β数显式测量电路设计安装调试

1、-化工大学信息科学与技术学院 自动化专业 课程设计题目：数显式测量电路的设计、安装与调试班级： *：同组人：指导教师： 2021年9月目录一、课程设计的任务及根本要求二、逻辑框图设计三、逻辑电路的设计及参数计算四、安装调试步骤及遇到的问题五、印刷线路板设计六、体会及建议七、参考文献八、附录元件使用说明9、 附图框图 逻辑图 印刷线路板图1、 课程设计的任务及根本要求本课题要求设计一个"三极管值得数显式测量电路。即可以直观的看出三极管的值。、具体任务和要求1 可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数<199，测试条件为IB=10uA。允许误差±2%。14V<VCE&

2、lt;16V，且对不同值的三极管，VCE的值根本不变。2 该测量电路制作好以后，在测试过程中不需要进展手动调节，便可自动满足以上测试条件。3 用两只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别用来代表1和0。两只数码管分别用来显示十位和各位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和0.4 测量电路设有测三极管的三个插孔，分别标上E、B、C。当被测三极管的发射极，基极和集电极分别插入E、B和C插孔时，连通电源后，数字显示器就会自动显示出被测三极管的值，响应时间不超过2秒钟。5 在温度不变的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超0.05N+1.这里的N

3、是数字显示器的读数。6 数字显示器显示的数字应当清晰，而且显示周期的长短要合理。例如，=24.5时，个位数码管可能交替显示4和5.在这种情况下，如果显示周期太短例如：0.01S，由于人的眼睛的滞留效应滞留时间大约为0.1S，就不能清楚地看到4和5这两个数字，反而看起来像9，他是4和5叠加的结果对于LED七段数码管而言。显然，不允许出现这种现象。、限定使用的主要元器件通用型集成运放LM324高阻型集成运放LF351通用型集成运放LM311集成定时器NE5552/5十进制计数器74LS90BCD七段译码器74LS47双D上升沿触发器74LS74六施密特反相器74LS14四2输入与非门CC4011共

4、阳极LED七段数码管二、逻辑框架图三 、逻辑电路的设计及参数计算要求对不同的，不变，故集电极不接任何电阻。根据运放LM324反相输入端虚地以及IB=10A的条件，则R1=1.5M。R1=15-0.7V/10A运放LM324和R2、R3构成的电压并联负反应使，所以取为运放电路的输入电流。由图不难看出，由于运放虚地条件以及它不取电流，并且=，所以=R2，当为最大值(199) 时=13V确定R，则R=6.5K。所以取R=5. 1K。2压控振荡器反相积分器 同相迟滞比拟器注意：（1） 积分器用351高阻型放大器，积分效果好。电压比拟器用专用电压比拟器，转换速度快。（2） 积分器中D1使正向积分与负向积

5、分的回路不同、时间不同。上图的D1应反方向向左，原因是其与夹断电压的设计不同，这里V*极性为正。（3） R9<<R4是为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。后接43k电阻是为了把方波峰值调低，使其图形规整。工作原理及波形 设比拟器的输出高电平V1=13V(因为电源电压为15V故最大输出电压的近似值为13V)，则二极管D1截止。但由于输出为高电平，所以对进展负向积分，随时间呈线性递减，当减到一定程度负值，使比拟器同相输入电压略低于0V，它的输出即翻转为低电平，即由=13V翻转为=13V。当翻转为13V时，二极管D1则由截止变为导通，积分器除了因为正值要继续作负向积分外，还要因为负值做

6、正向积分，但因负向积分时间常数=远远大于正向积分时间常数=，故总的效果是做正向积分，随时间呈线性增大。如下图，当增大到一定程度正值时，使比拟器同相输入端的电位略高于0时，它的输出即翻转为高电平，即将由-13V翻转为+13V。当翻转为+13V时，二极管由导通变为截止。积分器又做负向积分。如此周而复始，产生振荡。f*与V*的关系设积分器的负向积分时间常数远远大于正向积分时间常数，即设R/4通常取R/4>100R9则这个压控振荡器的震荡周期就近似等于上图中积分器的负向积分时间t1，即近似等于积分器的输出电压由下降到-所要的时间t1。因为=-+=-+当t=时，=-，即有-=-+， 所以=2式中的

