課題一555時基電路的應用

1、第三部分 應用電子電路實習 課題一 有線對講機電路 一、目的 1熟悉低頻功率放大集成電路LM386的功能和引腳。 2熟悉有線對講電路的組成。 3學習識別和使用基本電子元件。二、內(nèi)容與說明有線對講機電路是使用低頻放大電路將拾取的音頻信號進行放大的裝置。低頻放大電路是電子線路應用最廣泛的電路之一。傳統(tǒng)的由分立元件組成的低頻放大電路，已被性能優(yōu)良的集成電路所取代。集成電路（IC）按其功能，分為模擬繼集成電路和數(shù)字集成電路兩大類，本課題采用的LM386是一種模擬集成電路，它具有音頻功率放大的功能，其外形封裝為雙列直插式，屬塑封類集成電路。其引腳排列方式見圖1.1。 LM386是美國國家半導體公司系列功

2、放集成電路中的一個品種，因其有功耗低，工作電源電壓范圍寬、外圍元件少和裝置調(diào)整方便等優(yōu)點，故廣泛應用于通信設備、收錄音機、電子琴和各類電子設備中，其典型電參數(shù)如下：工作電壓范圍412V，靜態(tài)電流4mA，輸出功率660mA（最大），電壓增益為46dB（最大），帶寬300kHz，諧波失真0.2%，輸入阻抗50k，輸入偏置電流250nA。該電路有同相、反向兩個輸入端，即：從5腳輸出電壓信號的極性與3腳（同相端）輸入信號的極性相同，而與2腳（反相端）輸入信號的極性相反。這兩種輸入形式單從聲音上是聽不出差別的，無論哪一種輸入，電路都一樣工作。1腳與8腳為增益調(diào)整，當兩腳懸空時，電路的增益由內(nèi)部設計決定；

3、當在1腳與8腳之間接入一個幾十微法電容時，電路增益達到最大值。電路增益可根據(jù)實際需要調(diào)整。一個實用的有線對講機電路見圖1.2。該電路中由于LM386的電壓放大倍數(shù)為20倍，對輸入很?。◣缀练┑囊纛l信號，這個電壓放大倍數(shù)不能產(chǎn)生足夠的音量輸出。這里用三極管VT進行前置放大，提高電路的總電壓放大倍數(shù)。電路中R2為VT集電極負載電阻,R1提供VT的偏置電流,C1、C2、C3分別為輸入、輸出隔直流電容。電位器RP起音量調(diào)節(jié)作用。伴隨輸入信號的變化，輸出功率會在大范圍內(nèi)上下快速波動，由于負載的變化會引起電源電壓的變化，這將造成工作不穩(wěn)定和電氣性能變壞，利用電容C4、C5兩端電壓不能瞬時躍變的特點，這就

4、可以防止這類現(xiàn)象的發(fā)生。電容C4、C5稱為去耦電容，由于電解電容等效電感較大，470uF電解電容C5對高頻信號的濾波效果不好，故采用小電熱C4與之并聯(lián)，提高對信號的濾波效果。雙刀雙擲開關S用于轉換揚聲器BA、BB分別為聽、講的工作狀態(tài)。這個有線對講機電路稍加改進，就可以應用在辦公室、樓層管理、病房呼叫等場合。此放大器夜適合在其它輸入信號低的場合使用，例如前置話筒組成小型放大器等。應用時注意過高的電平信號將使輸入級過載造成嚴重失真。 三、組裝與調(diào)試 1根據(jù)外觀辨認三極管的管腳和極性，用萬用表檢測驗證后，在面包板上組裝由三極管構成的前置放大器。 2組裝LM386集成電路，由于LM386是所有音頻功

5、率放大集成電路中使用最簡便的一種，只要電路組裝正確，無須調(diào)試即可使用。 3在輸入端加入一音頻信號（頻率為50500Hz，電壓大小為幾十毫伏），即可在揚聲器中發(fā)出音響。調(diào)節(jié)電位器RP，輸出強度就隨之變化。 4雙刀雙擲開關S分別置于揚聲器BA、BB為聽、講的工作狀態(tài)，模擬有線對講機來檢驗電路的放大效果。 四、元件清單 IC LM386 功率放大集成電路 VT 3DG6 NPN型小功率三極管 RP 100k 小型碳膜電位器 R1 1M 1/8W碳膜電阻器 R2 4.7k 1/8W碳膜電阻器 C1 10uF/16V 鋁電解電容器 C2 22 uF/16V 鋁電解電容器 C3、C5 470 uF/16V

6、 鋁電解電容器 C4 0.1 uF/63V 滌綸或瓷介電容器 BA、BB 8 電動式揚聲器 S 雙刀雙擲開關五、 預習與作業(yè)1 說明下列晶體世界觀型號的意義 3DG6C 3AX31B2 有一只電容器，上面標志是： CZJX250V0.03310%，試說明意義。3 說明下列電容器標志意義： 104K100V 10nJ100V 1nJ400V 103M63V 4當需要多路使用（例如4路）時，圖1.2電路的有線對講機應做如何改動?課題二 固體語音錄放電路一、目的1熟悉固體語音錄放集成電路的基本工作原理。2學習用固體語音錄放組裝語言復讀機。二、內(nèi)容與說明固體語音錄放電路是應用大規(guī)模集成電路技術制成的新

