数字电容测量仪含收音机部分.doc

课程设计大连民族学院电子技术课程设计报告内容：收音机数字电容测量仪姓名：李鹏班级：自动化083学号：2008023315指导教师：石立新收音机焊接收音机原理安装调试步骤三极管各点的静态电位总结与体会1收音机原理收音机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机变成音波。由于广播事业发展，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。 上面所讲的是最简单收音机称为直接检波机，但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。 高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个谐振回路，当被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。 超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频(465KHz)，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。2，安装调试步骤 收音机的调试当元器件正确无误焊好后，并且静态电流满足指标要求，收音机就能收听到电台的广播为收音机灵敏度最高，选择性最好，并能覆盖整个波段，还需进行整机调试，整机调试一般有中频、调覆盖、调跟踪，下面分别介绍调整方法。 当按要求把所有的元器件焊好后，还需仔细检查元器件的规格、极性（如电解电容、二极管、三极管等元器件的极性）焊接是否有错误；是否存在有虚焊（假焊）、漏焊、错焊、短路等现象；当有错焊、连焊的焊点时容易损坏元件。 经以上检验无误后，把喇叭线、电池线焊好，注意导线两端的裸线部分不要留得过长，与电路板焊接的一端有2 毫米即可，否则易产生短路现象。3，三极管各点的静态电位测量静态工作点的顺序是从末级功放级开始，逐级向前级推进。测量各级电路静态工作点的方法是用数字万用表的直流电流档测量各级的集电极电流，电路板上有对应的开路缺口。正常情况下可通过改变偏置电阻的大小使集电极电流达到要求值。如果集电极电流过小，一般是晶体管的E、C 极接反了，或偏置电路有问题，或是管子的值过低。如果集电极电流过大，应检查偏置电阻和射极电阻，否则是晶体管的值过大或损坏。若无集电极电流一般是E、C、B 的直流通路有问题。无论出现那种问题，应根据现象结合电路构成及原理认真分析，找出原因，如此才能得到锻炼和提高。各级的静态工作点（集电极电流）正常后需把级的集电极开路缺口焊上，这时一般都能收听到本地电台的广播了。 如果收听不到电台的广播，则应采用信号注入法（或称干扰法）检查故障发生在那一级，方法是：用万用表的档，一支表笔接地，用另一支表笔由末级功放开始，由后向前依次瞬间碰触各级的输入端，若该级工作正常扬声器发出“咔咔”声；碰触到那一级输入端若无“咔咔”声，说明后级正常，而故障可能发生在这一级，应重点检查这一级。在这一级工作点正常的情况下，一般是元件错焊、漏焊造成交流断路或短路，使传输信号中断。如果从天线输入端注入干扰信号，扬声器有明显的反应，而收听不到电台的广播，一般是本振电路不工作、或天线线圈未接好（如漆包线的漆皮未刮净）造成的，应检查本振电路和天线线圈。如果出现声音时有时无。一般是元件虚焊或元件引脚相碰造成的。当静态电流正常，并能接收到电台信号、且有声音后，才能进行调中频。 4，总结与体会第一天当拿到收音机器件的时候，我们特别兴奋我们要自己动手焊接一个属于自己的收音机。以前我们学的只是原理与理论，现在终于有机会将理论付诸于实践。可以检验我们的动手能力了。查完器件以后我们就开始焊接了，开始几个焊点焊的不怎么好，还是有一点生疏，但是焊了几个后渐渐掌握了节奏与技巧，除了前面几个焊点有点像馒头一样，其他都还挺满意，上手还比较快。为了防止虚焊，每个节点焊完后我都会用万用表来测一下，虽然比较慢，但是还是能保证工作质量的。焊接是基础，很快我们就将所有的器件都焊了上去，但是我的收音机却没有响声，肯定是哪里出了问题，于是到了调试步骤。我们的收音机不出声。开始很着急，但是又不知道该从那里下手，用螺丝刀在板子上滑动有吱吱的声音，可就是不知到哪里出了问题，下午老师将我们都叫过去告诉我们怎么调试，首先是用万用表测量电源附近的电压，检测与电源直接相连的节点的电压，确认电源没有问题，其次测试每个放大器，本次电路一共用了三个放大电路，要用万用表检测每个放大电路的集电极，看看是不是符合要求，要从最后一级开始测起。