7、是积分器输出电压的峰值，在=-时，比拟器的状态发生变化这时比拟器同相输入端的电位=0,即=+,因此 =将代入式得 =2故此压控振荡器的震荡周期为 =+=2振荡频率为 =·可见与成正比，由于=··所以与成正比。考虑Vam应比V1m小些，按V6/V7<0.7，取R6=15K，R7=24K，根据运放输入段与外接等效电阻应尽量相等，取R8=10K。3计数时间产生电路如下图，它是以定时器555为主构成的矩形波发生器，各有关点的波形如下图。计数时间与压控振荡器的输出相与经与非门和反相器 图中所标注的时间实际上就是图中电容两端的电压Vc2由2/3放电到1/3所需时间这个时

8、间可由式=ln2求出.而显示时间可由式=()ln2求出.假设取Tc=30ms，Td=0.5S，C2=0.33F，可取R11=2M1.8M，R12=130K110K。C3起滤波作用，取C3=0.022F。 这里主要是选定积分电路的有关系数，在计数时间送给计数器的脉冲个数N是与压控振荡器的震荡周期之比，即N=前已给出，所以N= 根据显示的设计要求，所以如果设三极管的=100，则振荡器送出的脉冲数N就应为100N=再考虑=··，=130K,=0.33uF,=15K,=24K,=13V,=5.1K,并取=330p,则=。取R4=180K与330K的电位器Rw串联代替R4。根据运放两

9、输入端等效电阻尽量相等原则，取R5=300K考虑功能和本钱，选LF351高阻型运放与LM311通用性电压比拟器。4. 计数，译码，显示电路 计数选择74LS90，包含一个二进制和五进制计数器，将前者输出端QA与后者输入端CPB相连构成十进制BCD码计数器，要正常计数需置9端接地，置0端接清零信号。计数器与译码器，译码器与数显管间连接见整体电路图5.清零信号电路清零信号宽度two近似0.7R13C4清零信号不能太窄，因此考虑two>0.4s;Two应远远小于计数脉冲最小周期T*minT *min=30ms/199=150S因此0.4S<0.7R13C4<150S，取C4=470

10、P，R13=56K.逻辑电路图：4、 调试步骤及遇到的问题我们这组在安装调试的过程中，没有遇到太大的障碍，根本算是圆中满完成任务。但安装调试的过程中，还是遇到了几个小问题。1、 面包板元件的布局和原来自己设计的印刷版电路布局有点出入，不能做到照图连线，而是边摸索，边连线，导致进度不是很快。2、 反反复复地找适宜的电阻，影响效率。后来通过和其他小组的讨论，我们发现了一个好方法，就是在相应的位置插上电阻、电容，用到哪个拿哪个，大大提高了效率和准确率。3、 由于布局不是很合理，导致有些线不得不重叠，影响美观。4、 电源接口接触不良，导致示数闪烁。5、 印制电路板设计1. 印刷电路板的根本要求(1)

11、双面板: 正面用红色线(元件面，横线为主) 反面用蓝色线(连线面，竖线为主) 金属化孔用蓝色 (2) 走线原则: 线条横平竖直,同面线不能穿插 线条尽量少 每个芯片下横向最多走三条线 芯片相邻管脚之间不能走线 每个金属化孔只能插入一个元件管脚2、 其他要求1坐标纸大小: 31cm × 23cm2比例尺: 2 : 1 3周边留宽: 5 10 mm 4线宽: 1 mm (200mA/mm)5电源和地线: 加宽6芯片跨度: 7.5mm 7芯片管脚间距:2.5mm 8金属化孔: 径0.8mm 外径1.5mm 9电位器: 两脚间距5mm 10电阻、电容跨度463、印刷电路板的考前须知(1) 元

12、器件布位合理:应考虑尺寸、重量、电器上的相互关系，以及散热等。(2) 元器件一律安装在正面，反面焊接。集成芯片同方向排列，标注型号，画出引脚焊盘；分立元件画出符号；数码管不装，但要画出限流电阻和引线焊点直径1.5。(3) 用两种颜色线表示双面走线，每种走线以一种走向为主，不得走斜线或穿插，拐弯处画小圆角。 (4) 芯片中间可走23根线，管脚中间不可走线。(5) 相邻连线的间距不小于1。(6) 电源线和地应有引出端。地线应采用多点接地法，不要串接。(7) 引脚焊盘在反面，一个焊盘上只准焊一个引脚。 4. 数显式测量电路印刷线路板手画版参见另外附图。六、建议及体会体会：通过这次课程设计，我终于可以

