1、人體紅外感應燈電路設計與制作姓名：學號：系部：專業：設計題目：指導教師：人體紅外感應系統的設計職 稱：2016年月日摘要本文介紹了紅外線感應開關的原理， 采用熱釋電紅外探頭 （ PT8A2621）將接收到的微弱信號加以放大， 然后驅動繼電器， 制成紅外熱釋電感應開關。 本開關能探測來自移動人體的紅外輻射， 只要人體進入探測區域， 開關會自動開啟。 該設計可作為企業、賓館、商場及住宅的走廊、樓梯、電梯間、衛生間、庫房等處的自動開關，起到“人來燈自亮，人走燈自滅”的作用，既新穎方便，又節約用電，在某些場所還能起到威懾盜竊活動的防范作用。 本設計結構簡單， 本身不發任何類型的輻射，器件功耗很小，價格

2、低廉，隱蔽性好，應用范圍廣，所以可以通過擴展而達到實際的應用。關鍵詞：紅外線；感應開關；紅外輻射；探測區域目 錄1前 言 .11.1課題的背景與目的 .11.2熱釋電紅外感應開關簡述 .12.1照明系統的構成 .32.2人體紅外線樓道自動照明系統電路.33熱釋電紅外感應開關的組成.53.1傳感器.53.1.1人體熱釋電紅外線傳感器的基本結構和原理.53.1.2熱釋電紅外線傳感器的優缺點 .93.1.3 CDS 傳感器 .103.2集成控制電路 .113.2.1概述 .113.2.2運算放大器 .133.2.3集成運放的性能指標 .133.2.4集成運放的組成 .133.2.5振蕩器 .143.

3、2.6電壓比較器 .153.3可控硅.193.3.1單向可控硅簡介 .193.3.2雙向可控硅 .204.1 元件的散熱問題 .234.2 電子電路的靜電保護 .235結論 .25致謝.26參考 文 獻 .271 前 言1.1 課題的背景與目的節能與環保已經成為當代產品開發的首要考慮因素和最大賣點。 由于我國在新能源研發方面處于落后局面， 目前市場上的普通船型開關、 拉線開關占據著燈具開關市場的主要位置。 然而由于許多不可控因素的出現及人們日常習慣所限， 造成了大量的電能的浪費。這種現象在我們的生活中隨處可見。 空無一人的教室十多盞日關燈依然亮著，非常安靜的樓道內燈火通明，衛生間無人使用卻不熄

4、滅燈光 全國每年因此而損耗的電能可以以億度計量，同時因燈具使用時間的過長，也縮短了燈具的使用壽命， 頻繁的更換燈具也造成了人力， 財力的大量浪費。所以通過這種直接和間接的損耗，每年電能的損失就達數億元。近十年以來，我國建筑體系的不斷發展， 也對照明系統提出了更高的要求。 隨著大量采用電子技術的家用電器面市 , 住宅電子化出現。 近幾年樓宇智能化 （智能家居是以家為平臺，兼備建筑、網絡通訊、信息家電、網絡家電、自動化和智能化，集系統、結構、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節能、健康、環保的家居環境。）又飛速發展起來，其中實現自動照明系統可以減少電能浪費成為實現現代化住宅的重要一筆

5、。 本課題從實際出發， 準備對紅外線樓道自動照明系統進行探索，隨著現代化的發展 , 工業 , 農業 , 商業 , 教育等等行業的用電量都大幅度增加 , 在這種情況下電能的浪費成為人們普遍關注的問題。由此觀之，如何有效的減少照明用電的浪費和更好的管理照明系統已成為一個不可忽視問題。1.2 熱釋電紅外感應開關簡述普通人體會發射10um左右的特定波長紅外線，用專門設計的傳感器就可以針對性的檢測這種紅外線的存在與否，當人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應將向外釋放電荷， 后續電路經檢測處理后就能產生控制信號。這種專門設計的探頭只對波長為10m左右的紅外輻射敏感， 所以除人體以外的其他物體不會引發探