这样一步一步的检查。老师布置完后我就自己开始找问题，电源是没问题的，原来我的第二级放大器有问题，我换了一个三极管，又把几个焊点重新连接，这回真的没问题了，一下子云开雾散，那种感觉就行是当点贝尔发明电话一样，当人们在千里之外听到电话里传来贝尔的声音后顿时发出雷鸣般的狂呼:”终于出声了”经过三天的焊接练习我们的收音机终于做完了，能收到5个频道，功夫不负有心人啊，付出终于得倒了回报。回想起当时的过程，真是一波三折，因为没有声音，我折腾了好久，浪费了好多精力，但出声的那一刻又是惊喜若狂。一切就是这么戏剧。给我印象最深的就是收音机的调试，前一步安装是简单的，主要是调试，这次实验告诉我，做电子一定不能心浮气躁，要潜下心来分析问题。总之这是一回很有意思的实习。.课程设计 题目数字电容测试仪课题任务设计及要求方案论证及总体电路框图单元电路设计安装与调试电路功能与操作说明总体电路及器件清单总结与体会1， 课题任务设计及要求设计要求：1数字测量仪表具有读数直观、测量精度高及抗干扰能力强等优点。数字式电容测量仪用于测量电容的容量。2要求能测试的电容容量在100pF至100uF范围内。3至少设计制作两个以上的测量量程。4用三位数码管显示测量结果。2， 方案论证及总体电路框图2.1方案论证单稳态电路可以将电容值转换为时间值，根据公式Tw=1.1R*Cx，可以将被测电容转换为单稳态的脉冲宽度，然后将其作为闸门信号控制计数器计数，计数后再运算求出C的值，并送显示，转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽tW与电容C成正比，可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数-锁存-译码显示系统就可以得到电容量的数据。其实，这种转换就是把模拟量近似地转化为数字量，频率f是数字电路很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于使仪表实现智能化，另一方面也避免了由指针读数引起的误差。2.2设计思路本设计中用555震荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲，也就是标准频率。同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tW与电容C成正比。用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容的容值。或者把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数-寄存-译码显示系统就可以得到电容量的数据。本实验采取自动变挡。自动清0.2.3电路框图3， 单元电路设计3.1单稳态电路单稳态电路由它将Cx转化为时间，从contral中输入一个负窄脉冲来启动单稳态电路，从out输出一个控制脉冲 如图在高电平时计数器计数，地电平时停止，计数器计多少数就反应了电容的多少。3.2控制电路控制电路主要是产生一个负窄脉冲来启动555单稳态 电路如图产生波形3.3计数部分采取74160计数，使能短接到单稳态电路的输出段正好在单稳态的高电平工作计数，然后用175来寄存，使显示能直接显示。电路如图3.4多谐振档多谐振荡电路主要产生基准脉冲，为了可以快速计数，同时也是为了设计电阻是方便，我们把振荡电路的周期设为0.11ms。0.11ms可能在电脑上模拟不了，我尝试了所有的办法，发现模拟软件摸拟不了频率太高的电路，但是我的逻辑是对的，这在以后的实际电路连接时的到体现。3.5自动换挡部分自动挡部分用4017移位寄存器来实现控制自动换挡，电路开始时先将它置1，它实现的基本功能是小灯依次闪亮。4安装与调试用实验箱连接电路图，先连接多谐部分，用频率计测量，调整R，使频率计示数为9090HZ,然后连接单稳态部分，用试验箱上的控制脉冲做启动脉冲，再连接计数器，最后将三个部分连接起来，组成手动变挡的电容测试仪，先将被测电容为0.1uf的电容测量，此时接入200k的可调电阻，调节电阻使数码管显示为001，然后再换一个4.7uf的电容，调节电阻使显示为047.这是调节0.1uf99.9uf档位。再以同样的方法调节0.1nf99.9nf的档位。根据公式Tw=1.1R*CxT=0.11msN=Tw/T=Cx(示数)只要放大R的倍数就可以实现量程的变化。