7、型電路，它不同于傳統(tǒng)的磁帶錄音方式，省去了機械傳動裝置和電子電路元件，具有結構緊湊、易于使用、不怕掉電、永久記憶和功耗低等特點。本課題介紹利用ISD1420語音芯片制作的錄放電路，具有高保真、體積小和線路簡單等特點，可實現(xiàn)多次錄音和循環(huán)放音等功能。它可以組成語言復讀機配合錄音機使用，也可以開發(fā)成電話錄音機或微型錄音、留言機。本課題使用的ISD1420語音電路，是美國ISD公司研制的高保真錄放一體化單片語音大規(guī)模集成電路ISD1200/1400系列中的一種。ISD1200/1400系列按照錄放時間長短可分為ISD1210、ISD1212、ISD1416和ISD1420四種型號，時間可分為10s、

8、12s、16s和20s。ISD1200/1400系列除了錄放時間不同外，其它如功能、用法等均相同。采用ISD1420，20s的錄放時間對于一般的需要是足夠了。ISD1420芯片的外圍電路簡單，無需擴展存儲器等電路，同時由于免去了模數(shù)及數(shù)模轉換，不存在量化噪聲，所以單片ISD1420即構成了一個完整的高品質(zhì)錄放音系統(tǒng)。ISD1420語音電路為28腳雙列直插結構，管腳功能見圖2.1，內(nèi)部工作原理框圖見圖2.2。ISD1420芯片主要引腳功能：電源（VCCA、VCCD）：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠進供電

9、端處相連，而去耦電容應盡量靠近芯片。地線（VSSA、VSSD）：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊鍵盤上相連。錄音（）：低電平有效。只要變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。錄音期間，必須保持為低。變高或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結束，芯片自動寫入一個信息結束標志（EOM），使以后的重放操作可以及時停止。之后芯片自動進入節(jié)電狀態(tài)。錄音指示（）：處于錄音狀態(tài)時，此端為低，可驅(qū)動LED。此外，放音遇到EOM標志時，此端輸出一個低電平脈沖。電平觸發(fā)放音（）：此端從高變低時，芯片開始放音。放音持續(xù)至此端回到高電平，或遇到EOM標志，內(nèi)存結束。放音結束后芯片自動

10、進入節(jié)電狀態(tài)。邊沿觸發(fā)放音（）：此端每觸發(fā)一次，芯片放音一次。話筒輸入（MIC）：此端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動增益控制電路（AGC）將前置增益控制在15至24dB。外接話筒應通過串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的10k輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點。話筒參考（MIC REF）：此端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，提高共模抑制比。自動增益控制（AGC）：AGC動態(tài)調(diào)整前置增益，以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧囂聲）時，失真都能保持最小，響應時間取決于此端的5k輸入阻抗和外接對地電容（即線路圖中的C6）的時間常數(shù)。釋放時間取決

11、于此端外接的并聯(lián)對地電容和電阻（即線路圖中R5和C6）的時間常數(shù)。470k和47F的表稱值在絕大多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。模擬輸出（ANA OUT）：前置放大器輸出。前置電壓增益取決于AGC端的電平。模擬輸入（ANA IN）：此端即芯片錄音的輸入信號。對話筒輸入來說，ANA OUT端應通過外接電容連至本端。該電容和本端的3k輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其它音源可通過交流耦合直接連至本端。喇叭輸出（SP+、SP-）：這對輸出端能驅(qū)動8-16的喇叭。單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至4倍。錄音時，它們都成高阻態(tài)，節(jié)電模式下，它們保持為低電

12、平。外部時鐘（XCLK）：此端內(nèi)部有下拉元件，不用時應接地。地址（A0-A7）：地址端有兩個作用，取決于最高（MSB）兩位的狀態(tài)。當A7或A6有一個為0時，所有輸入均解釋為地址位，作為當前錄放操作的起始地址。地址端只作輸入，不輸出操作過程的內(nèi)部地址信息。地址在、或的下降沿鎖存。圖2.2芯片內(nèi)部電路中，拾音話筒通過一個隔直電容到前置放大器。放大分兩部進行：先通過輸入前置放大器，再通過混合增益放大器。信號通道通過在模擬輸出管腳（ANA OUT）與模擬輸入管腳（ANA IN）之間連接一個電容與電阻來完成。自動增益控制（AGC）電路動態(tài)地監(jiān)視放大器的信號輸出幅度并發(fā)出增益控制電壓到前置放大器。前置放大

13、器的增益被自動調(diào)整，以保證最佳幅度信號進入濾波器，并經(jīng)輸入濾波器將信號再次調(diào)整后送到模擬收發(fā)器。通過取樣時鐘取樣并進行電平轉換，最后進入模擬存儲陣列。放音時，在相同取樣時鐘的控制下，將錄入的模擬電壓順序從存儲陣列中讀出，重組取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去除取樣頻率分量并恢復原始波形，然后信號進入輸出功率放大器。功放兩個輸出腳可以直接驅(qū)動一個8-16的揚聲器。圖2.3為利用ISD1420制作的復讀機原理圖，整機工作電壓為5V，錄放時間為20S。錄音時按下錄音鍵（帶自鎖），REC=0呈錄音狀態(tài)，錄音指示燈REC LED亮，開始錄音，當斷開S3鍵時，停止錄音，REC LED指示燈滅，為放音作好準

