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工程师应该掌握的20个模拟电路(详细分析及参考答案)

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工程师应该掌握的20个模拟电路(详细分析及参考答案)

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一、 桥式整流电路 1 二极管的单向导电性:二极管的 PN 结加正向电压,处于导通状态;加反向电 压,处于截止状态。 伏安特性曲线; 理想开关模型和恒压降模型: 理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为 0,而当其反向偏置时,认为它 的电阻为无穷大,电流为零.就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后,其管 压降为恒定值,硅管为 0.7V,锗管 0.5 V 2 桥式整流电流流向过程: 当 u 2 是正半周期时,二极管 Vd1 和 Vd2 导通;而夺极管 Vd3 和 Vd4 截止,负载 RL 是的电流是自上而下流过负载,负载上得到了与 u 2 正半周期相同的电压;在 u 2 的负半周,u 2 的实际极性是下正上负,二极管 Vd3 和 Vd4 导通而 Vd1 和 Vd2 截止,负载 RL 上的电流仍是自上而下流过负载,负载上得到了与 u 2 正半周期 相同的电压。 3 计算:Vo,Io,二极管反向电压 Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2 二.电源滤波器 1 电源滤波的过程分析:电源滤波是在负载 RL 两端并联一只较大容量的电容器。 由于电容两端电压不能突变,因而负载两端的电压也不会突变,使输出电压得以 平滑,达到滤波的目的。 波形形成过程:输出端接负载 RL 时,当电源供电时,向负载提供电流的同时也 向电容 C 充电,充电时间常数为τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般 Ri〈〈RL,忽略 Ri 压 降的影响,电容上电压将随 u 2 迅速上升,当ωt=ωt1 时,有 u 2=u 0,此后 u 2 低于 u 0,所有二极管截止,这时电容 C 通过 RL 放电,放电时间常数为 RLC,放 电时间慢,u 0 变化平缓。当ωt=ωt2 时,u 2=u 0, ωt2 后 u 2 又变化到比 u 0 大,又开始充电过程,u 0 迅速上升。ωt=ωt3 时有 u 2=u 0,ωt3 后,电容通 过 RL 放电。如此反复,周期性充放电。由于电容 C 的储能作用,RL 上的电压波动 大大减小了。电容滤波适合于电流变化不大的场合。LC 滤波电路适用于电流较 大,要求电压脉动较小的场合。 2 计算:滤波电容的容量和耐压值选择 电容滤波整流电路输出电压 Uo 在√2U 2~0.9U 2 之间,输出电压的平均值取决于 放电时间常数的大小。 电容容量 RLC≧(3~5)T/2 其中 T 为交流电源电压的周期。实际中,经常进一步 近似为 Uo≈1.2U2 整流管的最大反向峰值电压 URM=√2U 2,每个二极管的平均电 流是负载电流的一半。 三.信号滤波器 1 信号滤波器的作用:把输入信号中不需要的信号成分衰减到足够小的程度,但 同时必须让有用信号顺利通过。 与电源滤波器的区别和相同点:两者区别为:信号滤波器用来过滤信号,其通带 是一定的频率范围,而电源滤波器则是用来滤除交流成分,使直流通过,从而保 持输出电压稳定;交流电源则是只允许某一特定的频率通过。 相同点:都是用电路的幅频特性来工作。 2LC 串联和并联电路的阻抗计算:串联时,电路阻抗为 Z=R+j(XL-XC)=R+j(ωL-1/ ωC) 并联时电路阻抗为 Z=1/jωC∥(R+jωL)= 考滤到实际中,常 有 R<<ωL,所以有 Z≈ 幅频关系和相频关系曲线: 3 画出通频带曲线: 计算谐振频率:fo=1/2π√LC 四.微分电路和积分电路 1 电路的作用:积分电路: 1.延迟、定时、时钟 2.低通滤波 3.改变相角(减) 积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。 