脉冲波形发生电路设计.doc

精品文档脉冲波形发生电路设计一 实验目的1. 学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。2. 学习按模块划分电路的设计与调试的方法。二 555内部结构图和芯片引脚图555内部结构图：555引脚图：三 红外发射管和光电三极管的工作原理1. 红外发射管：红外光发射管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a）。此次实验中的R1 建议选取1k。2. 光电三极管：光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a）所示。其符号如图3（b）所示，常见外形如图3（c）所示。有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC，合理选取接收电路中R2 的阻值。其应用参考电路参见图2（b）。四 实验任务及电路图1. 电路原理图必做任务：选做任务：2. 设计思路首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。然后考虑输入。为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有压差的，即Vc1=Vc2=0（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以Vc2=1，Q=0，Vo=0，内部三极管导通，Vc1=1，Vo保持0，所以LED就会灭掉。而且Vc1=Vc2=0是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的tPD均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以Vc1=Vc2=0之后电路的情况并不是能准确预测的。解决这个问题的思路就是希望能在Vc2=0时，Vc1保持1，这样Vc2跳变为1之后就有Vc1=Vc2=1，LED保持亮着，而且经过12秒后熄灭。实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。3. 参数计算（1） R2阻值的选取：为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 k左右。（2） R3和C3的选取微分电路的延迟时间不能太长，否则就起不到微分作用，选取R3为10 k，C3为0.47F，延迟时间为10ms级。（3） R4和C2的选取发光二极管发光的时间twR4C2ln3=1.1R4C2，为保证发光二极管能够亮12秒，R4C2的值应该在0.91.8之间，取R4=100k，C2=10F。五 调试步骤必做任务：555接成单稳态触发器必做任务：红外发射管和光电三极管输出电压是否正常必做任务联合调试选做任务六 思考题1. R1的取值应考虑哪些因素？D1的导通电流和导通压降是多少？答：R1主要是起限流作用，选取应该考虑D1的导通电流，实验加的电压为5V，D1的导通电流约为220mA，若太低发射功率不够，太高则会烧坏。实验用的光电光导通压降测得为1.15V，若接R1=1 k，则导通电流约为3.85mA（实测为3.91mA）。2. 简述R2的选取原则.答：R2的选取应保证在有光是能有足够大的压降，使Vo为低电平，在无光时压降很小，Vo为高电平。有光时，光电管的电流为几十微安到几毫安，为使压降接近5V，R2应至少为百千欧之间。无光时，暗电流为纳安