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1、项目十一 制作变音警笛电路,任务1 认识RC波形变换电路 任务2 学习脉冲产生电路 任务3 分析脉冲整形电路 任务4 认识555集成定时器 操作指导,看一看：变音警笛电路实物示意图,变音警笛电路组成框图,接通电路后，由电源供电电路为555定时电路供电，555定时电路中就会有时高时低不同频率的矩形脉冲信号产生，从而使扬声器发出“呜-哇-呜-哇的警笛声。,元器件选择,表11-1 元器件明细表,任务1 认识RC波形变换电路,一、认识常见脉冲 脉冲广义上讲，凡是非正弦规律变化的电压或电流都可称为脉冲。常见脉冲波形如 下： a）矩形波 b）锯齿波 c）尖峰波 d）梯形波,二、矩形脉冲波的主要参数,（1）
2、脉冲幅度Um：脉冲电压的最大变化幅度。 （2）脉冲周期 T：指周期性脉冲中，相邻的两个脉冲波形对应点之间的时间间隔。 （3）脉冲宽度 Tw：脉冲前、后沿 0.5 Um 处的时间间隔，说明脉冲持续时间的长短。 （4）脉冲上升沿时间 tr：脉冲上升沿从 0.1 Um 上升到 0.9 Um 的时间。 （5）脉冲下降沿时间 tf ：脉冲下降沿从 0.9Um 下降到0.1 Um 的时间。,三、脉冲的波形变换电路,1RC电路的过渡过程 RC电路电阻R和电容C构成的电路。 过渡过程是指电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态所经历的过程。 （1）RC 电路的充电过程：,RC电路的充放电电路,开关置A后，C充电
3、，两极板电压及充电电流按指数规律变化,（2）RC电路的放电过程：,把R 和 C 的乘积称为 RC 电路的时间常数，用表示。 大则充电慢， 小则充电快。 当t=0.7时，uC=0.5E，当t=(35)时，可认为uCE，充电基本结束,开关置B，C放电，两极板电压及放电电流变化也按指数规律变化,大则放电慢， 小则放电快。 当t=0.7时，uC=0.5E， 当t=(35)时，可认为uC0，放电基本结束,2RC微分电路 作用：能把矩形脉冲变换成脉冲很窄的一对正负尖峰脉冲波。 RC微分电路必须具备的条件： 电路特点:能对输入脉冲起到 “突出变化量，压低恒定量” 的作用。,（1）输出电压uO取自电阻两端 （
4、2）电路的时间常数 应远小于矩形波脉冲宽度tW,即 tW,工作波形图,例11-1 下图中， R = 10 k，C = 100 pF，若输入 f = 5 kHz 的连续方波，问此电路是 RC 微分电路，还是一般的 RC 耦合电路？,3RC积分电路 作用:能把矩形波形变换成锯齿波。 RC微分电路必须具备的条件： 电路特点：即对输入信号起到 “突出恒定量，压低变化量” 的作用。,（1）输出电压uO取自电容两端 （2）电路的时间常数 应远大于矩形波脉冲宽度tW,即 tW,工作波形图,学习要点：,1脉冲是指瞬间突变、作用时间极短的电压或电流信号。矩形脉冲的主要参数：脉冲幅度、脉冲周期、脉冲宽度、脉冲上升
5、沿时间、脉冲下降沿时间。 2RC 微分电路和积分电路比较。,任务2 学习脉冲产生电路,1.连接多谐振荡器 2.测一测观察输出电压与波形 （1）通电后观察VD1、VD2管的发光现象，分析VT1、VT2两管的工作情况。 （2）用万用表直流电压挡测量VT1、VT2的C、E极间电压。 （3）用示波器观察VT2输出电压波形。,a）原理图,b）实物示意图,结论：VD2亮时输出为低电平，VT2饱和导通；VD2灭时输出为高电平，VT2截止。VT1、VT2交替工作在开关状态，相当于两个晶体管非门电路。,一、RC耦合多谐振荡器 1电路组成,2工作原理 （1）第一暂态：接通电源后，由于电路对称差异的必然存在，正反馈
