模拟电子技术课程设计

摘要模拟电子技术根底是一门实践性很强的技术根底课。为了加强实践环节，使理论教学紧密联系实际，提高了学生独立工作及分析解决实际问题的能力，在模拟电子技术根底课程实践中，我制作了家用自动照明灯。这盏灯用光敏传感器件和磁控开关控制555的触发状态和电源，使在黄昏进入室内时，开门后要摸黑找电灯开关，颇感不便，这时，我们需要自动照明，并延时自动熄灭。从节约能源的角度出发，应实现了人来灯亮，人走灯灭。这盏灯采用了双极型555，晶闸管，干簧继电器，稳压二极管和三极管等一些电子元件组成。目录摘要……………………….1目录……………………….2第一章1.1总体方案的选择……………………….3第二章2.1总设计方案说明……………………….42.2实验框图……………….62.3单元电路说明………….72.4实验的焊接…………….92.5实验仿真图……………102.6实验实物连接图………………………11第三章3.1心的体会………………12第四章4.1评分……………………13附录………………………….13参考文献…………………….141.1总体方案的选择这次的家用自动照明灯用双极型555，晶闸管，干簧继电器，稳压二极管和三极管等一些电子元件组成。当人进入房间时自动点亮，当人离开时，延时熄灭。具有方便，节能，环保等优点。总体来看，共有两种方案，如下列图所示：方案一磁控开关磁控开关硅光电三极管感应C1充电IC双极型555开关SVS双向晶闸管接通自动熄灭此种方案能正常运行，当到晚上时，VT因无光照成高阻，555的4脚呈高电平〔〕1V〕，其处于待触发状态。当晚上开门进来时，两个反极性排列的磁铁被拆开，干弹簧的两极接通，有12V电压加至555，555得电工作，由于C1上电压不能突变，刚通电时呈低电平，使555复位，3脚呈高电平，VS触发导通，电灯亮，此后，C1通过R1充电，当充到高于2/3VDD阈值电平时，即经过了延时。方案二磁控开关接通磁控开关接通IC双极型555硅光电三极管感应VS双向晶闸管接通C1充电自动熄灭开关S此种方案可以运行，当到晚上时，VT因无光照成高阻，555的4脚呈高电平〔〕1V〕，其处于待触发状态。当晚上开门进来时，磁控开关一直处于通路，两个反极性排列的磁铁被拆开，干弹簧的两极接通，有12V电压加至555，555得电工作，由于C1上电压不能突变，刚通电时呈低电平，使555复位，3脚呈高电平，VS触发导通，电灯亮，此后，C1通过R1充电，当充到高于2/3VDD阈值电平时，也就经过了延时。第二章2.1总设计方案说明如电路图所示，用光敏传感器件和磁控开关控制555的触发状态和电源，使在晚上进入室内时，自动照明，并延时自动熄灭。市电～220V降压整流，共555直流12V电压。555和R1、C1，VT、RP等组成可控触发延时电路。白天，VT〔3DU51A〕因光照呈低阻，使555的4脚呈低电平〔＜0.7V〕，555被强制复位，3脚呈低电平，VS截至。晚上，VT因无光照成高阻，555的4脚呈高电平〔＞1V〕，其处于待触发状态。当晚上开门进来时，两个反极性排列的磁铁被拆开，干弹簧的两极接通，有12V电压加至555，555得电工作，由于C1上电压不能突变，刚通电时呈低电平，使555复位，3脚呈高电平，VS触发导通，电灯亮，此后，C1通过R1充电，当充到高于2/3VDD阈值电平时，即经过延时td=1.1R1C1约两分钟后，555复位。假设继续用灯，可将开关S接通；假设不用灯，定时一到，灯自熄。工作电路图如家用自动照明电路图图中IC选用双极型555；VS采用0.6A/400V的双向晶闸管MAC97-6或1A/400V的MA494A4或BCR1AM；VD选用1N4004〔1A/400V〕硅整流二极管；VDW采用硅稳压二极管2CW57〔0.25W，9V〕；磁控开关选用JAG-12型〔DC9V、1H，50mA〕干簧继电器；C4选用CB3-400V-0.47uF+-10%聚丙烯电容器；VT选用3D51A 硅光电三极管，其PCM=50mW、暗电流ID＞0.2uA，光电流IL＞0.3mA，响应时间ts≤10-5s。