电子产品工艺实训第5章

1、第 5 章 电子电路实训考核实例训练11 运放组成的波形发生器电路装配与调试训练12 W317集成稳压器应用电路装配与调试训练13 8038波形发生电路装配与调试训练14 改制一个数字式电子钟训练15 中级无线电装接工技能考试试卷 训练11 运放组成的波形发生器电路装配与调试一、 训练条件(1) 通用印制板或通用实验板, 集成运放(741、 324)及相关元器件。 (2) 常用电子仪器及焊接或插接工具。 二、 考核内容使用集成运算放大器组成的RC正弦波振荡器和滞回比较器, 连接成一个波形发生器, 要求: 能产生正弦波、方波两种波形。 其信号频率为2 kHz, 正弦波的峰值Uom约为7 V, 方

2、波幅值Uopp约为-66 V。 三、 考核要求(1) 进行设计计算, 确定电路方案及元件参数值, 画出电路原理图。 (2) 按图接线, 并进行调试, 直到满足设计要求。 用恰当的仪器进行测量, 记录数据与结果, 并作分析与小结。 (3) 电路设计中,要求正弦波振荡器具有稳幅措施, 方波发生电路要求具有较强的抗干扰能力。 四、 评分标准 表 5-1 评分标准 五、 答辩问题(1) 正弦波振荡器的稳幅环节是如何确定的, 简述稳幅原理。 (2) 如何估算正弦波信号的输出幅度。 (3) 方波产生电路要求有较强的抗干扰能力,为此, 设计应做何考虑？ 其抗干扰能力约为多少？(4) 是否有专用集成电路可产生

3、以上两种波形, 简单加以说明。 六、 课题解析1. 电路确定参考电路如图5-1所示, 图中各元器件参数值应根据课题要求对有关参数作设计计算, 进而正确选择元器件以达到课题要求。 图 5-1 正弦波-方波发生器原理图 图中A1是具有稳幅环节的RC桥式正弦波振荡器, 课题中要求信号频率为2 kHz, 可作设计计算以确定各元件的取值。电路的振荡频率公式为 可先将RC串、并联选频网络中的电容C取值为0.01 F, 再求得电阻R的值, 此处可取8.2 k(标准值)。正弦波的输出幅度Uom要求约为7 V, 根据电路幅值估算公式 式中,R3 是指动态时R3(取3 k左右时)与两个二极管并联后的等效电阻,工程

4、估算值约为1.1 k。当R1也取3 k时求得R2的值约为8.73 k, 考虑设置一个调节范围, 此处取10 k的电位器。当然更理想的是可用一个6.2 k的固定电阻和一个5 k的电位器串联来代替10 k的电位器。 A2是根据课题要求(电路的抗干扰能力强)而选用的滞回电压比较器。用两个稳定电压为6 V的稳压二极管作为电路输出的限幅电路。在保证该电路上、下限阈值电压在A1正弦波的输出幅值7 V之内, 确定R4、R5的大小。 2 . 电路调试 计算出电路设计值后, 即可着手装接和调试。不论是插接还是焊接均应保证元器件排列合理、接线正确、接触可靠。 检查电路连接无误后才能通电调试。本电路可先进行分级调,

5、 在二者均能正常工作后再连调。 大致步骤如下: (1) 调试正弦波振荡器电路, 为满足起振条件, 注意应使负反馈放大器的电压放大倍数为 大于3。用示波器检测该电路的输出波形,调节R2的值, 直至示波器显示正常而稳定的正弦波。 注意: R2太小电路无法起振, 而太大则会失真。 (2) 用示波器测量该电路的振荡频率与输出幅值的大小。 适当修改R、C的数值,以满足频率为2 kHz的要求。微调R2电位器的大小,在保证输出正常波形的条件下获得所需的7 V的输出幅值。 (3) 调试滞回比较器电路。用信号发生器产生一个2 kHz正弦波作为该电路的输入信号,用示波器测量输出波形。适当调节R4、R5的比例直到输