微分电路: 1.提取脉冲前沿 2.高通滤波 3.改变相角(加) 微分电路是积分电路的逆运算,波形变换。微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波。 与滤波器的区别和相同点:原理相同,应用场合不同。 2 微分和积分电路电压变化过程分析, 在图 4-17 所示电路中,激励源 为一矩形脉冲信号,响应是从电阻两 端取出的电压,即 ,电路时间常数小于脉冲信号的脉宽,通常取 。 图 4-17 微分电路图 因为 t<0 时, ,而在 t = 0 时, 突变到 ,且在 0< t < t1 期间有: ,相当于在 RC 串联电路上接了一个恒压源,这实际上就是 RC 串 联电路的零状态响应: 。由于 ,则由图 4-17 电路可知 。所以 ,即:输出电压产生了突变,从 0 V 突跳到 。 因为 ,所以电容充电极快。当 时,有 ,则 。 故在 期间内,电阻两端就输出一个正的尖脉冲信号,如图 4-18 所示。 在 时刻, 又突变到 0 V,且在 期间有: = 0 V,相当于将 RC 串联电路短接,这实际上就是 RC 串联电路的零输入响应状态: 。 由于 时, ,故 。 因为 ,所以电容的放电过程极快。当 时,有 ,使 ,故在 所示。 期间,电阻两端就输出一个负的尖脉冲信号,如图 4-18 图 4-18 微分电路的 ui 与 uO 波形 由于 为一周期性的矩形脉冲波信号,则 也就为同一周期正负尖脉冲波信 号,如图 4-18 所示。 尖脉冲信号的用途十分广泛,在数字电路中常用作触发器的触发信号; 在变流技术中常用作可控硅的触发信号。 这种输出的尖脉冲波反映了输入矩形脉冲微分的结果,故称这种电路为 微分电路。 微分电路应满足三个条件:① 激励必须为一周期性的矩形脉冲;② 响 应必须是从电阻两端取出的电压;③ 电路时间常数远小于脉冲宽度,即 。 在图 4-19 所示电路中,激励源 为一矩形脉冲信号,响应是从电容两端取出 的电压,即 ,且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽,通常取 。 因为 时, ,在 t =0 时刻 突然从 0 V 上升到 时,仍有 , 故 。在 期间内, ,此时为 RC 串联状态的零状态响 应,即 。 由于 ,所以电容充电极慢。当 时, 。电容尚未充电 至稳态时,输入信号已经发生了突变,从 突然下降至 0 V。则在 期间内, ,此时为 RC 串联电路的零输入响应状态,即 。 由于 ,所以电容从 处开始放电。因为 ,放 电进行得极慢,当电容电压还未衰减到 时, 又发生了突变并周而复始地进 行。这样,在输出端就得到一个锯齿波信号,如图 4-20 所示。 锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备中作扫描电压。 由图 4-20 波形可知:若 越大,充、放进行得越缓慢,锯齿波信号的 线性就越好。 从图 4-20 波形还可看出, 是对 积分的结果,故称这种电路为积分 电路。 RC 积分电路应满足三个条件:① 为一周期性的矩形波;② 输出电 压是从电容两端取出;③电路时间常数远大于脉冲宽度,即 。 图 画出变化波形图 图 4-19 积分电路 . 3 计算:时间常数:RC 电压变化方程: 积分:Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因 Ui=UR+Uo,当 t=to 时,Uc=Uo.随后 C 充电,由于 RC≥Tk,充电很慢,所以认为 Ui=UR=Ric,即 ic=Ui/R,故 Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt 微分:iF=iC=Cdui/dt Uo=-iFR=-RCdui/dt 电阻和电容参数的选择: 五.共射极放大电路 1 三极管的结构, 三极管各极电流关系:Ie=Icn+Ibn=Ic+Ib Ic=Icn+Icbo≈βIb Ib =Ibn-Icbo 特性曲线: 共发射极输入特性曲线 共发射极输出特性曲线 放大条件:发射结正偏(大于导通电压),集电极反向偏置 2 元器件的作用:UCC 为直流电源(集电极电源),其作用是为整个电路提供能源, 保证三极管发射结正向偏置,集电结反向偏置。Rb 为基极偏置电阻,作用是为 基极提供合适的偏置电流。