故障产品检测技术教案电子

目录 1 项目3:谐振电路 项目5:共射极放大电路 项目6:晶体管负反馈放大电路 项目7:晶体管差分放大电路 项目11:温度滞回控制应用电路 项目14:典型信号发生电路 项目15:典型信号处理电路 项目17:位移缓存器级联电路 1项目1:按键检测与继电器驱动电路项目实施电路调试分析一：分析调试：视频演示电路调试分析二：2项目2:485通信电路项目需求项目实施 3分析调试：视频演示分析调试：视频演示项目3:典型光耦电路项目需求项目实施4分析调试：视频演示5DC-DC包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构，具有高效 6八、电路原理图设计由7805及外围电路组成，稳定输出5V电压电源，设计好的电源电路如下图所示。juY0高LM2596-ADJ电源芯片输入电压范围为15-40V,输出电压范围1.23-37V,输出最大电流为3A。电路可通过调节输出和地之间的2个输出电阻，达到输出电压可调的目的，输出电压与2输出电阻 7Hp高r为防反接二极管，防止电源接反对电源芯片造成损坏。●L2为电感，DC-DC稳压电路中必不可少的器件，作用是储存能量，保证电源芯片的稳定工●C9为稳压电容，保证输入端电压的稳定；C10为滤波电容，滤除输出电压的高频干扰。LM7805与LM2596的发热量，比较芯片的转化效率。四、电路调试分析电路调试分析一：LM2596S-ADJ的可调电压输出15V设计分析：由LM2596S-ADJ本身的电路特性，可以根据不同的电阻匹配得到不同的电压输出输出电压计算公式为： 8 9等),主控芯片根据输入信号进行下一步的动作(显示、通信、控制等)。一般的轻触按键输入电子技术与单片机应用实践si34抖动键稳定抖动键稳定二、项目任务项目实施所有的电路都是有基本元器件组成的，最起初基本电子元件有：电阻、电感、电容。电阻、电感、电容其实就是能源转换的元件。电阻、电感实现不同种类能量间的转换，电容则实现电势能与电场能的转换：电阻——电能→热能电感——电能→磁场能，&磁场能→电能电容——电势能→电场能，&电场能→电流(一)电阻用导体制成具有一定阻值的元件。电阻是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合组成的滤波器及阻匹配在电阻两端，电荷在电势差作用下流动——形成了电流，其流动速度远比无电势差时的自由运动快，在电阻或导体内碰撞产生的热量也就更多，最终完成由电势能到热能的转化。2.分类(1)按阻值特性：固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻)。(2)按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。3.基本参数(2)精度：5%,1%,1%。(1)电阻值；(2)精度值；(3)功率值；高频电路：分布参数越小越好，应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻；(二)电容1.原理 2.分类3.参数(1)标称容量：1法拉(F)=1000000微法(μF),1μF=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)(2)允许误差：(3)额定电压：(4)绝缘电阻： 4.选型(1)基本参数(2)根据电容/电路特点 (三)电感 (1)标称电感量：(2)允许误差：(3)感抗XL:(4)品质因素Q:(5)额定电流：电子技术与单片机应用实践5.滤波电路低通滤波器(LowPassFilter):通低频阻高频带阻滤波器(BandEliminationFilter):通高、低频阻中频"见机"见机54心5A求CVpoWTRDC用0M1.00ms-320.00μsSAVE存储类型打印钮 M1.00ms-320.00μsM1.00ms-320.00μs存储类型打印钮T→电子技术与单片机应用实践项目总结与提升考虑的电感的类型、电感量(耐压值)、感抗、电路特性等方面参数参数 项目6:NTC充电控制电路项目需求(一)热敏电阻 NTC(NegativeTemperatureCoeffiCieNTC热敏电阻 (二)比较器电压比较器(不加负反馈时)。闭K月08594物I220550高VD+玉●LM393的反相输入端是NTC与电容C2组成充电电路，上电时，5V电源开始通过NTC给电容充电，电压不断变化●LM393的同相输入端是由分压得到的基准电压范围产生电路●LM393通过2个输入端的比较输出高低电平，控制继电器的动作●继电器未通电时，处于断开状态(不吸合)状态，当比较器输出高电平时，继电器为断开2.电源电路设计：主电路为5V供电，因此可以采用高效稳压的LM2596-ADJ组成的输出电压灵活可调的5V输出的电源电路供电，设计好的电源电路如下图所示。 