電子技術(shù)技能與實訓(xùn)電子教案19 555時基電路與多諧振蕩器的功能測試

電子技術(shù)技能與實訓(xùn)實訓(xùn)教案19555時基電路與多諧振蕩器的功能測試119.1訓(xùn)練目標(biāo)一、知識目標(biāo)（一）了解555時基電路的組成、工作原理（二）掌握555時基電路的引腳排列和功能（三）掌握555構(gòu)成的多諧振蕩器的結(jié)構(gòu)、工作原理（四）會畫多諧振蕩器的輸出波形（五）會計算多諧振蕩器的周期二、素養(yǎng)目標(biāo)（一）通過小組探討555的結(jié)構(gòu)和原理，鍛煉學(xué)生的理解和思維能力（二）通過電路調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力（三）通過分組合作探究，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作意識。119.2知識鏈接555時基電路，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。它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部使用了三個5kΩ的電阻，故取名555時基電路。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等波形產(chǎn)生、整形等電路。一、555時基電路又稱555定時器，為中規(guī)模集成電路，功能強(qiáng)、使用靈活、適用范圍廣。（一）電路特點1.將模擬功能和邏輯功能兼容為一體。2.采用單電源供電（雙極型4.5-15V，CMOS為2-18V），可和TTL、CMOS集成邏輯門電路共用一個電源。3.雙極型輸出電流可達(dá)200mA，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動小電機(jī)、喇叭、繼電器等；CMOS輸出電流僅為1-3mA，只能帶輕負(fù)載，但定時長，功耗小。（二）電路組成555時基電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，由四部分組成：分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、開關(guān)管。1.分壓器：通過3個5KΩ電阻將電源電壓分成三等分，為電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓。23VCC加在C1同相端，13VCC加在2.電壓比較器：上、下兩個電壓比較器C1、C2。3.基本RS觸發(fā)器：由兩個與非門交叉連接而成，功能為同1保持、避免同0,輸入不同值同。4.開關(guān)管：三極管VT。（三）引腳排列和外形圖555時基電路各引腳功能見表，引腳排列見圖。引腳功能引腳功能1GND接地端5CO電壓控制端2低電平觸發(fā)端6TH高電平觸發(fā)端3OUT輸出端7DIS放電端4低電平有效清零端8VCC正電源端（四）電路功能555時基電路的功能見表輸入輸出高電平觸發(fā)端TH低電平觸發(fā)端輸出端uo開關(guān)管VT狀態(tài)0××低電平導(dǎo)通1＞eq\f(2,3)VCC＞eq\f(1,3)VCC低電平導(dǎo)通1＜eq\f(2,3)VCC＞eq\f(1,3)VCC保持原態(tài)保持原態(tài)1＜eq\f(2,3)VCC＜eq\f(1,3)VCC高電平截止二、555時基電路的應(yīng)用：多諧振蕩器（一）多諧振蕩器的電路結(jié)構(gòu)（二）多諧振蕩器的工作過程電源未接通，C兩端電壓UC為0。電源接通時，R1、R2和C組成電容充電電路，但由于電容兩端電壓不能突變，UC從0開始增大，只要UC小于23VCC，555內(nèi)部的三極管VT就處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出高電平，C會繼續(xù)充電，UC繼續(xù)增大，當(dāng)UC電壓升至23VCC時，VT導(dǎo)通，輸出低電平，充電結(jié)束，R2和C構(gòu)成放電電路，UC減小，只要UC大于13VCC，C會繼續(xù)放電，當(dāng)UC低至1（三）多諧振蕩器的特點1.多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路，無需外加輸入信號。只要接通電源，多諧振蕩器就會自動產(chǎn)生矩形脈沖。(注意：圖中UC并非外加的輸入信號)2.多諧振蕩器無穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，如圖。（四）多諧振蕩器的輸出波形，輸出波形見圖。（五）多諧振蕩器輸出矩形波周期1.矩形波的周期：T＝0.7(R1＋2R2)C，T＝t1+t22.充電時間常數(shù)：t1=0.7(R1＋R2)C3.放電時間常數(shù)：t2=0.7R2C可通過調(diào)節(jié)R1、R2或C的大小來調(diào)節(jié)振蕩波周期。119.3訓(xùn)練要求本任務(wù)以小組為單位，通過個人講解、集體討論的方式，掌握555時基電路和多諧振蕩器的工作原理，通過分工合作的方式完成矩形波信號發(fā)生器的組裝與調(diào)試，并填寫調(diào)試記錄表。