13、亲自把理论知识和实际操作结合起来。明白了理论与实践的关系，理论是实践的根底，为实践效劳；实践是理论的实现过程。良好的操作习惯，细心、连贯的思维是实验成功的保障；信任队友，团结协作，才能更好更快的完成任务。建议：理论知识讲解不到位，时间跨度长了，有些知识遗忘； 应该多设这样的课程设计，提高学生的动手能力。七、参考文献一、 电子技术根底康华光主编二、 集成电路原理及应用钱为康编三、 电子技术根底课程设计梅生等编四、 电子技术课程设计指南诚庆、丽华编八、附录元件使用说明)1、通用型集成运放LM324管脚图如附图8-1所示。LM324有四个构造一样，互相独立的运放。运放部已有频率补偿电路，应用时可不用

14、外接补偿电容。LM324用双电源工作，但也能单电源使用，其电压围为330V，并具有很低的静态功耗，当电源电压为5V时，其非线形应用的输出电平可和TTL 器件相容。图8-12高阻型集成运放LF351管脚图如附图8-2所示LF351具有很高的输入电阻，特别适用于各种运算电路。一般工作时采用"15v电源，它的输出级有过流保护电路，因而输出对地短路也不会损坏器件，但使用中应尽量防止发生短路，当需要调零时，可把电位器动端连负电流，两个固定端分别与调零端相连。图8-23、通用型集成电压比拟器LM311管脚图如附图8-3所示LM311具有较低的偏置电流和失调电流，用它构成的电压比拟器其影响速度比用

15、一般运放组成的电压比拟器快，可用单电源供电，例如+15v，也可用双电源供电，例如"15v。图8-34、集成定时器NE555管脚图如附图8-4所示NE555是一种模拟、数字混合式定时器集成电路，外接适当的电阻和电容就能构成多谐振荡器、单稳态触发器和双稳态触发器，用555定时器组成的多谐振荡器，振荡频率比拟稳定。为便于频率调整，可外接电位器。图8-45. 六施密特反相器74LS14管脚图如附图8-5所示图8-56. 四2输入与非门CC4011管脚图如附图8-6所示图8-67. 双D上升沿触发器74LS74管脚图如附图8-7所示74LS74是具有直接置位端和复位端的双D触发器。逻辑功能如表

16、3-1所示。表中的" 表示时钟CP的上升沿触发，带"*的状态是不稳定的。图8-7表8-1 74LS74逻辑功能表输入输出预置去除时钟CPSDQLH*HLHL*LHLL*HHHHLHHL*LHHHL*8. 十进制计数器74LS90管脚如附图8-8所示74LS90部含有一个二进制计数和一位五进制计数器。当计数脉冲由输入， QA与相连时就构成BCD计数器。当计数脉冲由输入，QD与相连时，可完成五二进制时序，在输出端QA可得到一个占空比为50%的十分频方波。另外，除计数输入和为下降沿作用外，置0端和，置9端和都是高电平起作用，因此在使用中不要将它们随意悬空。图8-8表8-2 74L

17、S90复位计数功能表复位输入端输入端HHL*LLLLHH*LLLLL*HHHLLH*L*L计数L*L*计数*LL*计数9、BCD七段译码器74LS47管脚如附图8-9所示图中D、C、B、A为输入的8421BCD码，为七段输出。图8-974LS 47的逻辑功能如表所示，关于此表说明一下几点十进制或功能输入端说明DCBA0123456789101112131415HHHHHHHHHHHHHHHHH*LLLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHHHLLLLHHHHLLHHLLHHLLHHLLHHLHLHLHLHLHLHLHLHHHHHHHHHHHHHHHHHLHLLHLHLLLHHHLHHLLLLL

18、HHLLLHHLHHHLLHLLLLLLLHLHHHHLHLLHLLHLHLLHLLHLHLHHHLHLHLHHHLHLHHHLLLHLLHHLLLHHHLLLLLHLLLLLLLH消隐*LHHHHHHH串行消隐HLLLLLLHHHHHHH灯测试L*HLLLLLLL表中015项为正常译码输出，其条件是灯测试端，消隐输入端都接高电平或者悬空，串行消隐输入端至少在输入为低电平时是高电平。正常译码输出时，可驱动共阳极LED数码管显示的015共16个字形。消隐：当直接加低电平到消隐输入端时,均为高电平，此时数码管呈暗状态。串行消隐：74LS74的管脚4既可作为输入端,也可作为输出端。当管脚3为高电平，管脚5为低电平时，对于低电平输入信号，数码管呈暗状态，同时输出变为低电平，假设用连下级的管脚5，则下级的数码管在该级输入为低电平时也呈暗状态。依此类推，可实现不显示无效数字的目的。