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放大器设定上下限调节复习
学习目标：
知道比较器的各引脚功能及芯片功能
能够通过常规电路分析其功能
掌握区分上下限相关电阻的方法，了解如何调节设定值
知识巩固：
1、放大器芯片（右图为cf741放大器芯片）共 个引脚， 其中 脚接电源正极， 脚接电源负极， 脚作为正向输入端， 脚作为反向输入端， 脚作为输出端，剩下的引脚全部悬空不使用。
2、放大器有名为比较器，芯片功能为根据两个输入脚电位大小进行比较，分为以下三种情况：
若V2＜V3，则输出高电平（取决于电源正极接多少）；
若V2＞V3，则输出低电平（取决于电源负极接多少）；
若V2=V3，则输出电源正负极中间值。
基础题型：单个放大器的设定值调节分析
如图所示是一个水温控制器的电路原理图。CF741是一个运算放大器，其工作原理为：当3脚电势高于2脚电势时，6脚输出高电平；当3脚电势低于2脚电势时，6脚输出低电平。当Rt检测到水温高于设定值时，J-1断开，电热器停止加热；当Rt检测到水温低于设定值时J-1闭合，电热器开始加热。请完成1～3题。
1．当3脚电势高于2脚电势时，以下说法正确的是 (　　 )
A．V2亮，V1不亮 B．三极管集电极为低电平
C．触点J-1断开 D．三极管截止
2.下列说法不正确的是 （ ）
A．热敏电阻Rt为负温度系数热敏电阻
B．调大R1 ,温度设定值变高
C．将R4划片向下滑动，温度设定值变低 （设定值调节题型）
D．V1为加热指示灯，V2为高温指示灯
环节设定：小组讨论
提问一：调节R1时，引脚3电位是否改变，如何理解设定值？
提问二：6脚输出高低电平时，V1、V2发光的情况是否能通过单纯的正极高负极低则导通的理念理解？
提问三：该电路有什么不足之处？
3．(故障分析)在对电路进行调试过程中发现无论如何调节，电热器始终不加热，以下原因不可能的是(　　)
A．R1断路 B．Rt断路 C．R2断路 D．R3断路
变式训练1：两个比较器实现区间控制
如图是一小型常压锅炉供暖自动控制部分电路图，热水循环是靠水泵来强制循环的。当锅炉内水温达到85℃时，控制电路能自动使水泵起动工作，当水温降至50℃时，自动将水泵关闭。图中Rt是负温度系数热敏电阻，请完成以下任务：
（1）当锅炉内水温达到上限温度时，三极管V （在①导通；②截止中选择一项，将序号填写在 处），继电器 （在①吸合；②释放中选一项，将序号填写在 处）。
提问：为什么会有两个温度设定值？
（2）调试时，发现温度的下限值过高，不能到达50℃，则应该 ①调大Rp1；②调小Rp1中选择一项，将序号填写在 处）。（设定值调节题型）
提问：为什么不是调节Rp2？若需要调大上限，如何调节？
3、（故障分析）运行一段时间后，发现当水温超过85℃时，循环水泵不工作，不可能的原因是： （ ）
A.Rt内部断路 B. R1虚焊 C.R7虚焊 D.三极管V内部断路
（4）由于继电器在断开瞬间有较大的自感电动势，可能损坏三极管V，所以需要有个保护电路，请在下面的虚框中补全该电路。
变式训练2：单个比较器如何实现区间控制
小明设计了如图a所示的水箱水温控制电路，其中IC是电压比较器，当输入电位V＋>V－时，输出高电平；当输入电位V＋Rt应选择________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
提问：图a中Rp1和Rp2电阻谁大，为什么？
(2)小明在搭建电路过程中，发现手头的继电器没有转换触点开关，于是重新设计了如图b所示电路。在其他参数及水温控制范围不变的前提下，比较a、b两电路可知：用于调节上限温度的电位器分别是________、________(在A. Rp1；B. Rp2；C. Rp3；D. Rp4中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
提问：怎么分析相关的调节电阻？
(3)搭建并调试完成图b电路后，若想改变水温控制范围为28℃～32℃，在不改变其他电路参数的前提下，以下调节措施中合理的是________(在A.先调大Rp3、再调小Rp4；B.先调小Rp3、再调大Rp4；C.先调大Rp4、再调小Rp3；D.先调小Rp4、再调大Rp3中选择合适的选项，将序号填入“________”处；
（设定值调节题型）
提问：调节的先后顺序改变会有什么影响？
(4)为防止干烧，小明增设了水位监测电路(水位过低时水位信号输出为低电平、正常时输出为高电平)，并希望利用虚框内电路实现水位正常且温度低于设定值时，才开始加热的功能。请帮他完成电路连线。