一、通過識讀電路圖、觀察元件型號、外形等，掌握主要元件的極性及參數(shù)二、會簡述555時基電路的工作原理，明確555的功能和引腳排列三、會畫多諧振蕩器電路原理圖，會對多諧振蕩器進(jìn)行原理分析，理解矩形波產(chǎn)生的過程，會計算矩形波的周期四、會根據(jù)元件清單檢查元器件數(shù)量，會用萬用表檢測各元器件質(zhì)量五、會根據(jù)需要對元器件進(jìn)行鍍錫、成型等預(yù)處理六、能正確識讀整機(jī)電路原理圖、印制電路板圖，明確各元器件的安裝位置及極性七、能根據(jù)原理圖及電路板裝配圖對元器件進(jìn)行安裝及焊接八、會對電路進(jìn)行通電測試及故障檢修九、完成電路調(diào)試記錄表119.4訓(xùn)練分組采用撲克牌分組法，4人一組，對班級學(xué)生進(jìn)行分組，4人分別擔(dān)任項目經(jīng)理（組長）、電子設(shè)計工程師、電子安裝員和項目驗收員角色，完成多諧振蕩電路安裝與調(diào)試。分組完成后，小組討論制訂組名、組訓(xùn)和小組LOGO，營造小組凝聚力和文化氛圍，并確定任務(wù)分工，項目經(jīng)理完成表格的填寫。119.5元器件清單序號名稱型號規(guī)格數(shù)量標(biāo)號序號名稱型號規(guī)格數(shù)量標(biāo)號1集成電路NE5551U217開關(guān)2.54-2P跳線帽1S1、S22二極管1N40074VD1-VD418單排針2.54mm直針1TP1、GND、S3電阻4.7K1R119電路板4.72*2.7cm14電阻22K1R220工作臺15電阻2201R321萬用表16電阻4.7K1R422示波器17電阻1K1R523連接線若干8電位器100K1RP124電烙鐵19三端集成穩(wěn)壓器78L051U125烙鐵架110有極性電容470μF1C126吸錫器111有極性電容1μF1C227焊錫絲112無極性電容1041C328松香113無極性電容1031C429鑷子114三極管90131Q130尖嘴鉗115發(fā)光二極管綠LED1D531斜口鉗116發(fā)光二極管紅LED1D632螺絲刀Ф2mmФ3mm2119.6訓(xùn)練實施根據(jù)多諧振蕩器的原理圖和裝配圖，按照工藝要求進(jìn)行電路板的安裝和焊接，并進(jìn)行通電測試，若測試結(jié)果不正確，則進(jìn)行小組討論，針對故障現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，并進(jìn)行故障排除，若無故障，則進(jìn)行故障假設(shè)，并進(jìn)行理論分析，記錄分析結(jié)果。一、安裝焊接操作（一）清點元器件，檢查儀器儀表根據(jù)元器件清單，清點數(shù)量，如無問題在數(shù)量欄做好標(biāo)記“√”。檢查工作臺電源、萬用表、示波器等儀器儀表工具、連接線是否完好，并在數(shù)量欄和質(zhì)量欄做好標(biāo)記“√”。（二）檢測元器件用萬用表測量等方法檢測元器件的性能，目測印制電路板有無缺陷，如無問題在質(zhì)量欄做好標(biāo)記“√”。（三）焊前預(yù)處理根據(jù)需要，使用鑷子等輔助工具，對元器件引腳進(jìn)行焊接前的鍍錫、成型等預(yù)處理。（四）識讀技術(shù)文件正確識讀整機(jī)電路原理圖、印制電路板圖，明確各元器件的安裝位置及極性。（五）電路裝配焊接按照電路原理圖，在PCB印制電路板上裝配、焊接元器件，裝配焊接要符合工藝要求。二、電路調(diào)試（一）交流電源的測量與檢測打開工作臺上交流8V電源開關(guān)，輸出端子先不接電源線，閉合電源開關(guān)，用萬用表測量輸出端子間的電壓，記錄測量結(jié)果。操作完畢后，斷開交流8V電源開關(guān)。打開工作臺上直流5V電源開關(guān)，輸出端子先不接電源線，閉合電源開關(guān)，用萬用表測量輸出端子間的電壓，記錄測量結(jié)果。操作完畢后，斷開直流5V電源開關(guān)。（二）電路調(diào)試1.電路模塊一通電測試電路模塊一包含的元器件有D1、D2、D3、D4、D5、C、U1、R1。（1）斷開開關(guān)S1，連接工作臺8V交流電源，使用萬用表對電路模塊一進(jìn)行測試，測量原理圖中1、3位置的對地電壓，記錄將測試結(jié)果。（2）記錄后，斷開工作臺低壓交流電源開關(guān)，拆除電路模塊一的電源連線。2.電路模塊二通電測試模塊二包含的元器件有U2、R2、R3、R4、R5、D6、Q1、RP1、C2、C3和開關(guān)S2。（1）開關(guān)S1保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，開關(guān)S2處于接通C3的狀態(tài)，連接工作臺直流穩(wěn)壓電源+5V，使用萬用表、示波器對電路模塊二進(jìn)行測試。測試電路中TP1點的矩形波信號波形，并記錄。讀出矩形波信號的電壓幅度、周期，計算矩形波理論上的周期，并在指定位置做好記錄。（2）將開關(guān)S2轉(zhuǎn)換到接通C2的狀態(tài)，記錄電路工作狀態(tài)。（3）斷開工作臺直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，拆除電路模塊二的電源連線。3.整機(jī)電路測試在電路模塊一與模塊二正常工作的