14、備。當需要放音時，按下S2鍵（帶自鎖），啟動器件放音。當使用觸發(fā)方式放音時，可按動按鈕開關S1，此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音至結束。 三、組裝與調(diào)試1 按圖2.3電路進行組裝，注意ISD1420芯片是CMOS型大規(guī)模集成電路，防止靜態(tài)對電路的損壞。要注意電源極性不能接反，否則會損壞芯片。2 按下開關S3，錄音指示REC LED發(fā)光，這時可對著MIC講話。根據(jù)所選芯片型號，錄音時間應適當掌握，當發(fā)光二極管REC LED熄滅，即為錄音時間結束。3 分別試驗邊沿觸發(fā)放音（S2按下）與電平觸發(fā)放音（S1按下）工作方式，觀察兩種模式下的不同放音效果。四、元件清單 IC ISD1200/1400 系列

15、固體語音錄放電路 LED 發(fā)光二極管 R1、R9 1k 碳膜電阻器 R2 5.1K 碳膜電阻器 R3、R4 10k 碳膜電阻器 R5 470k 碳膜電阻器 R6、R7、R8 100k 碳膜電阻器 C1 220F/16V 鋁電解電容器 C2、C3、C4、C5 0.1F/63V 滌綸或瓷介電容器 C6 4.7F/16V 鋁電解電容器 C7 1000pF 滌綸或瓷介電容器課題三 可編程放大電路一、目的1了解和熟悉集成模擬開關CC4066的功能及使用方法。2了解可編程放大器的基本結構和形式，熟悉LM324采用單電源時，作交、直流放大器的使用方法。3了解和熟悉譯碼器74LS138或74LS139的使用方

16、法，理解使能端、片選端和地址輸入端在受計算機程序控制時的作用。二、內(nèi)容與說明 在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，各檢測回路可能采用不同類型的傳感器，而它們提供的信號幅度范圍不同（從微伏到伏）。為了保證送到A/D轉換器的信號在同一范圍內(nèi)，需要對各通道信號進行不同增益的放大，即采用可編程放大器，通過程序調(diào)節(jié)各通道放大倍數(shù)，是A/D轉換器滿量程信號達到均一化，從而大大提高測量精度?？删幊谭糯笃鞯慕Y構原理如圖3.1。圖3.1中，可編程電阻網(wǎng)絡可用譯碼器和集成模擬開關構成。在用計算機進行編程控制時，譯碼器的地址輸入和使能端有計算機控制；在進行巡回檢測時，可用二進制計數(shù)器的輸出作譯碼器的地址輸入。圖3.2為用四雙向模

17、擬開關CC4066、集成運放LM324以及電阻連接的可編程交、直流放大器，模擬開關的控制端（圖中未畫出）可連接2-4線或3-8線譯碼器的輸出端。圖3.3為一種可編程交流放大器原理圖。電路中，由CC40106施密特反向器與電阻R1及電容C1構成一個多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率低于100HZ的方波，作CC4013雙D觸發(fā)器構成的2位二進制異步計數(shù)器的時鐘脈沖。該計數(shù)器的輸出作為74LS138譯碼器的低2位地址，譯碼后使四個輸出端循環(huán)輸出低電平，并經(jīng)反向后變成高電平，依次循環(huán)控制CC4066集成模擬開關S1-S4的通斷，使集成運算放大器A成為可編程放大器，其電壓放大倍數(shù)分別為1、2、3、4。本課題中采用交流

18、放大形式，若進行直流放大，則應采用同相輸入方式，如圖3.2（b）。CC40106、CC4013、CC4066、74LS138和LM324的引出端功能圖略。電路中所有芯片都采用+5V電源。三、組裝與調(diào)試依照電路原理，按以下步驟組裝調(diào)試電路：1 組裝多諧振蕩器，用示波器觀察輸出方波。2 組裝異步二進制計數(shù)器，用示波器監(jiān)測兩個通道的輸出。3 組裝譯碼器電路并將四個輸出端與反向器連接。4 組裝由模擬開關與運算放大器構成的可編程增益放大器，輸入一個頻率為2kHz、有效值為20mV的正弦信號，用導線分別短接各開關，用示波器觀察輸出波形和幅度是否正確。5 把反相后的譯碼輸出接至相應的模擬開關控制器，調(diào)節(jié)示波

19、器掃描頻率和同步旋鈕，在屏幕上分別調(diào)出如圖3.4（a）和（b）的波形。四、元件清單IC1 CC40106 六施密特反相器IC2 CC4013 雙D觸發(fā)器IC3 74LS138（139） 3線-8線（2線-4線）譯碼器IC4 CC4066 集成模擬開關IC5 LM324 集成四運算放大器R1R8 10k 碳膜電阻器C1 0.47F/63V 滌綸或獨石電容器C2 10F/16V 鋁電解電容器五、預習與作業(yè)1 如果實驗電路中LM324采用如圖3.1（b）所示的直流放大器形式，并輸入一個0.5V直流電壓，請畫出輸出波形。2 本課題中，除采用施密特反相器作多諧振蕩器外，能不能用LM324之一產(chǎn)生方波？比

