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文档简介
1、卷1:稳压电源调试技术在各种电子设备和家用电器中,一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数是直接利用干电池之外,大多数是采用把交流电(220V,50Hz)转换为直流电的直流稳压电源。一、电路组成串联型直流稳压电源通常由电源变换电路、整流电路、滤波电路、稳压电路和负载组成,其原理框图如图。图1-1 直流稳压电源原理框图图1-2 直流稳压电源原理框图二、稳压电源电路工作原理 图1-3 直流稳压电源原理框图12V直流稳压电源的电路原理图如图1-3所示,交流220V电压经电源变压器7B1降压、整流二极管7BG17BG4桥式整流、电容7C1滤波后,得到直流电压,再经由7BG57BG8组成的稳压调整后,
2、输出12V直流电压,当输入电压或负载电流在一定范围内变化时,输出的12V直流电压稳定不变,具体工作原理如下:(一)交流降压电路本稳压电源额定输出电压为12V,因为调整管必须有一定的压降,交流输入电压选择为17V,由电源变压器7B1将220V交流电压降压为交流17V。稳压电源最大输出电流额定值为1.2A,考虑到一定的损耗,7B1采用10W的电源变压器,FU1(500mA)为交流熔断丝。(二)整流电路17V交流电压通过整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压。其整流部分采用了由7BG17BG4组成的桥式整流器。虽然桥式整流器需要用四只整流二极管,但是,桥式整流电路具有整流效率较高、脉动成份
3、较少、变压器次级无需中心抽头的特点。(三)滤波电路由于桥式整流后在负载上得到的是脉动的直流电压,其频率为100Hz,峰值为1.4e24V,所以,还必须经过平滑滤波后才可供实际应用。电容滤波器是一种简单实用的平滑滤波器,C1就是滤波电容器,利用电容器的充、放电作用,可以将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。由于C1容量足够大,充入的电荷多,放掉的电荷少,最终使整流出来的脉动电压成为直流电压U4,空载时U41.4e24V。(四)稳压电路本电路是典型的串联型直流稳压电路,调整元件串接在输入电压U4(24V左右)与输出电压Uo(12V)之间。如果输出电压Uo由于某种原因发生变化,调整元件就作相反的变化来
4、抵消输出电压的变化,从而保持输出电压Uo的稳定。1.稳压原理 假设某种原因(如果电网电压波动或负载电阻的变化等),使输出电压Uo上升,由取样电路将这一变化趋势送到比较放大管7BG8的基极,而7BG8的发射极电压由于稳压管7BG7的作用而保持恒定,所以,7BG8的基极电压Ube将增大,管子的集电极电流IC8随之增大,则在负载电阻7R1、7R3上的压降也增大,结果使复合管7BG5、7BG6的基极电位下降,管子内阻增大,7BG6的UCE6增大,由于Uo24-UCE6,所以,将造成Uo下降,因而保持了Uo的稳定。其电路的稳压过程是:若输出电压降低,则上述过程相反,这时稳压电路使Uo上升,则有如下稳压过
5、程:2.稳压电路的功能稳压电路包括基准电压、比较放大器、调整元件等基本电路。图示电路当中,R5与7BG7(2CW56)组成基准电压电路,稳压二极管7BG7可提供7.5V的稳定的基准电压,R5(560)是限流电阻。电阻R8、R9、7W1组成取样电路,取样比为(R9+7W1)/( R8+R9+7W1)(注:7W1表示电位器7W1中心滑臂与R9触点之间的电阻值),稳压电压Uo由取样比和基准电压UVD决定,即:输出电压Uo为式中UBE8是晶体管7BG8(9013)的b-e结间的压降,约为0.7V。调节7W1可以改变稳压电源的输出电压。由晶体管7BG8和集电极电阻R5组成的比较放大器是一个直流放大器,它
6、对取样电压与基准电压的差值进行放大。7BG8发射极接基准电压(7.5V),基极接取样电压(8.2V),集电极电压作为调整管基极的控制电压。当由于某种原因输出电压Uo变高时,7BG8的基极的取样电压也按比例升高,由于7BG8发射极仍被基准电压稳定在7.5V,因此7BG8集电极电流增大,集电极电压下降,使调整管的基极电流减小,导通度减小,管压降增大,迫使Uo回升。最终使输出电压Uo稳定在12V。调整元件采用了复合管(7BG5+7BG6),其中调整管7BG6(3DD15)为大功率晶体管(安装时要加装散热器)。由于整个稳压电源的输出电流全部要经过调整管,所以,7BG6应有足够的功耗和集电极电流指标(对
7、于12V、1A的稳压电源,7BG6集电极电流应不小于2A,功耗不小于10W)。(五)保护电路为了防止输出端不慎短路过载而造成调整管损坏,在设计直流稳压电源电路时,通常都有过流自动保护电路。本电路中,FU2熔断丝的极限电流值为2A,当短路或过载时,输出电流增大至2A时。熔断丝会自动断开,起到自动保护电路的作用。(六)电路的其他功能原理R1(2.2k)、R3(1k)是7BG5(9013)的偏置电阻,目的是为了保证复合管正常工作,它也是7BG8的集电极的负载电阻。R4(56k)为7BG5的穿透电流和7BG6集电极反向截止电流提供通路,减小了调整管的总的穿透电流,保证调整管在高温下正常工作。R2(10