6、出一个方波为止。需注意的是正弦波的幅值应在7 V左右, 由R4、R5分压获得的上、下限阈值电压一定要小于该幅值。 (4) 连调。在各级单元电路调试完毕后, 则可将两者相连, 做总调直到工作正常为止, 进而测量各有关参数。 3. 问题解答题1简答: 正弦波振荡器的稳幅环节由R3、 VD1和VD2组成。其稳幅原理如下: 起振时, 该振荡波形的幅值Uom很小,不足以使VD1、 VD2导通,即两个二极管均截止, 故三者的等效电阻为R3, 则由设定参数求得的电压放大倍数Av=1+(R2+R3)/R13, 符合起振条件, 电路内部形成一个增幅振荡, 输出幅值Uom便随之逐渐增大, 直到使VD1、VD2两个

7、二极管导通, 则三者的等效电路为Av=1+(R2+R3)/R1稳定振荡状态。同时该稳幅环节起到一个负反馈的稳幅作用, 一旦输出幅值增加, 即有一个自动调节过程: UomR3AvUom。 题2简答: 当VD1、VD2导通后,其两端的正向压降约为0.6 V左右, 等效电阻为R3, 其经验估算值为1.1 k左右, 由输出幅值Uom的估算公式 可估算出正弦波形输出幅值的大小。 题3简答: 为使方波产生电路抗干扰的能力较大, 此处选用的是滞回比较器。 其抗干扰能力即为电路的回差电压 题4简答: 8038函数发生器集成电路可产生正弦波、方波、三角波、 锯齿波等波形, 可参考有关资料。 训练12 W317集

8、成稳压器应用电路装配与调试 一、 训练条件(1) 集成稳压器(W317)、 有关元器件及稳压电路原理图(如图5-2所示)。 (2) 通用印制板或通用实验板。 (3) 常用电子仪器及焊接或插接工具。 图 5-2 稳压电路原理图 二、 考核内容根据稳压电路原理图, 对输出直流电压的范围做初步计算, 确定输入电压Ui的大小, 之后完成电路连接。 对该电路进行调试并测量有关参数, 对测试结果进行分析。 三、 考核要求(1) 按图完成该电路的接线。 要求接线正确, 接触可靠, 焊点光滑。 (2) 接入输出电压,对电路进行调试并测量W317集成稳压器输出电压Uo的范围,要求方法正确, 数据可靠。 (3)

9、取输出电压为中间值, 测此时输出电压的纹波电压Ur及波纹系数Kr。 四、 评分标准 表 5-2 评分标准 五、 答辩问题(1) 试述稳压电源的基本组成及各部分功能, 说明图5-2中Ui、Uo的含义。 (2) 由W317可调式三端集成稳压器组成的输出电压可调稳压电路, 其输出的电压可调范围是如何确定的？试确定Ui、Uo的数值大小。 (3) 稳压电源的主要技术指标有哪些？本项目中的纹波电压是如何测定的？ 六、 课题解析1. 稳压电路分析本电路是可调式三端集成稳压器W317的典型应用电路。 其输入电压是交流220 V, 经降压变压器、 单相桥式整流电路及滤波电路后所获得的直流电压, 而其输出则是不受

10、电网电压波动和负载变化影响的稳定的直流电压。根据W317主要参数指标可知, 其输入与输出最大的电压差为40 V, 而两者的最小电压差为3 V, 基准电压为1.25 V, 从而根据电路各元件参数值求得有关参数。 该输出电压的表达式为 式中, UR1=1.25 V,即为稳压器的基准电压; IADJ为调整电流, 其值约为50 A。当电位器R2调至零值时, Uo为1.25 V; 当R2调到最大值时, 输出电压Uo为24.75 V, 这就是该电路输出电压的调节范围。同时可估算出输入电压的大小, 此处可取2830 V。 2.电路的装接与调试由已给电路原理图选取各元器件, 并检查其好坏, 认清引脚,按图接线

11、并保证连线正确, 接触可靠。尤其要注意将R1靠近稳压器的输出与调整端连接, 以免影响输出精度。调试时若有整流、滤波电路, 应保证整流滤波电路输出电压的范围为2830 V。若无此电路, 可暂用直流稳压电源替代。 通电后慢慢调节R2电位器, 用万用表测量该可调式稳压器输出电压的范围, 并作记录。 电路的输出电压中的纹波电压Ur, 应该用交流毫伏表测量, 该测量值与输出直流电压值的比值即纹波系数Kr。 3. 问题解答题1解答: 直流稳压电源由降压变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。降压变压器将市电交流220 V降低至所需的低电压交流电, 整流电路则将交变电压转换为直流脉动电压, 滤波电路消除脉

