课题一555时基电路的应用

1、第三部分 应用电子电路实习 课题一 有线对讲机电路 一、目的 1熟悉低频功率放大集成电路LM386的功能和引脚。 2熟悉有线对讲电路的组成。 3学习识别和使用基本电子元件。二、内容与说明有线对讲机电路是使用低频放大电路将拾取的音频信号进行放大的装置。低频放大电路是电子线路应用最广泛的电路之一。传统的由分立元件组成的低频放大电路，已被性能优良的集成电路所取代。集成电路（IC）按其功能，分为模拟继集成电路和数字集成电路两大类，本课题采用的LM386是一种模拟集成电路，它具有音频功率放大的功能，其外形封装为双列直插式，属塑封类集成电路。其引脚排列方式见图1.1。 LM386是美国国家半导体公司系列功

2、放集成电路中的一个品种，因其有功耗低，工作电源电压范围宽、外围元件少和装置调整方便等优点，故广泛应用于通信设备、收录音机、电子琴和各类电子设备中，其典型电参数如下：工作电压范围412V，静态电流4mA，输出功率660mA（最大），电压增益为46dB（最大），带宽300kHz，谐波失真0.2%，输入阻抗50k，输入偏置电流250nA。该电路有同相、反向两个输入端，即：从5脚输出电压信号的极性与3脚（同相端）输入信号的极性相同，而与2脚（反相端）输入信号的极性相反。这两种输入形式单从声音上是听不出差别的，无论哪一种输入，电路都一样工作。1脚与8脚为增益调整，当两脚悬空时，电路的增益由内部设计决定；

3、当在1脚与8脚之间接入一个几十微法电容时，电路增益达到最大值。电路增益可根据实际需要调整。一个实用的有线对讲机电路见图1.2。该电路中由于LM386的电压放大倍数为20倍，对输入很小（几毫伏）的音频信号，这个电压放大倍数不能产生足够的音量输出。这里用三极管VT进行前置放大，提高电路的总电压放大倍数。电路中R2为VT集电极负载电阻,R1提供VT的偏置电流,C1、C2、C3分别为输入、输出隔直流电容。电位器RP起音量调节作用。伴随输入信号的变化，输出功率会在大范围内上下快速波动，由于负载的变化会引起电源电压的变化，这将造成工作不稳定和电气性能变坏，利用电容C4、C5两端电压不能瞬时跃变的特点，这就

4、可以防止这类现象的发生。电容C4、C5称为去耦电容，由于电解电容等效电感较大，470uF电解电容C5对高频信号的滤波效果不好，故采用小电热C4与之并联，提高对信号的滤波效果。双刀双掷开关S用于转换扬声器BA、BB分别为听、讲的工作状态。这个有线对讲机电路稍加改进，就可以应用在办公室、楼层管理、病房呼叫等场合。此放大器夜适合在其它输入信号低的场合使用，例如前置话筒组成小型放大器等。应用时注意过高的电平信号将使输入级过载造成严重失真。 三、组装与调试 1根据外观辨认三极管的管脚和极性，用万用表检测验证后，在面包板上组装由三极管构成的前置放大器。 2组装LM386集成电路，由于LM386是所有音频功

5、率放大集成电路中使用最简便的一种，只要电路组装正确，无须调试即可使用。 3在输入端加入一音频信号（频率为50500Hz，电压大小为几十毫伏），即可在扬声器中发出音响。调节电位器RP，输出强度就随之变化。 4双刀双掷开关S分别置于扬声器BA、BB为听、讲的工作状态，模拟有线对讲机来检验电路的放大效果。 四、元件清单 IC LM386 功率放大集成电路 VT 3DG6 NPN型小功率三极管 RP 100k 小型碳膜电位器 R1 1M 1/8W碳膜电阻器 R2 4.7k 1/8W碳膜电阻器 C1 10uF/16V 铝电解电容器 C2 22 uF/16V 铝电解电容器 C3、C5 470 uF/16V

6、 铝电解电容器 C4 0.1 uF/63V 涤纶或瓷介电容器 BA、BB 8 电动式扬声器 S 双刀双掷开关五、 预习与作业1 说明下列晶体世界观型号的意义 3DG6C 3AX31B2 有一只电容器，上面标志是： CZJX250V0.03310%，试说明意义。3 说明下列电容器标志意义： 104K100V 10nJ100V 1nJ400V 103M63V 4当需要多路使用（例如4路）时，图1.2电路的有线对讲机应做如何改动?课题二 固体语音录放电路一、目的1熟悉固体语音录放集成电路的基本工作原理。2学习用固体语音录放组装语言复读机。二、内容与说明固体语音录放电路是应用大规模集成电路技术制成的新

