《模拟电子技术项目教程》-7

任务一制作正弦波振荡器一、正弦波振荡器正弦波振荡器的组成框图如图７－１所示，振荡电路包括放大电路和反馈网络两部分。１.振荡电路的平衡条件振荡电路的平衡条件就是振荡电路维持等幅振荡的条件。振荡电路的平衡条件包括幅度平衡条件和相位平衡条件。如图７－１所示，振荡电路之所以在没有外加输入交流信号的情况下就有输出信号，是因为其自身的正反馈信号作为了输入信号。所以，为了使振荡电路维持等幅振荡，必须使其反馈信号ｕＦ的幅度和相位与它的输入信号ｕＩ相同，即下一页返回任务一制作正弦波振荡器２.振荡电路的起振条件振荡电路的输出信号反馈到输入端作为输入信号，才能够维持电路的振荡。电路刚开始工作时，输入信号是在振荡电路接通电源的瞬间，电路中产生的电流扰动而引起的。这些电流扰动可能是接通电源的瞬间引起的电流突变，也可能是三极管或电路内部的噪声信号。电流扰动中包含了多种频率成分的微弱正弦信号。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器３.ＲＣ桥式正弦波振荡器正弦波振荡器能在没有交流信号输入的情况下，把直流电源提供的电能转变为正弦交流信号输出，即正弦波振荡器用于产生正弦波信号。正弦波振荡器必须由放大电路、反馈电路、选频电路３部分组成，实际上，选频作用总由放大电路或反馈电路兼职作用。本任务要制作的正弦波振荡器如图７－２所示，是一个ＲＣ桥式正弦波振荡电路，其结构组成如图７－３所示。放大电路为一个两级共射放大器，反馈网络由ＲＣ串、并联电路组成。ＲＣ串、并联电路及其幅频特性曲线和相频特性曲线如图７－４所示。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器２）振荡条件由于ＲＣ串、并联电路对频率为ｆ０的信号相移为０，而两级共射放大器的相移共为２π，所以ＲＣ桥式振荡电路的总相移为２π，满足相位平衡条件；对于频率为ｆ０的信号，反馈系数Ｆ＝１３，而两级共发射极组态放大器的放大倍数Ａ≥３，即可得到ＡＦ＝１，所以也满足ＲＣ桥式正弦波振荡电路的振幅平衡条件。３）振荡频率ＲＣ桥式振荡电路的振荡频率就是使ＲＣ串、并联电路相移为０的频率，即上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器４.ＬＣ正弦波振荡器ＬＣ正弦波振荡器的反馈元件是由电感Ｌ和电容Ｃ组成的，常用的ＬＣ正弦波振荡器有变压器反馈式、电感反馈式（电感三点式）和电容反馈式（电容三点式）３种。１）变压器反馈式该电路由放大和反馈两部分组成，其中Ｌ２为反馈线圈构成反馈电路，其余部分构成具有选频能力的调谐放大电路，如图７－５所示。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器２）电感三点式电感三点式振荡电路如图７－６所示，三极管的３个电极分别与ＬＣ回路中Ｌ的３个端点相连，所以叫电感三点式，其中Ｌ２作为反馈线圈。振荡频率为３）电容三点式电容三点式振荡电路如图７－７所示，如图７－７（ａ）所示为电容三点式振荡电路，其中Ｃ２提供反馈电压。三极管的３个电极与电容支路的３个点相接，所以叫电容三点式。如图７－７（ｂ）所示为改进型电容三点式振荡电路，Ｌ支路上串联一个小电容Ｃ。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器二、制作正弦波振荡器１.整机电路的基本组成本任务要制作的正弦波振荡器如图７－２所示，是一个ＲＣ桥式正弦波振荡电路。２.元器件清单元器件清单如表７－１所示。３.组装调试（１）对照电路图，把各元器件安装在万能板上的适当位置；设计好ＲＦ的位置，以方便调整振荡波形。