20、較采用這兩種多諧振蕩電路的合理性。3若使用74LS139作譯碼器，電路應該怎樣連接？若使用74LS138的作模擬開關控制，電路應該怎樣連接？課題四 熱釋電人體紅外傳感器的應用一、 目的1 介紹熱釋電人體紅外傳感器結構和基本原理。2 了解熱釋電人體紅外傳感器的應用。3 熟悉運算放大器的線形電路和非線形電路的應用。二、 內(nèi)容與說明熱釋電人體紅外傳感器為90年代出現(xiàn)的新型傳感器，專門用于檢測人體輻射的紅外能。用它可以做成主動式（檢測靜止或移動極慢的人體）的人體傳感器，與各種電路配合，廣泛應用于安全防范領域及控制自動門、燈、水龍頭等場合。1 結構和原理 熱釋電人體紅外傳感器有多種型號，但結構、外形和電

21、參數(shù)大致相同，一般可互換。其典型外形見圖4.1。該傳感器由敏感元件、場效應管、阻抗變換器和濾光窗構成，并在氮氣環(huán)境下封裝。圖4.1的頂視圖中，矩形為濾光窗，兩個虛線為矩形敏感單元。熱釋電人體紅外傳感器的內(nèi)部結構及原理見圖4.2和圖4.3。圖中，敏感單元一般采用熱釋電材料鋯鈦酸鉛（PZT）制成，這種材料在外加電場撤除后，仍然保持極化狀態(tài)，也即存在自發(fā)極化，且自發(fā)極化強度PS隨溫度升高而下降。制作敏感單元時，先把熱釋電材料制成很小的薄片，再在薄片兩面鍍上電極，構成兩個串聯(lián)的有極性的電容，因此有溫度的變化而輸出的熱釋電信號也是有極性的。由于把兩個相反的熱釋電敏感單元做在同一個晶片上，當環(huán)境的影響使整

22、個晶片產(chǎn)生溫度變化時，兩個傳感單元產(chǎn)生的熱釋電信號相互抵消，起到補償作用；當熱釋電傳感器在使用時，前面要安裝透鏡，使外來的紅外線輻射只會聚在一個傳感單元上，這時產(chǎn)生的信號不會被抵消。熱釋電人體紅外傳感器的特點是，她只在由于外界的輻射而引起本身溫度變化時，才給出一個相應的電信號，當溫度的變化趨于穩(wěn)定后，就不再有信號輸出。所以，熱釋電信號與它本身的溫度變化率成正比，即熱釋電傳感器只對運動的人體敏感。通常，敏感單元材料阻抗非常高，因此要用場效應管進行阻抗變換后才能實際使用。電路中高阻值電阻Rg的作用是釋放柵極電荷，使場效應管正常工作；采用源極輸出時，要外接源極電阻Rs，源極電壓約為0.4-1.0V。

23、制成敏感單元的PZT是一種光譜材料，能探測各種波長輻射。為了使傳感器對人體最敏感，而對太陽、電燈光等有抗干擾性，傳感器采用濾光片作窗口。濾光片使人體輻射的紅外線最強的波長正好落在濾光窗響應波長的中心處，所以濾光窗能有效地讓人體所輻射的紅外線通過，而阻止太陽光、燈光等可見光中的紅外線通過，以免引起干擾。為提高傳感器的靈敏度，可在傳感器前1-5cm處放置菲涅爾透鏡，使探測距離從一般的2米提高到10至20米。在實驗室試驗時，可不加菲涅爾透鏡。在實際應用中，傳感器往往需要預熱，這是有傳感器本身決定的。一般被動紅外探測器需要一分鐘左右的預熱時間。熱釋電傳感器技術參數(shù)可參見有關資料。2 熱釋電人體紅外傳感

24、器的應用圖4.4是使用SD02型熱釋電人體紅外傳感器組成的放大檢測電路。電路中使用LM324四運放分別構成IC1、IC2兩級高倍放大器，對SD02檢測到的微弱信號進行放大。IC3、IC4構成窗口比較器，當IC2電壓幅度在UA到UB之間時，IC3、IC4均無輸出；當IC2輸出電壓大于UA時，IC3輸出高電平；當IC2輸出電壓小于UB時，IC4輸出高電平，經(jīng)VD1、VD2隔離后分別輸出，以控制后續(xù)報警及控制電路。R11用于設定窗口的閾值電平，調(diào)節(jié)R11可調(diào)節(jié)檢測器的靈敏度。當有人在熱釋電檢測電路的有效范圍內(nèi)走動時，將引起LED1和LED2的交替閃爍。電路中，運放LM324無論是做放大器還是比較器，

25、都采用了單電源。在傳感器無信號時，IC1的靜態(tài)輸出電壓為0.4-1V左右；IC2在靜態(tài)時，由于同相端電位為2.5V，故直流輸出電平為2.5V；而兩個比較器IC3和IC4的基準電位則由電阻R10、R11、和R12的大小確定。三、組裝與調(diào)試1 按圖4.4電路組裝。實驗室試驗時，不必加菲涅爾透鏡，直接用SD02檢測人體運動。將手臂在傳感器前移動，觀察兩只發(fā)光二極管點亮與熄滅的對應情況，分析檢測電路的工作狀態(tài)。2 如電路不工作，可由前至后逐級測量各級輸出端有無變化的電壓信號，以判斷電路及各級工作狀態(tài)，排除故障（檢測時注意PY的預熱時間）。3 根據(jù)“預習與作業(yè)”的第2、3題的要求，分別組裝延時電路和語音