7、型电路，它不同于传统的磁带录音方式，省去了机械传动装置和电子电路元件，具有结构紧凑、易于使用、不怕掉电、永久记忆和功耗低等特点。本课题介绍利用ISD1420语音芯片制作的录放电路，具有高保真、体积小和线路简单等特点，可实现多次录音和循环放音等功能。它可以组成语言复读机配合录音机使用，也可以开发成电话录音机或微型录音、留言机。本课题使用的ISD1420语音电路，是美国ISD公司研制的高保真录放一体化单片语音大规模集成电路ISD1200/1400系列中的一种。ISD1200/1400系列按照录放时间长短可分为ISD1210、ISD1212、ISD1416和ISD1420四种型号，时间可分为10s、

8、12s、16s和20s。ISD1200/1400系列除了录放时间不同外，其它如功能、用法等均相同。采用ISD1420，20s的录放时间对于一般的需要是足够了。ISD1420芯片的外围电路简单，无需扩展存储器等电路，同时由于免去了模数及数模转换，不存在量化噪声，所以单片ISD1420即构成了一个完整的高品质录放音系统。ISD1420语音电路为28脚双列直插结构，管脚功能见图2.1，内部工作原理框图见图2.2。ISD1420芯片主要引脚功能：电源（VCCA、VCCD）：芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上，这样可使噪声最小。模拟和数字电源端最好分别走线，尽可能在靠进供电

9、端处相连，而去耦电容应尽量靠近芯片。地线（VSSA、VSSD）：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线，这两个脚最好在引脚焊键盘上相连。录音（）：低电平有效。只要变低（不管芯片处在节电状态还是正在放音），芯片即开始录音。录音期间，必须保持为低。变高或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志（EOM），使以后的重放操作可以及时停止。之后芯片自动进入节电状态。录音指示（）：处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。电平触发放音（）：此端从高变低时，芯片开始放音。放音持续至此端回到高电平，或遇到EOM标志，内存结束。放音结束后芯片自动

10、进入节电状态。边沿触发放音（）：此端每触发一次，芯片放音一次。话筒输入（MIC）：此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路（AGC）将前置增益控制在15至24dB。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10k输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。话筒参考（MIC REF）：此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。自动增益控制（AGC）：AGC动态调整前置增益，以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时，失真都能保持最小，响应时间取决于此端的5k输入阻抗和外接对地电容（即线路图中的C6）的时间常数。释放时间取决

11、于此端外接的并联对地电容和电阻（即线路图中R5和C6）的时间常数。470k和47F的表称值在绝大多数场合下可获得满意的效果。模拟输出（ANA OUT）：前置放大器输出。前置电压增益取决于AGC端的电平。模拟输入（ANA IN）：此端即芯片录音的输入信号。对话筒输入来说，ANA OUT端应通过外接电容连至本端。该电容和本端的3k输入阻抗给出了芯片频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至本端。喇叭输出（SP+、SP-）：这对输出端能驱动8-16的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4倍。录音时，它们都成高阻态，节电模式下，它们保持为低电

12、平。外部时钟（XCLK）：此端内部有下拉元件，不用时应接地。地址（A0-A7）：地址端有两个作用，取决于最高（MSB）两位的状态。当A7或A6有一个为0时，所有输入均解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。地址端只作输入，不输出操作过程的内部地址信息。地址在、或的下降沿锁存。图2.2芯片内部电路中，拾音话筒通过一个隔直电容到前置放大器。放大分两部进行：先通过输入前置放大器，再通过混合增益放大器。信号通道通过在模拟输出管脚（ANA OUT）与模拟输入管脚（ANA IN）之间连接一个电容与电阻来完成。自动增益控制（AGC）电路动态地监视放大器的信号输出幅度并发出增益控制电压到前置放大器。前置放大

13、器的增益被自动调整，以保证最佳幅度信号进入滤波器，并经输入滤波器将信号再次调整后送到模拟收发器。通过取样时钟取样并进行电平转换，最后进入模拟存储阵列。放音时，在相同取样时钟的控制下，将录入的模拟电压顺序从存储阵列中读出，重组取样波形。输出通道上的平滑滤波器去除取样频率分量并恢复原始波形，然后信号进入输出功率放大器。功放两个输出脚可以直接驱动一个8-16的扬声器。图2.3为利用ISD1420制作的复读机原理图，整机工作电压为5V，录放时间为20S。录音时按下录音键（带自锁），REC=0呈录音状态，录音指示灯REC LED亮，开始录音，当断开S3键时，停止录音，REC LED指示灯灭，为放音作好准

