模擬電子技術課程設計

摘要模擬電子技術根底是一門實踐性很強的技術根底課。為了加強實踐環(huán)節(jié)，使理論教學緊密聯(lián)系實際，提高了學生獨立工作及分析解決實際問題的能力，在模擬電子技術根底課程實踐中，我制作了家用自動照明燈。這盞燈用光敏傳感器件和磁控開關控制555的觸發(fā)狀態(tài)和電源，使在黃昏進入室內時，開門后要摸黑找電燈開關，頗感不便，這時，我們需要自動照明，并延時自動熄滅。從節(jié)約能源的角度出發(fā)，應實現(xiàn)了人來燈亮，人走燈滅。這盞燈采用了雙極型555，晶閘管，干簧繼電器，穩(wěn)壓二極管和三極管等一些電子元件組成。目錄摘要……………………….1目錄……………………….2第一章1.1總體方案的選擇……………………….3第二章2.1總設計方案說明……………………….42.2實驗框圖……………….62.3單元電路說明………….72.4實驗的焊接…………….92.5實驗仿真圖……………102.6實驗實物連接圖………………………11第三章3.1心的體會………………12第四章4.1評分……………………13附錄………………………….13參考文獻…………………….141.1總體方案的選擇這次的家用自動照明燈用雙極型555，晶閘管，干簧繼電器，穩(wěn)壓二極管和三極管等一些電子元件組成。當人進入房間時自動點亮，當人離開時，延時熄滅。具有方便，節(jié)能，環(huán)保等優(yōu)點?？傮w來看，共有兩種方案，如下列圖所示：方案一磁控開關磁控開關硅光電三極管感應C1充電IC雙極型555開關SVS雙向晶閘管接通自動熄滅此種方案能正常運行，當到晚上時，VT因無光照成高阻，555的4腳呈高電平〔〕1V〕，其處于待觸發(fā)狀態(tài)。當晚上開門進來時，兩個反極性排列的磁鐵被拆開，干彈簧的兩極接通，有12V電壓加至555，555得電工作，由于C1上電壓不能突變，剛通電時呈低電平，使555復位，3腳呈高電平，VS觸發(fā)導通，電燈亮，此后，C1通過R1充電，當充到高于2/3VDD閾值電平時，即經過了延時。方案二磁控開關接通磁控開關接通IC雙極型555硅光電三極管感應VS雙向晶閘管接通C1充電自動熄滅開關S此種方案可以運行，當到晚上時，VT因無光照成高阻，555的4腳呈高電平〔〕1V〕，其處于待觸發(fā)狀態(tài)。當晚上開門進來時，磁控開關一直處于通路，兩個反極性排列的磁鐵被拆開，干彈簧的兩極接通，有12V電壓加至555，555得電工作，由于C1上電壓不能突變，剛通電時呈低電平，使555復位，3腳呈高電平，VS觸發(fā)導通，電燈亮，此后，C1通過R1充電，當充到高于2/3VDD閾值電平時，也就經過了延時。第二章2.1總設計方案說明如電路圖所示，用光敏傳感器件和磁控開關控制555的觸發(fā)狀態(tài)和電源，使在晚上進入室內時，自動照明，并延時自動熄滅。市電～220V降壓整流，共555直流12V電壓。555和R1、C1，VT、RP等組成可控觸發(fā)延時電路。白天，VT〔3DU51A〕因光照呈低阻，使555的4腳呈低電平〔＜0.7V〕，555被強制復位，3腳呈低電平，VS截至。晚上，VT因無光照成高阻，555的4腳呈高電平〔＞1V〕，其處于待觸發(fā)狀態(tài)。當晚上開門進來時，兩個反極性排列的磁鐵被拆開，干彈簧的兩極接通，有12V電壓加至555，555得電工作，由于C1上電壓不能突變，剛通電時呈低電平，使555復位，3腳呈高電平，VS觸發(fā)導通，電燈亮，此后，C1通過R1充電，當充到高于2/3VDD閾值電平時，即經過延時td=1.1R1C1約兩分鐘后，555復位。假設繼續(xù)用燈，可將開關S接通；假設不用燈，定時一到，燈自熄。工作電路圖如家用自動照明電路圖圖中IC選用雙極型555；VS采用0.6A/400V的雙向晶閘管MAC97-6或1A/400V的MA494A4或BCR1AM；VD選用1N4004〔1A/400V〕硅整流二極管；VDW采用硅穩(wěn)壓二極管2CW57〔0.25W，9V〕；磁控開關選用JAG-12型〔DC9V、1H，50mA〕干簧繼電器；C4選用CB3-400V-0.47uF+-10%聚丙烯電容器；VT選用3D51A 硅光電三極管，其PCM=50mW、暗電流ID＞0.2uA，光電流IL＞0.3mA，響應時間ts≤10-5s。2.2實驗框圖VTVT：硅光電三極管IC：雙極型555VS:雙向晶閘管1A/400V開關S控制磁控開關：干簧管自動熄滅C1充電2.3單元電路說明IC555的原理555時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結合在同一硅片上的組合集成電路。