8、0)是7BG5的隔离电阻。C2、C3、R3组成型滤波电路,为复合管提供纹波系数很小的基极电压,起到减小纹波电压的作用,还可抑制内部可能产生的自激振荡。C4可使输出电压中的纹波电压反馈到比较放大器,从而进一步减小纹波电压。C5作用有两个:其一,可作为12V的直流电压的滤波电容,滤除交流成份;其二,改善动态特性,当负载电流突然变化时,提供放电电流,使输出稳定。三、调试方法(一)调试所需仪器工具调压器 0250V/0.5KVA 1只电源变压器 1只数字万用表 1只万用表MF47 1只交流毫伏表 l只可变负载电阻RL 025 l只直流电流表、交流电压表 各1只(二) 12V直流稳压电源调试流程装配质量
9、检验接线通电测可调输出电压范围测空载输出电压Uo各级静态工作点检测调测Uo1(Io1=1A)测纹波电压U纹测电压调整率测电流调整率测最大输出电流。接线图参照下图。变压器17V220VAC +12稳压电源电路板17V GND图1-4 稳压电源静态测试接线图变压器调压器+-RL交流毫伏表220V50HzAC +12稳压电源电路板17V GNDA17V220V±22V图1-5 稳压电源技术参数调试接线图(三)调试步骤1、调试前准备:装配质量检验(1) 按照电路原理图和元器件表认真检查元件的规格、型号有无装配错误,如有错误及时改正,为调试打好基础。(2)对照安装图,检查印制线路板的装配质量。
10、重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊和假焊。阅读评分表上的调试要求及指标,阅读调试记录报告的项目及内容,明确调试的条件、方法、步骤及要求,进一步对照原理图及印刷板实物,明确测量位置,作出测试点的选择。主要注意电解电容极性有无接反;整流二极管、稳压二极管有否接反。2、调试空载输出电压:要求输出电压Uo为12.00V±0.02V;(1)用×1K挡测7C1两端电阻,应大于200K(红表笔接负极,黑表笔接正极),测7BG6的C极对地电阻,即散热片对地电阻,应大于几十K(红表笔接负极,黑表笔接正极)。(2)将变压器的次级引线一端接至电路中7BG1的负极或7BG4的正极,另一端接到7BG
11、3的负极或7BG2的正极。(3)将调压器退至“0”,接通电源。逐步升高调压器电压至220V记入表中“变压器输入电压”,用数字万用表交流电压档测量变压器次级的交流电压(约为17V),记入表中“变压器输出电压”,测7Cl两端电压(约为24V左右),记入表中“整流后电压”。(4)用数字万用表测输出端电压Uo,调节7W1使Uo=12.00V±0.02V,填入调试记录表“稳压电压”中。(以上均为220V、空载时测)3、测试电压调整率Su:要求Su±1%;定义:在输出电流不变的情况下,当电网电压变化±10%时,输出电压相对变化量的百分数,即(1)变压器输入电压保持220V,接
12、上负载电阻RL(约12),电流表应有指示。调节负载电阻使输出电流为lA,测输出电压Ul,并作记录。(2)调节调压器使变压器输入电压升至242V,调负载电阻使输出电压保持1A不变,测输出电压U2,并作记录。(3)调节调压器使变压器输入电压降至198V,调负载电阻使输出电流保持lA不变,测输出电压U3,并作记录。(4)计算电压调整率式中Uo为额定输出电压12.00V,取其中较大的一个作为该稳压电源的电压调整率。4、测量电流调整率:要求Si±1%;定义:在输入电压及环境温度保持不变的情况下,由于负载电流Io的变化引起输出电压的相对变化量的百分数,即:Si=Uo/Uo×1OO%。(
13、1)输入电压为220V、负载为空载(Io=0)时,测输出电压Uo=12.00V±0.02V,并作记录。(上面已测过,即“稳压电压”);(2)输入电压为220V、接负载电流为1A时测输出电压Ul,并作记录;(上面已测过,即U1)(3)计算电流电流调整率 5、测试输出纹波电压:要求U纹1mV(有效值);定义:稳压电源输出直流电压中的交流成分。用有效值表示。(1)接通电源,调节调压器,使输入为220V;(2)调节W1,空载输出电压Uo=12.00V±0.02V保持不变;(3)接上负载调节RL,调节RL,使Io=1A;(4)将交流毫伏表(置1V挡)接在稳压输出端,直接读出纹波电压值
14、U5,并作记录。四、问题解答(一)说明电路的工作过程和电路中各元件的作用? 7BG1、7BG2、7BG3、7BG4桥式整流电路,7C67C9滤波电路保护整流二极管。7BG5、7BG6组成复合管,增大等效值改善稳压性能。7C17C5为滤波电容,7R5为7BG7限流电阻,7R4给7BG5的反向穿透电流提供一条通路,防止高温时,7BG6出现失控,7R8、7W1、7R9为7BG8分压偏置电阻。7R1、7R3为7BG6负载电阻,R2、7R6、7R10为7BG5偏置负载电阻。(二)说明当输入电压降低、升高或负载变化时,输出电压保持稳定的工作原理?当输入电压升高:UoUb(7BG8)Ube(7BG8)Ic(