6、頭動作。 探頭內包含兩個互相串聯或并聯的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反， 環境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生1/30釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦， 并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。人體是一特定波長紅外線的發射體，由紅外傳感器檢測到這種紅外線的變化并予以放大選頻處理后， 可以推動適當的負載，此乃人體紅外自動開關。這一檢測技術較之超聲、啞聲、微波方式更為靈敏與準確。 它要求 PIR 熱釋電人體紅外傳感器的信號放大處理電路有很高的靈敏度并要能準確

7、鑒別生物體與非生物體的運動， 使誤動作率降到最低。 且體積小，自耗電微少。采用熱釋電紅外傳感器及專用單片集成電路構成的這種開關能成為人到燈亮、人走燈滅。它安裝方便，可直接替換面板式開關，無需改動市電線路。2/302 照明系統總體設計2.1 照明系統的構成傳統照明控制系統是以照明配電箱通過手動開關來控制照明燈具的通斷， 或通過回路中串入接觸器， 實現遠距離控制。 傳統的照明電路只是為燈提供一定的電壓使其發光 , 這種燈只是人為控制 , 具有很大弊端 , 特別是在一些集體工作地 , 比如說 , 工廠 , 公司 , 學校等 . 而今出現的建筑物自控 (BA) 系統，是以電氣觸點來實現區域控制、 定時

8、通斷、中央監控等功能。2.2 人體紅外線樓道自動照明系統電路該電路的主要元件是熱釋電紅外傳感器，因其抗干擾性好、探測靈敏度高、工作溫度范圍寬等優點被廣泛應用于防盜報警、自動門、感應燈、自動水閥、自動馬達控制等工業和生產領域 。BISS0001 是專為熱釋電紅外傳感器 （PIR）配套設計的集成電路，采用 CMOS工藝制造，具有性能指標高、一致性好、功耗低、外圍電路簡單、安裝調試方便、工作可靠性高等優點（整體電路設計如圖2-1 所示）。圖 2-1整體電路圖的設計外圍電路元件說明：PIR 感應信號經濾波進入芯片內部進行放大，與基準電壓比較, 如果判斷有觸發，運放輸出高電平。這時候計時檢測電路開始計時

9、，計滿一定內部時鐘周期，跳變為高（可避免誤觸發）。上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經由電壓比較器 COP1和 COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發信號Vs 去啟動3/30延遲時間定時器，輸出信號Vo 經晶體管 T1 放大驅動繼電器去接通負載。上圖中， R3為光敏電阻， 用來檢測環境照度。 當作為照明控制時， 若環境較明亮， R3的電阻值會降低，使9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發信號Vs。SW1是工作方式選擇開關， 當 SW1與 1 端連通時，芯片處于可重復觸發工作方式；當 SW1與 2 端連通時，

10、芯片則處于不可重復觸發工作方式。輸出延遲時間Tx 由外部的 R9和 C7的大小調整，值為 Tx24576xR9C7；觸發封鎖時間 Ti 由外部的R10和 C6 的大小調整，值為 Ti 24xR10C6。4/303 熱釋電紅外感應開關的組成3.1 傳感器傳感器是將感受的物理量、化學量等信息，按一定規律轉換成便于測量和傳輸的電信號的裝置。電信號易于傳輸和處理，所以大多數的傳感器是將物理量等信息轉換成電信號輸出的。人體熱釋電紅外線傳感器的基本結構和原理人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列， 依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為 0.62 0.76 m；紫光的波長范圍為 0.38

11、 0.46 m。比紫光光波長更短的光叫紫外線， 比紅光波長更長的光叫紅外線。 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發射的紅外線而輸出電信號的傳感器。一般人體都有恒定的體溫， 一般在 37 度，所以會發出特定波長 10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的 10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發射的 10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件， 這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡， 向外釋放電荷， 后續電路經檢驗處理后即可產生報警信號。人體熱釋電紅外線傳感器（以下簡稱：傳感器）由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等