它設計新穎，構思奇巧，用途廣泛，我們知道，555電路在應用和工作方式上一般歸納為3類。每類工作方式又有很多個不同的電路。在實際應用中，除了單一品種的電路外，還可以組合很多不同電路，如：多個單穩(wěn)，多個雙穩(wěn)，單穩(wěn)和無穩(wěn)，雙穩(wěn)和無穩(wěn)的組合等。555時基電路的工作過程如下：當2腳，即比擬器A2的反相輸入端加進電位低于?VDD的觸發(fā)信號時，那么VT9、VTll導通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的VTl4提供一偏流，使VTl4飽和導通，它的飽和壓降Vces箝制VTl5的基極處于低電平，使VTl5截止，VTl7飽和，從而使VTl8截止，VTl9導通，VT20完全飽和導通，VT21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。此時，不管6端(閾值電壓)為何種電平，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(VTl4-VTl7)中的4．7kΩ電阻的正反應作用(VTl5的基極電流是通過該電阻提供的)，3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到6腳出現(xiàn)高于?VDD的電平為止。當觸發(fā)信號消失后，即比擬器A2反相輸入端2腳的電位高于?VDD，那么VT9、VTll截止，VTl4因無偏流而截止，此時假設6腳無觸發(fā)輸入，那么VTl7的Vces飽和壓降通過4.7kΩ電阻維持VTl3截止，使VTl7飽和穩(wěn)態(tài)不變，故輸出端3腳仍維持高電平。同時，VTl8的截止使VT6也截止。當觸發(fā)信號加到6腳時，且電位高于?VDD時，那么VTl、VT2、VT3皆導通。此時，假設2腳無外加觸發(fā)信號使VT9、VTl4截止，那么VT3的集電極電流供應VTl5偏流，使該級飽和導通，導致VTl7截止，進而VTl8導通，VTl9、VT2。都截止，VT21飽和導通，故3腳輸出低電平。當6腳的觸發(fā)信號消失后，即該腳電位降至低于?VDD時，那么VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此時，假設2腳仍無觸發(fā)信號，那么VTl5通過4.7kΩ電阻得到偏流，使VTl5維持飽和導通，VTl7截止的穩(wěn)態(tài)，使3腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時，VTl8的導通，使放電級VT6飽和導通。通過上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要2腳的電位低于?VDD，即有觸發(fā)信號參加時，必使輸出端3腳為高電平；而當6腳的電位高于?VDD時，即有觸發(fā)信號加進時，且同時2腳的電位高于?VDD時，才能使輸出端3腳有低電平輸出。4腳為復位端。當在該腳加有觸發(fā)信號，即其電位低于導通的飽和壓降0.3V時，VT8導通，其發(fā)射極電位低于lV，因有D3接入，VTl7為截止狀態(tài)，VTl8、VT21飽和導通，輸出端3腳為低電平。此時，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。因VT8的發(fā)射極通過D3及VTl7的發(fā)射極到地，故VT8的發(fā)射極電位任何情況下不會比1.4V電壓高。因此，當復位端4腳電位高于1.4V時，VT8處于反偏狀態(tài)而不起作用，也就是說，此時輸出端3腳的電平只取決于2腳、6腳的電位。干簧管的工作原理干簧管是一種磁敏的特殊開關，它通常由兩個或三個導磁又導電材料做成的黃片觸點，被封裝在充有惰性氣體或真空的玻璃管中，玻璃管內平行封裝的簧片端部重疊，并擁有一定間隙或相互接觸已構成開關的常開或常閉接點。當永磁鐵靠近干簧管時，或者由纏繞在干簧管上面的線圈通電后形成磁場是簧片磁化時，簧片的接點就會感應出極性相反的磁極，由于磁極極性相反而相互吸引，當吸引的磁力超過簧片的抗力時，分開的接點便會吸合；當磁力減小到一定程度時，在簧片抗力的作用下接點有恢復到初始狀態(tài)，這樣就完成了一個開關的作用。因此，可以作為一個磁控開關，當回家開門時，門上的磁鐵是開關閉合，過一會有自動翻開。晶閘管晶閘管又叫可控硅，是一種大功率的整流元件，它的整流電壓可以控制，當供應整流電路的交流電壓一定時，輸出電壓能夠均勻調節(jié)，它是一個四層三端的半導體器件。它有陽極、陰極和控制極，其內有四層PNPN半導體，三個PN結?？