（２）使用电烙铁进行焊接，按工艺要求检查焊点质量并修剪引脚。电路组装的要求为元器件布局合理、焊点可靠、电路调整方便、电路与仪器连接方便。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器（３）组装完毕检查无误后，可通电试机。（４）将ｕｏ输出接入示波器，示波器Ｘ扫描范围调至１００Ｈｚ～１ｋＨｚ（或１～１０ｋＨｚ），Ｙ轴衰减开关旋至适当位置，观察是否有正弦波信号输出。（５）如ｕｏ没有输出，则应先调节ＲＦ的大小；如仍无输出，再检查元器件是否装正确，三极管是否处于放大状态。（６）如电路已有输出，应缓慢调节ＲＦ，使正弦波达最小失真。４.电路测试（１）用万用表测量电路的静态工作点，并记录于表７－２中。（２）用１０ｋΩ的电阻与电路中的电阻Ｒ并联（共两处），将观察到的输出信号波形填入表７－３中。上一页下一页返回任务一制作正弦波振荡器５.能力测试（１）如图７－２所示的ＲＣ桥式正弦波振荡器，改变Ｒ、Ｃ的参数，计算电路的振荡频率。（２）如果要求ＲＣ桥式正弦波振荡器的振荡频率能在一定范围内连续可调，应怎样改动电路？上一页返回任务二制作超温电子报警器一、识别热敏电阻和蜂鸣器１.热敏电阻热敏电阻由半导体陶瓷材料制成，电阻值可随温度的变化而变化。热敏电阻有环氧、玻璃等封装形式，其外形如图７－９所示，电路图形符号如图７－１０所示。２.蜂鸣器蜂鸣器又称音响器及讯响器，是一种小型化的电声器件。其外形如图７－１１所示，电路图形及文字符号如图７－１２所示。下一页返回任务二制作超温电子报警器二、电子报警器电路分析１.电路的组成超温电子报警器电路如图７－１３所示，该报警器可用于个人计算机（ＰＣ）的过热报警。如果ＰＣ内的散热风扇出现故障或电路产生过载而使机内温度升高，都会造成ＰＣ内部过热。这种过热有可能造成机内电源部件或主板损坏。为了避免这种损失，可为ＰＣ安装过热报警器，当ＰＣ内部温度升高到预定的警戒温度时，报警器就会发出报警声。该报警器也可用于其他超温报警的场所，如蔬菜棚、温室等。２.电路的工作过程电路中采用负温度系数的热敏电阻ＲＴ作为温度传感器，被安装在散热风扇气流经过的适当部位。上一页下一页返回任务二制作超温电子报警器３.电路改进与功能拓展将如图７－１３所示的超温电子报警器稍加改动，可变成其他报警器。比如，将热敏电阻ＲＴ改为水位探测器，则可变为水满报警器或缺水报警器，可用于汽车水箱或楼顶水塔等处的水满报警或缺水报警。水满报警器电路如图７－１４所示。三、超温电子报警器的组装与调试１.元器件选择（１）ＲＴ选用常温下约１００ｋΩ的负温系数热敏电阻；（２）ＨＡ选用３Ｖ或６Ｖ的有源蜂鸣器；（３）其他元器件的型号和参数如图７－１３所示。２.组装调试上一页下一页返回任务二制作超温电子报警器（１）对照电路图，把各元器件安装在万能板上的适当位置；（２）使用电烙铁进行焊接，按工艺要求检查焊点质量、修剪引脚；（３）组装完毕检查无误后，调整ＲＰ使其阻值为最大，然后通电试机；（４）接通＋５Ｖ电源后，用手捏住ＲＴ或用电烙铁靠近（不接触）ＲＴ，如能报警则组装无误，可进入下一步的整机测试；如未报警，则需检修、调试；（５）若通电试机不成功，可先用万用表测量并记录ＩＣ的２脚电压值，然后用手捏住ＲＴ或用电烙铁靠近（不接触）ＲＴ，并同时测量３脚电压，观察电压的变化情况。上一页下一页返回任务二制作超温电子报警器３.电路测试、调整（１）如将报警器用于个人计算机过热报警，则应将报警温度设定在４５℃左右。调整ＲＰ来改变报警的温度，如ＲＰ已调至最大，报警温度仍高于４５℃，则应增大Ｒ３的阻值或减小Ｒ２的阻值；如ＲＰ已调至最小，报警温度仍不到４５℃，则应减小Ｒ３的阻值或增大Ｒ２的阻值。