14、备。当需要放音时，按下S2键（带自锁），启动器件放音。当使用触发方式放音时，可按动按钮开关S1，此端出现下降沿时，芯片开始放音至结束。 三、组装与调试1 按图2.3电路进行组装，注意ISD1420芯片是CMOS型大规模集成电路，防止静态对电路的损坏。要注意电源极性不能接反，否则会损坏芯片。2 按下开关S3，录音指示REC LED发光，这时可对着MIC讲话。根据所选芯片型号，录音时间应适当掌握，当发光二极管REC LED熄灭，即为录音时间结束。3 分别试验边沿触发放音（S2按下）与电平触发放音（S1按下）工作方式，观察两种模式下的不同放音效果。四、元件清单 IC ISD1200/1400 系列

15、固体语音录放电路 LED 发光二极管 R1、R9 1k 碳膜电阻器 R2 5.1K 碳膜电阻器 R3、R4 10k 碳膜电阻器 R5 470k 碳膜电阻器 R6、R7、R8 100k 碳膜电阻器 C1 220F/16V 铝电解电容器 C2、C3、C4、C5 0.1F/63V 涤纶或瓷介电容器 C6 4.7F/16V 铝电解电容器 C7 1000pF 涤纶或瓷介电容器课题三 可编程放大电路一、目的1了解和熟悉集成模拟开关CC4066的功能及使用方法。2了解可编程放大器的基本结构和形式，熟悉LM324采用单电源时，作交、直流放大器的使用方法。3了解和熟悉译码器74LS138或74LS139的使用方

16、法，理解使能端、片选端和地址输入端在受计算机程序控制时的作用。二、内容与说明 在多路数据采集系统中，各检测回路可能采用不同类型的传感器，而它们提供的信号幅度范围不同（从微伏到伏）。为了保证送到A/D转换器的信号在同一范围内，需要对各通道信号进行不同增益的放大，即采用可编程放大器，通过程序调节各通道放大倍数，是A/D转换器满量程信号达到均一化，从而大大提高测量精度。可编程放大器的结构原理如图3.1。图3.1中，可编程电阻网络可用译码器和集成模拟开关构成。在用计算机进行编程控制时，译码器的地址输入和使能端有计算机控制；在进行巡回检测时，可用二进制计数器的输出作译码器的地址输入。图3.2为用四双向模

17、拟开关CC4066、集成运放LM324以及电阻连接的可编程交、直流放大器，模拟开关的控制端（图中未画出）可连接2-4线或3-8线译码器的输出端。图3.3为一种可编程交流放大器原理图。电路中，由CC40106施密特反向器与电阻R1及电容C1构成一个多谐振荡器，产生频率低于100HZ的方波，作CC4013双D触发器构成的2位二进制异步计数器的时钟脉冲。该计数器的输出作为74LS138译码器的低2位地址，译码后使四个输出端循环输出低电平，并经反向后变成高电平，依次循环控制CC4066集成模拟开关S1-S4的通断，使集成运算放大器A成为可编程放大器，其电压放大倍数分别为1、2、3、4。本课题中采用交流

18、放大形式，若进行直流放大，则应采用同相输入方式，如图3.2（b）。CC40106、CC4013、CC4066、74LS138和LM324的引出端功能图略。电路中所有芯片都采用+5V电源。三、组装与调试依照电路原理，按以下步骤组装调试电路：1 组装多谐振荡器，用示波器观察输出方波。2 组装异步二进制计数器，用示波器监测两个通道的输出。3 组装译码器电路并将四个输出端与反向器连接。4 组装由模拟开关与运算放大器构成的可编程增益放大器，输入一个频率为2kHz、有效值为20mV的正弦信号，用导线分别短接各开关，用示波器观察输出波形和幅度是否正确。5 把反相后的译码输出接至相应的模拟开关控制器，调节示波

19、器扫描频率和同步旋钮，在屏幕上分别调出如图3.4（a）和（b）的波形。四、元件清单IC1 CC40106 六施密特反相器IC2 CC4013 双D触发器IC3 74LS138（139） 3线-8线（2线-4线）译码器IC4 CC4066 集成模拟开关IC5 LM324 集成四运算放大器R1R8 10k 碳膜电阻器C1 0.47F/63V 涤纶或独石电容器C2 10F/16V 铝电解电容器五、预习与作业1 如果实验电路中LM324采用如图3.1（b）所示的直流放大器形式，并输入一个0.5V直流电压，请画出输出波形。2 本课题中，除采用施密特反相器作多谐振荡器外，能不能用LM324之一产生方波？比

