【文章內容簡介】 +12VF1S12200uC1C4GND 圖 34 系統(tǒng)電源電路 設計中選用了 LM7812 三端集成穩(wěn)壓器，提供 +12 直流電壓，輸出功率為15W。在整流之后采用了大容量的電解電容進行濾波，以減小輸出電壓紋波 。但由于電解電容器在高頻下工作存在電感特性，對于來自電源側的高頻干擾不能抑制 ,因此在整流電路后加入高頻電容，可以進一步改善紋波。 這些電容應選用頻率特性好的陶瓷電容或 炭 電容。通過電容濾波可以提高穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性和改變瞬態(tài)響應。穩(wěn)壓器的容量和調整范圍留有充足的裕量。穩(wěn)壓器的輸入電壓應比輸出電壓大一些，取 大于等于 3V，由多抽頭變壓器 T提供。三端穩(wěn)壓器全都加上了散熱器，以增強工作的穩(wěn)定性。 橋式整流電路的工作原理 在輸入電壓的正半周，其極性上正下負，即 a 點的電位高于 b 點的電位，二極管 D1和 D3導通， D2和 D4截止，電流 i1的通路是 a D1RL D3b。在負載電阻RL上得到一個半波電壓， ul=u2。 在輸入電壓的負半周，其極性上負下正，即 a 點的電位低于 b 點的電位，二極管 D2和 D4導通， D1和 D3截止，電流 i2的通路是 b D2RL D4a。在負載 RL第三章 總體電路設計 14 上得到一個半波電壓， ul=u2。 DT1Ru1 u21234 圖 35 單相橋式整流電路 但是單相橋式整流電路的輸出含有較大的紋波，這遠不能滿足我們的要求，因此需要采取措施，盡量降低輸出電壓中的紋波，同時還要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓更加平穩(wěn)，接近直流電壓。濾 波電路就是完成此項工作。電容器和電感器是基本的濾波元件。主要利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電阻并聯或將電感器與負載電阻串聯，即可達到輸出波形平滑的目的。 測量電路 Q121Q132OUT110OUT29GND8Q76Q55Q64Q143CLK11Q47RESET12Q913Q814Q1015VDD16IC5MC14060BQ121Q62CLK10Q19GND8Q36Q45Q74Q53RESET11Q27Q912Q813Q1014Q1115VDD16IC6MC14040BTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1IC7NE555N123U1AMC14081B23174658 U3AD829C2R28C31 2JZC6VCCR30R31R29R32 R33 R34C4Q7C5CX CbVCC 圖 36 測量電路 第三章 總體電路設計 15 測 量電路是由 5IC — 7IC 、 110IC 及周圍電路組成。 5IC 是 MC14060，其 11 腳的內部電路和外面的阻容 元件及晶振組成振蕩電路，從 9 腳輸出穩(wěn)定的 1MHz 穩(wěn)定的基準脈沖，送到電子開關 110IC 的輸入端，經電子開關的控制再送入顯示電路，另一路經 MC14060 本身分頻后，再經 6IC即 MC14040 分頻和選擇，（選擇的頻率越低，兩次測量的間隔時間越長，4 腳約為 8 秒， 2 腳約為 4 秒， 3 腳約為 2 秒， 5 腳約為 1 秒。）得到一頻率極低的脈沖，此脈沖一路是作為顯示電路的清零，另一路經 RC 微分后在脈沖的下降沿形成一負脈沖觸發(fā)測量電路的工作。 7IC 是時基集成電路NE555 接成典型單穩(wěn)電路， 2 腳由負脈沖觸發(fā)后就把電路中的測量電阻對CX 和 bC （ bC 為效正電容）充電時間轉換為相應的寬度脈沖從 3 腳輸出，再用此脈沖去控制電子開關 110IC 的開啟時間，讓相應數量的基準脈沖通過，送達顯示電路進行計數、譯碼即可顯示電容的容量。 