刂茦O不加電壓時，陽極〔+〕、陰極〔-〕間加正向電壓不導通，陰極〔+〕、陽極〔-〕間加反向電壓也不導通，分別稱為正向阻斷和反向阻斷。陽極〔+〕、陰極〔-〕加正向電壓，控制極〔+〕、陰極〔-〕加一電壓觸發(fā)，可控硅導導通，此時控制極去除觸發(fā)電壓，可控硅仍導通，稱為觸發(fā)導通。要想關斷〔不導通〕，只要電流小于維持電流就行了，去除正向電壓也能關斷。在整流電路中，晶閘管在承受正向電壓的時間內，改變觸發(fā)脈沖的輸入時刻，即改變控制角的大小，在負載上可得到不同數值的直流電壓，因而控制了輸出電壓的大小。晶閘管導通的條件是陽極承受正向電壓，處于阻斷狀態(tài)的晶閘管，只有在門極加正向觸發(fā)電壓，才能使其導通。門極所加正向觸發(fā)脈沖的最小寬度，應能使陽極電流到達維持通態(tài)所需要的最小陽極電流，即擎住電流IL以上。導通后的晶閘管管壓降很小。2.4實驗的焊接由于電路有些復雜，所以焊接要十分精確。手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。手工焊接一般分四步驟進行。①準備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應對元器件的引線鍍錫。②加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。假設是要拆下印刷板上的元器件,那么待烙鐵頭加熱后,用手或鑷子輕輕拉動元器件,看是否可以取下。③清理焊接面:假設所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用光烙錫頭"沾"些焊錫出來。假設焊點焊錫過少、不圓滑時,可以用電烙鐵頭"蘸"些焊錫對焊點進行補焊。④檢查焊點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。2.5實驗仿真圖2.6實驗實物連接圖：第三章3.1心得體會這次的模擬電子技術根底課程設計讓我感到很有意義。課程設計讓我們學會用自己學過的知識來解決實際問題，并且有益于我們對所學過知識的復習和記憶，提高了我們掌握課本知識的能力。在剛開始課程設計的時候，覺得自己制造一盞燈也沒什么，應該很簡單，可在制造的過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的理論學習不夠深的，所以又很難，而且自己只是掌握理論的知識，沒有實踐過，對于焊接，還有調試多沒有太多接觸，所以就覺得有些難。于是乎我就又從教材和實驗手冊對知識進行全面梳理，并向同學和老師請教自己不會的知識和操作，最終我熟練的掌握了根本理論知識和一些操作，而且我還領悟到許多平時學習難以掌握和理解的知識，學會了如何思考的思維方式，找到了設計靈感。經過看課本、實驗指導書和其他的一些參考資料，而且對理論知識梳理掌握后，我決定做家用自動照明燈。起初以為電路圖簡單，可是在我們去買所需的電子元件時，我們才發(fā)現(xiàn)有些電子元件并沒有賣的，于是我們只能改實驗電路圖，有些不懂的地方只能問老師和其他同學，最后我終于成功的改造了電路圖，買到了所有所需的電子元件。在連接電路圖的過程中，經過不斷的練習和焊接，終于成功的連接了電路，一直以為用電烙鐵連接電路板很簡單，操作起來才發(fā)現(xiàn)確實有些技術含量，雖然有些地方連接的不怎么好，但是最終都連接上了。接下來該實驗電路板的運行，經過不斷的嘗試，雖然燈亮了，但是沒有進門自動點亮，只一點很是讓我失望，可是在這次課程設計中過程才是最重要的，至少我做過這件事情，我還是很欣慰?？偟膩碚f，在課程設計過程中，我不斷的發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。盡管課程設計是在期末時做的，我們也學習了所有的課本知識，也掌握了許多知識，但是還有很多地方理解領悟不到位，由于對雙極型555、雙向晶閘管、干簧繼電器等一些電子元件在書本上中未能掌握，所以只能參考其他文獻。課程設計給了我很多專業(yè)知識的認識以及手工操作的提高，使我開拓了自己的思想，對我以后的大學專業(yè)課的學習有很大的幫助，也對我以后的大學生活有很重要的意義！第四章評分評定工程評分成績1.選題合理、目的明確〔5分〕2.設計方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性〔15分〕3.焊接良好、布線規(guī)那么〔10分〕4.設計結果到達指標要求〔25分〕5．態(tài)度認真、學習刻苦、遵守紀律〔15分〕6.設計報告標準化、分析、仿真、計算正確〔30分〕總分〔100分〕附錄IC555一個