數(shù)顯電路原理ppt

1、1數(shù)顯式測(cè)量電路的數(shù)顯式測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試電子課程設(shè)計(jì)電子課程設(shè)計(jì)2 數(shù)顯式測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試數(shù)顯式測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試意義：意義：繼學(xué)習(xí)繼學(xué)習(xí)模擬電路和數(shù)字電路理論知識(shí)模擬電路和數(shù)字電路理論知識(shí)后的后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)：經(jīng)歷由給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書經(jīng)歷由給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書查資料、選方案查資料、選方案 框圖設(shè)框圖設(shè)計(jì)，選擇元器件計(jì)，選擇元器件 單元電路和整體電路設(shè)計(jì)單元電路和整體電路設(shè)計(jì)安裝調(diào)安裝調(diào)試試印刷電路板圖設(shè)計(jì)、繪制印刷電路板圖設(shè)計(jì)、繪制寫總結(jié)報(bào)告寫總結(jié)報(bào)告的全過程；的全過程；3教學(xué)方法：教學(xué)方法：教師指導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。教師指導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)相結(jié)

2、合。 教師只針對(duì)每一階段的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解，整教師只針對(duì)每一階段的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解，整個(gè)設(shè)計(jì)過程、安裝調(diào)試過程要求由同學(xué)自己完成。個(gè)設(shè)計(jì)過程、安裝調(diào)試過程要求由同學(xué)自己完成。 教學(xué)安排教學(xué)安排 分四階段：分四階段： 第一階段：框圖和原理電路設(shè)計(jì)第一階段：框圖和原理電路設(shè)計(jì) ； 30分；分；第二階段：安裝調(diào)試；第二階段：安裝調(diào)試；40分分第三階段：印刷電路板圖設(shè)計(jì)；第三階段：印刷電路板圖設(shè)計(jì)； 10分；分；第四階段：總結(jié)第四階段：總結(jié) 、答辯。、答辯。20分。分。4時(shí)間安排：時(shí)間安排：框圖和原理電路框圖和原理電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)安裝調(diào)試安裝調(diào)試印刷電路板圖設(shè)計(jì)印刷電路板圖設(shè)計(jì)寫總結(jié)寫總結(jié)報(bào)告報(bào)告答辨

3、答辨兩組班級(jí)交叉進(jìn)行兩組班級(jí)交叉進(jìn)行自控1004自控1001自實(shí)1001自控1002自控1003甲乙5任務(wù)書：任務(wù)書： 1、可測(cè)量可測(cè)量NPN硅三極管的電流放大系數(shù)硅三極管的電流放大系數(shù) 199，測(cè)試條件為：，測(cè)試條件為：（1）IB=10A，允許誤差，允許誤差2%；（2）14VVCE16V，且對(duì)不同，且對(duì)不同 值的值的三極管，三極管， VCE的值基本不變。的值基本不變。 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè) 數(shù)顯式測(cè)量電路，要求：數(shù)顯式測(cè)量電路，要求： 2、用、用兩只數(shù)碼管分別用來顯示十位和個(gè)位兩只數(shù)碼管分別用來顯示十位和個(gè)位 發(fā)光二極管用來顯示百位發(fā)光二極管用來顯示百位，其亮狀態(tài)和，其亮狀態(tài)和暗狀態(tài)分別表示暗狀

4、態(tài)分別表示1和和0，6 3、數(shù)字顯示器顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，顯示數(shù)字顯示器顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，顯示周期的長短要合適，應(yīng)大于人眼的滯留時(shí)間周期的長短要合適，應(yīng)大于人眼的滯留時(shí)間（0.1S)。 5、限定使用的主要元器件如限定使用的主要元器件如P16所示。所示。 4、設(shè)設(shè)B、C、E三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)三極管插入時(shí)，三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)三極管插入時(shí)，打開電源，顯示器即顯示該三極管的打開電源，顯示器即顯示該三極管的 值。值。7第一階段第一階段 框圖和原理電路設(shè)計(jì)框圖和原理電路設(shè)計(jì)2、框圖設(shè)計(jì)：、框圖設(shè)計(jì)：就是方案設(shè)計(jì)。即由給定的任務(wù)書，定出就是方案設(shè)計(jì)。即由給定的任務(wù)書，定出實(shí)現(xiàn)它的整體方案（確定主要功能塊實(shí)現(xiàn)它