Rc 为集电极负载电阻,作用是将集电极电流的变化 转换成电压的变化。晶体管 V 具有放大作用,是放大器的核心。必须保证管子工 作在放大状态。电容 C1 C2 称为隔直电容或耦合电容,作用是隔直流通交流,即 保证信号正常流通的情况下,使交直流相互隔离互不影响。 电路的用途:将微弱的电信号不失真(或在许可范围内)地加以放大,把直流电 能转化成交流电能。 电压放大倍数:电压增益用 Au 表示,定义为放大器输出信号电压有效值与输入 信号电压有效值的比值,即 Au=Uo/Ui。Uo 与信号源开路电压 Us 之比称为考虑信 号源内阻时的电压放大倍数,记作 Aus,即 Aus=Uo/Us。根据输入回路可得 Ui=Us ri/(rs+ri),因此二者关系为 Aus=Au ri/(rs+ri) 输入输出的信号电压相位关系:输出电压与输入信号电压波形相同,相位相差 180o,并且输出电压幅度比输入电压大。 交流和直流等效电路图: 3 静 态 工 作 点 的 计 算 : 基 极 电 流 IBQ=UCC-UBE/Rb ( UBE=0.6~0.8V 取 0.7V UBE=0.1~0.3V 取 0.2V)集电极电流 ICQ=βIBQ,UCEQ=UCC-ICQRc。 电压放大倍数的计算:输入电压 Ui=Ibrbe 输出电压 Uo= --βIbR`L(R`L=RcRL/Rc+RL) 电压放大倍数 Au=--βR`L/rbe=--βRCRL/rbe(RC+RL) 六.分压偏置式共射极放大电路 1 元器件的作用:CE 为旁通电容,交流短路 R4。RB1RB2 为基极偏置电阻,作用是为 基极提供合适的偏置电流。 电路的用途:既有电压增益,也有电流增益,应用最广,常用作各种放大器的主 放大级。 电压放大倍数:输入交流电压 Ui=Ibrbe 输出交流电压为 Uo= --Ic(RC∥RL)=--β Ib(RC∥RL)故得电压放大倍数 Au=--β(RC∥RL)/rbe=-- βR`L/rbe 式中 R`L= RC∥RL rbe=rbbˊ+(1+β)26mV/IEQ 输入输出的信号电压相位关系: 输出电压与输入信号电压波形相同,相位相差 180o,并且输出电压幅度比输入电压大。 交流和直流等效电路图: 2 电流串联负反馈过程分析:负反馈对参数的影响:RE 的负反馈使得输出随输入的 变化受到抑制,导致 Au 减小,输入电阻增大。 3 静态工作点的计算:UB=RB2UCC/(RB1+RB2) ICQ≈IEQ=UB-UBEQ/RE UCEQ=UCC-ICQ(RC+RE) 电 压 放 大 倍 数 的 计 算 : Au=-- β (RC ∥ RL)/rbe=-- β R`L/rbe 源 电 压 放 大 倍 数 Aus=AuRi/(Rs+Ri) Ri=RB1∥RB2∥rbe 4 受控源等效电路分析: 发射极接电阻时的交流等效电路 电流放大倍数 Ai 流过 RL 的电流 Io 和输入电流 Ii 分别为 Io=IcRc/Rc+RL= β IbRc/Rc+RL Ii=Ib(RB+rbe)/RB 式 中 RB=RB1 ∥ RB2 , 由 此 可 得 Ai=Io/Ii=βRBRc/(RB+rbe)(RC+RL)若满足 RB>>rbe,RL<>rbe,则 Ri≈rbe 输出电阻 Ro=Uo/Io│Us=0=Rc 源 电 压 放 大 倍 数 Aus, 定 义 为 输 出 电 压 Uo 与 信 号 源 电 压 Us 的 比 值 , 即 Aus=AuRi/(Rs+Ri)若满足 Ri>>Rs,则 Aus≈Au 若旁路电容 CE 开路时的情况,旁路电容 CE 开路,发射极接有电阻 RE,此时直流 通路不变,静态点不变,Ui=Ibrbe+(1+β)IbRE,Uo 仍为-βIbR`L,电压放大倍数将变 为 Au=Uo/Ui=-βR`L/rbe+(1+β)RE, 对比知放大倍数减小了,因为 RE 的自动调节作 用,使得输出随输入变化受到抑制,导致 Au 减小。当(1+β)RE>>rbe,则有 Au≈ -R`L/RE, 与 此 同 时 , 从 b 极 看 去 的 输 入 电 阻 R`L ( 不 包 括 Rb1Rb2 ) 变 为 R`L=Ui/Ib=rbe+(1+β)RE,即射极电阻 RE 折合到基极支路应扩大(1+β)倍,因此, 放大器的输入电阻 Ri=Rb1∥Rb2∥R`i,输入电阻明显增大了。 七.