模块八 电子电路踪合应用

模块八电子电路踪合应用课题一555集成时基电路及其应用555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。它是一种可以产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了3个5kΩ电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者结构与工作原理类似。CMOS产品最后4位数码都是7555和7556，双极型产品最后3位数码都是555和556，它们的逻辑功能和引脚排列完全相同。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极型电源电压+5～+15V，CMOS电源电压+3～+18V。1.555电路的结构图2.8.1555定时器内部框图及引脚排列2．555的控制作用原理（1）输入信号自TH（6）脚输入，当输入电压超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的3脚输出低电平，同时放电管导通。当输入信号自(2)脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电管截止。（2）是复位端，当

=

0时，555输出低电平。平时端开路或接VCC。（3）5脚VC是控制电压端，平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，就改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。不接外电压时，通常接一个0.01μF的电容器接地，以消除干扰。VT为放电管，VT导通时，将给接于7脚的电容器提供放电通路。（4）555定时器主要是由电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关的通断。这就很方便地构成从s到数十min的延时电路，可方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器、斯密特触发器等脉冲产生和波形变换电路。操作一组成和测试多谐振荡器电路（1）图2.8.2为多谐振荡器电路图。电路由555定时器和外接元件R1、R2、C构成，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向7脚放电，使电路产生震荡。电容在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电，其波形如图2.8.2（b）。输出信号的时间参数是T

=

tw1+tw2，tw1

≈

0.7(R1+R2)C，tw2≈0.7R2C，这种振荡器应用很广。图2.8.2多谐振荡器（2）电路安装调试。①按图2.8.2（a）选择元器件，并测量器件，选择一个8脚的插座，插入555电路。连接双踪示波器。②接通电源，用示波器观察uC和uO的波形，并测定周期与频率。③按图2.8.3改接电路，通过调节RP1和RP2电位器的阻值，来观察输出波形的变化。根据示波器的波形画出输出波形。

图2.8.3占空比与频率均可调的多谐振荡

图2.8.3为占空比、频率连续可调的多谐振荡器，单独调节RP1可改变频率，单独调节RP2仅改变占空比。还可以通过改变C的值，在比较大的范围改变频率。操作二安装调试触摸、声控双功能延时灯电路（1）电路原理图2.8.4所示为以555为核心元件构成的实用电路，具有触摸、声控双功能延时灯。该电路可用两个方式触发，在灯亮一段时间后自动熄灭，可用于家庭起居的照明。图2.8.4触摸、声控双功能延时灯电路电路中220V交流电经C1、R降压、VD2整流、VD1稳压及C3滤波后，为555提供+6V左右的直流电压。555和R2、C4组成单稳态定时电路，定时时间为tw

≈

1.1R2C4，图示参数的定时时间约为1min。双向晶闸管SCR构成控制电路，其门极由555的输出来触发。VT1、VT2构成两级放大电路。当击掌声传至话筒时，话筒将声音信号转换成电脉冲经VT1、VT2放大触发555，使555电路置位，输出端3脚高电平触发晶闸管SCR导通，灯点亮。同样，若触摸金属片A，人体感应的交流信号经R4、R5加到VT1的基极，也使VT1导通，触发555置位。经过1min左右，555又回到0态，3脚为低电平，SCR关断，灯熄灭。（2）安装调试电路①按电路图要求选择元器件，对元器件进行检测，设计印制电路板，在印制电路板上焊接元器件以及8脚的插座，插入555元件。②检查电路正确后，连接电源，用手触摸A点（可以焊接一个金属片），灯应该点亮1min左右，再击掌观察，灯应该点亮1min左右。本电路电源未经变压器降压，所以调试时要小心。为了安全起见，也可以采用隔离变压器。③调节定时时间，制作电路时可以用一个电位器RP串联一个电阻来代替电路中的R2，通过调节RP来调节时间。课题二D/A转换器在数字电子技术的很多应用场合，往往需要把模拟量转换为数字量，能实现这种功能的元器件称为模/数转换器，简称ADC。1．D/A转换器DAC0832DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电流型输出8位的数/模转换器。器件核心部分采用倒梯形电阻网络的8位D/A转换器，如图2.8.6所示。图2.8.6倒梯形电阻网络D/A转换电路它是由倒梯形R-2R电阻网络、模拟开关组成，当C0832外接运算放大器和参考电压VREF后就组成了完整的DAC。运算器的输出电压为：由上式可见，输出电压uO与输入的数字量成正比，这就现实了从数字量到模拟量的转换。一个8位D/A的转换器，它有8个输入端，每个输入端是8位二进制数的一位，输入可有28