15、7BG8)Uc(7BG8)Ub(7BG5)Ic(7BG5)Ic(7BG6)Uce(7BG6) Uo。当输入电压下降时:UoUb(7BG8)Ube(7BG8)Ic(7BG8)Uc(7BG8)Ub(7BG5)Ic(7BG5)Ic(7BG6)Uce(7BG6) Uo。五、注意事项(1)电源变换是将220V的工频交流电源变换成所需要的低压电源,由调压器来完成。调压器的输入端和输出端不能接反,否则要烧坏调压器。测量调压器输出电压时一定要将万用表调到交流档。整流后电压有多种方法测,除了测测试点7BG6的C极即散热片对地电压外,还可以测保险丝两端与地之间的电压。(2)加负载时,负载电阻应调在>12左右
16、后再接通电源,然后根据电流表指示细调至1A,否则会烧保险丝。测纹波电压时切勿忘记要将输入电压调到220V。(3)在测电压调整率时一定要接负载(4)调整管的C极焊盘上,预先要搪上一层锡,然后再装配。(5)正确使用数字万用表。数字万用表测电压时,红笔一定要插在V/位,测电流时红表笔插在mA或20A位; 转换量程或功能时,表笔必须脱离开电路;当最高位显示“1”,其它位不显示时,表示已超量程溢出,应将量程档调高一档,但量程选得过高会使测量精度降低、误差大。测量高电压或大电流时一定要格外注意,看清量程后再测。(6)正确使用毫伏表毫伏表在使用前应检查表头指针是否指零,如偏零位应进行机械调零。通电前或不测量
17、时应放在高量程档,每次用毕也要转换至高电压档,以防止指针打弯。卷2:场扫描电路调试技术在电视接收机整机电路系统中或具有CRT显示功能的仪器仪表整机电路系统中,都离不开同步扫描电路,其工作原理大同小异。本节重点介绍电视接收机场扫描电路的组成、工作原理和技术指示的调试技术。一、电路组成电视接收机中的场扫描电路,主要作用是为场偏转线圈提供50Hz的场频锯齿波电流,从而在场偏转线圈中产生偏转磁场,使电子束进行垂直扫描。场线性校正电路场振荡电路锯齿波形成电路场激励电路场输出电路场同步场幅场线性图2-1 场扫描电路组成框图二、场扫描电路原理图2-2 场扫描电路原理图(一)场扫描矩形波振荡电路场扫描矩形波振
18、荡电路的作用是产生50Hz的矩形脉冲波,它还受场同步脉冲的触发,进行同步振荡。图2-2 图像的非线性失真与锯齿波电流的关系图2-4 场输出电压波形图2-3 场振荡各点锯齿波形场扫描电路的振荡级采用的是大闭环正反馈多谐振荡器,振荡器中有振荡级(VT1)、激励级(VT2)、输出级(VT3、VT4)组成。R3、C2、R2、C3构成正反馈回路,RP2、R7、C4、C5、R5、R6和RP1、R4组成锯齿波形成电路,振荡管VT1作为电子开关对C4、C5的充放电有定时开关作用,VT2对振荡波形起放大和倒相作用,放大后的波形送至VT3、VT4,由VT3、VT4轮流放大来推动场偏转线圈工作。振荡过程如下:假设在
19、通电的瞬间,当VT1截止时,电源(Ucc)经RP2、R7、R6给C4、C5充电,形成锯齿波的上升沿,这是场扫描的正程,经过VT2的倒相、放大,再由VT4放大前半段(图2-3c),由VT3放大后半段(图2-3b),在Ly上就通过了整个正程锯齿波的电流(图2-3d)。由于C4、C5充电时正电位不断上升,使VT1反偏电压要放电,即VT1的基极电位UB1上升(RP1、R4作用),当UB1上升到一定的数值时。VT1进入导通,显然RP1越小,UB1上升的就越快,故RP1称为场频电位器。VT1一旦导通,将产生雪崩式正反馈,过程:VT1很快进入饱和,C4经VT1和R5、R6迅速放电,形成锯齿波的下降沿,这是场
20、扫描的逆程。一方面,C4的放电,很快使UC1电位下降,UC2电位迅速上升,通过VT3、VT4的作用,使流过偏转线圈的电流IY迅速减小,致使LY就产生一个很大的上“+”下“-”的感应电压,这个感应电压经过R3、C2和R2、C3反馈到VT1的基极,并向C3负向充电,方向左正右负,使uB1电位不断下降,基极电流iB1迅速减小。另一方面,电源Ucc经过VT3、VT4放电,偏转电流负向线性增长,达到负向最大值-Ip-p/2,耦合至VT1基极,使uB1电位进一步下降,至VT1截止。VT1的截止,电源(Ucc)又开始经RP2、R7、R6给C4、C5充电,重复上述过程,从而形成了周期性的振荡。(二)场锯齿波形
21、成电路锯齿波形成电路的作用是在场矩形脉冲的控制下,利用RC电路的充放电,形成锯齿波电压。KQ-17场扫描电路的锯齿波形成与矩形波振荡是同步形成的,下面将场锯齿波形成分成两个阶段进行分析。1.扫描正程阶段(t0t2)如图2-3所示,扫描正程前半段(t0t1):VT1截止,电源通过RP2、R7、R6给C4、C5充电,UC1(VT1的集电极电位)呈线性上升,UC2(VT2的集电极电位)呈线性下降,流经VT4管子的偏流由最大值(Ip-p/2)呈线性下降,到t1时为零(见图2-3c所示iC3波形图)。扫描正程后半段(t1t2):由于UC1的继续上升,UC2(激励管的集电极电压,设为B点)继续下降,VT4