共集电极放大电路(射极跟随电路) 1 元器件的作用:R2 为反馈电阻,能稳定静态工作点。 电路的用途,:常作为多级放大电路的输入电路的输入级、输出级、中间缓冲级, 功率放大电路中,常作推挽输出级。 电压放大倍数:Uo=Ie(Re∥RL)=(1+β)IbR`e Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+β) IbR`e Au=(1+β)R`e/[rbe+(1+β)R`e] 输入输出的信号电压相位关系:输出电压与输入电压同相。 交流和直流等效电路图: 电路的输入和输出阻抗特点:输入电阻高,输出电阻低。 2 电流串联负反馈过程分析:在输入电压 Ui 一定时,某种原因(如负载电阻变 小)使输出电流 Io 增大,则反馈信号 Uf 增大,从而使运放的净输入信号 Ud 减 小,使输出电压 Uo 减小,使 Io 减小,从而抑制了 Io 的增大。过程可表示为: RL↓→Io↑→Uf↑→Ud↓→Uo↓→Io↓ 电流负反馈放大具有恒流源的性质。 负反馈对电路参数的影响:提高放大倍数的稳定性,稳定输出电流,展宽通频带, 减小非线性失真抑制干扰噪声,串联负反馈使输入电阻增大,电流负反馈使输出 电阻增大。 3 静 态 工 作 点 的 计 算 : UB ≈ RB2UCC/RB1+RB2 β,UCEQ=UCC-ICQRe 电压放大倍数的计算: ICQ ≈ IEQ=UB-UBEQ/RE IBQ=ICQ/ Uo=Ie(Re∥RL)=(1+β)IbR`e Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+β) IbR`e Au=(1+β)R`e/[rbe+(1+β)R`e] 八.电路反馈框图 1 反馈的概念:将放大电路输出量(电压或电流)的一部分或全部通过某些元件 或网络(称为反馈网络),反向送回到输入回路,来影响原输入量(电压或电流) 的过程称为反馈。 正负反馈及其判断方法:当输入量不变时,若输入量比没有反馈时变大了,即反 馈信号加强了净输入信号,这种情况称为正反馈;反之,若输出量比没有反馈时 变小了,即反馈信号削弱了净输入信号,这种情况称为负反馈。通常采用“瞬时 极性法”判断。方法如下:首先创定输入信号为某一瞬时极性(一般设对地极性 为正),然后再根据各级输入、输出之间的相位关系(对分立元件放大器有共射 反相,共集、共基同相;对集成运放有,Uo 与 U-反相、与 U+同相)依次推断其 他有关各点瞬时输入信号作用所呈现的瞬时极性(用+或↑表示升高,-或↓表示 降低);并确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性;最后判断反馈信 号的作用是加强了还是削弱了净输入信号。使净输入信号加强的为正反馈,若是 削弱则为负反馈。 电流反馈和电压反馈及其判断方法:若反馈是对输出电压采样则称为电压反馈, 若反馈是对输出电流采样,则称为电流反馈。电压反馈的反馈信号与输出电压成 正比,电流反馈的反馈信号与输出电流成正比。常用方法负载电阻短路法(亦称 输出短路法)。方法是假设奖负载电阻 RL 短路,也就是使输出电压为零。此时若 原来是电压反馈,则反馈信号一定随输出信号电压为零而消失;若电路中仍然有 反馈存在,则原来的反馈是应该是电流反馈。 2 带负反馈电路的放大增益:净输入信号 Xid=Xi-Xf, 开环增益为 A=Xo/Xid, 反 馈系数为 F=Xf/Xo。闭环增益 Af=Xo/Xi 负反馈放大电路增益表达式为 Af=A/1+AF 3 负反馈对电路的放大增益,通频带,增益的稳定性,失真,输入和输出电阻的影 响:提高闭环放大倍数的稳定性,提高(1+AF)倍。展宽通频带,上限 fHf 增加 1+AmF 倍,下限 fLf 减小 1/1+AmF 倍。减小非线性失真和抑制干扰、噪声。对输 入电阻的影响:串联负反馈使输入电阻增大 1+AF 倍,并联负反馈使输入电阻减 小 1/1+AF 倍;对输出电阻的影响:电压负反馈使输出电阻减小 1/1+AF 倍,电流 负反馈使输出电阻增大 1+AF 倍。 九.二极管稳压电路 1 稳压二极管的特性曲线: 2 稳压二极管应用注意事项:稳压二极管工作在反向击穿状态,外接电源电压应 保证管子反偏,其大小应不低于反向击穿电压。 