20、较采用这两种多谐振荡电路的合理性。3若使用74LS139作译码器，电路应该怎样连接？若使用74LS138的作模拟开关控制，电路应该怎样连接？课题四 热释电人体红外传感器的应用一、 目的1 介绍热释电人体红外传感器结构和基本原理。2 了解热释电人体红外传感器的应用。3 熟悉运算放大器的线形电路和非线形电路的应用。二、 内容与说明热释电人体红外传感器为90年代出现的新型传感器，专门用于检测人体辐射的红外能。用它可以做成主动式（检测静止或移动极慢的人体）的人体传感器，与各种电路配合，广泛应用于安全防范领域及控制自动门、灯、水龙头等场合。1 结构和原理 热释电人体红外传感器有多种型号，但结构、外形和电

21、参数大致相同，一般可互换。其典型外形见图4.1。该传感器由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗构成，并在氮气环境下封装。图4.1的顶视图中，矩形为滤光窗，两个虚线为矩形敏感单元。热释电人体红外传感器的内部结构及原理见图4.2和图4.3。图中，敏感单元一般采用热释电材料锆钛酸铅（PZT）制成，这种材料在外加电场撤除后，仍然保持极化状态，也即存在自发极化，且自发极化强度PS随温度升高而下降。制作敏感单元时，先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的电容，因此有温度的变化而输出的热释电信号也是有极性的。由于把两个相反的热释电敏感单元做在同一个晶片上，当环境的影响使整

22、个晶片产生温度变化时，两个传感单元产生的热释电信号相互抵消，起到补偿作用；当热释电传感器在使用时，前面要安装透镜，使外来的红外线辐射只会聚在一个传感单元上，这时产生的信号不会被抵消。热释电人体红外传感器的特点是，她只在由于外界的辐射而引起本身温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后，就不再有信号输出。所以，热释电信号与它本身的温度变化率成正比，即热释电传感器只对运动的人体敏感。通常，敏感单元材料阻抗非常高，因此要用场效应管进行阻抗变换后才能实际使用。电路中高阻值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作；采用源极输出时，要外接源极电阻Rs，源极电压约为0.4-1.0V。

23、制成敏感单元的PZT是一种光谱材料，能探测各种波长辐射。为了使传感器对人体最敏感，而对太阳、电灯光等有抗干扰性，传感器采用滤光片作窗口。滤光片使人体辐射的红外线最强的波长正好落在滤光窗响应波长的中心处，所以滤光窗能有效地让人体所辐射的红外线通过，而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过，以免引起干扰。为提高传感器的灵敏度，可在传感器前1-5cm处放置菲涅尔透镜，使探测距离从一般的2米提高到10至20米。在实验室试验时，可不加菲涅尔透镜。在实际应用中，传感器往往需要预热，这是有传感器本身决定的。一般被动红外探测器需要一分钟左右的预热时间。热释电传感器技术参数可参见有关资料。2 热释电人体红外传感

24、器的应用图4.4是使用SD02型热释电人体红外传感器组成的放大检测电路。电路中使用LM324四运放分别构成IC1、IC2两级高倍放大器，对SD02检测到的微弱信号进行放大。IC3、IC4构成窗口比较器，当IC2电压幅度在UA到UB之间时，IC3、IC4均无输出；当IC2输出电压大于UA时，IC3输出高电平；当IC2输出电压小于UB时，IC4输出高电平，经VD1、VD2隔离后分别输出，以控制后续报警及控制电路。R11用于设定窗口的阈值电平，调节R11可调节检测器的灵敏度。当有人在热释电检测电路的有效范围内走动时，将引起LED1和LED2的交替闪烁。电路中，运放LM324无论是做放大器还是比较器，

25、都采用了单电源。在传感器无信号时，IC1的静态输出电压为0.4-1V左右；IC2在静态时，由于同相端电位为2.5V，故直流输出电平为2.5V；而两个比较器IC3和IC4的基准电位则由电阻R10、R11、和R12的大小确定。三、组装与调试1 按图4.4电路组装。实验室试验时，不必加菲涅尔透镜，直接用SD02检测人体运动。将手臂在传感器前移动，观察两只发光二极管点亮与熄灭的对应情况，分析检测电路的工作状态。2 如电路不工作，可由前至后逐级测量各级输出端有无变化的电压信号，以判断电路及各级工作状态，排除故障（检测时注意PY的预热时间）。3 根据“预习与作业”的第2、3题的要求，分别组装延时电路和语音

