模塊八 電子電路蹤合應(yīng)用

模塊八電子電路蹤合應(yīng)用課題一555集成時(shí)基電路及其應(yīng)用555集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種可以產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了3個(gè)5kΩ電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者結(jié)構(gòu)與工作原理類似。CMOS產(chǎn)品最后4位數(shù)碼都是7555和7556，雙極型產(chǎn)品最后3位數(shù)碼都是555和556，它們的邏輯功能和引腳排列完全相同。555和7555是單定時(shí)器，556和7556是雙定時(shí)器。雙極型電源電壓+5～+15V，CMOS電源電壓+3～+18V。1.555電路的結(jié)構(gòu)圖2.8.1555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列2．555的控制作用原理（1）輸入信號自TH（6）腳輸入，當(dāng)輸入電壓超過參考電平2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的3腳輸出低電平，同時(shí)放電管導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號自(2)腳輸入并低于1/3VCC時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電管截止。（2）是復(fù)位端，當(dāng)

=

0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)端開路或接VCC。（3）5腳VC是控制電壓端，平時(shí)輸出2/3VCC作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，就改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對輸出的另一種控制。不接外電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01μF的電容器接地，以消除干擾。VT為放電管，VT導(dǎo)通時(shí)，將給接于7腳的電容器提供放電通路。（4）555定時(shí)器主要是由電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來檢測電容上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)的通斷。這就很方便地構(gòu)成從s到數(shù)十min的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、斯密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生和波形變換電路。操作一組成和測試多諧振蕩器電路（1）圖2.8.2為多諧振蕩器電路圖。電路由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向7腳放電，使電路產(chǎn)生震蕩。電容在1/3VCC和2/3VCC之間充電和放電，其波形如圖2.8.2（b）。輸出信號的時(shí)間參數(shù)是T

=

tw1+tw2，tw1

≈

0.7(R1+R2)C，tw2≈0.7R2C，這種振蕩器應(yīng)用很廣。圖2.8.2多諧振蕩器（2）電路安裝調(diào)試。①按圖2.8.2（a）選擇元器件，并測量器件，選擇一個(gè)8腳的插座，插入555電路。連接雙蹤示波器。②接通電源，用示波器觀察uC和uO的波形，并測定周期與頻率。③按圖2.8.3改接電路，通過調(diào)節(jié)RP1和RP2電位器的阻值，來觀察輸出波形的變化。根據(jù)示波器的波形畫出輸出波形。

圖2.8.3占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩

圖2.8.3為占空比、頻率連續(xù)可調(diào)的多諧振蕩器，單獨(dú)調(diào)節(jié)RP1可改變頻率，單獨(dú)調(diào)節(jié)RP2僅改變占空比。還可以通過改變C的值，在比較大的范圍改變頻率。操作二安裝調(diào)試觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈電路（1）電路原理圖2.8.4所示為以555為核心元件構(gòu)成的實(shí)用電路，具有觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈。該電路可用兩個(gè)方式觸發(fā)，在燈亮一段時(shí)間后自動熄滅，可用于家庭起居的照明。圖2.8.4觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈電路電路中220V交流電經(jīng)C1、R降壓、VD2整流、VD1穩(wěn)壓及C3濾波后，為555提供+6V左右的直流電壓。555和R2、C4組成單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路，定時(shí)時(shí)間為tw