5、的整體方案（確定主要功能塊單元電路及相互聯(lián)單元電路及相互聯(lián)系），并用方框圖表示出來。系），并用方框圖表示出來。 參考參考 P4圖圖1-3，比較二者的異同點(diǎn)，比較二者的異同點(diǎn)，用用B5紙畫出紙畫出。1、查閱資料：、查閱資料：了解物理參數(shù)數(shù)顯式測(cè)量電路的基本原理了解物理參數(shù)數(shù)顯式測(cè)量電路的基本原理和設(shè)計(jì)方法、步驟和設(shè)計(jì)方法、步驟（主要資料是設(shè)計(jì)指南（主要資料是設(shè)計(jì)指南P2P13介紹的介紹的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓VP數(shù)顯式測(cè)量電數(shù)顯式測(cè)量電路的設(shè)計(jì)）。路的設(shè)計(jì)）。8明天（周二）下午1:00每人交框圖（B5紙）、總體電路圖（A4紙）各1份VPVX轉(zhuǎn)換電路；

6、轉(zhuǎn)換電路；壓控振蕩器；壓控振蕩器；計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路；計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路；計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；清清0信號(hào)產(chǎn)生電路等。信號(hào)產(chǎn)生電路等。4、繪制整體電路圖：用、繪制整體電路圖：用A4紙畫出。紙畫出。參考參考 P14圖圖1-13。如如 VP數(shù)顯式測(cè)量電路數(shù)顯式測(cè)量電路中的中的3、主要單元電路的設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算（根據(jù)性能、指、主要單元電路的設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算（根據(jù)性能、指標(biāo)要求）：標(biāo)要求）：9一、數(shù)顯式測(cè)量電路的基本結(jié)構(gòu)：一、數(shù)顯式測(cè)量電路的基本結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器壓控振蕩器計(jì)數(shù)時(shí)間計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路&計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器鎖存器鎖存器譯碼器譯碼器顯示器顯示器X被測(cè)參數(shù)被測(cè)參數(shù)V

7、XV1V2V310工作波形圖：工作波形圖：說明：說明：如果計(jì)數(shù)時(shí)間遠(yuǎn)小于人眼的滯留時(shí)間如果計(jì)數(shù)時(shí)間遠(yuǎn)小于人眼的滯留時(shí)間（0.1S），鎖存器，鎖存器可以省略；利用譯碼器的消隱端，使數(shù)碼管在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)為暗可以省略；利用譯碼器的消隱端，使數(shù)碼管在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)為暗狀態(tài)，效果更佳。狀態(tài)，效果更佳。顯示時(shí)間顯示時(shí)間遠(yuǎn)大于人眼的滯留時(shí)間遠(yuǎn)大于人眼的滯留時(shí)間（0.1S） 。顯示時(shí)間TCTdV1V2V3清清0信號(hào)信號(hào)鎖存信號(hào)鎖存信號(hào)11二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)要求二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)要求a.漏源電壓漏源電壓VDS = 10V，允許誤差允許誤差5%；b.漏極電流漏極電流ID

8、= 10A，允許誤差允許誤差1 A;此時(shí)的柵源電壓此時(shí)的柵源電壓VGS 即為夾斷電壓即為夾斷電壓VP 。（1）可測(cè)量）可測(cè)量N型溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓型溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓VP（負(fù)值，（負(fù)值，絕對(duì)值絕對(duì)值9.9)，測(cè)試條件為：，測(cè)試條件為：12（2）用兩只用兩只LED數(shù)碼管構(gòu)成十進(jìn)制數(shù)字顯示器，高位與數(shù)碼管構(gòu)成十進(jìn)制數(shù)字顯示器，高位與低位間顯示小數(shù)點(diǎn)，即最大顯示數(shù)字為低位間顯示小數(shù)點(diǎn)，即最大顯示數(shù)字為9.9 。數(shù)字顯示器。數(shù)字顯示器顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，顯示周期的長短要合適，（應(yīng)大于顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，顯示周期的長短要合適，（應(yīng)大于人眼的滯留時(shí)間人眼的滯留時(shí)間0.1S)。（3）設(shè)設(shè)D、G、

9、S三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管插入時(shí)，打開三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管插入時(shí)，打開電源，顯示器即顯示該場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓電源，顯示器即顯示該場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓VP的絕對(duì)值。的絕對(duì)值。13VPVX轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器壓控振蕩器10進(jìn)制進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器被測(cè)被測(cè)JFET與與門門計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路10進(jìn)制進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器清零信號(hào)產(chǎn)清零信號(hào)產(chǎn)生電路生電路七段譯碼器七段譯碼器七段譯碼器七段譯碼器三、方框圖設(shè)計(jì)三、方框圖設(shè)計(jì)：14四、主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算：四、主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算：VPVX轉(zhuǎn)換電路：轉(zhuǎn)換電路：15V10VRRRVCC212021DSARVIICCD10221PXVV