12、三大部分組成。 熱釋電傳感器是對溫度變化敏感的傳感器。 它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成， 在元件兩個表面做成電極， 在傳感器監測范圍內溫度有T 的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上產生電荷Q，即在兩電極之間產生一微弱的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。 熱釋電效應所產生的電荷Q會被空氣中的離子所結合而消失，即當環境溫度穩定不變時，T=0，則傳感器無輸出。當人體進入檢測區，因人體溫度與環境溫度有差別，產生T，則有T 輸出；若人體進入檢測區后不動，則溫度沒有變化， 傳感器也沒有輸出了。 所以這種傳感器檢測人體或者動物的活動傳感。由實驗證明， 傳感器不加光學透鏡 (

13、 也稱菲涅爾透鏡 ) ，其檢測距離小于 2m，而加上光學透鏡后，其檢測距離可大于 7m。1) 熱釋電效應5/30當一些晶體受熱時， 在晶體兩端將會產生數量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產生的電極化現象，被稱為熱釋電效應。通常，晶體自發極化所產生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發極化電矩不能表現出來。當溫度變化時，晶體結構中的正負電荷重心相對移位，自發極化發生變化，晶體表面就會產生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，圖3-1 表示了熱釋電效應形成的原理。 能產生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶 (LiTaO3 等 ) 、壓電陶瓷（

14、 PZT等）及高分子薄膜（ PVFZ等）熱能懸浮電荷溫度變化極化熱平衡條件TK溫度變化造成極化 T+ TK圖 3-1 熱釋電效應的形成原理熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應， 是一種溫度敏感傳感器。 它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監測范圍內溫度有T的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷Q，即在兩電極之間產生一微弱電壓 V。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產生的電荷Q會跟空氣中的離子所結合而消失， 當環境溫度穩定不變時，T=0，傳感器無輸出。當人體進入檢測區時，因人體溫度與環境溫度有差別，產生T，則有信號輸出；若人體

15、進入檢測區后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應管 FET等組成。其中，濾光片設置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對太陽光和熒光燈光的短波長（約 5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件 PZT將波長在8mm-12mm之間的紅外信號的微弱變化轉變為電信號， 為了只對人體的紅外輻射敏6/30感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片， 使環境的干擾受到明顯的抑制作用。對不同的傳感器來說， 敏感單元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成； P2288由 Li

16、TaO3 制成。這些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容，例 P1、P2。因為這兩個小電容是做在同一硅晶片上的， 而它們形成的等效小電容能自身產生極化，極化的結果是，在電容的兩端產生極性相反的正、負電荷。但這兩個電容的極性是相反串聯的。這正是傳感器的獨特設計之處， 因而使得它具有獨特的抗干擾性。當傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時，由于 P1、P2 自身產生極化，在電容的兩端產生極性相反、電量相等的正、負電荷，而這兩個電容的極性是相反串聯的，所以，正、負電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。當人體靜止在傳感器的檢測區域內時，照射到

17、 P1、 P2上的紅外線光能能量相等，且達到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號輸出。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動的速度非常緩慢， P1、P2上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應頻率很低 （一般為 0.110Hz），即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為 515um），因此，傳感器對它們不敏感。當環境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發生變化時，因 P1、 P2做在同一硅晶片上的，它所產生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無輸出。從原理上講，任何發熱體都會產生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅

18、外線的敏感程度主要表現在傳感器敏感單元的溫度所發生的變化， 而溫度的變化導致電信號的產生。 環境與自身的溫度變化由其內部結構決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應 （一般為 0.110Hz）和對特定波長紅外線 （一般為515um）的響應決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抵抗可見光和大部分紅外線的干擾。2) 濾光窗7/30它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的， 濾光窗能有效地濾除 7.014um 波長以外的紅外線。例如， SCA02-1對 7.514u