≈

1.1R2C4，圖示參數(shù)的定時(shí)時(shí)間約為1min。雙向晶閘管SCR構(gòu)成控制電路，其門極由555的輸出來觸發(fā)。VT1、VT2構(gòu)成兩級放大電路。當(dāng)擊掌聲傳至話筒時(shí)，話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換成電脈沖經(jīng)VT1、VT2放大觸發(fā)555，使555電路置位，輸出端3腳高電平觸發(fā)晶閘管SCR導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮。同樣，若觸摸金屬片A，人體感應(yīng)的交流信號經(jīng)R4、R5加到VT1的基極，也使VT1導(dǎo)通，觸發(fā)555置位。經(jīng)過1min左右，555又回到0態(tài)，3腳為低電平，SCR關(guān)斷，燈熄滅。（2）安裝調(diào)試電路①按電路圖要求選擇元器件，對元器件進(jìn)行檢測，設(shè)計(jì)印制電路板，在印制電路板上焊接元器件以及8腳的插座，插入555元件。②檢查電路正確后，連接電源，用手觸摸A點(diǎn)（可以焊接一個(gè)金屬片），燈應(yīng)該點(diǎn)亮1min左右，再擊掌觀察，燈應(yīng)該點(diǎn)亮1min左右。本電路電源未經(jīng)變壓器降壓，所以調(diào)試時(shí)要小心。為了安全起見，也可以采用隔離變壓器。③調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間，制作電路時(shí)可以用一個(gè)電位器RP串聯(lián)一個(gè)電阻來代替電路中的R2，通過調(diào)節(jié)RP來調(diào)節(jié)時(shí)間。課題二D/A轉(zhuǎn)換器在數(shù)字電子技術(shù)的很多應(yīng)用場合，往往需要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，能實(shí)現(xiàn)這種功能的元器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC。1．D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片電流型輸出8位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。器件核心部分采用倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，如圖2.8.6所示。圖2.8.6倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路它是由倒梯形R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)組成，當(dāng)C0832外接運(yùn)算放大器和參考電壓VREF后就組成了完整的DAC。運(yùn)算器的輸出電壓為：由上式可見，輸出電壓uO與輸入的數(shù)字量成正比，這就現(xiàn)實(shí)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。一個(gè)8位D/A的轉(zhuǎn)換器，它有8個(gè)輸入端，每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位，輸入可有28

=

256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)；它有一個(gè)模擬輸出端，可以輸出256個(gè)電壓，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個(gè)可能值。2．D/A轉(zhuǎn)換器C0832結(jié)構(gòu)各腳功能如下：D0～D7：數(shù)字信號輸入端ILE：輸入寄存器允許，高電平有效CS：片選信號，低電平有效WR1：寫信號1，低電平有效XFER：傳送控制信號，低電平有效WR2：寫信號2，低電平有效IOUT1，IOUT2：電流輸出端Rf：反饋電阻，是集成電路內(nèi)的外接運(yùn)放的反饋電阻VREF：基準(zhǔn)電壓，?10～

+

10VVCC：電源電壓，+5～

+

15VAGND：模擬地NGND：數(shù)字地（可以和模擬地接在一起使用）D/A轉(zhuǎn)換器C0832輸出的是電流，要轉(zhuǎn)換為電壓，還必須經(jīng)過一個(gè)外接運(yùn)算放大器。圖2.8.7D/A轉(zhuǎn)換器C0832邏輯框圖和引腳排列操作一安裝調(diào)試簡易D/A轉(zhuǎn)換器（1）由CC4024與R-2R倒梯形網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)D/A變換，電路如圖2.8.8。

CC4024是個(gè)7級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器，它的7個(gè)輸出Q1～Q7接至R-2R倒梯形網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓uO與成正比。圖2.8.8CC4024與R-2R倒梯形網(wǎng)絡(luò)組成的D/A變換電路（2）按圖2.8.8選擇元器件，一個(gè)14腳插座，電阻R