三、电路功能测试四、电路调试分析例如，型号为17-21/GHC-YR1S2/3T,绿色0805贴片LED灯，正向电流为2NTC:是指随温度上升电阻呈指数关系减小的特殊电阻，通常用来抑制浪涌电流、温度 闭项目7:谐振电路范围，轻者引起元件性能变坏(如伏安特性、通态峰值电压的变化),重者造成烧毁穿通而失去项目实施所以电路的电流也在不断的变化。 ,电路处于电压谐振，谐振角频率为：因此，电路的谐振角频率或谐振频率取决于L、C值，而与R值无关。电路谐振时，电路的阻抗呈阻性，电阻R上的电压等于电源电压且其端口电流与电压同相位，电路中的电流达到最大值电阻R上的电压也为最大值，在实验中，由于电感上有一定的内电阻，所以当电路谐振时电阻R两端的电压要稍小于从理论上来说，谐振时，电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位差为180°,由于电感存在一定的电阻，实验中UL与UC的实测值不完全相等。 f/f D首先我们打开Multsim软件，默认有一个名为Designl的空日又件已经打开在工作台(WorkSpace)中，保存Designl文件。中进行查找并调出相应的元器件，再点击0K按钮即进行放置。一些虚拟仪器工具如示波器等，可以执行【Simulate】→【Instruments】,进行添加示放置。进行旋转等操作，可以选中元器件，使用【Ctrl+R】快捷键，将元器件旋转移动到工作台的合线，再点击-移动-点击操作即可完成引脚的连接操作了。电子技术与单片机应用实践二、电路原理图设计频率luf212U-R●R1端电压相位与输入电压U-IN1相位相同●阻抗值Z=R,阻抗最小，电流最大，R1两端电压最大●电感L1上的电压UL与电容C1上的电压UC数值大约相等(由于电感存在一定的电阻，实验中UL与UC的实测值不完全相等),相位差为180°频率2U-R2R2—2●电路的总电流最小，电阻R2上的电压值为最小●电感和电容元件中流过很大的电流串联谐振 存储类型T瑾→存储波形 存储类型图像存储打印钮存储F3300μF=3300μF=3300μF 来选择电台信号项目8:共射极放大电路项目需求共发射极电路由晶体管及一些电阻电容元件这些分立式元件组成，当然也可以由集成芯片组成，对于分立式电路来说，集成芯片体积小，低功耗、成本低等优点，但是他的缺点是不好拆卸，不便进行故障判断等，分立式元件电路比较灵活，能够方便的进行故障判断，因此分立式电路在很多电路中也具有重要的作用。同时，熟悉分立式元件搭建的电路，可以更好地了解集成电路参数，在遇到问题时，可以知其所以然，而不是一味的参考芯片数据手册。二、项目任务设计一个共射极放大电路，要求将1V/1kHz的正弦输入信号放大5倍，输出信号与输入信号相位相反，可调节放大倍数，留出电阻并联位置(0805封装),设置滑动变阻器，便于通过并联电阻或滑动变阻器来改变电路各种参数。项目实施三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管类型：三极管只有两种类型，即PNP型和NPN型。中间横线是基极B,另一斜线是集电极C,带箭头的是发射极E。 图三极管结构放大状态(二)共发射极放大电路 图晶体管电压放大器直流电路图晶体管电压放大器交流电路(三)输入电阻(四)输出电阻 来调节集电极上的电阻与发射极上的电阻的比值为5,来控制信号的放大倍数5倍，pN3901KTNC1NC4T 0003D4H4三、电路功能测试 存储类型图像存储存储CH1…1.00V项目总结与提升 调整电路电压(三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置),使三极管工作在放大状态，将输入信号进行放大打印钮存储图像存储 项目9:晶体管负反馈放大电路项目需求100倍，且相位不变，负反馈放大电路输出即为5V/1KHZ的正弦信号项目实施2.串联反馈和并联反馈分析一下，从输入端输入的信号经共射极放大电路放大输出(在T2点输出)经过Q1三极管到非T的k?C0z4高富RF认 存储类型存储 项目10:晶体管差分放大电路尽可能放大(一)差分放大电路原理 差模信号C技F4[C05WypCWERW+6如图《图像存储存储四、电路调试分析 项目11:功率放大电路二、项目任务功率放大器的设计规格电压增益10格(20dB)输出功率0.5W以上(80负载)顿率特性20Hz～20kHz(-3dB带宽)失真率(THD)1%以下输人输出0-低输0-共发射极电路射极跟随器电路前级为共射极放大电路，后级为改良的射级跟随器电路共射极放大电路常用于收音机等功率放大电路的前级，进行小信号的放大，后级为推挽电路，减小信号损失，高效输出信号进行功率放大具02(亦0具02(亦01eNDCHF2 存储类型图像存储存储 项目12:多路温度采集取最大值电路(一)二级管管快速关断(阶跃恢复)二极管 2.稳压二极管压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。在功率方面，也有从200mW至100W3.快速关断(阶跃恢复)二极管荷存贮效应，使其反向电流需要经历一个存贮时间后才能降至最小值(反向饱和电流值)。