19、m 波長的紅外線的穿透量為 70%，在 6.5um 處時下降為 65%，而在 5.0um 處時陡降為 0.1%； P2288的響應波長為614um，中心波長為 10um。物體發射出的紅外線輻射能， 最強波長和溫度的關系滿足 m*T=2989（ um.k）（其。中 m為最大波長，T為絕對溫度）。人體的正常體溫為 3637.5 C ，即 309310.5K，其輻射的最強的紅外線的波長為 m=2989/（309310.5）=9.679.64um，中心波長為 9.65um。因此，人體輻射的最強的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應波長（714um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大

20、限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。綜上所述，傳感器只對移動或運動的人體和體溫近似人體的物體起作用。菲涅爾透鏡 根據菲涅耳原理制成， 把紅外光線分成可見區和盲區，同時又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器 (PIR) 靈敏度大大增加。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PIR 上；二是將檢測區內分為若干個明區和暗區，使進入檢測區的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產生變化熱釋紅外信號， 這樣 PIR 就能產生變化電信號。不使用菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑不足 2 米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發揮最大作用。配上菲涅

21、爾透鏡時傳感器的探測半徑可達到10 米。例如，一些傳感器對遠在 20 米處快速行駛的汽車里的人體也能可靠地檢測到。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。 圖 2 為它的平面圖。從圖中可以看出，透鏡在水平方向上分寸成 3 個部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區域。最上面部分的每一等份為一個透鏡單元，它們由一個個同心圓構成， 同心圓圓心在透鏡單元內。中間和下半部分的每一等份也為分別一個透鏡單元，同樣由同心圓構成，但同心圓圓心不在透鏡單元內。當光線通過這些透鏡單元后，就會形成明暗相間的可見區和盲區。由于每一個透鏡單元只有一個很小的視角，視角內為可見區，視角外為盲區。 任何兩個相鄰透鏡單元之間均以一

22、個盲區和可見區相間隔， 它們斷續而不重疊和交叉，如圖這樣，當把透鏡放在傳感器正前方的適當位置時，運動的人體一旦出現在透鏡的前方， 人體輻射出的紅外線通過透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區（盲區）和明亮區（可見區），使傳感器表面的溫度8/30不斷發生變化，從而輸出電信號。也可以這樣理解，人體在檢測區內活動時，一離開一個透鏡單元的視場，又會立即進入另一個透鏡單元的視場，（因為相鄰透鏡單元之間相隔很近），傳感器上就出現隨人體移動的盲區和可見區，導致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區和盲區，還有聚焦作用， 其焦點一般為 5 厘米左右，實際應用時， 應根據實際情況或資料提

23、供的說明調整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方15 厘米的地方。菲涅爾透鏡一般采用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對波長為 10um左右的紅外線來說卻是透明的。表 3-1 熱釋電人體紅外線傳感器SCA02-1 的主要電參數。項目參數條件電源電壓2.210.0V源極電壓0.32.0V25 C源極阻抗47KId=643uA電 平 衡10%Max）頻率響應0.330Hz12db （Max）響應波長7.514um平均大于70%工作溫度-10+50 。 C熱釋電紅外線傳感器的優缺點不同于主動式紅外傳感器， 被動紅外傳感器本身不發任何類型的輻射，隱蔽性好，器件功

24、耗很小，價格低廉。但是，被動式熱釋電傳感器也有缺點，如：1）信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾；2）被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；9/303）易受射頻輻射的干擾；4）環境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈；5）被動紅外探測器的主要檢測的運動方向為橫向運動方向，對徑向方向運動的物體檢測能力比較差抗干擾性能：1）防小動物干擾探測器安裝在推薦地使用高度， 對探測范圍內地面上地小動物， 一般不產生報警。2）抗電磁干擾探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408中要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。3）抗燈光干擾探測器在正常靈敏度的范圍內，受 3

25、 米外 H4鹵素燈透過玻璃照射， 不產生報警。紅外線熱釋電傳感器的安裝要求：紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內， 其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關系 . 。正確的安裝應滿足下列條件：1）紅外線熱釋電傳感器應離地面2.0-2.2米。2）紅外線熱釋電傳感器遠離空調,冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。3）紅外線熱釋電傳感器探測范圍內不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。4）紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關系很大。紅外線熱釋電傳