=

10k?，2R

=

20k?，CC4024等。（3）按圖設(shè)計(jì)印制電路板，在電路板上焊接元器件，集成電路插座，檢查電路無誤后插入CC4024塊。（4）CC4024的CP端連接單次脈沖源，uO接直流數(shù)字電壓表，然后接通電源。（5）控制脈沖源，每送一個(gè)單次脈沖，測量一次uO電壓，記錄之。（6）將C0、R3接到CC4024的2腳，利用接通電源后的高電平使CC4024自動清零。操作二測試DAC0832（1）按圖2.8.9選擇元器件、一個(gè)20腳插座、一個(gè)8腳插座、DAC0832、μA741、電位器、電阻、電容等。圖2.8.9D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)線路（2）按圖設(shè)計(jì)印制電路，在電路板上焊接元器件，集成電路插座，檢查電路無誤后插入DAC0832、μA741集成塊。（3）按圖2.8.9接線，DAC0832的輸入端D0～D7連接邏輯開關(guān)的輸出接口，μA741的輸出端uO接直流數(shù)字電壓表。（4）令D0～D7全部置零，調(diào)節(jié)μA741的輸出端uO為零。（5）按表2.8.1所例的要求輸入信號，用數(shù)字電壓表測量運(yùn)放輸出的模擬電壓uO，并將測量結(jié)果填入表中。課題三A/D轉(zhuǎn)換器在數(shù)字電子技術(shù)的很多應(yīng)用場合，往往需要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，能實(shí)現(xiàn)這種功能的元器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC。A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是將時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量變成時(shí)間幅度上都是離散的數(shù)字量。其核心組成部分是量化編碼電路，依其形式不同可分為逐次比較型ADC和雙積分型ADC等。ADC也是所有數(shù)字測量儀器的核心，因?yàn)橐粋€(gè)模擬量要用數(shù)字量顯示出來，必須要將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能顯示出來。1．A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。ADC0809是采用CMOS工藝制成的單片8位8通道逐次漸近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖2.8.10為原理框圖和引腳排列圖。圖2.8.10ADC0809引腳排列2．各腳功能如下。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬信號輸入端A2、A1、A0：地址輸入端ALE：地址允許鎖存START：啟動信號輸入EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，高電平有效OE：輸出允許信號，高電平有效CLOCK(CP)：時(shí)鐘信號輸入端，一般外接時(shí)鐘頻率640kHzVCC：+5V單電源供電VREF(+)，VREF(?)：基準(zhǔn)電壓的正、負(fù)極。一般VREF(+)接+5V電源，VREF(?)接地。D0～D7：數(shù)字信號輸出端3．8路模擬開關(guān)A2、A1、A0三地址輸入端選通8路模擬信號中的任何一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，地址譯碼與輸入通道的選通關(guān)系如表2.8.2所示。被選模擬通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7地址A200001111A100110011A001010101表2.8.2測量記錄表課題實(shí)施（1）按圖2.8.11選擇元器件，一個(gè)28腳的插座，ADC0809，電阻R

=

1kΩ。圖2.8.11ADC0809實(shí)驗(yàn)線路（2）正確可靠的安裝電路。D0～D7接到0-1電平指示器，CP時(shí)鐘脈沖信號由脈沖信號源提供，頻率f

=

1kHz。A2、A1、A0是起地址設(shè)置作用。（3）檢查電路無誤后，接通電源。調(diào)節(jié)A2、A1、A0地址控制輸入的電平，若要設(shè)置0電平，將相應(yīng)的端口接地，若要設(shè)置為1電平，可以通過開關(guān)串聯(lián)一個(gè)1kΩ的電阻再接到+5V電源。被選模擬通道輸入模擬量地址輸出數(shù)字量INui/VA2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0十進(jìn)制IN04.5000IN14.0001IN23.5010IN33.0011IN42.5100IN52.0101IN61.5110IN71.0111表2.8.3測量記錄表（4）按照表2.8.3的要求，設(shè)置A2、A1、A0的值，觀察記錄IN0～I(xiàn)N7的輸入電平信號，記入表格中，并將結(jié)果換算成十進(jìn)制數(shù)也填入表2.8.3中。（5）用數(shù)字直流電壓表實(shí)測IN0～I(xiàn)N7各點(diǎn)的電壓值，與上面的測量結(jié)果進(jìn)行比較，若有誤差找出誤差原因。課題四數(shù)字式萬用表的安裝和調(diào)試1．?dāng)?shù)字萬用表的功能（1）數(shù)字萬用表的顯示小型數(shù)字萬用表的顯示器一般是液晶顯示器，顯示的位數(shù)通常為3?-8?多種。所謂3?位的液晶顯示器件，是指該電壓表顯示范圍?1999～+1999，最高位只有0和1兩個(gè)數(shù)，后三位可以是0～9的任意整數(shù)。（2）數(shù)字萬用表的測量功能小型的數(shù)字萬用表具有測量直流電壓DCV(200mV～1