26、报警电路，用手表计时，观察延时结果。（提示：延时电路接在电阻R9和比较器输入端）四、元件清单IC LM324 四运放电路PY SD02 热释电人体红外传感器R1、R5、R6、R7、R9、R10、R12 47k 碳膜电阻器R2、R3 18k 碳膜电阻器R4、R8 2M 碳膜电阻器R11 22k 碳膜电阻器R13、R14 200 碳膜电阻器C1、C4、C8 0.01F/63V 涤纶或瓷介电容器C2 1000pF/63V 涤纶或瓷介电容器C3、C5、C6、C7、C9 10F/16V 铝电解电容器LED1、LED2 发光二极管五、预习与作业1 电路中电容C4、C5的作用是什么？电容C1、C8的作用是什

27、么？去掉C1、C8对传感器信号有否影响？请试一试。2 请对图4.4电路适当接续，组成自动报警，发出“有电危险，请勿靠进”的语音，语音集成电路的使用方法参见语音提示和报警电路。3 为防止电路在实际应用时频繁动作，请用时基电路555设计一个延时触发电路，要求当传感器检测到人体信号时，5秒后才执行控制动作。课题五 555时基电路的应用（一） 防盗和水位报警电路一、 目的1.熟悉555时基电路组成的自激多谐振荡器电路。2.了解555时基电路复位端的功能和应用。3.学会用555时基电路组成报警电路。二、 内容与说明用555时基电路组成的自激多谐振荡器，适当的选择振荡频率，输出端所带的扬声器负载便可以发出

28、尖响，用于各种报警电路。而控制报警器的工作，可以选择555时基电路的复位端引脚4。由555时基电路的工作原理可知，引脚4为复位端，该脚接地，或者使它的端电位降至0.4V以下时，输出端3脚立即被强制复位，输出低电平（即无输出）。且复位端所受低电平产生的复位信号，优先于其它各引脚所受的控制信号，使555时基电路停止工作。利用复位端功能组成的防盗、报警电路见图5.1.1。图5.1.1中，555时基电路被接成自激多谐振荡器工作状态，但由于电容器C4两端被金属细线所短接，所以复位端4接地，振荡器被迫停振，输出低电平，扬声器不发声。金属细线置于盗窃者必经途径上，如门、窗，过道、以及需防盗的物品上，当盗窃者

29、作案时，一旦触断金属细线，电容器C4两端不再短路而被充电，当其电压高于复位电压时，555自激多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警尖叫。另一种利用555时基电路复位端组成的水位报警器见图5.1.2。这个水位报警器可广泛应用于液体容器的水位告知，当水位达到警戒线时，两个金属探极被接通，报警器发出尖叫，以提醒人们及时控制注水阀门，以防止水的溢出或容器的涨爆。上述两个报警电路可以使用6V层叠电池，将整个电路装入小盒内，作为实用的报警器使用。三、 组装与调试1 按图5.1.1电路进行组装、试验时，警戒细线可用普通导线代替，在面包板上进行，拔下短路电容器C4的导线，报警器尖叫，即为成功。作为实用断线报警器使

30、用时，可使用0.07mm或更细的漆包线来设置警戒线。2 按图5.1.2电路进行组装、试验时，可将电容器C4两端的导线插入水中，扬声器报警，即为成功。实际应用时，探极材料应考虑使用耐氧化、防腐蚀的金属为好。3 测量555时基电路复位电压的数值，方法如下：让555时基电路工作在自激多谐振荡器状态，给复位端4加一可调直流电压，从1V开始缓慢下调，至电路停振，记下此时的电压值，即为复位电压。四、元件清单 IC NE555 时基电路 R1 10k 碳膜电阻器 R2 100k 碳膜电阻器 R3 20k 碳膜电阻器 C1、C2 0.01F/63V 涤纶或瓷介电容器 C3 100F/16V 铝电解电容器 C4

31、 0.1F/63V 涤纶或瓷介电容器 B 8 小功率电动式扬声器（或采用蜂鸣器）五、 预习与作业1 根据公式计算图5.1.1电路的振荡频率。2 标示出你所测出的555时基电路复位电压的数值。3 简述图5.1.2水位报警器电路的报警原理。为该电路设计一个自动关闭电磁阀的控制电路。（提示：用报警信号触发555单稳电路，控制继电器或双向可控硅，从而使电磁阀关闭。）4 利用555时基电路4脚的复位功能，还可以组成哪些实用电路，请你试举一例。(二) 双音报警电路一、 目的1 通过双音报警器熟悉用555时基电路构成的多谐振荡器。2 熟悉555时基电路控制端的功能和作用。3 了解用电压调制频率的两种方法。二

