化，理解為N1檢測下限溫度，同理，N2檢測上限溫度。題中想要調低下限溫度，使Rt阻值變大，則C端電位變低，A端電位也需要變低，通過調小Rp1實現。若需要調大上限，則Rt會變小，C端更高，B端電位變高即可，調小Rp2、R5或者調大R4即可。（提問解答）
3.B
【解析】達到高溫時，繼電器不工作原因如下：三極管V斷路，R7斷路；觸發器下端一直輸出0，達到高溫時N2一直為0 ，要么B端太高，R4斷路，Rp2、R5短路；要么C端太低，Rt斷路，R1短路.
4.
變式訓練2：
1.B
【解析】圖a上下限題型分為三塊區間分析：
當低于下限時（此刻未加熱，J1-2在Rp2處，理解為Rp2影響下限），要加熱，J1-1動作，線圈有電，三極管通，基極需要高電平，比較器V-當在中間溫度時，又分為升溫和降溫過程，如何實現保持。加熱過程中，Rt阻值變小，會使得V-電位變高，但是由于J-1開關此刻接在Rp2處，會使得V+電位在加熱瞬間抬升，從而實現保持出1，直到達到一個更高的溫度值，降溫過程與之相反。所以接在Rp1時的V+電位會比接在Rp2的電位低，故Rp1電阻比Rp2電阻大（提問解答）
當高溫時，Rt很小，V->V+,比較器出0，使線圈斷電，停止加熱。
2.B,C
【解析】圖a中分析J1-2開關狀態得出結論，加熱時Rp2電阻有效，故影響上限，圖b中分析J2-2開關狀態，在加熱時Rp4無效被斷路，故Rp3影響上限。常規思路：由觸點開關實現上下限調節，觸點開關的通斷會使得某些電阻只會在加熱或者降溫時有效，那就會對上限或者下限的判定有影響。（提問解答）
3.A
【解析】原溫度為25~35，需調節為28~32，理解為下限溫度更高，上限溫度更低。首先確定會對上限調低的電阻有R1變大、Rp3變大、R2變小,對下限調高的電阻有R1變小、Rp3變小、Rp4變小、R2變大，由于Rp3對上下限都有影響，故先通過調大Rp3滿足上限值，在通過調小Rp4滿足下限值。先后順序變化，雖然調小Rp4會滿足下限，但是再次調節Rp3會使得已經調好的下限值改變，所以一般先改有共同影響的，再改單獨的。（提問解答）
4.水位正常且低溫會加熱，低溫比較器部分還是輸出1，水位正常會出1，加熱器工作三極管基極為1，故我們需要用兩個二極管實現與門等效電路。

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