22、开始截止,VT3开始导通,电容C8通过偏转线圈向VT3和R6放电,偏转电流负向线性增加,到t2时,达到负向最大值-Ip-p/2(见图2-3b所示iC4波形图),由于VT4、VT3管的轮流工作形成了扫描锯齿波的正程阶段。2. 扫描逆程阶段(t2t4)扫描逆程前半段(t2t3):在正程阶段,由于UC1点电位不断升高,RP1、R4的存在,使电子开关管VT1基极电压不断升高,到t2时达到导通电平,开关管VT1迅速饱和导通,C4、C5通过VT1和R5迅速放电,使UC1的电位在t3时瞬间下跌,而UC2(B点)的电位跟着突然上升,使偏转电流迅速减小至-Ip-p/2,由于偏转电流的突变,LY上产生一个很大的上
23、“+”下“-”的感应电压,使偏转线圈感应电势在A点(OTL的中点)出现正脉冲,如图2-4c所示,其幅度可超过电源电压Ucc。由于A、B两点的电压迅速上升,超过Ucc,使VT4由截止突然反向饱和,此时偏转电流不仅通过VT3到地,而且一部分通过反向饱和管VT4流入电源Ucc,这一过程由于B点电压迅速上升而进展很快,到t3时,偏转电流已从-Ip-p/2增大到0,如图2-3c所示。扫描逆程后半段(t3t4):在t3以后,VT3管截止。因自举电容C7上存在着自举电压,所以VT4继续保持导通(此时为正向导通),偏转电流按指数规律上升,到t4时达到最大值Ip-p/2。整个扫描逆程结束。综上所述,当UC1上升
24、到一定值时,UC1通过RP1、R4、R19加到VT1的基极而使其导通,但VT1一旦导通,UC1开始下降,如果其它因素,VT1随即又将截止,因而电路不能起振。实际上,由于VT1导通,随即在A点出现逆程正脉冲,该正脉冲通过R3、R2和C3、R19加到VT1基极,维持该管继续导通(此时该管导通不再依靠UC1维持),开关管VT1导通时间决定与场扫描逆程正脉冲宽度(偏转线圈的R、L参数)。(三)场线性校正电路从上面的锯齿波形状可以看出,由于电容充放电的非线性,导致锯齿波的正程线性不良。另外,由于晶体管放大倍数的非线性及耦合电容的影响以及偏转线圈本身的原因等,都会导致锯齿波的非线性。为了在场偏转线圈中得到
25、线性良好的锯齿波电流,在场扫描电路中必须设置场线性校正电路。场线性校正电路通常采用预失真补偿和负反馈来校正锯齿波的非线性。1.预失真补偿原理预失真就是通过接入一定的元件,使锯齿波波形相反的失真,从而抵消原来的的失真,达到线性校正的目的。根据场锯齿波的失真表现为正程前半段变化快,后半段变化慢。可通过预失真锯齿波形,即正程前半段变化较慢,后半段变化较快,使失真得到改善。采用RC积分电路可以形成预失真波形,如图4.1-7(b)所示。若输入为线性良好的负向锯齿波,则在电容C上即可得到图4.1-7(a)所示的预失真校正波形。这是因为在锯齿波逆程,电容C上充有电压,随着正程负向锯齿波电压逐渐下降,电容C的
26、放电速度越来越快,所以在电容C上形成了前半段变化较慢、后半段变化加快的锯齿波电压。(a) (b)图2-5 预失真补偿原理2.线性校正电路场线性校正电路用于校正场输出电流的线性,保证场扫描在屏幕垂直方向上的线性良好。线性校正电路分上线性校正和下线性校正。上线性校正可减缓锯齿波正程前半段的变化速度,而下线性校正主要是加快锯齿波正程后半段的变化速度。KQ-17场扫描电路中RP2为场幅度调节电位器,改变RP2的大小,可改变场幅度的大小,同时场频也会受到影响,因此,在调节场幅度时,也要照顾到场扫描的振荡频率。RP1是场扫描频率调节电位器,改变RP1的大小,可调节场扫描振荡频率的大小,频率调节范围要求不小
27、于50Hz±5Hz。RP3为场线性调节电位器,调节该电位器时,可以改变场线性度,并且场频率、场幅度同时都会受到影响。RP4为OTL场输出电路中点电压调节电位器,调节该电位器的大小除了会影响中点电位,还会影响场频、场幅度、场线性等参数,因此,调节RP2、RP3、RP4时互相都会有影响。(四)场激励电路VT2是本电路的场激励级,它也是场振荡器中的一部分。场激励级位于场振荡级与输出级之间,起隔离缓冲作用,减小输出级对振荡级的影响,从而提高振荡级的工作稳定性。同时场激励级还将振荡级产生的锯齿波放大,激励场输出电路。(五)场输出电路场输出电路实际上是一个50Hz的低频功率放大电路,作用是将场频
28、锯齿波进行功率放大以足够的锯齿波电流去激励场偏转线圈,保证垂直方向的满幅扫描。另外,利用场偏转线圈在逆程期间产生的脉冲电压,将逆程脉冲送至视放级,作为场消隐信号,即可消除场逆程扫描在荧光屏上产生的回扫线。本电路场输出级采用了NPN和PNP一对管子构成互补对称场输出管VT3、VT4。C8是输出耦合电容。C7用于扩展输出管VT4的动态范围,称作自举电容,接在电源电压(有一电阻隔离)与OTL输出的中点(A点)之间。电路由于接入了自举电容,在逆程期间的逆程幅度被箝位。从图4.1-6d所示的波形图可知,偏转线圈上的逆程电压同耦合输出电容C8上的电压叠加,使输出管VT4发射极电压高于集电极电压。同时,由C