32、、 内容与说明555时基电路的电路原理如图5.2.1所示。它的5脚为控制端，片内接上比较器的反向输入端，其电位为VCCF）接地，以防止外界干扰对阈值电压的影响。当需要把它变成可控多谐振荡器时，可以在555时基电路的5脚外加一个控制电压，这个电压将改变芯片内比较电平，从而改变振荡频率，当控制电压升高（降低）时，振荡频率降低（升高），这就是控制电压对振荡信号频率的调制。利用这种调制方法，可组成双音报警器。图5.2.2给出了模拟救护车声响的电路原理，图中IC1、IC2都接成自激多谐振荡器的工作方式。其中，IC1输出的方波信号通过R5去控制IC2的5脚电平。当IC1输出高电平时，IC2的振荡频率低；当

33、IC1输出低电平时，IC2的振荡频率高。因此IC2的振荡频率被IC1的输出电压调制为两种音频频率，使扬声器发出“滴、嘟、滴、嘟”的双音声响，与救护车的鸣笛声相似，其波形见图5.2.3。图5.2.4电路模拟警笛的声音，用IC1的2、6脚外接在C1上，周期为1s左右的低频锯齿波信号作为IC2的调制信号，使IC2输出一个扫频矩形波，产生变调效果。晶体管VT接成射极跟随器，使IC1的脚上的锯齿波经VT缓冲后加到IC2的5脚，使IC2的振荡频率在0.67s内逐渐下降到一个低频率，再在0.33s内上升到原来的高频率，如此反复进行下去，使扬声器发出类似消防车警笛的声响，其波形见图5.2.5。三、 组装与调试

34、1 按图5.2.1组装电路，试听音响效果，看电路发出的声音是否接近生活实际中救护车的呼叫声。用示波器测量IC1输出信号的频率并与估算值作比较。如果电路不能正常工作，可取下电阻R5，接通电源，用示波器分别观察IC1和IC2的输出波形，判断故障出在那一级。也可通过一个电解电容将扬声器分别接在IC1和IC2的输出端，通过扬声器的声响判断故障出在那一级。2 按图5.2.3组装电路，试听音响效果，看电路发出的声音是否接近生活实际中消防车的呼叫声，用示波器观察IC1和IC2的输出波形。如出现故障，按上述方法诊断并排除之。四、 元件清单双音报警器（一） IC1、IC2 NE555 时基电路 R1、R3、R5

35、 10k 碳膜电阻器 R2 100k 碳膜电阻器 R4 150k 碳膜电阻器 C1 10F/16V 铝电解电容器 C2、C3 0.01F/63V 涤纶或瓷介电容器 C4 100F/16V 铝电解电容器 B 8 小功率电动式扬声器双音报警器（二） IC1、IC2 NE555 时基电路 R1、R2 47k 碳膜电阻器 R3 10k 碳膜电阻器 R4 150k 碳膜电阻器 R5 4.7k 碳膜电阻器 R6 2.7k 碳膜电阻器 C1 10F/16V 铝电解电容器 C2、C3 0.01F/63V 涤纶或瓷介电容器 C4 100F/16V 铝电解电容器 VT 9015 PNP型小功率三极管 B 8 小功

36、率电动式扬声器五、 预习与作业1 根据公式，估算两种电路中IC1构成的多谐振荡器的振荡频率。2 图5.2.2电路中，电阻R5的作用是什么？去掉R5，将IC1的输出直接去调制IC2的5脚电压行不行？为什么？3 图5.2.4电路中，晶体管VT的作用是什么？直接用C1上的锯齿波电压去调制IC2的5脚电压会产生什么现象？为什么？4 如果报警电路发出的声响与实际中的不同，可调整哪些元件，使报警声更接近实际中的声响？课题六 函数信号发生器的应用一、 目的1 介绍单片函数信号发生器专用集成电路的性能。2 学习使用单片函数信号发生器专用集成电路的方法。二、 内容与说明在电子技术实验领域，经常需要使用多种不同波

37、形的信号，如：正弦波、三角波、方波等等。产生这种多波形的信号发生器也叫函数信号发生器。集成电路ICL8038是一种性能优良的单片函数信号发生器专用集成电路。它只需外接少量阻容元件，就可以产生正弦波、三角波、和方波。其频率范围为0.001Hz-300kHz，方波占空比可调，正弦波失真度可调，工作电压范围宽，输出信号幅度大于1V，使用十分方便。图6.1是ICL8038的引脚图。采用单片函数信号发生器专用集成电路ICL8038组成的简单函数信号发生器，见图6.2。这个电路可同时产生正弦波、三角波和方波。可在10Hz-100Hkz频率范围内连续变化。ICL8038的外围阻容网络由RP1、C1-C4组成