本電路中主要具有放大分頻整形的功能，根據題目要求，放大電路由兩個電路組成，一個是放大 10MHz 以上的信號 。另一個是放大 10MHz 以下的信號。 10MHz 以上的信號從 2CZ 輸入，先經過電容 11C 的隔離后在 10IC （ uPC1651）中對其進行信號放大，再經過微波分頻電路 9IC （ AD829）進行 100 倍分頻，從2 腳輸出的信號送入放大整形電路。 而 10MHz 以下的信號從 3CZ 輸入，經電容15C 隔離后送放大整形電路對其進行放大整形，而共同的放大器是由三級 CMOS反相器 8IC （ HEF4069UB）的 1－ 3 串聯而成。放大倍數 M＝ 28R / 31R ＝ 200 倍，已經能讓 30mV 以上的信號放大到限幅狀態(tài)。而晶振頻率的測量可以通過 4CZ 與8IC 的 6 腳組成一個振蕩器，其振蕩頻率經 1K 選擇后送入計數顯示晶振的工作頻率。 整形電路是由 8IC 的 45 和 R2 R30 組成施密特觸發(fā)器，它能將模擬信號變成邊沿陡直的方波脈沖，進功能轉換開關 1K 送到計數電路，用 CMOS反相器組成放大器具有輸入阻抗高，功耗小，簡單可靠，無需調試等特點。 MC14060的介紹 MC14060 是 二進制串行計數器 時鐘脈沖發(fā)生器，它是一種帶有振蕩器的14 級分頻器電路，用作振蕩器時帶外接 R、 C 元件或石英晶體 和電容器，數碼第三章 總體電路設計 16 顯示用的時鐘信號是由使用場合決定的， MC14060 制作脈沖發(fā)生器具有電路簡潔，工作可靠，成本低，精度高的特點。 MC14060 的 10 腳和 11 腳的內部門電路與外接的晶體元件構成典型的晶體振蕩器，在這個設計中振蕩器是由晶體 JZ（ 1MHZ）決定，調節(jié) 3C 可微調振蕩頻率 ,1MHZ 的振蕩信號由MC14060 內部的 14 級二進制分頻器分頻后輸出需要的脈沖信號。 (1)廣泛的供應電壓為 至 (2)高的噪聲門限為 DDV （ typ） (3)低電平 TTL 負載 圖 圖 37 MC14060 引腳圖 3. 真值表 表 31 真值表 輸入 輸出 時鐘 復位 Qn X H 所有輸出為 L ↓ L 進到下一狀態(tài) ↑ L 不變 第三章 總體電路設計 17 MC14040的介紹 MC14040 是十二位二進制串行計數器，具有分頻作用，被分頻信號由CP 端輸入，分頻后的信號分別由 1Q — 12Q 輸出，最小分頻數為 2，最大分頻數為 212=4096，即 1Q 的輸出信號頻率為輸入信號的 1/2， 12Q 端的輸出信號頻率為輸入信號的 1/4096。 圖 38 MC14040 引腳圖 MC14040 功能表 表 32 MC14040 功能表 時鐘 重置 輸出 X 1 所有輸出為低電平 ↑ 0 無變化 ↓ 0 進入到下一狀態(tài) 第三章 總體電路設計 18 量程轉換及符號 控制電路 Q8TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1IC8NE555NQ24COUT12CE13Q03Q51Q76Q89Q911RESET15CLK14Q65Q12Q410Q37VDD16GND8IC9MC14017BCPD11JK1JK2JK3C8R371KR35AN100pFC7R39R38Q9Q10R36 D12D13 D14R40R41R42J1 J2J3564IC102BMC14081B8910IC103CMC14081BCL121311IC103DMC14081BCLVCC 圖 39 量程轉換及符號控制 電 路 量程轉換電路是由 8IC 、 9IC 和周圍電路組成， 8IC 是時基電路 NE555 接成單穩(wěn) 態(tài) 電路，按一下輕觸開關 AN， 3 腳就輸出一個脈沖； 9IC 是分頻計數集成電路 MC14017，它接成三分頻方式，三個脈沖循環(huán)一次，它對 8IC 送來的脈沖計數分頻，得電瞬間電路被清零， 0Q （集成電 路的 3 腳）出現高電平 ，相應的繼電器 J1 吸合， JK1 導通把 R32 接入測量電路，同時也在控制 210?IC 的 5 腳為高電平。