3 稳压过程分析:当电流的增量ΔIz 很大时(Izminu+时,输出负向 饱和电压,Uo=UOL(-Uom);当 u-=u+时,UOL〈Uo〈UOH(状态不定),仅此刻同相端 和反相端可看成“虚短路”。 2 比较器的输入-输出特性曲线图 3 如何构成迟滞比较器:在单限比较器中引入正反馈,就可实现迟滞特性。输入 信号可以同相端输入,也可以从反相端输入。 十七.RC 振荡电路 1 振荡电路的组成:放大电路,反馈网络,选频网络和稳幅环节。 振 荡 电 路 的 作 用 :RC 振 荡 器 一 般 工 作 在 低 频 范 围 内 , 它 的 振 荡 频 率 为 20Hz~200kHz. 振荡电路起振和平衡幅度条件:自激振荡形成的基本条件上反馈信号与输入信号 大小相等,相位相同。可得自激振荡的条件为 AF=1。包含两层含义:1 反馈信号 与输入信号大小相等,即│AF│=1,称为幅度平衡条件;2 反馈信号与输入信号 相位相同,表示输入信号经过放大电路产生的相移φA 和反馈网络的相移φF 之和 为 0,2π,4π,…,2nπ,即φA+φF=±2nπ(n=0,1,2,3…),称为相位平衡条 件。 2 RC 电路阻抗与频率的关系曲线: 相位与频率的关系曲线: 3 RC 振荡电路的相位条件分析:在ω=ωo=1/RC 时,其相移φF=0,为了使振荡 电路满足相位条件φAF=φA+φF=±2nπ,要求放大器的相移φA 也应为 0o(或 360o) 振荡频率:fo=1/2πRC 如何选择元器件:一般选择反馈电阻 Rf 大于约等于 2R1。反馈电阻 Rf 用一个具有 负温度系数的热敏电阻代替,当输出电压幅值增加时,流过 Rf 的电流也会增加, 结果热敏电阻 Rf 减小,放大器增益下降,从而使输出电压幅值下降。也可用一 个正温度系数的热敏电阻代替 R1 稳幅。 十八.LC 振荡电路 1 振荡相位条件分析:相位平衡条件:由于谐振频率 fo 处,LC 回路的谐振阻抗 是纯电阻性,所以集电极输出信号与基极的相位差为 180o,即φA=180o;为了满 足相位平衡条件,变压器初次级之间的同名端必须正确连接。电路振荡时,f=fo, LC 回路的谐振阻抗是纯阻性,反馈信号与输出电压极性相反,即φF=180o。于是 φA+φF=360o,保证了电路的正反馈,满足振荡的相位平衡条件。 2 直流等效电路图和交流等效电路图 3 振荡频率计算:f≈fo=1/2π√LC 十九.石英晶体振荡电路 1 石英晶体的特点:具有压电效应,在晶片两面间加一电场,晶片就会产生机械 变形,反之,在晶片两面施加机械力,则沿受力方向产生电场,晶片两侧产生异 性电荷。 石英晶体的等效电路: 石英晶体的特性曲线: 2 石英晶体振动器的特点:有很高的频率稳定性。 3 石英晶体振动器的振荡频率:串联谐振频率 fs=1/2πLC 串联谐振的等效阻抗 最小近似为 R,呈纯阻性,是一个很小的电阻。 并联谐振频率 fP=1/2π√LCCo/C+Co=1/2π√LC*√1+C/Co =fs*√1+C/Co.通常 Co>>C,所以 fP 与 fs 非常接近,当 ffs 时,LC 支路呈现感性;当 f>fP 时,Co 支路起主要作用,电路 又呈现容性。 并联型石英晶体振荡电路,晶体在电路中起一个电感作用,它与 C1,C2 组成电 容反馈式振荡电路。fo=1/2π√LC(Co+C`)/(+Co+C`)1/2π√LC*√1+C/Co+C`式 中 C`=(C1*C2)/(C1+C2) 二十.功率放大电路 1 乙类功率放大器的工作过程:两只晶体管轮流工作,一只晶体管在输入信号正 半周期导通,另一只晶体管在输入信号负半周期导通,这样两管交替工作,犹如 一推一挽,在负载上合成完整的信号波形。选择两个特性一致的管子,使之都工 作在乙类状态,组成乙类互补对称功放,其中一个工作在正弦信号正半周,另一 个管子工作在正弦信号负半周。在负载上得到一个完整的正弦波。 交越失真:三极管输入特性曲线有一段死区,而且死区附近非线性又比较严重, 两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上,没有基极偏流。当输入 信号小于开启电压时,两管都截止,两管电流均为零,无输出信号;在刚在大于 开启电压的很小范围内,两管集电极电流变化很慢,输出信号非线性严重。这种 乙类推挽放大器特有的失真称为交越失真。 2 复合三极管的复合规则:1)复合管的极性取决于第一只三极管。 2)输出功率有大小取决于输出管。 