10、問題：問題：如何實(shí)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn) VX轉(zhuǎn)換？轉(zhuǎn)換？難點(diǎn)！難點(diǎn)！IDI116IB（1）IB=10A，允許誤差，允許誤差2%； 提示：測(cè)試條件提示：測(cè)試條件采用固定偏流電路采用固定偏流電路RbRCVCCIB =VCC VBE RbIC只需選擇合適的只需選擇合適的VCC 、Rb。（2）14VVCE16V，且對(duì)不同，且對(duì)不同 值的值的三極管，三極管， VCE的值基本不變。的值基本不變。 還有一個(gè)測(cè)試條件還有一個(gè)測(cè)試條件此時(shí)，電路中不能有此時(shí)，電路中不能有RC 。17后面應(yīng)加一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換電路后面應(yīng)加一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋-+IiIfRfVo如何把兩部分電路連接起來，同時(shí)

11、又能如何把兩部分電路連接起來，同時(shí)又能保證保證BJT工作在放大狀態(tài)工作在放大狀態(tài)IC = IB 。IC與與 成正比。成正比。18壓控振蕩器：壓控振蕩器：A2：反相積分電路，：反相積分電路，A3：遲滯比較器，：遲滯比較器，V1m=13V（VCC= 15V）工作波形如圖所示：工作波形如圖所示：19由波形圖可知由波形圖可知/2112RVCVtXam 而而mamVRRV15470RR54.取取例如，例如，R4=15K，R5=24KXm154121XVVRRCR2tT/ /m1X4512XXVVRRCR21T1f/ /=思考：思考： 數(shù)顯式測(cè)量電路數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？與此有何異同？20計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)

12、生電路：計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：2l)(n21211CRRTd2CRT212Cln21由由TC=30ms，Td=0.5s，并取并取C2=0.33F，可定可定R11、R12 。C3是濾波電容，是濾波電容，可取可取0.01 F或或0.022 F 。2l)(n21211CRRTd2CRT212Cln22在計(jì)數(shù)時(shí)間在計(jì)數(shù)時(shí)間TC內(nèi)，計(jì)數(shù)器記錄的脈沖個(gè)數(shù)內(nèi)，計(jì)數(shù)器記錄的脈沖個(gè)數(shù)N為為Pm15412212Xm15412212XCVVRRCR22CRVVRRCR22CRTTN/lnln應(yīng)令應(yīng)令N=10VP ，取，取C1=330p，則由，則由R12、C2、R4、R5、V1m可求出可求出R2計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路：計(jì)數(shù)

13、、譯碼、顯示電路：原電路采用原電路采用74LS90計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器、 74LS49譯碼器和共陰極譯碼器和共陰極LED數(shù)碼管。數(shù)碼管。注意：注意： 數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？KR560223兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的連接方式如下：兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的連接方式如下：74LS90：2/5異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，包含異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，包含1個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和和1個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下降沿觸發(fā)；個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下降沿觸發(fā)；有有2個(gè)異步清個(gè)異步清0端、端、 2個(gè)異步置個(gè)異步置9端，均為高電平有效。端，均為高電平有效。90-290-1思考：思考： 數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？數(shù)顯式測(cè)量電

14、路與此有何異同？24說明：說明：此處采用的七段譯碼器此處采用的七段譯碼器49是高電平是高電平輸出有效，后接共陰極數(shù)碼管。由輸出有效，后接共陰極數(shù)碼管。由于于TTL門電路門電路IOH很小很小, 不適于用拉不適于用拉電流驅(qū)動(dòng)，即不能直接驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)，即不能直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)數(shù)碼管，必須加驅(qū)動(dòng)電路。碼管，必須加驅(qū)動(dòng)電路。R拉電流驅(qū)動(dòng)拉電流驅(qū)動(dòng)&VOH+5V而而 數(shù)顯式測(cè)量電路要求采用的數(shù)顯式測(cè)量電路要求采用的七段譯碼器七段譯碼器47是低電平輸出有效，是低電平輸出有效，后接共陽極數(shù)碼管。是灌電流驅(qū)后接共陽極數(shù)碼管。是灌電流驅(qū)動(dòng)，動(dòng)， TTL門電路門電路IOL很大很大, 可以直可以直接驅(qū)動(dòng)接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼

15、管。數(shù)碼管。R=?灌電流驅(qū)動(dòng)灌電流驅(qū)動(dòng)VCC&DOLFCCIVVVR 限流電阻限流電阻25譯碼器的消隱信號(hào)？譯碼器的消隱信號(hào)？26清清0信號(hào)產(chǎn)生電路：信號(hào)產(chǎn)生電路： 清清0信號(hào)的寬度信號(hào)的寬度tW00.7R13C4tW0選擇的原則選擇的原則:a.應(yīng)遠(yuǎn)大于應(yīng)遠(yuǎn)大于74LS90的清的清0信號(hào)的延信號(hào)的延遲時(shí)間遲時(shí)間(40ns);b.應(yīng)遠(yuǎn)小于計(jì)數(shù)脈沖的最小周期應(yīng)遠(yuǎn)小于計(jì)數(shù)脈沖的最小周期Tmin（由計(jì)數(shù)時(shí)間（由計(jì)數(shù)時(shí)間TC/99決定）決定） 為什么？為什么？即：即：0.4s0.7R13C4300 s。74LS90的清的清0信號(hào)為正脈沖，且必須產(chǎn)生在計(jì)數(shù)時(shí)間信號(hào)為正脈沖，且必須產(chǎn)生在計(jì)數(shù)時(shí)間V2（高電平

16、）上升沿到來的時(shí)刻。由此可采用下列電路：（高電平）上升沿到來的時(shí)刻。由此可采用下列電路：思考：思考： 數(shù)顯式測(cè)量電路與此是否相同？數(shù)顯式測(cè)量電路與此是否相同？11VVCRTWO2040ln41327（3）總體電路繪制（注意事項(xiàng)）總體電路繪制（注意事項(xiàng)）布局合理，疏密有致。（布局合理，疏密有致。（紙張尺寸紙張尺寸: :A4 ）注意信號(hào)流向：通常從輸入端或信號(hào)源畫起，按信號(hào)流向的注意信號(hào)流向：通常從輸入端或信號(hào)源畫起，按信號(hào)流向的主通道，由左至右，由下至上（或反之），將各單元電路依次主通道，由左至右，由下至上（或反之），將各單元電路依次排列成排列成S形。形。集成電路用示意圖（非管腳圖）表示，并標(biāo)出

17、型號(hào)和有用管集成電路用示意圖（非管腳圖）表示，并標(biāo)出型號(hào)和有用管腳號(hào)。腳號(hào)。與非門和反相器按單個(gè)門電路的符號(hào)畫出。與非門和反相器按單個(gè)門電路的符號(hào)畫出。&1與非門與非門反相器反相器分立元件，包括電源、地線用符號(hào)表示，標(biāo)出數(shù)值，電阻、分立元件，包括電源、地線用符號(hào)表示，標(biāo)出數(shù)值，電阻、電容等應(yīng)選用標(biāo)稱值。電容等應(yīng)選用標(biāo)稱值。連線應(yīng)橫平豎直，不準(zhǔn)畫斜線，交叉點(diǎn)應(yīng)用黑圓點(diǎn)標(biāo)出。連線應(yīng)橫平豎直，不準(zhǔn)畫斜線，交叉點(diǎn)應(yīng)用黑圓點(diǎn)標(biāo)出。28（3）總體電路繪制）總體電路繪制可對(duì)所設(shè)計(jì)電可對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行路進(jìn)行multisim仿真仿真29通知：通知：end1、明天（本周二）、明天（本周二） 上午上午1-2節(jié)節(jié) 講課。講課。2、明天（本周二）下午、明天（本周二）下午1:00 甲甲 班進(jìn)實(shí)驗(yàn)室班進(jìn)實(shí)驗(yàn)室3、 9月月3日（下周一）上午日（下周一）上午8:00 乙乙 班進(jìn)實(shí)驗(yàn)室班進(jìn)實(shí)驗(yàn)室4、 9月月6日（下周四）下午日（下周四）下午1:00 答辯答辯課代表留電話30（4）關(guān)于溢出報(bào)警電路）關(guān)于溢出報(bào)警電路74LS74：雙：雙D上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)器，異步清器，異步清0端低電平有端低電平有效。效。74LS74-2在此作反相器，在此作反相器，清清0端接端接90-2的的QD，當(dāng)當(dāng)VP的絕對(duì)值大于的絕對(duì)值大于9.9