如這時 6IC 也沒有清零脈沖輸出，那么 210?IC 的 6 腳也會是高電平，根據與門電路積得關系， 210?IC 的 4 腳會輸出高電平，這時 4Q 導通，通過二極管的編碼后，單位電路顯示 pF 字樣。按一下 AN 后， MC14017 的 1Q 出現高電平，相應的 繼電器吸合，轉到下一量程，單位電路顯示 μF，數碼管的第一個小數點也會被點亮，完成容量的顯示。 電子計數器的內部時間基準 由石英晶體振蕩器提供。測頻時，標準時間信號經過放大整形和一系列分頻，用做控制門電路的時基信號，時基信號經過門第三章 總體電路設計 19 控電路形成門控信號。 整個電路的工作方式是： 1K 在 1 位時，得電瞬時 7IC 電路自動清零， 3 腳 ( 0Q )為低 電平，計數器被清零。 6IC 的 3 腳輸出的脈沖上升沿使 7IC 的 3 腳變?yōu)楦?電平，如此時放大分頻整形電路有信號輸出，計數電路將開始記錄脈沖個數，經 6IC輸出兩個脈沖后（每個脈沖周期是 秒）再輸出的 7 個脈沖將使 7IC 的 11（ 3Q 9Q ）分別出現高電平，這些腳經二極管 1D 7D 隔離后接在計數器的鎖存控制端上，使計數器顯示剛才記錄的脈沖個數，完成一次測量。 24C是防止計數電路在 7IC 的 3Q 9Q 電平跳變時漏計待測脈沖個數。計數器的工作時間關系是：清零（ 秒） —— 計數（ 1 秒） —— 鎖存（ 秒） 。 1K 在 2 位時，是方波信號輸出與校正功能。 6IC 的 5 腳將輸出 1024Hz 的方波，經 16C 隔離后由 CZ1 輸出信號。此信號的峰值電壓是 15V，但電流較小不能直接驅動揚聲器，只能做信號源使用，此時計數電路顯示的數字即為信號的頻率數、以方便核對 6IC 的振蕩頻率是否正好為 32768Hz，如不是，調節(jié) 5C 使計數電路顯 示 1024Hz，那 6IC 的 3 腳就能輸出精確的 2Hz 脈沖。即完成校正功能。 1K 在 3 位是測量晶振的功能。此時插在 4CZ 上的待測晶振與 8IC 的 6 腳 組成振蕩器，其振蕩頻率經 1K 選擇后送計數電路顯示晶振的工作頻率。此振蕩器在1000KHz— 10MHz 均能起振，對測量兩腳、三腳的晶振非常方便 MC14017的介紹 MC14017 是帶異步清零、無預置端、具有時鐘禁止端的十進制脈沖計數 /分配器。它在本次設計中用在了脈沖發(fā)生電路和控制電路中，名為 9IC 。 1. 簡要說明 MC14017 具有三個輸入端：清零端 RESET,時鐘端 CLOCK，允許端CE———。如果要用上升沿來計數，則信號由 CP 端輸入；如果要用下降沿來計數，則信號由 CE———端輸入； MC14017 具有 10 個輸出端 0Q ~ 9Q ,每個輸出端的狀態(tài)與輸入計數器的脈沖個數相對應，每一時刻只有一個輸出端為“ 1”其余輸出端皆為“ 0”。另外，為了級聯方便，還設有進位輸出端 0C ，每輸入 10 個脈沖就輸出一個進位脈沖。 第三章 總體電路設計 20 2. 推薦工作條件 電源電壓范圍： 3V— 15V 輸入電壓范圍： 0V— DDV 工作溫度范圍： M 類： 55℃ — 125℃ E 類： 40℃ — 85℃ 3. 極限值 電源電壓： — 18V 輸入電壓： — DDV + 輸入電流：177。 10mA 貯存溫度： 65℃ — 150℃ 4. 真值表 表 33 真值表 時鐘 時鐘允許 清除 解碼輸出 X X H Q0 L X L Qn X H L Qn ↑ L L Qn+1 ↓ L L Qn H ↑ L Qn H ↓ L Qn+1 第三章 總體電路設計 21 圖 310 MC14017 引腳排列 引 出端功能符號 CO：進位脈沖輸出端 CLOCK：時鐘輸入端 RESET：清除端 CE_____：時鐘允許端 0Q 9Q ：十進制解碼輸出端 DDV ：正電源 ssV ：地 如果