26、報警電路，用手表計時，觀察延時結果。（提示：延時電路接在電阻R9和比較器輸入端）四、元件清單IC LM324 四運放電路PY SD02 熱釋電人體紅外傳感器R1、R5、R6、R7、R9、R10、R12 47k 碳膜電阻器R2、R3 18k 碳膜電阻器R4、R8 2M 碳膜電阻器R11 22k 碳膜電阻器R13、R14 200 碳膜電阻器C1、C4、C8 0.01F/63V 滌綸或瓷介電容器C2 1000pF/63V 滌綸或瓷介電容器C3、C5、C6、C7、C9 10F/16V 鋁電解電容器LED1、LED2 發(fā)光二極管五、預習與作業(yè)1 電路中電容C4、C5的作用是什么？電容C1、C8的作用是什

27、么？去掉C1、C8對傳感器信號有否影響？請試一試。2 請對圖4.4電路適當接續(xù)，組成自動報警，發(fā)出“有電危險，請勿靠進”的語音，語音集成電路的使用方法參見語音提示和報警電路。3 為防止電路在實際應用時頻繁動作，請用時基電路555設計一個延時觸發(fā)電路，要求當傳感器檢測到人體信號時，5秒后才執(zhí)行控制動作。課題五 555時基電路的應用（一） 防盜和水位報警電路一、 目的1.熟悉555時基電路組成的自激多諧振蕩器電路。2.了解555時基電路復位端的功能和應用。3.學會用555時基電路組成報警電路。二、 內(nèi)容與說明用555時基電路組成的自激多諧振蕩器，適當?shù)倪x擇振蕩頻率，輸出端所帶的揚聲器負載便可以發(fā)出

28、尖響，用于各種報警電路。而控制報警器的工作，可以選擇555時基電路的復位端引腳4。由555時基電路的工作原理可知，引腳4為復位端，該腳接地，或者使它的端電位降至0.4V以下時，輸出端3腳立即被強制復位，輸出低電平（即無輸出）。且復位端所受低電平產(chǎn)生的復位信號，優(yōu)先于其它各引腳所受的控制信號，使555時基電路停止工作。利用復位端功能組成的防盜、報警電路見圖5.1.1。圖5.1.1中，555時基電路被接成自激多諧振蕩器工作狀態(tài)，但由于電容器C4兩端被金屬細線所短接，所以復位端4接地，振蕩器被迫停振，輸出低電平，揚聲器不發(fā)聲。金屬細線置于盜竊者必經(jīng)途徑上，如門、窗，過道、以及需防盜的物品上，當盜竊者

29、作案時，一旦觸斷金屬細線，電容器C4兩端不再短路而被充電，當其電壓高于復位電壓時，555自激多諧振蕩器開始工作，揚聲器發(fā)出報警尖叫。另一種利用555時基電路復位端組成的水位報警器見圖5.1.2。這個水位報警器可廣泛應用于液體容器的水位告知，當水位達到警戒線時，兩個金屬探極被接通，報警器發(fā)出尖叫，以提醒人們及時控制注水閥門，以防止水的溢出或容器的漲爆。上述兩個報警電路可以使用6V層疊電池，將整個電路裝入小盒內(nèi)，作為實用的報警器使用。三、 組裝與調(diào)試1 按圖5.1.1電路進行組裝、試驗時，警戒細線可用普通導線代替，在面包板上進行，拔下短路電容器C4的導線，報警器尖叫，即為成功。作為實用斷線報警器使

30、用時，可使用0.07mm或更細的漆包線來設置警戒線。2 按圖5.1.2電路進行組裝、試驗時，可將電容器C4兩端的導線插入水中，揚聲器報警，即為成功。實際應用時，探極材料應考慮使用耐氧化、防腐蝕的金屬為好。3 測量555時基電路復位電壓的數(shù)值，方法如下：讓555時基電路工作在自激多諧振蕩器狀態(tài)，給復位端4加一可調(diào)直流電壓，從1V開始緩慢下調(diào)，至電路停振，記下此時的電壓值，即為復位電壓。四、元件清單 IC NE555 時基電路 R1 10k 碳膜電阻器 R2 100k 碳膜電阻器 R3 20k 碳膜電阻器 C1、C2 0.01F/63V 滌綸或瓷介電容器 C3 100F/16V 鋁電解電容器 C4

31、 0.1F/63V 滌綸或瓷介電容器 B 8 小功率電動式揚聲器（或采用蜂鳴器）五、 預習與作業(yè)1 根據(jù)公式計算圖5.1.1電路的振蕩頻率。2 標示出你所測出的555時基電路復位電壓的數(shù)值。3 簡述圖5.1.2水位報警器電路的報警原理。為該電路設計一個自動關閉電磁閥的控制電路。（提示：用報警信號觸發(fā)555單穩(wěn)電路，控制繼電器或雙向可控硅，從而使電磁閥關閉。）4 利用555時基電路4腳的復位功能，還可以組成哪些實用電路，請你試舉一例。(二) 雙音報警電路一、 目的1 通過雙音報警器熟悉用555時基電路構成的多諧振蕩器。2 熟悉555時基電路控制端的功能和作用。3 了解用電壓調(diào)制頻率的兩種方法。二