3)若两管的电流放大系数为β1β2,则复合管的电流放大系数β=β1*β2。 4)同型复合管和异型复合管发射结等效电阻差别很大,异型复合管发射结 等效电阻就是第一只三极管的等效电阻。 3 甲乙类功率放大器的工作原理分析:分别给两只晶体管的发射结加适当的正 向基极偏压,让两只晶体管各有一个较小的电流 ICQ 流过。经常采用三极管,两 电阻组成的 UBE 倍压电路为两管提供所需偏压。 自举过程分析: 甲类功率放大器的特点:输出信号失真较小,效率低于 50% 甲乙类功率放大器的特点:有效克服乙类放大电路的失真问题,且能量转换效率 也较高,目前使用较广泛。 附录一、稳压电源制作电路 一、技术说明:输入交流电压220vV 0.5A。 输出电压5V 和连续可调电压1.5V~30V/1.5A 两组直流。 二、制作说明: 1、成品用金属盒或者塑料盒包装成产品。 2、电压表V、电流表A 和调节电压用的电位器Rw 安装在包装盒 的面板上。 3、电源变压器固定在包装盒的底座上,电路板固定在包装盒的 底座上。 4、电压调节的三端稳压集成块7805 和317 加装散热器。 5、直流电源输出导线长短不一。 附录二、时钟-闹铃-控制电路 制作 说明:1、共阳极四位一体12引脚数码管引脚号是:将数码管的 数字面朝向观察者,左下角是第1脚,逆时针方向依次是2、3、4、5、 6、7、8、9、10、11、12 脚。 2、如果是单个的数码管或两位一体 的数码管,先测出数字显示段控制引脚和公共控制引脚,再将四个数 码管的相同的段控制引脚用导线并联连接在一起后(每位数码管共八 段即八根连接导线),连接在电阻R5~R13 上,公共控制引脚分别连 接到三极管Q1 到Q4 的发射极上。3、用40 脚的集成块插座焊接在电 路板上,集成块AT89C51 写入程序后插入到集成块插座上。4、自己 设计控制程序或用黄有全老师的程序。5、时钟控制输出由继电器执 行,控制启动时间到时,继电器得电,开关k1 闭合去控制相应设备 启动;控制停止时间到时,继电器断电,开关k1 断开去控制相应设 备停止。具体控制对象由制作者确定,如电灯、电饭煲等等。 说明:本图为数码管是二位一体的共阴极时的电路图。将每个二 位一体的数码管的16脚和11脚共四个引脚(对应四个数字的a 段)连 接在一起后接到电阻R5 的右端。数码管中数字的其余各段 (b,c,d,e,f,g,dp)连接方法依此类推。其他注意事项见四位共阳极 LED 的时钟闹钟控制器制作的说明。 时钟-闹钟-时间控制器 调节方法 一、功能: 时钟显示小时、分钟;可调时钟控制输出;三次可 调闹铃。 二、调节方法:各种参数调节设定方法: 第一步:按“功能”键,选择功能1,进入调节状态; 第二步:重复按“参数”键,选择要调节的参数代码(左第一、 二位)从0 开始依次循 环增加1、2、3、……E、F、10 再回到0。 第三步:按“增加”键或“减少”键,相应代码项目(如代码1 表 示调节的对象是时钟 显示的小时值)的参数值在其取值范围内(例如显示时间的小时 取值范围是00~ 23)循环增加或减少1。左边一位或两位显示参数代码,右边三 位或两位显示 参数值。重复第二、三步,设置完所需参数。 第三步:按“功能”键,显示代码“0”结束调节参数状态,进 入时钟闹钟控制器的正常 使用状态。 三、参数代码及其取值范围如下表。 说明:1、设定时钟控制的小时起点为24,则关闭该路时钟控制输出。 2、设定闹铃的小时为24,则关闭该闹铃。 工程师应该掌握的20 个模拟电路 长沙民政学院电子信息工程系 黄有全高级工程师 第 12 页 附录三、广告彩灯制作 说明: 1、每个8050 三极管可以驱动十二个到二十四个发光二极管。如 果Q1、Q2 改成9013, 则驱动的发光二极管数量减半。只有相同发光电压(不同颜色的 发光电压一般不同)的发光二 极管才可以并联使用。可以将发光二极管接成需要的图案,表达 设计者的意图。 2、彩灯闪烁的周期是:T=0.7×(R1+R3)×C2+0.7×(R2+R4)×C1 根据闪烁快慢要求选 择R1,R2,R3,R4,C1,C2 的参数。调节电位器R1、R2 的大小,可 以改变闪烁速度。 3、电压过高会烧坏发光二极管。工作电压从3v 开始调大,当提 供的电源电压高于5v 后 应当串入一个2.2~27 欧姆的电阻作为限流电阻,以免烧坏发光 二极管。 