6、过程如下：假设G2的输出电压 UO2 高一些，则： 使G1 输出低电平，即 0 态；G2 输出高电平，即 1 态。此为第一暂态。 （2）第二暂稳态：由于电容 C1、 C2 的充放电，第一暂态不稳定。 使G1 输出高电平，即 1 态；G2 与非门输出低电平，即 0 态。此为第二暂稳态。,（3）再经过电容 C1放电、 C2充电，电路又将从第二暂稳态，返回到第一暂稳态。如此循环。产生波形如图11-12所示。 3振荡周期 T 的估算,实例分析,74LS00构成的RC耦合多谐振荡器,学习要点：,1获得矩形脉冲的方法：一是通过方波振荡器产生，二是利用整形电路产生。 2多谐振荡器有两个暂稳态，不用外加触发信
7、号，就能在两个暂稳态之间自行转换，产生一定频率和一定宽度的矩形脉冲，所以又叫无稳态电路。由于矩形波中含有丰富的多次谐波故称多谐振荡器。广泛用于脉冲信号发生器。振荡周期： ，改变R和C的参数可以改变振荡周期。,石英晶体多谐振荡器,举例： 振荡频率的稳定度。振荡频率决定于石英晶体本身，与R、C元件的参数无关，R1、R2是非门的偏置电阻，C1起耦合交流、隔直流的作用。,任务3 分析脉冲整形电路,一、认识单稳态触发器CT74121 1外引线排列 2CT74121逻辑功能表,3. CT74121的应用举例 a）电阻电容均外接 b）外接电容和内接电阻 4.电路特点： 电路仅有一个稳态，另一个是暂稳态；在外
8、加触发信号作用下，电路可以从稳态翻转到暂稳态；暂稳态维持一段时间后会自动返回稳态，其持续时间取决于RC定时元件的参数，与外加触发信号无关。,二、分析微分型单稳态触发器 1电路组成 2工作原理,工作波形图,RC微分电路,输出脉冲TW0.7RC,（1）电路的稳态：无外加触发信号时，uI为高电平,uB为低电平（因R很小） uO为高电平uO1为低电平电路的稳态。 （2）电路的暂稳态：外加触发信号uI为低电平 uO1为高电平 uB为高电平uO为低电平电路的暂稳态，电容C开始充电。 （3）自动返回到稳态：当C充电，uB下降到关门电平时，G2由开通返回到关闭状态，uO由低电平返回到高电平。,3单稳态触发器的
9、应用 （1）脉冲信号整形 （2）脉冲信号延时 （3）定时控制,学习要点,1单稳态触发器是一种只有一个稳定状态的触发器。无外加触发信号时，电路保持稳定状态，只有在外来触发信号作用下，电路才由原来的稳态翻转到另一个状态，但这一状态是暂时的，故称为暂稳态或暂态。经过一段时间后，电路将自动返回到原来的稳定状态。暂稳态持续时间：TW0.7RC。 2单稳态触发器的应用：常用于脉冲信号的整形、延时、定时。,一、单稳态触发器分类与符号,分类：分为非重复触发和可重复触发两大类。 图形符号： a）非重复触发 b）可重复触发 二、施密特触发器 1由集成与非门组成的施密特触发器,a）原理图,b）逻辑符号,（1）电路特
10、点：施密特触发器有两个稳态，从第一稳态翻到第二稳态时，从第二稳态再回到第一稳态，均需外触发电平，而且两次触发电平存在一定的差值，即有回差特性。工作波形如图1124所示。 图1124 施密特触发器的工作波形 图1125 施密特触发器的电压传输特性 （2）回差特性：是指施密特触发器由第一稳态翻转到第二稳态的上限门槛电压uT+与第二稳态翻转到第一稳态的下限门槛电压 uT-存在差值的现象，叫回差特性（也叫滞回特性）。,回差电压：uT+ 与 uT-之间的差值，即： u= uT+ uT-,2集成施密特触发器 （1）集成施密特触发器外引线排列图。,TTL系列,CMOS系例,（2）应用：,任务4 认识555集