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。4.肖特基二极管(SchottkyBarrierDiode) (二)集成运放236视频演示 运放的电源滤波不容忽视，电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放，电源纹波对运放输出干扰很大，弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容，或者再串接一个小电感或者磁珠，效果项目13:典型交流信号运算放大电路一、项目背景图音响设备图示波器 图手持移动设备图收音机 00图电流传感器HAS200-S电流与电压对应关系图项目实施电子技术与单片机应用实践Yce-图TL072内部构造名词，我们来分析几种最为经典的运算放大电路。图同相放大电路 2.反相放大电路：图反相放大电路在反相放大电路中，运放的同相输入端接地。根据基尔霍夫定律，可得如下公式：图加法器电路对反相放大电路增加更多的输入，可以构成加法器。反馈使电阻与运放反相输入相连的一端保持虚地，因此，增加新的输入并不影响已有的输入。使用叠加定理，计算出每个输入对应的输出电压： 图差分放大电路(二)基准电压产生基准电压，通常有几种方法：电阻分压、普通正相二极管、齐纳稳压二极管、三端稳压器、基准电压芯片等等。而基准电压芯片的精度(电压值的偏差、漂移、电流调整率等指标参数)要大大优于普通的齐纳稳压二极管或三端稳压器，所以用于需要高精度基准电压作为参考电压的场合。在选择稳压芯片时，需要考虑稳压范围、精度、偏差、漂移、电流调整率等指标参数。本项目中，我们需要一个2.5V的基准电压作为信号抬高的基准，而TL431作为一个高性价比的常用分流式电压基准，有很广泛的用途。 TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以TL431逻辑功能图如下图所示。TL431内部具有一个2.5V的基准电压，即参考(R)和阳极(A)两端的电压。内部的2.5V的基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当REF端(同向端)的电压非常接近2.5V时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过。一般常见用法为阳极(A)接地，阴极接一个输入电压正极，参考(R)和阳极(A)两端输出恒定2.5V,参考图TL431逻辑功能图利用这一特性，我们可以用电阻搭建一个最基础的5V输出电路，Cn (三)运算放大芯片选型度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输入交流信号为峰峰值2*4√2(≈11.31V)的正弦信号(信号中含有负值),频率为50HZ,选择比例系数为=30K/160K倍，运放之后，即峰峰值为2.12的正弦波),同时将信号抬高2.5V,最终抵达AD口的信号范围是，(-2.12/2+2.5,2.12/2+2.5)V,即：(1.44,3.56)V,如00图波形信号抬高2.5V(二)电路原理图设计ta72ctK00%K0I兼10cK图运算放大电路输入信号电压范围为-5.66-+5.66,因此可以采用正负12V电源电路供电，设计好的电源图电源电路片，电源芯片额定输入电压为24V,输入范围为21.6-26.4V,输出电压为±12V,输出最大电 采用常用的TL431芯片(可输出电压：2.495V~36V,内基准电压为2.5V),采用12V电源输入，利用TL431的稳压特性，获得稳定的5V电压，经过电阻分压获得2.5V,为了增加2.5V的图2.5V基准电压电路 图电路原理图总图输入信号波形为11.31V/50Hz的正弦波形，信号缩放30/160倍，叠加2.5V直流电压，也就是抬高2.5V,输出信号波形为2.12V/50Hz。如下图所示CH1为输入信号，CH2是输出波形，可以看到，输出电压与输入电压相比，输出电压幅值缩小为输入信号的3/16,波形相位相同且抬高了2.5V。 存储类型图像存储TI-f-120μV 为2.5V。如果交流信号和直流信号同时输入，相当于将交流信号抬高，所以当输入信号为1V/50HZ交流信号时，输出T6点波形为1V/50HZ抬高2.5V。分析调试：演示视频电路调试分析三RC滤波参数测试分析：一阶的低通滤波器。它的截止频率由下式决定：当信号频率低于这个截止频率时，信号得以通过；当信号频率高于这个截止频率时，信号输出将被大幅衰减。电路板上的RC滤波，R为1000Q,C为1NF=1/1000000000F,由上述计算公式可得，截止频率f0为159235.7HZ,即当输入信号的频率高于这个截止频率时，RC输出信号衰减为滤波前的0.707倍。分析调试：演示视频分析：可能是电源电路某部分断路引起的，可能先测试电路板上电源电路某部分的各个点来发现问题分析调试：视频演示电路调试分析五：在现有电路典型交流信号运算放大电路上搭载同相放大器、反相放大器电路、跟随器电路、差分放大不抬高电路，并观察现象1.