26、感器對于徑向移動反應最不敏感,而對于橫切方向( 即與半徑垂直的方向 )移動則最為敏感 .在現場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環。傳感器硫化鎘（ Cds）即光敏電阻器，這是目前最常見的光敏電阻器。光敏電阻器是利用半導體光致導電的原理制造的。這種光敏電阻器的基座是陶瓷片，上面涂有硫化鎘多晶體，再經燒結制成。光敏電阻器的表面還涂有防潮樹脂。光敏電阻器的10/30光譜特性曲線與人眼對可見光的響應曲線比較接近。 光敏電阻器的電阻值隨光照強度而變化。在暗光條件下它的電阻值可達 10M，在強光下它的電阻值僅為數百歐姆或數千歐姆。 光敏電阻器的光照特性在多數情況下是非線性

27、的， 只有在微小區域內呈線性。 光敏電阻器的電阻值有較大的離散性。 光敏電阻器的靈敏度是指光敏電阻器不受光照時的電阻值 ( 暗阻 ) 和受光照時的電阻值 ( 亮阻 ) 的相對變化值。在一般情況下，照度越低，單位照度改變時的電阻值變化越大。即在低照度下光敏電阻器的靈敏度較高。光敏電阻器是電路的關鍵元件，它對光線的強弱有敏感的反應，在本電路中要求光敏電阻器受到光照時的阻值應小于5k ，在暗光情況下阻值應大于1M，可選符合要求的MG41-22光敏電阻器。3.2 集成控制電路概述雖然被動式熱釋電紅外探頭有些缺點， 但是利用特殊信號處理方法后， 仍然使它在某些領域具有廣闊的應用前景。 因此，有很多生產商

28、根據 PIR 傳感器的特性設計了專用信號處理器，比如 HOLTEK HT761X、PTI PT8A26XXP、 WELTRENDWT8072,BISS0001。圖是 PIR 信號處理部分，有兩個運算放大器、一個窗口比較器、一個穩壓器、一個系統振蕩器和一個邏輯控制器。其它是依賴處理結果的控制部分，這里重點介紹PIR 信號處理部分，控制部分就簡單略過。11/30圖信號處理部分電路圖由于 PIR 信號變化緩慢、幅值小，針對該特點， 專用信號處理器一般分為三步處理，具體處理步驟如下：a）濾波放大普通 PIR 傳感器輸出信號幅值一般都很小， 大約幾百微伏到幾毫伏，為了后續電路能作有效的處理，考慮到傳感器

29、的信噪比， 通常取增益 72.5dB，通帶 0.3Hz7Hz。同時，由于是處理模擬小信號，所以為了保證放大器的工作穩定可靠，電路中特別集成了一個穩壓器用于給傳感器、放大器和比較器供電。b）窗口比較器經過放大后的信號通過窗口比較器后檢出滿足幅值要求的信號后， 再轉換成一系列數字脈沖信號。c）噪聲抑制數字信號處理根據對人體運動特點以及傳感器的特性的長期研究， 用固定時間內計脈沖個數和測脈沖寬度的方法來甄別有效的人體信號，這里由系統振蕩器提供時鐘源（16kHz）。OP2OOP2N比較器OP2P鎖定電路模式及 CDSCDSOP1P分壓電路控制電路MODEOP1N隱壓器OP1O噪聲抑制輸出驅動OUTVE

30、ESOCS系 統 振蕩器REST控制電路定時上電復位OSCD振蕩器過零觸發ZC圖 3-2人體感應開關方框圖12/30運算放大器集成運算放大器（簡稱運放）是一種高電壓放大倍數的直接耦合放大器。它工作在放大區時，輸入和輸出呈線性關系，所以它又被稱為線性集成電路。集成運放是一種高放大倍數、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路。集成運放的性能指標1）開環差模電壓放大倍數Aod它是指集成運放在無外加反饋回路的情況下的差模電壓的放大倍數。2）最大輸出電壓Uop-p它是指一定電壓下，集成運放的最大不失真輸出電壓的峰- 峰值。3）差模輸入電阻r id它的大小反映了集成運放輸入端向差模輸入信號源索取電流的大