38、，它们决定了电路的振荡频率；4个不同挡位的电容决定频率的倍率，而RP则完成频率范围的细调，以获得所需要的输出频率。为确保输出波形的对称度及失真度，电阻R2、R3、R4要求1%的精度。图6.2电路在要求不高的场合，完全可以满足一般使用。但需要注意的是，该片集成电路三种波形的输出信号，电压幅度只有1V左右，且带负载的能力较差，这需要接续放大电路，才能使输出信号电压幅度得到提高。在对信号波形，占空比等参数要求较严格的场合，可以参考图6.3电路，组成一个方波占空比可调，三角波斜率可调，正弦波失真度可调的函数信号发生器。图中RP2为方波占空比及三角波斜率调整电位器，RP3、RP4分别为正弦波失真度调整电

39、位器。三、 组装与调试1 按图6.2组装电路，用作频率范围调整的电容器C1-C4可选其中一只（例如0.047F）插入电路。电阻器R2、R3、R4应选用允许标准偏差为1%的元件，并用表认真测量，满足要求，方可使用。2 用示波器分别观察三种波形，测量输出电压的幅度。调整电位器RP1，测量各种波形的输出频率变化范围；用双踪示波器两两比较三种波形的频率和幅度。3 在图6.2的基础上，参照图6.3，接入电位器RP2，观察调整RP2时，方波、三角波的波形的变化情况。四、 元件清单IC ICL8038 单片函数信号发生器专用集成电路RP1 10k 小型碳膜电阻器R1 10 W碳膜电阻器R2、R3 10k1%

40、 W碳膜电阻器R4 82k1% W碳膜电阻器R5 4.7k W碳膜电阻器C2 0.047F/63V 小型瓷片电容器C5 0.1F/63V 小型瓷片电容器RP2 1k 小型碳膜电阻器五、 预习与作业1 通常的RC振荡电路组成的信号发生器，都是采用波段开关切换电容器的容量来变换频率倍率，而调节电位器来实现频率范围的细调，这是为什么？2 通过示波器的波形显示，测量计算出调节电位器RP2时，方波占空比的最大值与最小值。课题七 顺序控制和显示电路一、 目的1、 学会用CD4017、CD40110和数码管组成的顺序控制和显示电路的方法。2、 熟悉集成电路CD40110的引脚功能和使用方法。3、 熟悉七位驱

41、动电路MC1413的功能和应用。二、 内容与说明在生产过程中往往有一系列的动作需要按事先规定好的顺序依次进行，这就需要有一个顺序控制和显示电路使各个执行机构在输入信号的作用下，有条不紊地按预定顺序自动地动作。图7.1电路是由CD4017和CD40110组成的顺序控制和显示电路，由MC1413完成7位驱动功能。它在控制脉冲的作用下，依次执行顺序1到顺序7的动作，并由数码管实现显示。CD40110是一种集计数、寄存、译码、驱动等多种功能于一身的CMOS固体集成电路，是一种组合器件。其中CR为清零端，高电平置“0”，CPU为加法时钟端，CPD为减法端，CT为使能端，CT=“0”，时，计数器工作，LE

42、为锁存控制端，高电平时，显示保持固定，CO为进位输出脉冲，BO为借位输出脉冲。CD4017为十进制计数/分配器，其中R为清零端，高电平置零，CL为时钟输入端，上升沿置数，亦为时钟输入端，下降沿置数，CO为进位输出端。当电路接通电源时，电容C1两端的电压不能立即上升而处于低电平状态，它通过反向器IC4变成高电平，经过IC3或门，使CD4017和CD40110的复位端R都为高电平，从而是它们都复位，数码管显示零。按钮S为手动复位开关，复位时CD4017的输出端Q0为高电平，这个高电平可以用来接通一组驱动电路，以完成某种准备工作。随电容C1逐渐充电，电位升高，R端恢复低电平状态解除复位。当第一个时钟

43、脉冲到来时，其上升沿使CD4017的Q0端由高电平变为低电平，同时使Q1端由低电平变为高电平，通过驱动电路IC5执行顺序1的任务，同时数码管显示1。当CL脉冲连续增加到第七个时，数码管显示7，CD4017的Q7端输出高电平，执行顺序7的任务。当第八个脉冲到来时，Q8端输出高电平，经过或门IC3使R端由低电平升为高电平，整个系统自动复位，同时数码管显示零，为重复上述顺序做好准备。图7.1的顺序电路有7个驱动单元去完成执行顺序动作的任务，这里应用了MC1413的集成驱动电路。MC1413是一种用途广、性能优异、负载能力强的通用接口芯片，它可用作TTL、CMOS集成电路与外设接口，取代分立元件的驱动

