【正文】 反相加法運(yùn)算電路 原理圖如圖 3所示 ： 圖 2 減法器 圖 3 反相加法器 2 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 3 工作原理：信號(hào)電壓的輸入原理和方案一方案二相同。電路原理圖如圖 6 所示，當(dāng)時(shí)鐘脈沖輸入 CLK 端時(shí)，開始計(jì)數(shù)，隨著時(shí)鐘脈沖的不斷輸入， Q0— Q3依次出現(xiàn)高電平。該電路通過調(diào)節(jié) RP阻值大小來改變振蕩頻率，從而控制，調(diào)光燈狀態(tài)循環(huán)的快慢。 NE555 為一 8腳封裝器件， 其電壓范圍為 。如下表 4為 CD4017的真值表。受與加法電路相同的原因和減法電路較加法電路復(fù)雜的影響，該電路產(chǎn)生了 的誤差，比加法電路的大，但也在可接受范圍。 附加測(cè)試：通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，通過在三個(gè)電阻前分別加三個(gè)二極管（對(duì)高電平導(dǎo)通），當(dāng) R4=200KΩ， R5=20KΩ， R6=1KΩ，電路仍可正常工作，可知加二極管后消除了大電阻差對(duì)控制電路的影響。但是，只要是真正具備耐心，你仍然可以完成任務(wù)所要求的目標(biāo)。 本次課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)總體上來看在操作及實(shí)現(xiàn)上面是沒有太大難度的，但是設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)此次課程設(shè)計(jì)有一個(gè)重大的特點(diǎn)就是把模擬電路基礎(chǔ)和數(shù)字電路基礎(chǔ)的課本理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合在一起。并且用 LED 測(cè)試發(fā)現(xiàn)，亮和較亮分別受 Q2 和 Q3控制。 給電路通上電（集成運(yùn)放接 +12V 和 12V，輸入信號(hào)接 +5V），然后使用萬(wàn)用表測(cè)量倆輸入端和一個(gè)輸出端的電壓大小。當(dāng)計(jì)數(shù)器為“ 00000” 時(shí)， Y0= Q1 Q5 =1；當(dāng)計(jì)數(shù)器為 “ 10000” 時(shí)， Y1= Q1 Q2 =1。 圖Ⅰ內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖Ⅱ 引腳圖 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 10 電路參數(shù)計(jì)算 1）反相加法運(yùn)算電路： Vo=(Vi1+Vi2),其中 R1=R2=R3=1KΩ，電位器 RV1 阻值范圍為 010KΩ。 電阻暫定（實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步確定）： R4=100K 歐姆， R5=50k 歐姆， R6=10K 歐姆。如此重復(fù)，形成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 [2]。要求燈光變化的循環(huán)速度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。 工作原理：當(dāng)加上 +Vcc 電源后，由于電容 C1上的電壓不能突變，故 NE555 處于置位圖 5 NE555 構(gòu)成的多諧振蕩器 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 5 狀態(tài)，輸出端 Q（ 3 腳）呈高電平“ 1”，而內(nèi)部放電管截止， C1 通過 R R2及變阻器對(duì)其充電，低電平觸發(fā)端（ 2腳）電位隨 C1 右端電壓的升高呈指數(shù)上升，當(dāng) C1 上的電壓隨時(shí)間增加，達(dá)到 2/3Vdd 閥值電平（ 6 腳）時(shí)，比較器 A1 翻轉(zhuǎn)，使 RS 觸發(fā)器置位，經(jīng)緩沖級(jí)倒相，輸出端 Q 呈低電平“ 0”。因此隨著脈沖信號(hào)的不斷輸入，可以控制 LED燈在熄滅→微亮→較亮→最亮→熄滅狀態(tài)不斷循環(huán)變化，形 成可調(diào)變換速度的自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈。信號(hào)分別從 Vi1 Vi2 輸入，Vo輸出，可分別實(shí)現(xiàn)信號(hào)的加減。所以在第二個(gè)脈沖作用后， F1 為 “ 1” 態(tài)， F2 為 “ 1” 態(tài)，F(xiàn)3F5仍保持 “ 0” 態(tài) ， 計(jì)數(shù)器為 “ 11000” 態(tài)。 