32、、 內(nèi)容與說明555時基電路的電路原理如圖5.2.1所示。它的5腳為控制端，片內(nèi)接上比較器的反向輸入端，其電位為VCCF）接地，以防止外界干擾對閾值電壓的影響。當需要把它變成可控多諧振蕩器時，可以在555時基電路的5腳外加一個控制電壓，這個電壓將改變芯片內(nèi)比較電平，從而改變振蕩頻率，當控制電壓升高（降低）時，振蕩頻率降低（升高），這就是控制電壓對振蕩信號頻率的調(diào)制。利用這種調(diào)制方法，可組成雙音報警器。圖5.2.2給出了模擬救護車聲響的電路原理，圖中IC1、IC2都接成自激多諧振蕩器的工作方式。其中，IC1輸出的方波信號通過R5去控制IC2的5腳電平。當IC1輸出高電平時，IC2的振蕩頻率低；當

33、IC1輸出低電平時，IC2的振蕩頻率高。因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，使揚聲器發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”的雙音聲響，與救護車的鳴笛聲相似，其波形見圖5.2.3。圖5.2.4電路模擬警笛的聲音，用IC1的2、6腳外接在C1上，周期為1s左右的低頻鋸齒波信號作為IC2的調(diào)制信號，使IC2輸出一個掃頻矩形波，產(chǎn)生變調(diào)效果。晶體管VT接成射極跟隨器，使IC1的腳上的鋸齒波經(jīng)VT緩沖后加到IC2的5腳，使IC2的振蕩頻率在0.67s內(nèi)逐漸下降到一個低頻率，再在0.33s內(nèi)上升到原來的高頻率，如此反復進行下去，使揚聲器發(fā)出類似消防車警笛的聲響，其波形見圖5.2.5。三、 組裝與調(diào)試

34、1 按圖5.2.1組裝電路，試聽音響效果，看電路發(fā)出的聲音是否接近生活實際中救護車的呼叫聲。用示波器測量IC1輸出信號的頻率并與估算值作比較。如果電路不能正常工作，可取下電阻R5，接通電源，用示波器分別觀察IC1和IC2的輸出波形，判斷故障出在那一級。也可通過一個電解電容將揚聲器分別接在IC1和IC2的輸出端，通過揚聲器的聲響判斷故障出在那一級。2 按圖5.2.3組裝電路，試聽音響效果，看電路發(fā)出的聲音是否接近生活實際中消防車的呼叫聲，用示波器觀察IC1和IC2的輸出波形。如出現(xiàn)故障，按上述方法診斷并排除之。四、 元件清單雙音報警器（一） IC1、IC2 NE555 時基電路 R1、R3、R5

35、 10k 碳膜電阻器 R2 100k 碳膜電阻器 R4 150k 碳膜電阻器 C1 10F/16V 鋁電解電容器 C2、C3 0.01F/63V 滌綸或瓷介電容器 C4 100F/16V 鋁電解電容器 B 8 小功率電動式揚聲器雙音報警器（二） IC1、IC2 NE555 時基電路 R1、R2 47k 碳膜電阻器 R3 10k 碳膜電阻器 R4 150k 碳膜電阻器 R5 4.7k 碳膜電阻器 R6 2.7k 碳膜電阻器 C1 10F/16V 鋁電解電容器 C2、C3 0.01F/63V 滌綸或瓷介電容器 C4 100F/16V 鋁電解電容器 VT 9015 PNP型小功率三極管 B 8 小功

36、率電動式揚聲器五、 預習與作業(yè)1 根據(jù)公式，估算兩種電路中IC1構成的多諧振蕩器的振蕩頻率。2 圖5.2.2電路中，電阻R5的作用是什么？去掉R5，將IC1的輸出直接去調(diào)制IC2的5腳電壓行不行？為什么？3 圖5.2.4電路中，晶體管VT的作用是什么？直接用C1上的鋸齒波電壓去調(diào)制IC2的5腳電壓會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？為什么？4 如果報警電路發(fā)出的聲響與實際中的不同，可調(diào)整哪些元件，使報警聲更接近實際中的聲響？課題六 函數(shù)信號發(fā)生器的應用一、 目的1 介紹單片函數(shù)信號發(fā)生器專用集成電路的性能。2 學習使用單片函數(shù)信號發(fā)生器專用集成電路的方法。二、 內(nèi)容與說明在電子技術實驗領域，經(jīng)常需要使用多種不同波

37、形的信號，如：正弦波、三角波、方波等等。產(chǎn)生這種多波形的信號發(fā)生器也叫函數(shù)信號發(fā)生器。集成電路ICL8038是一種性能優(yōu)良的單片函數(shù)信號發(fā)生器專用集成電路。它只需外接少量阻容元件，就可以產(chǎn)生正弦波、三角波、和方波。其頻率范圍為0.001Hz-300kHz，方波占空比可調(diào)，正弦波失真度可調(diào)，工作電壓范圍寬，輸出信號幅度大于1V，使用十分方便。圖6.1是ICL8038的引腳圖。采用單片函數(shù)信號發(fā)生器專用集成電路ICL8038組成的簡單函數(shù)信號發(fā)生器，見圖6.2。這個電路可同時產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。可在10Hz-100Hkz頻率范圍內(nèi)連續(xù)變化。ICL8038的外圍阻容網(wǎng)絡由RP1、C1-C4組成