29、7将逆程电压经R13送到VT4基极,使VT4基极电压高于集电极电压。于是,VT4的集电结正偏而导通,VT4的发射极被箝位在集电极电压上,使逆程脉冲峰值不超过集电极电压+12V。(六)场同步原理经R1、C1积分电路取出的场同步信号,在扫描正程将结束时,因UC1的电位不断上升而使电子开关VT1接近临界导通,此时场同步正脉冲信号通过C3加到VT1的基极,因此,VT1提前导通而使电路翻转,达到与电视信号同步的目的。三、调试方法(一)调试所用仪器设备直流稳压电源+12V 1台示波器 1台偏转线圈 1只数字万用表 1只电烙铁等常用工具(二)调试流程装配质量检验接通电线中点电位粗调U中=UCC/2(6V)调
30、整锯齿波幅度、线性调整同步范围测最低和最高频率场频调整为50Hz微调中点电位U中=UCC/2(6V)测C8负极输出电压波形和偏转线圈电流波形。接线图参照下图。图2-6 场扫描电路调试接线示意图(三)调试步骤1、静态检查(1)对照装配图纸和元器件表检查有无装配错误,有则即使改正。检查印制线路板质量,重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊或假焊。(2)阅读评分表上的调试要求及指标,阅读调试记录报告的项目及内容,明确调试的条件、方法、步骤及要求,进一步对照原理图及印刷板实物,参照图2-6接线,明确测量位置,作出测试点的选择。2、调试输出级中点电位:静态时中点电位为UA=UCC/2=6V±0.2
31、V;(1)将RP1、RP2、RP3置中间位。(2)按仪器连接图接线。接通+12V电源,数字万用表红表棒接R14、R15公共端(或C8正极),黑表棒接GND,调RP4使中点电压为Ucc/2=6±0.2 V。3、调试输出波形:锯齿波电压幅度UP-P=±2V,频率范围50±5Hz;(1)校准示波器示波器预热10分钟,打开示波器校准信号,探头线接至校准信号输出端,对示波器进行校准。校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。将示波器旋钮置以下位置待用:Y灵敏度V/div置:1V/div,时基扫速t/div置:5ms/div,X、Y微调置:“校准位”。输出耦合方式:“DC
32、”。(2)先将“偏转线圈”接在板上PZ位置(偏转线圈连C8负极的一端),接通电源,测试输出电压波形,示波器探头接C8“-”极对地(即偏转线圈“+”极对地)。示波器上应有正常波形出现,调RP1(22K)使波形周期T=20ms,即振荡频率50Hz,调RP2(22K)使场幅为4VP-P,调RP3(3.3K)使锯齿波斜坡呈线性。要反复调节RP3、RP2、RP1使之符合上述要求(必要时可调RP4,但不要调偏太多)。(3)再次测量中点电位,将中点电压记录在表中。(中点电压应接近Ucc/2,如此时中点电压偏离较多,应重调中点电压,并检查波形是否变化。)(4)将调好的电压波形画在调试记录表中。(5)测绘偏转线
33、圈输出电流波形,示波器探头接偏转线圈PZXQ 端“-”极,接地不变,调节RP3电位器,波形周期为20ms。锯齿波幅度为1-2VP-P,波形线性良好,绘制波形。Y灵敏度V/div置:0.2V/div,将电流波形画在记录表中。【注:此处将测偏转线圈电流波形转化为测R6(1)的电压波形。此处可以用双踪示波器同时显示C8负极输出电压波形和偏转线圈输出电流波形。】3、测试场振荡频率范围(1)用示波器测输出电流波形,先将RP1逆时针调到底,记录最这时的T1,再将RP1顺时针调到底,记录最这时的T2,根据周期范围再计算频率范围,记录在调试记录中。【f=1/T,正常值约为4555Hz左右,频率范围的测量也可以
34、直接用频率计。】(2)调RP1将波形周期恢复为20ms。(3)关闭电源,整理好桌面,调试结束。四、问题解答(一)调节RP1、RP2、RP3 起什么作用?RP1的作用是调节场频。RP2的作用是调节场幅度。RP3的作用是调节场线性。(二)说明其补偿原理.补偿原理是即RP3和C5组成积分正反馈电路,它能使锯齿波产生相反方向的预失真。调节RP3,使预失真程度适当和原失真互相抵消,从而实现线性补偿。(三)说明各元器件在电路中的作用。RP4的作用是调节中点电位。 V1是场振荡管,V2是场激励管,V3 、V4 是互补推挽场输出管。(四)电路工作原理:当VT1截止,C3上的反偏电压先经R2、R3、地、电源“+
35、”极,R7、RP1、RP2、R4放电,同时电源通过R7、RP2向C4、C5充电,电容两端电压线性增大,该电压经VT2、VT3、VT4放大后,形成场扫描正程。当VT1“C”极电压上升、VT1“b”极电压上升,直至VT1导通,产生一个正反馈,(VT1“b”极电压上升VT1“c”极电压下降VT2“b”极电压下降VT2“c”极电压上升VT3、VT4“e”极电压上升VT1“c”极电压再次上升)使VT1饱和,C4、C5上的电压经VT1、R5放电,使VT1“c”极下降经VT2、VT3、VT4放大后形成场扫描的逆程。VT1饱和时,正反馈电压向C3充电形成反偏电压,使VT1“b”极下降重新进入放大区,又有一正反