（２）用万用表测量电路各点的电压，并填入表７－７中。（３）能力测试。在电路元器件参数不变的情况下，怎样改动电路可使超温电子报警器变为低温电子报警器？上一页返回任务三制作触摸式电子防盗报警器一、触摸式电子防盗报警器触摸式电子防盗报警器电路如图７－１５所示。将该报警器的触摸传感器置于门或窗上，可用作入户防盗报警；将报警器的触摸传感器置于箱包或贵重物品（商品）上，也可起到防盗报警作用。该报警器的触摸传感器可由多个报警器并联而成，只要有人触及任一传感器并维持足够的时间，电路即可发出报警，实现了多点防盗报警。该电路也可用作触摸电子门铃电路。１.电路的组成及各部分作用该触摸式电子防盗报警器由检测延时电路、音频振荡电路和电源电路组成。（１）检测延时电路由触摸传感器、电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、三极管ＶＴ１、ＶＴ２和电容Ｃ１组成。其中触摸传感器由在同一平面、相互绝缘的两块半圆形金属片组成。下一页返回任务三制作触摸式电子防盗报警器（２）音频振荡电路由电阻Ｒ４、Ｒ５、电容Ｃ２、三极管ＶＴ３、ＶＴ４和扬声器ＢＬ组成。（３）电源电路由电池Ｅ、开关Ｓ和电容Ｃ３组成。２.电路的工作过程当接通电源开关Ｓ后，报警器处于待机状态。触摸传感器的上下两部分开路，三极管ＶＴ１基极由于无偏置电压而处于截止状态。三极管ＶＴ２处于导通状态，其集电极输出低电平，三极管ＶＴ３的基极电压过低，不能使音频振荡器起振工作，扬声器ＢＬ不发生声。３.触摸式电子防盗报警器的组装与调试１）元器件选择（１）Ｒ１～Ｒ５可选用１／４Ｗ或１／８Ｗ碳膜电阻；（２）Ｃ１和Ｃ３均选用耐压为１６Ｖ的铝电解电容；Ｃ２可选用涤纶电容；上一页下一页返回任务三制作触摸式电子防盗报警器（３）ＶＴ１～ＶＴ３可选用Ｓ９０１３或３ＤＧ６、３ＤＧ２０１等ＮＰＮ型硅三极管；ＶＴ４可选用３ＡＸ３１Ｂ或Ａ１０１５等ＰＮＰ型锗三极管；（４）ＢＬ选用８Ω／０.２５Ｗ的小型电动式扬声器；（５）Ｓ选用微型单极拨动开关；（６）触摸传感器需自制，可用万能板上相邻的焊盘替代。２）组装调试（１）对照电路图，把各元器件安装在万能板上的适当位置；（２）使用电烙铁进行焊接，按工艺要求检查焊点质量并修剪引脚；（３）组装完毕，经检查无误后可通电试机；上一页下一页返回任务三制作触摸式电子防盗报警器（４）如果通电测试成功，则进入下一步的整机测试；如未成功，则需检修、调试；（５）先断开ＶＴ２的集电极，如果扬声器立即发声，则说明音频振荡器已起振工作，需检查触摸传感器、Ｒ１、Ｒ２、ＶＴ１、ＶＴ２是否装正确；如果组装正确，则需检查元器件是否良好；（６）如断开ＶＴ２的集电极，扬声器仍不发声，则先检查ＶＴ４的发射极是否有３Ｖ电源（电池）供电；如无３Ｖ电源（电池）供电，需检查电容Ｃ３、开关Ｓ、电池Ｅ极性是否安装正确，元器件是否良好；（７）如３Ｖ电源（电池）供电正常，需检查音频振荡电路的元器件是否组装正确，元器件是否良好。３）电路测试、调整（１）用万用表测量ＶＴ１、ＶＴ２的各极电压，并填入表７－８中。上一页下一页返回任务三制作触摸式电子防盗报警器（２）用示波器测量扬声器两端的波形并记录。（３）将电容Ｃ１更换为４７μＦ，观察电路工作状态的变化并记录。（４）分别将电容Ｃ２更换为０.０２２μＦ，电阻Ｒ５更换为１ｋΩ，观察电路工作状态的变化并记录。上一页返回图７－１正弦波振荡器的组成框图返回图７－２正弦波振荡器返回图７－３ＲＣ桥式正弦波振荡电路结构返回图７－４ＲＣ串、并联电路及其幅频特性曲线和相频特性曲线返回图７－５变压器耦合式振荡电路返回图７－６电感三点式振荡电路返回图７－７电