38、，它們決定了電路的振蕩頻率；4個不同擋位的電容決定頻率的倍率，而RP則完成頻率范圍的細調(diào)，以獲得所需要的輸出頻率。為確保輸出波形的對稱度及失真度，電阻R2、R3、R4要求1%的精度。圖6.2電路在要求不高的場合，完全可以滿足一般使用。但需要注意的是，該片集成電路三種波形的輸出信號，電壓幅度只有1V左右，且?guī)ж撦d的能力較差，這需要接續(xù)放大電路，才能使輸出信號電壓幅度得到提高。在對信號波形，占空比等參數(shù)要求較嚴格的場合，可以參考圖6.3電路，組成一個方波占空比可調(diào)，三角波斜率可調(diào)，正弦波失真度可調(diào)的函數(shù)信號發(fā)生器。圖中RP2為方波占空比及三角波斜率調(diào)整電位器，RP3、RP4分別為正弦波失真度調(diào)整電

39、位器。三、 組裝與調(diào)試1 按圖6.2組裝電路，用作頻率范圍調(diào)整的電容器C1-C4可選其中一只（例如0.047F）插入電路。電阻器R2、R3、R4應選用允許標準偏差為1%的元件，并用表認真測量，滿足要求，方可使用。2 用示波器分別觀察三種波形，測量輸出電壓的幅度。調(diào)整電位器RP1，測量各種波形的輸出頻率變化范圍；用雙蹤示波器兩兩比較三種波形的頻率和幅度。3 在圖6.2的基礎上，參照圖6.3，接入電位器RP2，觀察調(diào)整RP2時，方波、三角波的波形的變化情況。四、 元件清單IC ICL8038 單片函數(shù)信號發(fā)生器專用集成電路RP1 10k 小型碳膜電阻器R1 10 W碳膜電阻器R2、R3 10k1%

40、 W碳膜電阻器R4 82k1% W碳膜電阻器R5 4.7k W碳膜電阻器C2 0.047F/63V 小型瓷片電容器C5 0.1F/63V 小型瓷片電容器RP2 1k 小型碳膜電阻器五、 預習與作業(yè)1 通常的RC振蕩電路組成的信號發(fā)生器，都是采用波段開關切換電容器的容量來變換頻率倍率，而調(diào)節(jié)電位器來實現(xiàn)頻率范圍的細調(diào)，這是為什么？2 通過示波器的波形顯示，測量計算出調(diào)節(jié)電位器RP2時，方波占空比的最大值與最小值。課題七 順序控制和顯示電路一、 目的1、 學會用CD4017、CD40110和數(shù)碼管組成的順序控制和顯示電路的方法。2、 熟悉集成電路CD40110的引腳功能和使用方法。3、 熟悉七位驅(qū)

41、動電路MC1413的功能和應用。二、 內(nèi)容與說明在生產(chǎn)過程中往往有一系列的動作需要按事先規(guī)定好的順序依次進行，這就需要有一個順序控制和顯示電路使各個執(zhí)行機構在輸入信號的作用下，有條不紊地按預定順序自動地動作。圖7.1電路是由CD4017和CD40110組成的順序控制和顯示電路，由MC1413完成7位驅(qū)動功能。它在控制脈沖的作用下，依次執(zhí)行順序1到順序7的動作，并由數(shù)碼管實現(xiàn)顯示。CD40110是一種集計數(shù)、寄存、譯碼、驅(qū)動等多種功能于一身的CMOS固體集成電路，是一種組合器件。其中CR為清零端，高電平置“0”，CPU為加法時鐘端，CPD為減法端，CT為使能端，CT=“0”，時，計數(shù)器工作，LE

42、為鎖存控制端，高電平時，顯示保持固定，CO為進位輸出脈沖，BO為借位輸出脈沖。CD4017為十進制計數(shù)/分配器，其中R為清零端，高電平置零，CL為時鐘輸入端，上升沿置數(shù)，亦為時鐘輸入端，下降沿置數(shù)，CO為進位輸出端。當電路接通電源時，電容C1兩端的電壓不能立即上升而處于低電平狀態(tài)，它通過反向器IC4變成高電平，經(jīng)過IC3或門，使CD4017和CD40110的復位端R都為高電平，從而是它們都復位，數(shù)碼管顯示零。按鈕S為手動復位開關，復位時CD4017的輸出端Q0為高電平，這個高電平可以用來接通一組驅(qū)動電路，以完成某種準備工作。隨電容C1逐漸充電，電位升高，R端恢復低電平狀態(tài)解除復位。當?shù)谝粋€時鐘

43、脈沖到來時，其上升沿使CD4017的Q0端由高電平變?yōu)榈碗娖?，同時使Q1端由低電平變?yōu)楦唠娖?，通過驅(qū)動電路IC5執(zhí)行順序1的任務，同時數(shù)碼管顯示1。當CL脈沖連續(xù)增加到第七個時，數(shù)碼管顯示7，CD4017的Q7端輸出高電平，執(zhí)行順序7的任務。當?shù)诎藗€脈沖到來時，Q8端輸出高電平，經(jīng)過或門IC3使R端由低電平升為高電平，整個系統(tǒng)自動復位，同時數(shù)碼管顯示零，為重復上述順序做好準備。圖7.1的順序電路有7個驅(qū)動單元去完成執(zhí)行順序動作的任務，這里應用了MC1413的集成驅(qū)動電路。MC1413是一種用途廣、性能優(yōu)異、負載能力強的通用接口芯片，它可用作TTL、CMOS集成電路與外設接口，取代分立元件的驅(qū)動

