電子技術(shù)技能與實(shí)訓(xùn)電子教案19 555時(shí)基電路與多諧振蕩器的功能測(cè)試

電子技術(shù)技能與實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)教案19555時(shí)基電路與多諧振蕩器的功能測(cè)試119.1訓(xùn)練目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)（一）了解555時(shí)基電路的組成、工作原理（二）掌握555時(shí)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(huì)畫(huà)多諧振蕩器的輸出波形（五）會(huì)計(jì)算多諧振蕩器的周期二、素養(yǎng)目標(biāo)（一）通過(guò)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(guò)電路調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力（三）通過(guò)分組合作探究，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。119.2知識(shí)鏈接555時(shí)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(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部使用了三個(gè)5kΩ的電阻，故取名555時(shí)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(shí)基電路又稱555定時(shí)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(diǎn)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(mén)電路共用一個(gè)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(dòng)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(shí)長(zhǎng)，功耗小。（二）電路組成555時(shí)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(kāi)關(guān)管。1.分壓器：通過(guò)3個(gè)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(gè)電壓比較器C1、C2。3.基本RS觸發(fā)器：由兩個(gè)與非門(mén)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(kāi)關(guān)管：三極管VT。（三）引腳排列和外形圖555時(shí)基電路各引腳功能見(jiàn)表，引腳排列見(jiàn)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(shí)基電路的功能見(jiàn)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(kāi)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(shí)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(guò)程電源未接通，C兩端電壓UC為0。電源接通時(shí)，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(kāi)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(huì)繼續(xù)充電，UC繼續(xù)增大，當(dāng)UC電壓升至23VCC時(shí)，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(huì)繼續(xù)放電，當(dāng)UC低至1（三）多諧振蕩器的特點(diǎn)1.多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路，無(wú)需外加輸入信號(hào)。只要接通電源，多諧振蕩器就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖。(注意：圖中UC并非外加的輸入信號(hào))2.多諧振蕩器無(wú)穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，如圖。（四）多諧振蕩器的輸出波形，輸出波形見(jiàn)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(shí)間常數(shù)：t1=0.7(R1＋R2)C3.放電時(shí)間常數(shù)：t2=0.7R2C可通過(guò)調(diào)節(jié)R1、R2或C的大小來(lái)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(guò)個(gè)人講解、集體討論的方式，掌握555時(shí)基電路和多諧振蕩器的工作原理，通過(guò)分工合作的方式完成矩形波信號(hào)發(fā)生器的組裝與調(diào)試，并填寫(xiě)調(diào)試記錄表。一、通過(guò)識(shí)讀電路圖、觀察元件型號(hào)、外形等，掌握主要元件的極性及參數(shù)二、會(huì)簡(jiǎn)述555時(shí)基電路的工作原理，明確555的功能和引腳排列三、會(huì)畫(huà)多諧振蕩器電路原理圖，會(huì)對(duì)多諧振蕩器進(jìn)行原理分析，理解矩形波產(chǎn)生的過(guò)程，會(huì)計(jì)算矩形波的周期四、會(huì)根據(jù)元件清單檢查元器件數(shù)量，會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)各元器件質(zhì)量五、會(huì)根據(jù)需要對(duì)元器件進(jìn)行鍍錫、成型等預(yù)處理六、能正確識(shí)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(duì)元器件進(jìn)行安裝及焊接八、會(huì)對(duì)電路進(jìn)行通電測(cè)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(duì)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行分組，4人分別擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理（組長(zhǎng)）、電子設(shè)計(jì)工程師、電子安裝員和項(xiàng)目驗(yàn)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(yíng)造小組凝聚力和文化氛圍，并確定任務(wù)分工，項(xiàng)目經(jīng)理完成表格的填寫(xiě)。119.5元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量標(biāo)號(hào)序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量標(biāo)號(hào)1集成電路NE5551U217開(kāi)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(tái)15電阻2201R321萬(wàn)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(wú)極性電容1041C328松香113無(wú)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(shí)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(cè)試，若測(cè)試結(jié)果不正確，則進(jìn)行小組討論，針對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，并進(jìn)行故障排除，若無(wú)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(diǎn)元器件，檢查儀器儀表根據(jù)元器件清單，清點(diǎn)數(shù)量，如無(wú)問(wèn)題在數(shù)量欄做好標(biāo)記“√”。檢查工作臺(tái)電源、萬(wàn)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(cè)元器件用萬(wàn)用表測(cè)量等方法檢測(cè)元器件的性能，目測(cè)印制電路板有無(wú)缺陷，如無(wú)問(wèn)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(duì)元器件引腳進(jìn)行焊接前的鍍錫、成型等預(yù)處理。（四）識(shí)讀技術(shù)文件正確識(shí)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(cè)量與檢測(cè)打開(kāi)工作臺(tái)上交流8V電源開(kāi)關(guān)，輸出端子先不接電源線，閉合電源開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端子間的電壓，記錄測(cè)量結(jié)果。操作完畢后，斷開(kāi)交流8V電源開(kāi)關(guān)。打開(kāi)工作臺(tái)上直流5V電源開(kāi)關(guān)，輸出端子先不接電源線，閉合電源開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端子間的電壓，記錄測(cè)量結(jié)果。操作完畢后，斷開(kāi)直流5V電源開(kāi)關(guān)。（二）電路調(diào)試1.電路模塊一通電測(cè)試電路模塊一包含的元器件有D1、D2、D3、D4、D5、C、U1、R1。（1）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，連接工作臺(tái)8V交流電源，使用萬(wàn)用表對(duì)電路模塊一進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量原理圖中1、3位置的對(duì)地電壓，記錄將測(cè)試結(jié)果。（2）記錄后，斷開(kāi)工作臺(tái)低壓交流電源開(kāi)關(guān)，拆除電路模塊一的電源連線。2.電路模塊二通電測(cè)試模塊二包含的元器件有U2、R2、R3、R4、R5、D6、Q1、RP1、C2、C3和開(kāi)關(guān)S2。（1）開(kāi)關(guān)S1保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S2處于接通C3的狀態(tài)，連接工作臺(tái)直流穩(wěn)壓電源+5V，使用萬(wàn)用表、示波器對(duì)電路模塊二進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試電路中TP1點(diǎn)的矩形波信號(hào)波形，并記錄。讀出矩形波信號(hào)的電壓幅度、周期，計(jì)算矩形波理論上的周期，并在指定位置做好記錄。（2）將開(kāi)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(kāi)工作臺(tái)直流穩(wěn)壓電源開(kāi)關(guān)，拆除電路模塊二的電源連線。3.整機(jī)電路測(cè)試在電路模塊一與模塊二正常工作的