套题总结：电路中在设定值上下会使输入信号高低变换，取决于感应电阻位置及正负系数，由功能描述可反向推导判定。多个设定温度其实就意味着电路中有多个设定温度或者多个感应电阻，通过区间状态分析变化情况，从而可以推导参与检测控制上下限的电阻，其中特别要注意有些电阻，是既能影响下限，又能影响上限的，改变该电阻，会使得已经调节好的设定值再次被改变。
解析版
基础题型：
1.B
【解析】3脚电势高于2脚电势时，6脚输出高电势，三极管V3导通，继电器J吸合，三极管V3集电极为低电平。
2.B
【解析】A.电路功能为低温加热，反向推导，加热器要加热，触点开关J-1需要闭合，继电器线圈J有点导通，三极管导通，需要6脚输出为高电位，3脚输入高于2脚输入，则理解为2脚低电位，Rt电阻大，故Rt是负温度系数电阻
B.调大R1，但是R3、4、5三个电阻没变，比较器的3脚电位不变，所以达到平衡状态时2脚的电位不变，在Rt达到更大阻值时能实现，则设定温度会更低（提问1解答）
C.R4划片下滑，会使得3脚输入电位变低，则2脚和3脚进行比较时的电位也降低，R1未变化，故只能是Rt电阻变大，其设定温度更低
D.6脚出高时加热，而V1能亮，注意6脚出低电平是-9v，故V2是能亮，此时高温不加热（提问2解答）
提问3解答：该电路只有一个温度设定值，当温度超过该值J-1断开，低于该值，J-1闭合，会造成触点开关短时间内多次反复开闭，对继电器造成损坏。
3.B
【解析】不管什么温度都不加热，其原因如下：V4正接V3断路、R2断路导致继电器不可能有电；Rt短路、R1断路造成2脚输入高电平；R3断路、R5短路造成3脚输入低电平，则6脚一直输出低电平，三极管不通。
变式训练1：
电路功能为低温（低于下限）加热，高温（高于上限）停止加热，在中间保持上一状态。
三极管导通、继电器吸合
【解析】由于Rt是负系数热敏电阻，在高温时阻值很小，C点输入高电平，根据比较器功能，N1输出0，N2输出1，故D点输出高电平。
提问解答：对比前面的一题，这里Rt所在的C点分别和N1、N2另一端比较，是两个不同的设定电位A端低于B端，从而使电路的输入端情况分成了三种：1、C＜A，CA,CA,C>B，而C达到这两个电位的时候的温度也是不一样的，就有了上下限的控制理念。
2.②
【解析】上下限题型解题框架
当低于下限时(极限思维，低到极致)，则Rt很大，C点低于A和B，则N1出1，N2出0.
当在中间时，A当高于上限时（极限思维），则Rt很小，C点高于A和B，则N1出0，N2出1.
故N1端电位在下限和中间发生变化，理解为N1检测下限温度，同理，N2检测上限温度。题中想要调低下限温度，使Rt阻值变大，则C端电位变低，A端电位也需要变低，通过调小Rp1实现。若需要调大上限，则Rt会变小，C端更高，B端电位变高即可，调小Rp2、R5或者调大R4即可。（提问解答）
3.B
【解析】达到高温时，继电器不工作原因如下：三极管V断路，R7断路；触发器下端一直输出0，达到高温时N2一直为0 ，要么B端太高，R4断路，Rp2、R5短路；要么C端太低，Rt断路，R1短路.
4.
变式训练2：
1.B
【解析】图a上下限题型分为三块区间分析：
当低于下限时（此刻未加热，J1-2在Rp2处，理解为Rp2影响下限），要加热，J1-1动作，线圈有电，三极管通，基极需要高电平，比较器V-当在中间温度时，又分为升温和降温过程，如何实现保持。加热过程中，Rt阻值变小，会使得V-电位变高，但是由于J-1开关此刻接在Rp2处，会使得V+电位在加热瞬间抬升，从而实现保持出1，直到达到一个更高的温度值，降温过程与之相反。所以接在Rp1时的V+电位会比接在Rp2的电位低，故Rp1电阻比Rp2电阻大（提问解答）
当高温时，Rt很小，V->V+,比较器出0，使线圈断电，停止加热。
2.B,C
【解析】图a中分析J1-2开关状态得出结论，加热时Rp2电阻有效，故影响上限，图b中分析J2-2开关状态，在加热时Rp4无效被断路，故Rp3影响上限。常规思路：由触点开关实现上下限调节，触点开关的通断会使得某些电阻只会在加热或者降温时有效，那就会对上限或者下限的判定有影响。（提问解答）
3.A
【解析】原温度为25~35，需调节为28~32，理解为下限温度更高，上限温度更低。首先确定会对上限调低的电阻有R1变大、Rp3变大、R2变小,对下限调高的电阻有R1变小、Rp3变小、Rp4变小、R2变大，由于Rp3对上下限都有影响，故先通过调大Rp3满足上限值，在通过调小Rp4满足下限值。先后顺序变化，虽然调小Rp4会满足下限，但是再次调节Rp3会使得已经调好的下限值改变，所以一般先改有共同影响的，再改单独的。（提问解答）
4.水位正常且低温会加热，低温比较器部分还是输出1，水位正常会出1，加热器工作三极管基极为1，故我们需要用两个二极管实现与门等效电路。

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