44、電路。該芯片在一個集成塊內(nèi)集成了7個完全相同的驅(qū)動單元，每塊負載能力最大350mA，40V?？沈?qū)動一般的繼電器，小功率指示燈，LED發(fā)光管等。圖7.2是它的內(nèi)部電路框圖及一個驅(qū)動單元的實際線路圖。由圖7.2可見，驅(qū)動電路實際上是由兩只三極管組成的達林頓驅(qū)動管再加上幾只電阻和二極管構成的。VD1、VD2對輸入、輸出分別有保護作用，VD3是續(xù)流二極管，用以保證與感性負載連接使用時驅(qū)動管的安全。7.1 順序控制和顯示電路本課題所列舉的順序控制和顯示電路適用于順序執(zhí)行七個任務。由于CD40110和CD4017都具有進位引腳可以級聯(lián)，適當增加各集成電路和配套元件便可以承擔更多順序控制任務。至于從CD40

45、17的哪個輸出端引出自動復位信號（本圖為Q8端）則需根據(jù)具體情況而定。本課題的電路屬于同步工作方式，即各動作的時間分配按時鐘脈沖同步動作。但是更多的場合采用非同步方式，即動作不需要時鐘脈沖，而是按照設定的時間間隔進行分配和執(zhí)行任務。實現(xiàn)方法是采用多級單穩(wěn)態(tài)定時電路，用每一級的輸出代替本課題中CD4017的各個輸出。例如以第一級555單穩(wěn)電路的第三腳輸出經(jīng)RC微分后接入第二級的第二腳輸入端，如此循環(huán)連接。各級輸出高電平時間為：（秒），式中R及C為充電電阻和電容。三、 組裝與調(diào)試按圖7.1電路組裝，通電試驗。1. 清零功能：適當選擇R1C1之值，使電路通電后按需要的條件清零；在電路工作時，按下S，

46、應能立即使其復位。請注意觀察此時CD4017的Q0輸出狀態(tài)。2. 觀察程控執(zhí)行端與顯示是否一致。（利用繼電器的動作或發(fā)光二極管的亮暗來判定）四、 元件清單 IC1 CD4017 十進制計數(shù)/分配器 IC2 CD40110 數(shù)碼管 三合一計數(shù)顯示電路 IC3 CD4071 四2輸入或門 IC4 CD4069 六反向器 IC5 MC1413 七路達林頓管驅(qū)動陣列 C1 10F/16V 鋁電解電容器 C2 100F/16V 鋁電解電容器 C3 0.1F/63V 滌綸或瓷介電容器R1 10k 碳膜電阻器K1-K7 JRX-13F/006 小型直流繼電器（實驗時可用LED代替）五、 預習與作業(yè)1. 可以

47、用兩只二極管和一只電阻組成一個或門電路，代替圖7.1電路中IC3，請你畫出這部分電路，并在實踐時用該電路代替CD4017。2. 在某些程序控制過程中，各程序執(zhí)行的時間不一定相同，這就需要對過程中某一程序的時間延長或縮短。假定某一生產(chǎn)過程第4程序執(zhí)行時間為2s，其余均為1s，對圖7.1的電路應作何改進？（要求畫出電路原理圖并標明元器件參數(shù)值）課題八 計數(shù)和定值控制電路一、 目的1、 了解和熟悉BCD碼四線撥盤開關的結構、性能和使用方法。2、 學習使用帶BCD碼輸出的計數(shù)、顯示裝置實現(xiàn)定值和計數(shù)顯示的方法。二、 內(nèi)容與說明在工程技術中，常常需要為計數(shù)器預定某個預置數(shù)，當計數(shù)器從零開始計數(shù)到預置數(shù)時

48、，能自動發(fā)出控制信號，經(jīng)功率放大后驅(qū)動繼電器動作，從而在達到事先規(guī)定好的計數(shù)數(shù)值時，讓執(zhí)行機構去執(zhí)行某種控制，如切斷電源、提升閘門、降低溫度等。這種既能計數(shù)又能按預置數(shù)進行簡單數(shù)字控制的電路稱為預置計數(shù)器，數(shù)字的預置通常借助于4線BCD碼撥盤開關。BCD碼撥盤開關是一種機械接觸開關，外形如圖8.1所示。其中(a)是一位BCD碼撥盤開關的外形圖，(b)是多位BCD碼撥盤開關的外形圖。二進制撥盤開關有4個輸入端，一個共同端（N），輸入、輸出可互易使用。撥盤開關可任意設置0-9共10個數(shù)字，以對應10個不同檔位。如把電路接同當作“1”，把電路斷開當作“0”，那么4個輸入端中，哪些與共同端接通，哪些與共同端斷開，則是按照撥盤開關上的數(shù)字顯示，以BCD碼方式實現(xiàn)的。在使用4線BCD碼撥盤開關作為數(shù)控元件時，通常將撥盤開關的4個輸入端通過4個二極管和計數(shù)器的輸出端相連，并通過一只電阻接至VDD來作為與門使用，如圖8.2所示。當撥盤開關設定的數(shù)字與計數(shù)器狀態(tài)相同時，N端輸出高電平，否則為低電平。例如撥盤開關設定的數(shù)字為“7”，計數(shù)狀態(tài)也為0111時，N端輸出高電平（如圖8.2(b)）,而對于0111以外的任何計數(shù)狀態(tài)，N端輸出低電平；又如撥盤開關設定的數(shù)字為“9”，計數(shù)狀態(tài)也為1001時，N端輸出高電平（如圖8.2(c)）,而對