C1=1μ F， R1=R2=，電位器 RPmax=1MΩ ,頻率 f=(R1+2R2+2RP),所以可計(jì)算得多諧振蕩器提供頻率范圍： ≤ f≤ 320Hz。 推測(cè) b： 由于電阻之間阻值相差太大，受小電阻輸出端的影響，大電阻輸出端將失去控制作用。只要擁有 耐心，問題總會(huì)解決的。該設(shè)計(jì)課程提供了一個(gè)很好的鍛煉平臺(tái)，從資料的查找，學(xué)習(xí)到相關(guān)理論知識(shí)的掌 握，再?gòu)碾娐返脑O(shè)計(jì)到提出自己的方案等等?？芍摂?shù)字電路電路設(shè)計(jì)是成功的。 初始調(diào)試電路參數(shù) 如下 R4=200KΩ， R5=20KΩ， R6=1KΩ，其他參數(shù)和設(shè)計(jì)方案一致。 其參數(shù)為： 最大耗散功率： Pcm=(T=25℃ ) 最大集電極電流： Icm= 集電極 基極擊穿電壓 V(BR)CBO=45V 電路原理分析 自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈實(shí)現(xiàn)方案電路原理圖如圖 g所示，由 NE555組成的多諧振蕩器電路、CD4017組成的四進(jìn)制計(jì)數(shù) /分配器、三極管 9013組成的調(diào)光燈控制電路等組成，使 LED燈在表 4 CD4017 真值表 圖 f 9013 三極管引腳圖 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 16 熄滅、微亮、較亮及最亮四種狀態(tài)中不斷地循環(huán)變化。 CD4017 采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式 16腳塑封 [3]，他的引腳圖如圖 d所示。 方案比較 圖 9 與非門組成的多諧振蕩器 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 9 方案一和方案二的計(jì)數(shù)電路和信號(hào)控制電路相同，唯一 的區(qū)別就在于多諧振蕩器電路的選用，方案一采用 NE555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路，該電路比較簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)；方案二采用的 74LS00 與非門構(gòu)成的多諧振蕩器電路來產(chǎn)生脈沖信號(hào)，與方案一所用的NE555 相比，不方便調(diào)節(jié)脈沖頻率，而且很關(guān)鍵的是其需要的電阻和電容難以滿足。 C）三極管 9013 組成的調(diào)光燈控制信號(hào)放大電路 原理圖如圖 7所示 ： 工作原理： Q1— Q3 依次出現(xiàn)高電平（ Q1 輸入 R4， Q2 輸入 R5， Q3 輸入 R6）， Q1Q2Q3的狀態(tài)變化為 000→ 100→ 010→ 001→ 000，如此循環(huán)進(jìn)行。根據(jù)運(yùn)算放大器差動(dòng)輸入方式所得計(jì)算結(jié)果，即 Vo=Vi1*R1/R2+(1+R1/R2)*(R4/(R3+R4))*Vi2,由于 R1=R2=R3=R4=1KΩ，可計(jì)算得 Vo=Vi2Vi1,即為減法運(yùn)算電路。 2） 減法運(yùn)算電路 原理圖如圖 4所示 ： 工作原理： 該電路采用差動(dòng)輸入方法，通過控制各電阻阻值的大小而組成二輸入減法器電路；如圖 4 中，倆電壓輸入方法和前面電路一致。這樣，隨著脈沖不斷的輸入， Q0Q1Q2Q3 的狀態(tài)變化為 0000→ 1000→ 0100→ 0010→ 0001→ 0000，循環(huán)進(jìn)行。電路其它部分參數(shù)和方案一一致。 從上面討論，可寫出如下表 2： 引腳 作用 引腳 作用 1 接地端（ GND） 5 電壓控制端（ VC ） 2 低電平觸發(fā)端（ TL） 6 閥值輸入端（ TH） 3 電路的輸出端（ Q） 7 放電端（ DIS） 4 復(fù)位端（ RD） 8 電源電壓端（ Vcc） 表 1 NE555 引腳名及作用 圖 c NE555 輸出波形 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說明書 13 2） CD4017 CD4017 集成電路是一種十進(jìn)制計(jì)數(shù) /時(shí)序譯碼器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，性能穩(wěn)定可靠，工藝成熟，使用方便。 9013是一種NPN型小功率三極管，他是非常常見的晶體三極管，主要用于放大電路信號(hào)，應(yīng)用非常廣泛。 數(shù)字電路部分 1) 調(diào)試過程： 按實(shí)現(xiàn)方案原理圖在面包板上連接好該自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈電路，由于該電路的工作電壓