12、动电压中的纹波电压, 而稳压电路则可保证直流稳压电源输出不受电网电压波动及负载变化的影响。 图5-2中的Ui是经降压、整流、滤波后的直流电压, Uo则是W317稳压电路输出的、 可调的、 稳压的直流电压。 题2解答: W317为可调式三端集成稳压器,根据技术指标可知,其基准电压为1.25 V, 根据输出电压表达式 可求得输出电压的范围。式中, UR1=1.25 V, 即为稳压器的基准电压,IADJ为调整电流，其值约为50 A。当电位器R2调至零值时, Uo为1.25 V；当R2调到最大值时, 输出电压Uo为24.75 V, 故Uo的输出范围为1.2524.75 V。 根据稳压器的输入输出最小电

13、压差不能小于3 V的要求, Ui应取2830 V。 题3解答: 直流稳压电源的技术指标包含特性指标与质量指标。 特性指标主要是指允许的输入电压、输出电压及其调节范围、 输出电流等; 质量指标是用来衡量输出直流电压稳定程度的技术指标,主要包括了稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。 所谓纹波电压,是指稳压电路输出端交流分量的有效值, 可用Ur表示。在实训中可用交流毫伏表来进行测量, 注意量程的设定。一般而言, 该纹波电压的峰值为几毫伏至几百毫伏。 训练13 8038波形发生器电路装配与调试 一、 训练条件 (1) 通用印制板或通用实验板, 8038集成芯片组成的波形发生器电路(如图5-3所示

14、), 其频率为某一定值。 (2) 相关元器件及测试仪器。 (3) 焊接或插接工具。 图 5-3 8038接成的波形发生器 二、 考核内容 装接8038波形发生器电路并进行调试, 使其正常工作, 测量相关参数。之后改变有关元件的参数, 使其频率在200 Hz2 kHz之间可调, 输出幅值允许在5V左右范围之内。 三、 考核要求 (1) 装接并调试波形发生器电路, 测量三种波形的幅值与频率, 记录数据并描出相应的输出波形。 (2) 改变相关元件参数, 使频率调节范围达到预定要求。 (3) 增添必要的电路, 使幅值达到要求值, 记录数据。 (4) 总调, 画出改变后的电路原理图。 表 5-3 评分标

15、准 五、 答辩问题(1) 试述8038波形发生器电路的频率及幅值的测试方法及注意事项。 (2) 为使输出波形的频率在要求范围内可调, 电路应作哪些调整？其元件参数应如何确定？(3) 如果使方波输出幅值限制在5 V之间, 应增添什么电路, 简述电路原理图。 六、 课题解析1. 电路说明 课题中给出的电路是集成函数发生器8038芯片的一个典型应用电路, 可分别产生方波、三角波和正弦波。 频率确定: 根据公式 幅值确定: 三角波 即 经转换正弦波的峰-峰值则小于三角波的峰-峰值, 即 方波的峰-峰值可达(UCC+UEE), 据此可根据课题中电路参数计算出相关数据。 课题给定电路的频率是一个定值, 根

16、据考核内容与要求, 可通过改变电路及电阻、电容的数值来达到所需的频率及其变化范围。为使频率可调,可在正、负两电源间接入一个10 k的电位器与固定电阻20 k串联的支路, 并将原电路中芯片的第8引脚与第7引脚断开, 改接至电位器的动端, 调节电位器的阻值可实现频率的微调,并联接入多个电容则可实现频率的粗调。 对于三角波及正弦波的幅值要求, 可通过变动电源电压来实现。 图5-3中给出的是8038的最低电源电压值10 V, 此时该二波形的峰-峰值约为58 V, 若要其输出幅值为5 V, 可将电源电压值增至15 V左右。 方波的输出幅值若需与TTL系列芯片相兼容,可接入一个具有限幅作用的过零比较器,