36、馈(反馈电压极性正好和刚才相反)使VT1截止,开始下一周期。五、调试注意事项1.示波器一定要校准,挡也要看清,否则测得的波形不对。2.输出时尽量要配对,中点电压不要偏离6V太多。3.场扫描电路的振荡频率要求是50Hz。4.场频范围如有一边等于50Hz,应重调波形。5.两个三极管C511和D325不要装反。6.在双踪示波器上同时观察电压和电流波形,记录波形时看好量程,记录准确。7.场扫描振荡频率失谐时能保持同步的最大范围。8.锯齿波电流的线性应该能使电子束在屏幕垂直方向上形成均匀而满幅的扫描。画波形图时要注意单位分度值。9.实验时发现示波器只有一个波形图,原因是没按下“CHOP”键,两波形一定要
37、同时显示在示波器上。卷3:位A/D 转换器调试技术在数字电压表和数字万用表等数字显示测量仪器仪表中,其核心部分就是A/D转换器。所谓A/D转换器,就是能把连续变化的模拟量(信号)变换成数字量(信号),完成这种变换的电路叫模/数转换器,简称A/D转换器。“位A/D转换器”中的3表示能显示从09所有的数字的位有3个整数位;而分数位的数值是以最大显示值中最高位的数字为分子,用满量程时最高位的数字作分母。即本转换器的最大显示值为1.999,满量程计数值为2.000,因而分数位中的分子数值为1,分母为2,其最高位只能显示0或1,故称之为“位A/D转换器”。一、电路组成“位A/D转换器”电路主要由大规模C
38、MOS集成电路ICL7107的A/D转换器(配有时钟信号发生器、电子开关、计数器、译码器、逻辑控制电路、驱动电路)和集成电路4069组成的负电压产生电路、基准电压电路、LED显示电路等单元组成,电路组成框图如图3.1所示。负电压产生电路1.999驱动器时钟振荡积分比较器电子开关主门计数器逻辑控制基准电压图3-1 3位A/D转换器组成方框图集成电路ICL7107可完成A/D转换、计数、译码、驱动等功能。ICL7107集成电路内部采用双积分取样工作原理,经内部电子开关、时钟信号发生器、计数器、译码器等协调工作,将输入的模拟电压信号转换成脉冲数量的多少,经计数、译码后,用数字的形式显示出来,从而实现
39、了A/D的转换的功能。该电路的其它部分都是为使ICL7107集成电路正常工作而设置的外围电路,如集成电路4069与其它一些电阻、电容、二极管等外围元器件构成负电压、基准电压产生电路,提供电路正常工作所需的约-5V的电源电压和1V基准电压。LED显示器可显示电路的输入电压的大小,当在其电路输入端输入02V的直流模拟量电压时,通过LED数码管直接显示02V的直流数字量电压。二、电路原理电路原理图如图3.2。图3-2 3位A/D转换器电路原理图(一)A/D转换器ICL7107集成电路内部采用了双积分式方法将模拟信号量转换成数字信号量进行显示。双积分式又称双斜式积分,其特点是在一次测量过程中用同一积分
40、器先后进行两次积分,首先对被测量电压UX在固定时间T内进行积分,然后再对内部基准电压UREF进行反向定值积分,通过两次积分比较,将UX变换成与之成正比的时间间隔(所以这种A/D属于U-T变换),在时间间隔中对时钟脉冲计数,这样就使输入电压与所计脉冲数成正比。若调整到1.999V输入电压所积时间内计数脉冲数正好是1999个,并使小数点设在第一位右下方,就使输入电压与计数量成完全对应。如图所示为双积分简化的组成方框图,下面具体分析两次积分的过程。 A1 A2主门十进制计数器1.999逻辑控制电路图3-3 双积分A/D转换原理框图输入正电压的工作波形图比较器输出积分器输出积分器输入比较器输入比较器输
41、出积分器输出积分器输入比较器输入输入负电压的工作波形图图3-4 双积分原理示意图1.准备阶段准备阶段是转换前的初始工作状态,S1接通至S1-4,积分器输入输出为零,计数器清零,整个电路处于休止状态。显示器显示前一个测量周期的结果。2.采样阶段(1)对被测电压定时积分(定时取电压,对电容C3积分,使电容上的电压与输入电压值成正比)。采样周期开始(见图3-4中的t1时刻),逻辑控制电路发出采样指令,使电子开关S1置于S1-1,把被测电压-UX(或UX)接到积分器(由A1、R1、C3组成)的输入端,同时S2断开,这时积分器开始对-UX(或UX)积分,其输出电压Uo开始线性上升(如果是对UX积分,Uo
42、线性下降),一旦Uo大于0,过零比较器A2输出从低电平跳到高电平,打开主门,时钟脉冲通过主门同时计数(即计时)。当经过预定时间T1,即t=t2时刻,计数器溢出,并复零。溢出脉冲使逻辑控制器电路输出一个比较指令,使电子开关S1置于S1-3,采样阶段宣告结束,积分器的输出电压到Uo1(见图3-4所示),若输入的被测电压不受干扰,则可见,Uo1正比于UX。若被测直流电压收到干扰电压uom的影响,即加到积分器的输入电压为从上式可知,Uo1与成正比,即正比于输入电压的平均值。(2)对基准电压定值的反向积分从t2开始为比较阶段,这时具有正极性的基准电压UREF被接到积分器输入端开始反向积分,使输出电压Uo