附录四:可控硅交流调压器制作 可控硅是一种新型的半导体器件,它具有体积小、重量轻、效率 高、寿命长、动作快以 及使用方便等优点,目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里 介绍一台电路简单、装置容 易、控制方便的可控硅交流调压器,这可用作家用电器的调压装 置,进行控制。图中RL 是负 载(照明灯,电风扇、电熨斗等)这台调压器的输出功率达100W, 一般家用电器都能使用。 1、电路原理:电路图如下 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成,其电 路原里图如下图所示。 从图中可知,二极管D1—D4 组成桥式整流电路,双基极二极管 T1 构成张弛振荡器作为可控 硅的同步触发电路。当调压器接上市电后,220V 交流电通过负 载电阻RL 经二极管D1—D4 整 流,在可控硅SCR 的A、K 两端形成一个脉动直流电压,该电压 由电阻R1 降压后作为触发电 路的直流电源。在交流电的正半周时,整流电压通过R4、W1 对 电容C 充电。当充电电压Uc 达到单结晶体管T1 管的峰值电压Up 时,单结晶体管T1 由截止 变为导通,于是电容C 通过 T1 管的e、b1 结和R2 迅速放电,结果在R2 上获得一个尖脉冲。 这个脉冲作为控制信号送到 可控硅SCR 的控制极, 使可控硅导通。可控硅导通后的管压降 很低,一般小于1V,所以张 弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时,可控硅自关断。当交 流电在负半周时,电容C 又 从新充电……如此周而复始,便可调整负载RL 上的功率了。 2、元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ 的WH114-1 型合成碳膜 电位器,这种电位器可以 直接焊在电路板上,电阻除R1 要用功率为1W 的金属膜电阻外, 其余的都用功率为1/8W 的碳 膜电阻。D1—D4 选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大 于0.3A 的硅整流二极管,如 2CZ21B、2CZ83E、2DP3B 等。SCR 选用正向与反向电压大于300V、 额定平均电流大于1A 的可 控硅整流器件,如国产3CT 系列。 附录五、电源欠压过压报警保护器 一、 名称:电源欠压过压报警保护器 二、 功能:当电压低于180V 或高于250V 时,可进行声光报警。 当外接交流接触器时,可 切断电源,保护用电设备。 三、 电路图: 四、 原理说明: 输入电源电压正常时,Y1A 输出高电平,Y1B 输出低电平,发光 二极管LED 及 振荡发声电路Y1C、Y1D 和喇叭不工作,控制部件J1 也不工作。 当电压高于250V 或 低于180V 时,Y1B 输出高电平,发光二极管亮,振荡发声电路 工作,发出鸣叫声, 控制寄电器J1 闭合,当J1 的常开触点外接交流接触器时,就可 控制主电路断开电源。 五、 调试方法: 第一步当输入电源电压为250V 时,调节W1 使得Y1A 输出刚好由 低电平转为高电平, 第二步当输入电压为180V 时调节W2 使得Y1B 的输出由高电平 转为低电平。 六、 元件表 名称 型号 规格 数量 名称 型号 规格 集成块 74LS00 1 电阻 68K 三极管 9013 1 10K 二极管 1N4001 5 1K 发光二极管 1 微调电位器 47k 三端稳压块 7805 0.5A 1 电容 47uF/50v 7812 0.5A 1 10uF/25v 变压器 220v/15V 0.5A 1 2700pF 插头 220v 1 导线 花线 直流寄电器 12v/0.5A 1 万用电路板 小 集成块插座 14 脚 1 数量 1 1 1 2 1 1 1 1m 1块 附录五、音频功率放大电路制作 TDA2030A 带音调18W×2 功放板 一、TDA2030A 是SGS 公司生产的单声道功放IC,该IC 体积小巧, 输出功率大, 静态电流 小(50mA 以下);动态电流大(能承受3.5A 的电流);负载能 力强,既可带动4-16Ω的扬 声器,某些场合又可带动2Ω甚至1.6Ω的低阻负载;音色中规中 举,无明显个性,特别适合 制作输出功率中等的高保真功放。 TDA2030A 采用5 脚TO-220 塑封结构。