31、小。要求它愈大愈好。4）輸出電阻 r O它的大小反映了集成運放在小信號輸出時的負載能力。5）共模抑制比 CMRR它放映了集成運放對共模輸入信號的抑制能力，其定義同差動放大電路。CMRR越大越好集成運放的組成它有四部分組成：1）偏置電路 : 偏置電路是提供各級靜態工作電流的;2）輸入級：其作用是提供與輸出端成同相關系和反相關系的兩個輸入端, 為了抑制零漂，采用差動放大電路3）中間級：其作用是提供較高的電壓放大倍數; 為了提高放大倍數，一般采用有源負載的共射放大電路。4）輸出級：其作用是提供一定的電壓變化和電流變化; 為了提高電路驅動負載的能力，一般采用互補對稱輸出級電路13/30振蕩器振蕩電路在

32、測量 , 自動控制 , 通信 , 無線電廣播和遙控等許多領域中有著廣泛的應用, 甚至在收音機 電視機 和電子表等日常生活用品中也離不開它。振蕩電路包括正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路 , 它們不需要輸入信號便能產生各種周期性的波形 , 如: 正弦波 , 方波 , 三角波和鋸齒波等 . 因為本課題涉及到系統時鐘和定時電路 , 所以現介紹一下非正弦波振蕩電路 : 矩形波振蕩電路。矩形波有兩種 , 一種是輸出電壓處于高電平時時間 TH和輸出電壓處于低電平的時間 TL 不相等 , 另一種是二者相等 . 人們常把 TH=TL 的矩形波稱為方波 . 下面介紹方波發生電路。方波發生電路的構成：我們可選擇滯回

33、比較器作為開關，用電阻與電容相串聯的 RC電路作為具有延遲作用的反饋網絡，構成圖如下所示。它的右邊是滯回比較器，起開關作用；他的左邊是 RC電路，起反饋和延時作用。圖 3-3方波發生電路滯回比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩定的狀態。設接通電源時刻電容兩端的電壓 UC=0，滯回比較器的輸出電壓U0=+UZ，則集成運放同相輸入端此時的電位為 U+ =R2/R 2+R3（+UZ）而 U0=+UZ 時電容充電，使集成運放反向輸入端的電位U-14/30（它等于 UC）由零逐漸上升。在U-低于 U+以前， U0=+UZ 不變。當 U-上升到略高于 U+時， U0 從高電平跳變為低電平，即變為 -UZ。

34、當 U0=-UZ 時， U+=R2/R2 +R3（-UZ），同時電容經 R1放電，使 U-逐漸下降。在 U-高于 U+以前， U0=-UZ 不變，當 U-下降到略低于 U+時， U0 從-UZ 跳變為 +UZ，又回到初始狀態。如此周而復始，產生振蕩，輸出方波。振蕩周期由圖可知， UC 的值從 T1 時刻的 R2/R2+R3（UZ）下降到 T2 時刻的 -R2/R 2+R3（UZ）所需要的時間就是振蕩周期的一半，即而UC 的變化規律就是簡單的RC充放電規律。不難看出這里RC充放電的三要素是：1）時間常數 =R1C2）在 T1 時刻 UC的初始值是 R2/R 2+R3（UZ）3）若 T=， UC的

35、終了值是 -UZ。根據一階 RC電路的三要素法可得UC=（-UZ-R2 /R2+R3 （UZ）（ 1-e （ - t/R1C） ）+R2/R2+R3（ UZ）其中T=T-T1，且 T1TT2。當 T=T/2 時， UC=-R2/R2+R3（UZ），將這些條件代如上面的式，得-R2/R2+R3（ UZ=（-UZ-R2/R2+R3（UZ）（ 1-e （ - t/R1C ） +R2/R2 +R3（ UZ）解之可得：T=2R1Cln(1+2R/R 3)通常將矩形波為高電平的時間與周期時間之比稱為占空比。方波的占空比為50%。如果需要產生占空比小于或大于50%的矩形波，可以利用電容充電的時間常數與放電的