17、其输出限幅可用一只稳定电压小于5 V的稳压二极管实现, 电路将输出正向幅值接近5 V的方波。 2. 电路的装接与调试 首先根据给定电路选择各元器件, 并作检测确定其完好且数据无误, 认准8038芯片各引脚再进行装接, 以保证连线正确, 接触可靠。 通电后,用示波器观察输出波形, 调节Rw可改变波形的占空比, 调节两个100 k的电位器可调节正弦波的失真度。当三种波形均正常输出后,可测量输出波形的频率和幅值,也可用交流毫伏表测量正弦波的有效值。 对电路进行修改, 使其频率根据课题要求可调, 幅值达到考核内容和要求。再次对电路进行测量, 并记录各项数据。 3. 问题简答 题1简答: 如前所述, 在

18、电路正常工作之后, 可用示波器分别测量波形的频率与幅值。 应注意的是本电路采用双电源供电形式, 而整个电路无公共接地端(当没带接地负载时), 因此当测量时双电源的接地端与各测试仪器的地端必须相连。 同时,为使测量精度尽可能高些, 可调节示波器的扫速开关和幅值的灵敏度开关, 使屏幕上显示的波形个数少, 而其高度必须占垂直方向的2/3以上, 从而减少读数误差。 题2解答: 参考电路图如图5-4所示。 各电路参数可依据相关公式求得。 图 5-4 频率可调的波形发生器 题3解答: 将原方波输出再接一个具有限幅电路的比较器(如前所述), 或接一个电压电平转换电路。 此电路可用一个集电极开路OC门组成,

19、其输出端的上拉电阻接至此门的电源电压即5 V直流稳压电源, 当8038芯片的第9引脚正向输出时, OC门输出高电平, 即方波正向输出。当芯片的第9引脚负向输出时, OC门相当于输入一低电平(门电路内部保护二级管可限制其负向输入幅值)， 即输出低电平。 训练14: 改制一个数字式电子钟 一、 训练条件(1) 通用印制板(实验板)及4位8421BCD码译码显示电路, 六十进制、 二十四进制计数电路。 (2) 常规中规模数字集成电路。 (3) 常用电子仪器及焊接或插接工具。 二、 考核内容改制一个数字式电子钟的时计数电路, 要求输出为8421BCD码: (1) 将二十四进制时计数器改制成无零十二进制

20、计时, 显示112小时。 (2) 时计数器具有总清功能(时计数器总清后, 显示的是01)。 三、 考核要求(1) 测试计数器电路及8421BCD码译码显示电路, 确定其能正常工作, 并确定计时脉冲。 (2) 设计, 装配, 调试时、分计数电路, 使其达到设计要求。 (3) 调试总清电路, 使其达到设计要求。 四、 评分标准评分标准见表5-4。 表 5-4 评分标准 五、 答辩问题(1) 无零十二进制时计数器是如何设计并调试的？如何排除在调试过程中所遇到的问题？(2) 六十进制分计数器, 如果无法正常工作, 排故的大致步骤是什么？(3) 若要求有A、 P(上午、 下午)显示应如何设计最简捷？(4

21、) 总清后, 是如何保证无零十二进制的显示为01的？ 六、 课题解析1. 电路设计思路选用74LS160或74LS196十进制计数器以反馈置数法, 设计无零十二进制时计数器, 参考电路图如图5-5所示。 图 5-5 用74LS160设计的无零十二进制时计数器电路 74LS160具有异步清除、同步置数功能, 清除与置数均为低电平有效。其两个计数使能CTP、CTT为高电平有效, 只要其中有一个为低电平则计数保持。此处用两片74LS160芯片分别组成十二进制的个位与十位, 并以反馈置数法设计无零十二进制。由于其具有同步置数功能, 需用第N-1个即第11个CP脉冲对应的输出代码反馈至置数端,以便实现同

22、步置数功能。对于无零十二进制而言, 其计数状态从01、02、03、11、12再返回01, 所以从01开始经11个CP脉冲对应的输出代码正好是12, 即十位74LS160显示的代码是0010, 经简化后仅需将QA十位、QB个位二者与非后加至两片74LS160的置数端LD, 当下一个CP脉冲到达, 即将计数器置为01, 从而实现无零十二进制。当然, 此时两芯片的数据输入应设置为01。 用74LS196设计无零十二进制计数器, 其设计电路与74LS160芯片设计基本相同。其不同之处是74LS160为同步置数, 而74LS196是异步置数,因此反馈置数的输出代码为74LS13, 一旦该代码输出, 计数