常见几种典型运算放大电路分析2.常见基准电压产生方法及TL431用法 项目14:温度滞回控制应用电路项目需求电子技术与单片机应用实践项目实施一、基础知识储备处理即可达到±1/4℃的准确率。LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示，0时输出为0V,每升高1℃,输出电压增加10mV。规格参数4、输出阻抗：1mA负载时0.1Ω;5、精度：0.5℃精度(在+25℃时);2-输出(Vo)3-地(GND)313(二)滞回控制制风机的打开关闭中，风机开关一般是具有滞回的特点，动作(断开)温度TH和复位(接通) (三)迟滞比较器 t而北tN4141ppaK(吸合)状态，当比较器输出为低电平时，继电器为断开状态(不吸合)状态 亚不子F1C嘉红灯亮，当T1点电压值大于0.47的时候，继电器断开，D6红灯亮视频演示电子技术与单片机应用实践电路调试分析三：滞回区间(0.42-0.47)范围电阻的确定1项目总结与提升项目15:(PWM)信号封锁保护电路项目需求 低电平00001011000(一)三极管 图三极管结构(二)推挽电路 工作原理静态时：ui=0→IC2=IC3=0(乙类工作状态)→uo=0。(三)电容充电时间 当t=5RC时，电容电压=0.99E;可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。主要由或非门逻辑芯片及推挽电路组成，可以根据输入信号的变化，及时响应封锁输出与否0ex蓄)●CD4001为是四2输入或非门，实现或非逻辑输出，在T1点可以测量输出的信号状态●BC547与BC557构成推挽电路，同一时间只能有1个三极管导通，在T2点可以测量信号状态，判断哪个三极管导通●当T1点电压高于15V时，D1三极管可以将T1点电压保持在15V2.电源电路设计：主电路为15V供电，因此可以采用高效稳压的LM2596-ADJ组成的输出电压灵活可调的15V输出的电源电路供电，设计好的电源电路如下图所示。深zNE嘉深zNE嘉L个输入接地(低电平),可以看到S-OUT端电压为0,信号封锁。视频演示项目16:IGBT驱动电压电平检测保护电路项目需求不正常，因此当IGBT栅极驱动电压<=时13.5V,要求立刻封锁驱动电平(低电平),根据上述当R端(同向端)的电压非常接近2.5V时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过。TL431RR₂比较器电路(二)稳压二极管二、电路原理图设计●测量T1点的电压，即TL431的R端(正极)输入的电压，从而判断TL431是否导通项目17:典型信号发生电路项目需求器在计量和校准领域也可以作为标准信号源(参考源),待校准仪器以参考源为标准进行调校。 三角波输出谓续输入端 (3)三角波输出具有0.1%高线性度。 (单电源工作时),6为输出，7接正电源8空脚 振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器，输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于当满足以上条件，振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡，振荡(四)单限比较器电路比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。它的输出表示比较结果，只有两种可能的状态：高电平或低电平。由于比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号则是数字量(即“O”或“1”)。所以，比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”,广泛地应用于AD变换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，此外还可以用于非正弦波形的产生和变换电路。由集成运放构成的比较器通常工作在开环状态，传输特性具有开关特性，即输出只有两个稳态(+Uom、-Uom)。有时为了提高比较器的灵敏度和响应速度，通常在电路中引入正反馈。常用的比较器类型有：单门限比较器、迟滞(滞回)比较器、窗口比较器等。电子技术与单片机应用实践(1)过零比较器(2)任意门限比较器M。M。U0(3)带限幅作用的电压比较器电子技术与单片机应用实践(五)积分电路二、电路原理图设计 波Rk止师战Nc两t00KB1]●T3点可输出方波U1小F1L.juHH高F4tu第 嘉m高声高t-GpICIN40存储图像存储CHI…2.00VCHIf 存储类型存储存储类型(图像存储打印钮存储视频演示典型信号发生电路B 图像存储存储图像存储存储存储图像存储项目18:典型信号处理电路项目需求(一)555定时器芯片 当输入信号自6脚输入，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555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RST是复位端(4脚),当RST=0,555输出低电平。