以最小的电容值100pF为例，因为测试电容的原理是：闸门信号Tw=1.1RpiCx，而振荡器输出周期为T=0.7(Ra+2Rb)C的基准脉冲，我们设置电路使0.7(Ra+2Rb)C=1.1Rpi那么在闸门信号闸门内有多少个基准脉冲电容，值就为多少。 从实际中考虑，1ps的周期脉冲是很难产生的，即使能产生，这样的脉冲也无法令74161识别出来，即无法计数。所以我们设置的参数所产生的振荡脉冲的周期是很大的，约0.11ms，这个周期值也是为了应合Tw中1.1Rpi的值，即与1.1Rpi成整数倍关系，这一点从一定程度上减少了误差。用示波器可以很容易的调试出这个值。从电路中可以看到基准脉冲发生器的555振荡器的电阻，三个档位分别有三个变阻器即是为提高精度而设置的。R=100*0.11ms/(1.1Cx)=1/100Cx (欧) 为安全起见，本次设计中我们取得大一点。 调试时分别用三个已知容量的标准电容，即102p的、104p的、10的三个电容来分别调试三个量程档位，插上电容后适当调节同一级的滑动变阻器，直到数码管显示正确的容值为止。5，电路功能与操作说明插上电容，如果是电解电容注意正负极。打开电源，调整K1，使4017的第一个灯亮，这相当于把pf挡的电阻线路打通，其他几路关闭。然后合上总开关K2，再断开，此时电路开始工作。我们以测量4.7uf电解电容为例，当合上K2，时电路开始工作，单稳态电路此时接通的是测pf级别的电阻，所以单稳态电路就会产生一个很长的脉冲宽度，一直使74160的使能端为高电平，同时多谐振荡电路产生的基准脉冲源源不断的进入74160，导致74160不停的计数，这是是低量程的扫描。低量程是PF和NF,首先是pf级量程进行扫描，量程肯定不够，于是十位的74160就会有进位，它的RC端产生一个正的窄的脉冲，这是关键，这是实现自动换挡的关键，这个脉冲被反向器变换以分出好多支路，其一，进入总的清0端，之前的清0端接的是控制电路的输出端，说到这里，我不得跑跑题说一说控制电路，控制电路在总开关的作用下产生一个负窄脉冲来触发单稳态，它同时还接总的清0端，在计数时它的电平是高的。好我们回到刚才那个关键脉冲的话题上，如图所示，我们首先清0 74160，和74175这个关键脉冲其二进入单稳态的555定时器的res端，使555回到地位重新扫描，关键脉冲的其三进入4017使它的下一个灯亮同时上一个灯灭，这一步是关上pf挡的电阻电路，打开nf挡的电路，关键脉冲的其四进入控制电路，相当于开关的作用，以上四步都是在同时进行的。这时整个电路又回到初始化状态，再进行下一边扫描，直到找到合适的量程并显示。6，总体电路及器件清单元件清单序号元件数量序号元件数量1计数器74161313电位器47K12555定时器214电阻100K13寄存器74LS175415电阻1K14数码管LED316电阻5K15反相器7404117电阻2K26与非门芯片74LS00218电容10417电位器200M119电容10328电位器2M120电容10219电位器20K121电容47210电位器4.7K322待测电容插座111发光二极管323三刀三掷开关1124017124电源插件225电源插件226电源插件2整体电路图EWB 仿真7，总结与体会老师一共布置了四个课题给我们班做，但是一个课题只能有10个人做，我们班的大部分同学都选择数字钟和抢答器，没人选择电容测试仪。我想挑战一下我自己就选了这个，开始这一项是没人选的，但最后因为选抢答器和数字时钟的人太多好多人就被调剂到电容阵营，难道电容就这么难做吗，大家都这么害怕。下午去图书馆去查资料，我去的时候已经有好多人了，都是跟我们一样做课程设计的，好多人都找到了他们的资料，像数字时钟啦，抢答器啦，相关的资料很多，我查了好多书就是没有数字电容测试仪的，我心里没底了，连资料都没有，我都不知道该怎么下手了。没办法，我去查阅电子仪器的方面的书。在别的书架下都是挤满了我们班的同学，可唯独这里就我和我的同组伙伴。我们只能查阅边缘资料，都没有现成的东西可供参考，但是有些书还是介绍了点电容的知识，我就是从哪里开始的。晚上回去，我上网查了查电容的资料，有，但是就两篇。全世界的就这么连篇数字电容的资料。我反复的看，反复的琢磨，终于经过几天的思考，弄明白了基本原理。于是我开始在电脑上仿真。以前不怎么用EWB这个仿真软件，所以我想当然的设计了频率很高的555多谐振荡，把它加在74160上，同时用555单稳态做门控开关，可是当开始模拟的时候电脑总出问题，在网上一查才知道，原来EWB不能仿真频率太高的电路，于是我不得不把频率降低，同时又把电阻改变，我也不知道是软件的原因还