23、器即被置成01。另一不同之处是本电路中个位至十位采用的是串行进位, 而160电路中脉冲同时提供给两芯片, 利用个位的进位端CO在计数至1001时变为高电平, 这才使高位具有计数功能, 相当于并行计数, 如图5-6所示。 用74LS92、74LS90构成六十进制分计数器, 需特别注意的是当构成分十位六进制的74LS92芯片的QD不与译码器相连时, 译码器的DD端应接地, 以保证显示六进制的计数状态。 图 5-6 用74LS196设计的无零十二进制时计数器电路 2. 电路装接与调试采用数字电路的一般装接调试方法, 先分级装接调试再进行总调。可用函数信号发生器TTL口输出一个适当频率的矩形波作为分脉

24、冲信号, 而分计数器QC端的输出信号可作为时计数器的计数脉冲。用所提供的译码显示电路检测, 在通电条件下利用译码器的三个控制端做灯测等实验。 3. 问题简答题1解答: 无零十二进制的设计在电路的说明中已作介绍, 其调试过程可按数字电路的一般方法进行。注意各控制信号电平的正确设置, 连线接触是否可靠。同时为便于观察,信号发生器的频率要恰当。 题2解答: 设计采用TTL 74LS90、74LS92组成六十进制时, 若电路无显示, 则应检查电路的电源是否已加入并为规范值之内,可用万用表测量各译码器芯片上是否有电源。当有显示但不计数, 状态不正确或仅停留在某个数字上不翻转时, 则可用发光二极管或示波器

25、检测脉冲信号是否已输入,并确实送至芯片的脉冲输入端; 还应检查各控制端R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)是否处于计数状态电平。若仅在0、1两个状态间翻转, 应检查各芯片的QA是否与CP1相连并接触良好。当有规律地显示计数状态(为非六十进制)时, 则应查看各引脚线是否有串接现象。此处要注意的是分十位的QD不能与译码器的DD相连,而译码器的DD端应接地。当设计正确、接线无误、接触可靠,但是电路工作还是不正常时,可用替代法检查芯片是否完好, 以排除芯片损坏可能产生的问题。 题3解答: 利用数码管表示A、P的特点, 即仅当数码管的C段亮或灭而其他各段状态相同时, 即可区分这两个字母。 因此, 只

26、需设计一个二进制计数器, 即用一个接成翻转型的触发器的输出来控制C段, 并由十二进制计数器提供进位脉冲, 一旦计数至12便输出一个脉冲信号使触发器翻转,以便使数码管的C段或亮或灭, 来显示A、 P(上午、下午)。 如图5-7所示, 图中采用的是共阳极数码管。 图 5-7 A、P(上午、下午)控制原理图 题4解答: 总清信号到达时, 要求十二进制显示01, 六十进制显示00。 以74LS196设计的无零十二进制为例, 总清信号来后应将计数器置数01, 因置数控制为低电平有效, 故此处的总清信号与实现十二进制的代码13应经与门才能接至CL/CT端。而总清信号必须是一个负脉冲, 平时则应设置为1。对

27、于74LS90、74LS92芯片组成的六十进制而言, 其本身就是六进制或十进制,而清零是高电平有效, 所以只需将总清信号直接与复位端的R01、R02相连, 且此处的总清信号应是一个正脉冲, 而平时则应接地。 训练15: 中级无线电装接工技能考试试卷 国家职业技能鉴定统一试卷 中级无线电装接工技能考试试卷(一) 姓名: _班级: _学号: _总得分: _一、 说明: (1) 本试卷的编制命题是以可行性、通用性为原则的。 (2) 本试卷是依据1995年由劳动部、电子工业部联合颁布的无线电装接工职业技能鉴定规范(考核大纲)编制的。 (3) 根据考试的准备情况及材料的实际规格, 主考单位可自行具体制定考试的各项基本工艺要求。 二、 考试时间210分钟(满分100分)。