2.2实验框图VTVT：硅光电三极管IC：双极型555VS:双向晶闸管1A/400V开关S控制磁控开关：干簧管自动熄灭C1充电2.3单元电路说明IC555的原理555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，我们知道，555电路在应用和工作方式上一般归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可以组合很多不同电路，如：多个单稳，多个双稳，单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。555时基电路的工作过程如下：当2脚，即比拟器A2的反相输入端加进电位低于⅓VDD的触发信号时，那么VT9、VTll导通，给双稳态触发器中的VTl4提供一偏流，使VTl4饱和导通，它的饱和压降Vces箝制VTl5的基极处于低电平，使VTl5截止，VTl7饱和，从而使VTl8截止，VTl9导通，VT20完全饱和导通，VT21截止。因此，输出端3脚输出高电平。此时，不管6端(阈值电压)为何种电平，由于双稳态触发器(VTl4-VTl7)中的4．7kΩ电阻的正反应作用(VTl5的基极电流是通过该电阻提供的)，3脚输出高电平状态一直保持到6脚出现高于⅓VDD的电平为止。当触发信号消失后，即比拟器A2反相输入端2脚的电位高于⅓VDD，那么VT9、VTll截止，VTl4因无偏流而截止，此时假设6脚无触发输入，那么VTl7的Vces饱和压降通过4.7kΩ电阻维持VTl3截止，使VTl7饱和稳态不变，故输出端3脚仍维持高电平。同时，VTl8的截止使VT6也截止。当触发信号加到6脚时，且电位高于⅔VDD时，那么VTl、VT2、VT3皆导通。此时，假设2脚无外加触发信号使VT9、VTl4截止，那么VT3的集电极电流供应VTl5偏流，使该级饱和导通，导致VTl7截止，进而VTl8导通，VTl9、VT2。都截止，VT21饱和导通，故3脚输出低电平。当6脚的触发信号消失后，即该脚电位降至低于⅔VDD时，那么VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此时，假设2脚仍无触发信号，那么VTl5通过4.7kΩ电阻得到偏流，使VTl5维持饱和导通，VTl7截止的稳态，使3脚输出端维持在低电平状态。同时，VTl8的导通，使放电级VT6饱和导通。通过上面两种状态的分析，可以发现：只要2脚的电位低于⅓VDD，即有触发信号参加时，必使输出端3脚为高电平；而当6脚的电位高于⅔VDD时，即有触发信号加进时，且同时2脚的电位高于⅓VDD时，才能使输出端3脚有低电平输出。4脚为复位端。当在该脚加有触发信号，即其电位低于导通的饱和压降0.3V时，VT8导通，其发射极电位低于lV，因有D3接入，VTl7为截止状态，VTl8、VT21饱和导通，输出端3脚为低电平。此时，不管2脚、6脚为何电位，均不能改变这种状态。因VT8的发射极通过D3及VTl7的发射极到地，故VT8的发射极电位任何情况下不会比1.4V电压高。因此，当复位端4脚电位高于1.4V时，VT8处于反偏状态而不起作用，也就是说，此时输出端3脚的电平只取决于2脚、6脚的电位。干簧管的工作原理干簧管是一种磁敏的特殊开关，它通常由两个或三个导磁又导电材料做成的黄片触点，被封装在充有惰性气体或真空的玻璃管中，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并拥有一定间隙或相互接触已构成开关的常开或常闭接点。当永磁铁靠近干簧管时，或者由缠绕在干簧管上面的线圈通电后形成磁场是簧片磁化时，簧片的接点就会感应出极性相反的磁极，由于磁极极性相反而相互吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合；当磁力减小到一定程度时，在簧片抗力的作用下接点有恢复到初始状态，这样就完成了一个开关的作用。因此，可以作为一个磁控开关，当回家开门时，门上的磁铁是开关闭合，过一会有自动翻开。晶闸管晶闸管又叫可控硅，是一种大功率的整流元件，它的整流电压可以控制，当供应整流电路的交流电压一定时，输出电压能够均匀调节，它是一个四层三端的半导体器件。它有阳极、阴极和控制极，其内有四层PNPN半导体，三个PN结。控制极不加电压时，阳极〔+〕、阴极〔-〕间加正向电压不导通，阴极〔+〕、阳极〔-〕间加反向电压也不导通，分别称为正向阻断和反向阻断。阳极〔+〕、阴极〔-〕加正向电压，控制极〔+〕、阴极〔-〕加一电压触发，可控硅导导通，此时控制极去除触发电压，可控硅仍导通，称为触发导通。