36、時間常數不相等。 利用二極管的單向導電性可以使電容充電與放電回路不同，因而可使電容充電與放電的時間常數不同。內部振蕩器外接振蕩電阻器引腳，個別需外接RC振蕩元件，此時外接的電阻器或電容器便可作為時間的調整元件。也有的集成電路將振蕩元件全部集成在芯片內部，不需要外接元器件，這時振蕩頻率就無法外調節。電壓比較器電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小( 用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關系 ) 。電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數字電路的接口，還可以用作波形產生和變換電路等。注：電壓比較器中的集成運放通常工作在非線性區。及滿足如下關系：15/30U- >U+ 時U O=UOLU

37、- <U+ 時U O=UOH簡單電壓比較器：我們把參考電壓和輸入信號分別接至集成運放的同相和反相輸入端，就組成了簡單的電壓比較器。圖 3-4電壓比較器及輸出特性下面我們對它們進行分析一下（只對圖3-4 （1）所示的電路進行分析）它的傳輸特性如圖3-4(3) 所示：它表明：輸入電壓從低逐漸升高經過UR時， uo 將從高電平變為低電平。相反，當輸入電壓從高逐漸到低時，uo 將從低電平變為高電平。閾值電壓：我們將比較器的輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平時對應的輸入電壓的值。它還被稱為門限電壓。簡稱為：閾值。用符號UTH表示簡單的電壓比較器結構簡單，靈敏多高，但是抗干能力差，因此我們就要對它進

38、行改進。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。下面著重介紹窗口比較器:簡單比較器和回滯比較器有一個共同的特點, 即 U1單方向變化時 ,U0 只跳變一次 , 因而只能檢查一個電平 . 如果要判斷 U1是否在某兩個電平之間 , 則應采用窗口比較器。電路構成窗口比較器的主要特點是輸入信號單方向變化( 例如從足夠低單調升高到足夠高 ) 可使輸出電壓跳邊兩次。他形似窗口 , 故具有這種傳輸特性的比較器, 成為窗口比較器 . 將他與反相簡單電壓比較器 , 同相簡單電壓比較器比較, 我們發現 , 可用兩個閥值不同的簡單比較器構成窗口比較器 , 閥值小的簡單比較器采用反相輸入接法, 閥值大的簡單比較

39、器采用同相輸入接法 , 再用具有單向導電性的二極管將兩個簡單比較器的輸出引到16/30同一點 , 作為窗口比較器的輸出端。集成電路芯片BISS0001 熱釋電紅外控制集成電路采用標準的DIP16 腳塑封結構，內部由系統時鐘、兩級運放、電壓比較器、檢測器、計時器、過零檢測器及輸出控制電路等組成。BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態電流極小， 配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構成被動式的熱釋電紅外傳感器。廣泛用于安防、自控等領域能。特點:a）靈敏度高，內置兩級增益可調運放電路及溫度補償電路，這種電路能抑制如熱氣團流所產生的紅外干擾，誤報率低，探測距離達10以上。b）控制

40、時間可調。c）有兩種輸出信號，可驅動雙向可控硅或繼電器。d）內置穩壓器輸出3.1 基準電壓直接驅動PIR。e）外接 CDS傳感器，白天抑制輸出。f ）工作電壓 4.0-5.5V ，工作電流 1。g）對于交流供電的控制電路設計有過零檢測控制，使被控負載的接通與斷開均處于交流電的過零點， 這不僅可以減弱對負載的電流沖擊，同時也消除了開關器件對電源的干擾，降低對電源的污染。h）外接 RC振蕩元件，便于調整輸出控制的時間長短。圖 3-5管腳圖17/30表 3-2 管腳說明引腳名稱I/O功能說明1AI可重復觸發和不可重復觸發選擇端。當A 為“ 1”時，允許重復觸發；反之，不可重復觸發2VOO控制信號輸出端。由 VS的上跳前沿觸發，使