平时RST端开路或接VCC。CON是控制电压端(5脚),平时输出2/3VCC作为比较器Al的参考电平，当5脚外接平的稳定。VT为放电管，当VT导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电(二)施密特触发器(三)单稳态电路 电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻R向电容C充电，当uc上升到(四)多谐振荡器 由555定时器构成的施密特触发器、单稳态电路和多谐振荡电路施幽特INPUT816施出特oUTPLT事下DIs 4●输入信号上升和下降过程中对应2个不同阈值●可输出矩形波 2COv22 THR64●输出的两种稳定状态由输入信号和本身的电容充电来决定●可输出矩形波一一863DISTHR4●可输出矩形波 力之70力之70Z3F需P一41 存储类型图像存储存储CH2于-3.00mV视频演示态INPUT输入端输入5V/1KHZ、偏置为100%正弦信号，当电容充电，电容2端电压为2/3VCC 存储类型存储CH2于-3.00mV将多谐OUTPUT端和T2点接入示波器，接通24V电源，当T2点电容2端 视频演示M200μsM200μs0.0s存储类型图像存储存储CH2f四、电路调试分析七、总结项目19:故障信号时序处理电路项目实施 LHXXHLHLXXLHLLXXHHHHLLHHHTHHL三、电路功能测试四、电路调试分析 项目20:位移缓存器级联电路 QG--|674595的控制端说明：/SCLR(10脚)低电平时将移位寄存器的数据清零。通常将它接Vcc。降沿移位寄存器数据不变。(脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级)RCK(12脚)上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。(通常将RCK置为低电平，)当移位结束后，在RCK端产生一个正脉冲(5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级),更新显示数据。/G或者OE(13脚)高电平时禁止输出(高阻态)。如果单片机的引脚不紧张，用一个SI引脚输入数据移位铸程要01并行输出⁶00000000OE引脚为低电平，所以当RCK产生上升沿后，这三个字节就并行输出了。(二)74LS244阻态AYXLH2引脚10和引脚13可以直接由单片机引脚控制，也可以直接赋值高低电平(引脚10高电平锁存数据，引脚13低电平控制数据并行输出),引脚14、引脚11和引脚12可以连接到单片机个595的引脚9(Q'H)连接到下一个595的引脚14(SI),电路连接完成，通过单片机编程来6大(之日境水Ko6大(之日境水Ko体111先以8e1K显R8KK2363K明14;3c3再系高明14;3c3再系高Ir三、电路功能测试123456789#defineSDATA_595PBout(7)//引脚定义21voidI0_Init(void)//时钟引脚初始化23GPI0_InitTypeDefGPI0_InitStruct24RCC_APB2PeriphClockCm25GPI0_InitStructure.GPI0_Pin=GPI0_Pin_7|GPI0_Pin_8|GPI0_Pin_9;26GPI0_InitStructure.27GPI₀_InitStruct31staticvoiddelay(u32t)//延时函数41for(j=0;j<8;j++)//一个字节8位，传输8次，一次一位，循环8次，刚好移完8位{/****步骤1:将数据传到SI引脚****/if(temp&0x80)//通过与运算判断第八位是否为1SDATA_595=1;//如果第八位是1,则与595SI连接的引脚输出高电SDATA_595=0;//否则输出低电平***步骤2:SCK每产生一个上升沿，当前的位数据就被送入移位寄存器***/SCLK_595=0;//SCK拉低SCLK_595=1;//SCK拉高，SCK产生上升沿}}{}{ 四、电路调试分析九、总结 项目21:功率直流电机控制系统设计电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈产生旋转磁场并作正弦波(定制方波(默认)2黑电机电源-4监传感器电源 型号电压空载额定负软堵转范围测试转速电流转速电流扭力功事扭力电流遗比VWA3530编码器126 ow0空wGVT1,VT4导通，电机正转VT2,VT4导通，短路，板子烧坏D我们的方案是1个驱动芯片IR2110S,一路驱动电源。感兴趣的可以自己读英文的数据手册，来做个阅读理解。