43、从Uo1开始线性下降。同时,计数器继续(从零开始)计数,直至t=t3,Uo下降到零,比较器从高电平跃变到低电平,主门关闭,计数停止。同时,逻辑控制电路发出一个控制信号,使S2闭合,积分器恢复到零状态,以准备下一个采样周期开始。从图3-4可见,由于反向积分是Uo下降的斜率是常数,在T2(t3-t2)时间内积分器的输出电压为将代入得到或由于计数器在T1、T2时间内是对同一时钟脉冲T0计数,故有得:式中,UREF/N1为常数,可见,计数器在比较阶段计得的结果N2便能反映出被测电压UX的平均值。由上述可得出结论:第一,因为采样时间T1定值,而UREF为基准电压,故T2正比于UX,实际上,在比较阶段,计
44、数器计得的数N2即正比于UX,只要适当选择时钟脉冲的周期,计数器上的数可直接以电压为单位显示出被测电压。第二,双积分式转换器是以比较法(基准为UREF)为基础的,而且UX只与T2/T1比值有关,而不决定T1和T2本身的绝对大小(T1和T2是用同一个钟源提供的时钟脉冲来计数的)。第三,积分过程对被测电压有平均值作用,对串入的对称、周期性干扰信号和噪声电压能予以有效抑制。(二)基准电压电路图3-5 基准电压电路图基准电压电路由R3、VD6、RP1组成,为ICL7107的36脚提供1V左右的基准电压。如图3-5所示,该电路采用并联式稳压电路,VD6为3V的稳压二极管,RP1采用多圈精密电位器,便于电
45、压调整。(三)时钟信号发生器ICL7107集成电路内设时钟信号振荡器,但必须通过外接电阻和电容来实现为ICL7107集成电路的38脚提供40kHz的时钟信号输出。外接电阻电容分别为R4(51k)、RP2(100k)、C7(100pF)。(四)负电压产生电路要使ICL7107集成电路能正常工作,必须采用±5V双电源,而在本电路中只采用了一组电源,即+5V单电源电路。集成电路所需的负电源是通过ICL集成电路本身输出的方波脉冲信号(40kHz)经过整流滤波后得到的,这样虽然多了一只4096集成电路,但简化了对电源的要求。电路的负电压是如何产生的呢?负电压产生电路由IC2(4069)、C1、
46、C2、VD1、VD2等元件组成,见图3-6所示。IC2(4069)中有六个反相器,其中“5-6”反相器的作用主要是对输入波形进行整形,其余5个反相器并联连接到电路中,得到的负电压有足够的功率,可满足ICL7107集成电路的需要。另外,IC2还起隔离整流电路与时钟信号发生器的作用。V+图3-6 负电压产生电路负电压产生的过程:负电压产生的输入信号取之于时钟信号,当输入为正电压时,经IC2整形、放大后对C1(通过VD2)充电,此时,VD1截止,C1上充电电压约为5V-0.65V=4.35V,当输入电压跳变为零时,由于C1上所充电压不能突变,所以C1充得的电压经VD1对C2充电(C1放电),此时VD
47、2截止,C2负端由此得到一个-4.35V+0.65V=-3.7V左右的负电压。当输入再次跳变为正电压时,(C1再充电)由于VD1截止,C2的放电时间常数较大,C2上的负电压基本保持不变,这样就获得了约-3.7V的电压(虽比-5V高,但已经可以保证集成电路工作),保证了集成电路ICL7107的正常工作。(五)显示电路QP1QP4四个LED数码管是为电路提供输出电压数字显示的器件,本级电路的数码管工作在共阳极状态,为了保证QP1QP4所需用的工作电压,电路采用了3个二极管,即VD3、VD4、VD5串联后接至+5V电压电路进行降压,这样可以限制数码管工作电压过高而造成损坏。电阻R5连接至第1位数码管
48、小数点脚,为其小数正常工作提供一定的工作电压。(六)零位自动校正电路C4作为内部零位自动校正电路而设置的,这样可免除每次测量时校零的麻烦。(七)基准电容为了使电路能稳定可靠的工作,在电路上特别设置了电容C6,该电容是一个基准电容,用来存储基准信号,满足电路稳定工作的需要。(八)其他外围电路组成及工作原理输入电路由R2、C5组成,起缓冲和减少高频干扰作用。(九)7107A/D 转换器引脚简介图3-7 7107A/D转换器引脚排列图如上图3-7所示。第1引脚:正电源正极,DC+6V;第26引脚:负电源负极,DC-9V;第21引脚:电源地;第220、2225引脚:数字部分;第2740引脚:模拟部分;
49、其中第27引脚:积分器;第28引脚:缓冲放大器的输出端,接积分电容CINT;第29引脚:积分比较器的反相输入端,外接自动调零端;第30、31引脚:信号地和信号正端;第32引脚:模拟地;第35、36引脚:基准地和基准电压正端;第37引脚:数字地,与V+短接进行测试;第3840引脚:时钟振荡的引出端,外阻容元件或石英晶体组成振荡器。三、调试方法(一)调试所需仪器工具直流稳压电源+6V 1只示波器 1台数字万用表 1只3V可调电源 1只 (或双路稳压电源另一路)万用表MF-47 1只电烙铁等常用工具(二)调试流程装配质量检验接线通电时钟频率调整时钟频率波形测绘满度电压调整线性误差测量参考电压测量负电