44、电路。该芯片在一个集成块内集成了7个完全相同的驱动单元，每块负载能力最大350mA，40V。可驱动一般的继电器，小功率指示灯，LED发光管等。图7.2是它的内部电路框图及一个驱动单元的实际线路图。由图7.2可见，驱动电路实际上是由两只三极管组成的达林顿驱动管再加上几只电阻和二极管构成的。VD1、VD2对输入、输出分别有保护作用，VD3是续流二极管，用以保证与感性负载连接使用时驱动管的安全。7.1 顺序控制和显示电路本课题所列举的顺序控制和显示电路适用于顺序执行七个任务。由于CD40110和CD4017都具有进位引脚可以级联，适当增加各集成电路和配套元件便可以承担更多顺序控制任务。至于从CD40

45、17的哪个输出端引出自动复位信号（本图为Q8端）则需根据具体情况而定。本课题的电路属于同步工作方式，即各动作的时间分配按时钟脉冲同步动作。但是更多的场合采用非同步方式，即动作不需要时钟脉冲，而是按照设定的时间间隔进行分配和执行任务。实现方法是采用多级单稳态定时电路，用每一级的输出代替本课题中CD4017的各个输出。例如以第一级555单稳电路的第三脚输出经RC微分后接入第二级的第二脚输入端，如此循环连接。各级输出高电平时间为：（秒），式中R及C为充电电阻和电容。三、 组装与调试按图7.1电路组装，通电试验。1. 清零功能：适当选择R1C1之值，使电路通电后按需要的条件清零；在电路工作时，按下S，

46、应能立即使其复位。请注意观察此时CD4017的Q0输出状态。2. 观察程控执行端与显示是否一致。（利用继电器的动作或发光二极管的亮暗来判定）四、 元件清单 IC1 CD4017 十进制计数/分配器 IC2 CD40110 数码管 三合一计数显示电路 IC3 CD4071 四2输入或门 IC4 CD4069 六反向器 IC5 MC1413 七路达林顿管驱动阵列 C1 10F/16V 铝电解电容器 C2 100F/16V 铝电解电容器 C3 0.1F/63V 涤纶或瓷介电容器R1 10k 碳膜电阻器K1-K7 JRX-13F/006 小型直流继电器（实验时可用LED代替）五、 预习与作业1. 可以

47、用两只二极管和一只电阻组成一个或门电路，代替图7.1电路中IC3，请你画出这部分电路，并在实践时用该电路代替CD4017。2. 在某些程序控制过程中，各程序执行的时间不一定相同，这就需要对过程中某一程序的时间延长或缩短。假定某一生产过程第4程序执行时间为2s，其余均为1s，对图7.1的电路应作何改进？（要求画出电路原理图并标明元器件参数值）课题八 计数和定值控制电路一、 目的1、 了解和熟悉BCD码四线拨盘开关的结构、性能和使用方法。2、 学习使用带BCD码输出的计数、显示装置实现定值和计数显示的方法。二、 内容与说明在工程技术中，常常需要为计数器预定某个预置数，当计数器从零开始计数到预置数时

48、，能自动发出控制信号，经功率放大后驱动继电器动作，从而在达到事先规定好的计数数值时，让执行机构去执行某种控制，如切断电源、提升闸门、降低温度等。这种既能计数又能按预置数进行简单数字控制的电路称为预置计数器，数字的预置通常借助于4线BCD码拨盘开关。BCD码拨盘开关是一种机械接触开关，外形如图8.1所示。其中(a)是一位BCD码拨盘开关的外形图，(b)是多位BCD码拨盘开关的外形图。二进制拨盘开关有4个输入端，一个共同端（N），输入、输出可互易使用。拨盘开关可任意设置0-9共10个数字，以对应10个不同档位。如把电路接同当作“1”，把电路断开当作“0”，那么4个输入端中，哪些与共同端接通，哪些与共同端断开，则是按照拨盘开关上的数字显示，以BCD码方式实现的。在使用4线BCD码拨盘开关作为数控元件时，通常将拨盘开关的4个输入端通过4个二极管和计数器的输出端相连，并通过一只电阻接至VDD来作为与门使用，如图8.2所示。当拨盘开关设定的数字与计数器状态相同时，N端输出高电平，否则为低电平。例如拨盘开关设定的数字为“7”，计数状态也为0111时，N端输出高电平（如图8.2(b)）,而对于0111以外的任何计数状态，N端输出低电平；又如拨盘开关设定的数字为“9”，计数状态也为1001时，N端输出高电平（如图8.2(c)）,而对