=

256个不同的二进制组态；它有一个模拟输出端，可以输出256个电压，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。2．D/A转换器C0832结构各脚功能如下：D0～D7：数字信号输入端ILE：输入寄存器允许，高电平有效CS：片选信号，低电平有效WR1：写信号1，低电平有效XFER：传送控制信号，低电平有效WR2：写信号2，低电平有效IOUT1，IOUT2：电流输出端Rf：反馈电阻，是集成电路内的外接运放的反馈电阻VREF：基准电压，−10～

+

10VVCC：电源电压，+5～

+

15VAGND：模拟地NGND：数字地（可以和模拟地接在一起使用）D/A转换器C0832输出的是电流，要转换为电压，还必须经过一个外接运算放大器。图2.8.7D/A转换器C0832逻辑框图和引脚排列操作一安装调试简易D/A转换器（1）由CC4024与R-2R倒梯形网络实现D/A变换，电路如图2.8.8。

CC4024是个7级二进制计数器/分频器，它的7个输出Q1～Q7接至R-2R倒梯形网络，其输出电压uO与成正比。图2.8.8CC4024与R-2R倒梯形网络组成的D/A变换电路（2）按图2.8.8选择元器件，一个14脚插座，电阻R

=

10kΩ，2R

=

20kΩ，CC4024等。（3）按图设计印制电路板，在电路板上焊接元器件，集成电路插座，检查电路无误后插入CC4024块。（4）CC4024的CP端连接单次脉冲源，uO接直流数字电压表，然后接通电源。（5）控制脉冲源，每送一个单次脉冲，测量一次uO电压，记录之。（6）将C0、R3接到CC4024的2脚，利用接通电源后的高电平使CC4024自动清零。操作二测试DAC0832（1）按图2.8.9选择元器件、一个20脚插座、一个8脚插座、DAC0832、μA741、电位器、电阻、电容等。图2.8.9D/A转换实验线路（2）按图设计印制电路，在电路板上焊接元器件，集成电路插座，检查电路无误后插入DAC0832、μA741集成块。（3）按图2.8.9接线，DAC0832的输入端D0～D7连接逻辑开关的输出接口，μA741的输出端uO接直流数字电压表。（4）令D0～D7全部置零，调节μA741的输出端uO为零。（5）按表2.8.1所例的要求输入信号，用数字电压表测量运放输出的模拟电压uO，并将测量结果填入表中。课题三A/D转换器在数字电子技术的很多应用场合，往往需要把模拟量转换为数字量，能实现这种功能的元器件称为模/数转换器，简称ADC。A/D转换器的作用就是将时间上连续变化的模拟量变成时间幅度上都是离散的数字量。其核心组成部分是量化编码电路，依其形式不同可分为逐次比较型ADC和双积分型ADC等。ADC也是所有数字测量仪器的核心，因为一个模拟量要用数字量显示出来，必须要将模拟量转换成数字量，才能显示出来。1．A/D转换器ADC0809。ADC0809是采用CMOS工艺制成的单片8位8通道逐次渐近型模/数转换器。图2.8.10为原理框图和引脚排列图。图2.8.10ADC0809引脚排列2．各脚功能如下。IN0～IN7：8路模拟信号输入端A2、A1、A0：地址输入端ALE：地址允许锁存START：启动信号输入EOC：转换结束输出信号，高电平有效OE：输出允许信号，高电平有效CLOCK(CP)：时钟信号输入端，一般外接时钟频率640kHzVCC：+5V单电源供电VREF(+)，VREF(−)：基准电压的正、负极。一般VREF(+)接+5V电源，VREF(−)接地。D0～D7：数字信号输出端3．8路模拟开关A2、A1、A0三地址输入端选通8路模拟信号中的任何一路进行A/D转换，地址译码与输入通道的选通关系如表2.8.2所示。被选模拟通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7地址A200001111A100110011A001010101表2.8.2测量记录表课题实施（1）按图2.8.11选择元器件，一个28脚的插座，ADC0809，电阻R