50、压测量。按下图接线 图3-8 3位A/D转换器调试接线图(三)调试步骤1、静态检查(1)对照装配图纸和元器件表检查有无装配错误,有则即使改正。检查印制线路板质量,重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊或假焊。(2)阅读评分表上的调试要求及指标,阅读调试记录报告的项目及内容,明确调试的条件、方法、步骤及要求,进一步对照原理图及印刷板实物,参照图2-6接线,明确测量位置,作出测试点的选择。(3)检查供电电源,将直流可调稳压电源输出调至+5V。(4)示波器校准示波器预热10分钟,打开示波器校准信号,探头线接至校准信号输出端,对示波器进行校准,校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。2.时钟振荡频率
51、调整及波形测绘(测A点波形):时钟发生器的振荡频率fosc=40KHz±(1%5%);(1)将示波器旋钮置以下位置待用“t/div”置: 5s/div,“V/div”置, lV/div,X、Y微调置“校准”位,输出耦合方式:“DC”;(2)频率计主要量程开关“扫描宽度/调制度调节”、“扫描速率调节”旋钮逆时针调到底(绿灯亮),“方式选择按钮”选定为外部计数方式,被测信号从“外部输入插座”引入;(3)调RP2使3位A/D转换器的时钟发生器的波形周期T=25s,即fosc=1/25=40KHz±(1%5%)并作记录。(4)在记录表里画出波形图,周期T=25s(fosc=40KH
52、z)。波形图的周期、幅值必须从示波器上精确读得实际值。(5)从示波器上读出矩形波的电压幅度值(一般为5V),填入记录表“幅值”中。3. 调整满度电压UFS2(调整点1.900V±1字);(1)调节稳压电源,使电源输出电压为1.900V,接到电路板上+Uin端。用数字电压表测输入端电压+Uin,微调可调电源的电位器,使输入电压为1.900V±1个字,再调RP1使A/D转换器的数码管指示值也为1.900V。(2)测量满度电压UFS:调节可调电源的电位器,使A/D转换器的数码管指示值为1.999V,即满度调整已调好,观察万用表此时的读数,大约2.00V左右,即为满度电压UFS。填
53、入记录表中。(允许1.999V±1个字误差,否则要重调1.900V。)4线性误差测量(在0.0011.999V范围内误差1%);调3V可调电源的电位器使万用表读数为1.500V,读出A/D转换器的数码管显示的读数,填入记录中。调3V可调电源的电位器使万用表读数为1.000V,读出A/D转换器的数码管显示的读数,填入记录中。调3V可调电源的电位器使万用表读数为0.500V,读出A/D转换器的数码管显示的读数,填入记录中。调3V可调电源的电位器使万用表读数为0.100V,读出A/D转换器的数码管显示的读数,填入记录中。按以下公式分别计算出各点的相对误差(包括1.900V、1.999V)填
54、入记录表中,将输入电压恢复为1.900V。5.测量参考电压值UREF(参考电压值UREF=1.000V±0.1V);用数字电压表测B点对地电压,即为。(正常值应为1.000V左右)计算比值:(正常值应为2±0.01左右);填入记录表中。6.测量负电压值Uc(-4V左右);3位A/D转换器电路所需负电压是由负电压产生电路提供的,输出点为C点,即C点对地电压,用数字万用表20V档测C点对地电压,填入记录表“负电压”中。四、问题解答(一) 7l07A/D 转换器工作原理设A/D 转换器满量程为1.999,双积分工作方式则以计4000个时钟脉冲时间为一个转换周期。双积分A/D转换器
55、可分为采样、积分、休止三个阶段。(二)A/D 转换器外接元件的功能C1、C2、V1、V2组成负电源产生电路,C3积分电容,R1积分电阻,C4自校零电容,C6基准电容,C7振荡电容,R4、RP2振荡电阻。(三)负电源产生电路的工作原理由C1、C2、V1、V2组成负电源产生电路。C1、C2组成耦合滤波电容,V1、V2组成半波整流电路。五、注意事项1.在焊接过程中,注意下标有3V的稳压二极管,不要与IN4148混淆。2.电源电压为6V,不要接12V;集成电路不能插反,否则烧集成电路。3.在画波形图前一定要先将周期调准(T=25s)。4 电压幅度值按波形的实测值填入表中。5.满度电压指该转换器能显示的最大电压数。6.实验时输入电压即万用表的示数应保证比实测值要大才对。7.多圈电位器在开始调整实测值为1.900V后,不要再调动它,否则后面的数据都是错的。 卷4:OTL功率放
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