要想关断〔不导通〕，只要电流小于维持电流就行了，去除正向电压也能关断。在整流电路中，晶闸管在承受正向电压的时间内，改变触发脉冲的输入时刻，即改变控制角的大小，在负载上可得到不同数值的直流电压，因而控制了输出电压的大小。晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流到达维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。2.4实验的焊接由于电路有些复杂，所以焊接要十分精确。手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。手工焊接一般分四步骤进行。①准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。②加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。假设是要拆下印刷板上的元器件,那么待烙铁头加热后,用手或镊子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。③清理焊接面:假设所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头"沾"些焊锡出来。假设焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头"蘸"些焊锡对焊点进行补焊。④检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。2.5实验仿真图2.6实验实物连接图：第三章3.1心得体会这次的模拟电子技术根底课程设计让我感到很有意义。课程设计让我们学会用自己学过的知识来解决实际问题，并且有益于我们对所学过知识的复习和记忆，提高了我们掌握课本知识的能力。在刚开始课程设计的时候，觉得自己制造一盏灯也没什么，应该很简单，可在制造的过程中，我发现自己的理论学习不够深的，所以又很难，而且自己只是掌握理论的知识，没有实践过，对于焊接，还有调试多没有太多接触，所以就觉得有些难。于是乎我就又从教材和实验手册对知识进行全面梳理，并向同学和老师请教自己不会的知识和操作，最终我熟练的掌握了根本理论知识和一些操作，而且我还领悟到许多平时学习难以掌握和理解的知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计灵感。经过看课本、实验指导书和其他的一些参考资料，而且对理论知识梳理掌握后，我决定做家用自动照明灯。起初以为电路图简单，可是在我们去买所需的电子元件时，我们才发现有些电子元件并没有卖的，于是我们只能改实验电路图，有些不懂的地方只能问老师和其他同学，最后我终于成功的改造了电路图，买到了所有所需的电子元件。在连接电路图的过程中，经过不断的练习和焊接，终于成功的连接了电路，一直以为用电烙铁连接电路板很简单，操作起来才发现确实有些技术含量，虽然有些地方连接的不怎么好，但是最终都连接上了。接下来该实验电路板的运行，经过不断的尝试，虽然灯亮了，但是没有进门自动点亮，只一点很是让我失望，可是在这次课程设计中过程才是最重要的，至少我做过这件事情，我还是很欣慰。总的来说，在课程设计过程中，我不断的发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。尽管课程设计是在期末时做的，我们也学习了所有的课本知识，也掌握了许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位，由于对双极型555、双向晶闸管、干簧继电器等一些电子元件在书本上中未能掌握，所以只能参考其他文献。课程设计给了我很多专业知识的认识以及手工操作的提高，使我开拓了自己的思想，对我以后的大学专业课的学习有很大的帮助，也对我以后的大学生活有很重要的意义！第四章评分评定工程评分成绩1.选题合理、目的明确〔5分〕2.设计方案正确，具有可行性、创新性〔15分〕3.焊接良好、布线规那么〔10分〕4.设计结果到达指标要求〔25分〕5．态度认真、学习刻苦、遵守纪律〔15分〕6.设计报告标准化、分析、仿真、计算正确〔30分〕总分〔100分〕附录IC555一个