=

1kΩ。图2.8.11ADC0809实验线路（2）正确可靠的安装电路。D0～D7接到0-1电平指示器，CP时钟脉冲信号由脉冲信号源提供，频率f

=

1kHz。A2、A1、A0是起地址设置作用。（3）检查电路无误后，接通电源。调节A2、A1、A0地址控制输入的电平，若要设置0电平，将相应的端口接地，若要设置为1电平，可以通过开关串联一个1kΩ的电阻再接到+5V电源。被选模拟通道输入模拟量地址输出数字量INui/VA2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0十进制IN04.5000IN14.0001IN23.5010IN33.0011IN42.5100IN52.0101IN61.5110IN71.0111表2.8.3测量记录表（4）按照表2.8.3的要求，设置A2、A1、A0的值，观察记录IN0～IN7的输入电平信号，记入表格中，并将结果换算成十进制数也填入表2.8.3中。（5）用数字直流电压表实测IN0～IN7各点的电压值，与上面的测量结果进行比较，若有误差找出误差原因。课题四数字式万用表的安装和调试1．数字万用表的功能（1）数字万用表的显示小型数字万用表的显示器一般是液晶显示器，显示的位数通常为3½-8½多种。所谓3½位的液晶显示器件，是指该电压表显示范围−1999～+1999，最高位只有0和1两个数，后三位可以是0～9的任意整数。（2）数字万用表的测量功能小型的数字万用表具有测量直流电压DCV(200mV～1

000V)，直流电流DCA(200μA～10A)，交流电压ACV（200V～750V），电阻（200Ω～2MΩ），二极管的导通电压以及晶体管的静态放大倍数hFE等功能。2．数字万用表的电路及工作原理数字万用表的电路由电压基本表和功能扩展测量电路组成。（1）电压基本表—A/D转换器通常数字万用表选用大规模集成电路ICL7106作为A/D转换器件。ICL7106是数字万用表专用A/D转换器件，它可以驱动3½位的液晶显示器件，其输入阻抗高（可达1010Ω），功耗低（16mW），单电源、宽电压工作（7～15V）。其结构框图如图2.8.12所示。图2.8.12数字万用表A/D转换器原理框图由ICL7106组成的电路只能将±200mV以内的模拟电压信号转化为数字信号，并通过显示器显示。即只能测试±200mV以内的模拟电压信号。把只能测试±200mV以内的模拟电压信号、未经过功能扩展的这个万用表称为“基本表”。要组成实际意义的数字万用表，还必须增加必要的扩展电路。（2）小数点及低电压指示电路图2.8.13所示为小数点及低电压指示电路。图2.8.13小数点及低电压指示电路图

（3）直流电压测量电路直流电压扩展后的直流电压表的量程为：200mV、2V、20V、200V和1

000V，如图2.8.14所示。

图2.8.14直流电压测量电路（4）直流电流测量电路直流电流挡扩展后的直流电流表的量程为：200A、2mA、20mA、200mA和10A，如图2.8.15所示。图2.8.15直流电流测量电路（5）交流电压测量电路交流电压挡扩展后的交流电压表的量程为：200mV、2V、20V、200V和750V。利用图2.8.16电路图将交流电压变为直流电压后，然后再用上面（3）的方法进行扩展。图2.8.16交流电压量测量电路（6）电阻测量电路扩展后的电阻挡的量程为：200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ，如图2.8.17所示，一般采用比例法来实现电阻的测量。图2.8.17电阻测量电路（7）晶体管hFE测量电路晶体管hFE测量电路如图2.8.18所示。图2.8.18晶体管hFE测量电路

（8）二极管测量电路二极管测量电路如图2.8.19所示。

图2.8.19二极管测量电路

2．DT832数字型万用表电路（1）DT832型数字万用表属于袖珍式3½位数字万用表，其性能特点如下。①仪表用一片ICL7106型3½位A/D转换器，配液晶显示器，电路简单，表内只有一只电位器作为调整元件，量程开关兼作电源开关。②共设置19个量程，适合测量DCV、DCA、ACV、Ω、二极管、三极管的hFE。③准确度高。200mV的VDC挡的基本准确度达到±0.25%。④有比较完善的保护电路，使用中不易损坏。⑤采用9V叠层电池。

（2）DT832型数字万用表电路。①DT832型数字万用表总电路图如图2.8.20所示。图2.8.20DT832型数字万用表总电路图②DT832型数字万用表印制电路图如图2.8.21所示，DT832型数字万用表印制电路采用双层覆铜板。图2.8.21DT832型数字万用表印制电路图操作一检测