11、成定时器,一、认识555集成定时器 1.内部结构图和外引线排列图 a）内部结构 b）外引线排列 图11-28 555集成定时器,2.555集成定时器功能表,二、555集成定时器的应用,1.555电路构成的多谐振荡器 a）电路图 b）波形图 图11-29 555电路组成的多谐振荡器 振荡周期T0.7(R12R2)C,2.工作原理： 刚接通电源时uC0，2脚与6脚电压小于 VCC，由表11-4 可知，此时uO1，晶体管截止，电源VCC通过电阻R1、R2对电容C充电，在uC达到 VCC之前，uO1的状态保持不变。当uC上升到 VCC时，比较器C1输出低电平，使触发器置0， uO由1变0。同时 端的高
12、电平使放电晶体管VT导通，电容C通过R2和VT放电，uC下降。在uC下降到 VCC之前，uO0的状态保持不变。当uC下降到 VCC时，比较器C2输出低电平，使触发器置1，uO又由0变1。与此同时， 端的低电平使VT截止，电容C再次充电。如此不断反复，在输出端就可以得到矩形脉冲信号，NE555的5脚为基准电压控制端，控制VCC端的电压即可改变振荡频率。,学习要点：,1555集成定时器外引线排列见图11-28 b）。 2555集成定时器的功能表见表11-4。 3555电路组成的多谐振荡电路结构及工作原理。,555构成的单稳态电路,电路组成及工作波形 a）555 构成的单稳态电路 b）工作波形 图1
13、130 555构成的单稳态电路,操作指导,1.认识变音警笛电路及工作过程。,a）原理图,b）印制板参考图（,（1）电路组成：由变压器T、桥式整流电路VD1VD4、滤波电容C1组成电源供电电路；发光二极管LED及R6组成电源指示电路；N1、N2为两个多谐振荡电路；VT 为放大管。 （2）工作原理：接通电源后，以N1、N2为核心的多谐振荡器开始工作，其中N1及R1、R2和C2组成振荡频率为0.5HZ（周期为2s）的矩形波振荡器；N2及R3、R4和C4组成中心频率为550HZ的多谐振荡器。N1振荡输出矩形波经R5送N2 5脚，对N2振荡器的输出频率进行调制。当N1 3脚输出低电平时，N2输出信号频率
14、升高；当N1 3脚输出高电平时，N2输出信号频率降低。这样，扬声器就发出“呜哇呜哇”的警笛声。,2.安装电路 （1）元件选择：见表11-1。 （2）元件检测、整形。 （3）焊接与连线 。 3.检测电路 （1）通电前检查 1）电源供电路的检查：对照电路原理图检查电源变压器一次绕组、二次绕组的连接；整流二极管及滤波电容的连接极性；指示电路发光二极管的连接；三极管的引脚连接等。 2）集成电路的引脚顺序及连接线路的检查。,（2）检测电路 1）检查元件及连线安装正确无误后接通电源。 2）观察电源指示发光二极管是否正常点亮。 3）检测C1两端直流电压应为9V左右。 4）用示波器观测N1的2脚及3脚的端电压波形。 5）用万用表测量 NE 555集成电路各脚电压，填入下表。,4.调试电路 （1）改变R1、R2或C2数值，对警笛声节奏有何影响，分析原因。 （2）改变R3、R4或C4数值，对警笛声音调有何影响，分析原因。 （3）将N1 3脚输出的矩形波调制信号改成三角波调制信号，并观察警笛音调有何变化。改动方法如图11-32 所示，只须将R7（2K）、R8（2K）、C5（47F/16V）代替图11-31中的R5即可。,三角波调制示意图,5.自已设计并制作高低频音乐信号发生器 可改变振荡器的RC参数试听音乐信号的变化。,电源,多谐振荡器,音频振荡器,a）原理图,b）装配图,