000V)，直流電流DCA(200μA～10A)，交流電壓ACV（200V～750V），電阻（200Ω～2MΩ），二極管的導(dǎo)通電壓以及晶體管的靜態(tài)放大倍數(shù)hFE等功能。2．?dāng)?shù)字萬用表的電路及工作原理數(shù)字萬用表的電路由電壓基本表和功能擴(kuò)展測量電路組成。（1）電壓基本表—A/D轉(zhuǎn)換器通常數(shù)字萬用表選用大規(guī)模集成電路ICL7106作為A/D轉(zhuǎn)換器件。ICL7106是數(shù)字萬用表專用A/D轉(zhuǎn)換器件，它可以驅(qū)動3?位的液晶顯示器件，其輸入阻抗高（可達(dá)1010Ω），功耗低（16mW），單電源、寬電壓工作（7～15V）。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2.8.12所示。圖2.8.12數(shù)字萬用表A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖由ICL7106組成的電路只能將±200mV以內(nèi)的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并通過顯示器顯示。即只能測試±200mV以內(nèi)的模擬電壓信號。把只能測試±200mV以內(nèi)的模擬電壓信號、未經(jīng)過功能擴(kuò)展的這個(gè)萬用表稱為“基本表”。要組成實(shí)際意義的數(shù)字萬用表，還必須增加必要的擴(kuò)展電路。（2）小數(shù)點(diǎn)及低電壓指示電路圖2.8.13所示為小數(shù)點(diǎn)及低電壓指示電路。圖2.8.13小數(shù)點(diǎn)及低電壓指示電路圖

（3）直流電壓測量電路直流電壓擴(kuò)展后的直流電壓表的量程為：200mV、2V、20V、200V和1

000V，如圖2.8.14所示。

圖2.8.14直流電壓測量電路（4）直流電流測量電路直流電流擋擴(kuò)展后的直流電流表的量程為：200A、2mA、20mA、200mA和10A，如圖2.8.15所示。圖2.8.15直流電流測量電路（5）交流電壓測量電路交流電壓擋擴(kuò)展后的交流電壓表的量程為：200mV、2V、20V、200V和750V。利用圖2.8.16電路圖將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷汉?，然后再用上面?）的方法進(jìn)行擴(kuò)展。圖2.8.16交流電壓量測量電路（6）電阻測量電路擴(kuò)展后的電阻擋的量程為：200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ，如圖2.8.17所示，一般采用比例法來實(shí)現(xiàn)電阻的測量。圖2.8.17電阻測量電路（7）晶體管hFE測量電路晶體管hFE測量電路如圖2.8.18所示。圖2.8.18晶體管hFE測量電路

（8）二極管測量電路二極管測量電路如圖2.8.19所示。

圖2.8.19二極管測量電路

2．DT832數(shù)字型萬用表電路（1）DT832型數(shù)字萬用表屬于袖珍式3?位數(shù)字萬用表，其性能特點(diǎn)如下。①儀表用一片ICL7106型3?位A/D轉(zhuǎn)換器，配液晶顯示器，電路簡單，表內(nèi)只有一只電位器作為調(diào)整元件，量程開關(guān)兼作電源開關(guān)。②共設(shè)置19個(gè)量程，適合測量DCV、DCA、ACV、Ω、二極管、三極管的hFE。③準(zhǔn)確度高。200mV的VDC擋的基本準(zhǔn)確度達(dá)到±0.25%。④有比較完善的保護(hù)電路，使用中不易損壞。⑤采用9V疊層電池。

（2）DT832型數(shù)字萬用表電路。①DT832型數(shù)字萬用表總電路圖如圖2.8.20所示。圖2.8.20DT832型數(shù)字萬用表總電路圖②DT832型數(shù)字萬用表印制電路圖如圖2.8.21所示，DT832型數(shù)字萬用表印制電路采用雙層覆銅板。圖2.8.21DT832型數(shù)字萬用表印制電路圖操作一檢測