IC 内部设有完善的保护 电路。 TDA2030A 可以单电源或双电源工作,本功放板采用双电源。 TDA2030A 主要参数: 工作电压:±6~22V 静态电流:<50mA 输出功率:18W,当V=±16V,RL=4Ω时 谐波失真:0.05%,当f=15kHz,RL=8Ω时 闭环增益:26dB,当f=1kHz 时 开环增益:80dB,当f=1kHz 时 频响范围:40~14000Hz 二、电路原理: TDA2030A 功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路 和TDA2030A 放大电路以 及电源供电电路三大部分组成,音调部分采用的是高低音分别控 制的衰减式音调电路,其中 工程师应该掌握的20 个模拟电路 长沙民政学院电子信息工程系 黄有全高级工程师 第 16 页 的R02,R03,C02,C01,W02 组成低音控制电路;C03,C04,W03 组成高音控制电路;R04 为 隔离电阻,W01 为音量控制器,调节放大器的音量大小,C05 为 隔直电容,防止后级的TDA2030A 直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用TDA2030A, 由TDA2030A,R08,R09,C066 等组成,电路的放大倍数由R08 与R09 的比值决定,C06 用于稳 定TDA2030A 的第4 脚直流零 电位的漂移,但是对音质有一定的影响,C07,R10 的作用是防 止放大器产生低频自激。本放 大器的负载阻抗为4→16Ω。 三、 TDA2030A 功放板的电源电路如下图所示,为了保证功放板 的音质,电源变压器的 输出功率不得低于60W,输出电压为2*15V,滤波电容采用2 个 3300UF/25V 电解电容并联, 正负电源共用4 个3300UF/25V 的电容,两个104 的独石电容是 高频滤波电容,有利于放大器 的音质。 四、装配与调试: 工具准备:20W 电烙铁一把,最好是可调温的,若需要的话可与 站长联系;万用电表一个,尖嘴钳一把,螺丝刀一把,焊锡丝和松香 水若干。 准备焊接:焊接时先焊接跳线,再焊接电阻,再焊电容,再焊整 流管,再焊电位器,最后焊TDA2030A,焊接TDA2030 前须先把TDA2030A 用螺丝固定在散热片上,否则在最后装散热片时螺丝很难打进去。 TDA2030A 与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂,以利散热。焊 接时必须注意焊接质量,对于初学者,可先在废旧的电路板上多练习 几次,然后再正式焊接。 五、调试:本功放板调试特别简单,电路板焊好电子元件后,要 仔细检查电路板有无焊错的地方,特别要注意有极性的电子零件,如 电解电容,桥式整流堆,一旦焊反即有烧毁元器件之险,请特别注意。 接上变压器,放大器的输出端先不接扬声器,而是接万用电表,最好 是数显的,万用表置于DC*2V 档。功放板上电注意观察万用电表的读 数,在正常情况下,读数应在30MV 以内,否则应立即断电检查电路 板。若电表的读数在正常的范围内,则表明该功放板功能基本正常, 最后接上音箱,输入音乐信号,上电试机,旋转音量电位器,音量大 小应该有变化,旋转高低音旋钮,音箱的音调有变化。 附录六、过压欠压报警器制作说明 1、 名称:电源欠压过压报警保护器 2、 功能:当电压低于180V 或高于250V 时,可进行声光报警。 当外接交流接触器时,可切断电源,保护 用电设备。 3、 电路图: 4、 原理说明: 输入电源电压正常时,Y1A 输出高电平,Y1B 输出低电平,发光 二极管LED 及振荡发声电路 Y1C、Y1D 和喇叭不工作,控制部件J1 也不工作。当电压高于250V 或低于180V 时,Y1B 输出 高电平,发光二极管亮,振荡发声电路工作,发出鸣叫声,控制 寄电器J1 闭合,当J1 的常开触点 外接交流接触器时,就可控制主电路断开电源。 5、 调试方法: 第一步当输入电源电压为250V 时,调节W1 使得Y1A 输出刚好由 低电平转为高电平,第二步当 输入电压为180V 时调节W2 使得Y1B 的输出由高电平转为低电 平。 6、 元件表

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