【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用非常方便。 （ 5）可替代變壓器隔離，不會(huì)因觸點(diǎn)跳動(dòng)而產(chǎn)生尖峰噪音，且抗震動(dòng)和抗沖擊能力強(qiáng)。 單結(jié)晶體管 BT33 單結(jié)晶 體管 BT33 在本設(shè)計(jì)中起振蕩器作用。 單結(jié)晶體管 BT33 有一個(gè) PN 結(jié)和三個(gè)電極，即一個(gè)發(fā)射極和二個(gè)基極，所以又叫雙基極 二極管 。它的符號(hào)和外形 如 圖 24。 圖 24 BT33 的符號(hào)和外形 單結(jié)晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （如圖 25） ：在一塊高阻率的 N 型硅片兩端，引出 兩個(gè)接觸電極，分別叫第一基極 B1 和第二基極 B2， 并在 PN 的 P 型本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 半導(dǎo)體 上引出電極 E，叫 做 發(fā)射極。 B1 和 B2 之間的 N 型區(qū)域 可以等效為一個(gè)純電阻，即基區(qū)電阻，在正常工 作 時(shí)，該電阻阻值隨著發(fā)射極電流的變化而改變。 PN 結(jié)的作用相當(dāng)于一個(gè)二極管。 在阻值比較中， EB1 的阻值較大， EB2 的阻值較小 。 用萬(wàn)用表測(cè) 單結(jié)晶體管的阻值，第一基極 B1 和第二基極 B2 之間的正反 電阻 均一樣 為正常， 否則該單結(jié)晶體管性能不好。 單結(jié)晶體管 兩基極 B1 與 B2 之間的電阻稱(chēng)為基極電阻： rbb=rb1+rb2。 當(dāng) B1— B2 間加電源 時(shí) ，且發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，A 點(diǎn)電位及基極 B2 的電 位 ： VA=[rb2/(rb1+rb2)]vbb=(rb2/rbb)vbb=ηVbb Ibc=Vbb/rbb 圖 25 單結(jié)晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 式中 η 稱(chēng)為單結(jié)晶體管的分壓比，其數(shù)值與管子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般在～ 之間 ，如發(fā)射極電壓 VE由零逐漸增加，就可測(cè)得單結(jié)晶體 管的伏安特性，如圖 26。 圖 26 單結(jié)晶體管的伏安特性 當(dāng) Ve＜ η Vbb 時(shí)，發(fā)射結(jié)處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 很小的漏電流 Ice。 當(dāng) Ve≥η Vbb+VD 時(shí)， VD 為二極管正向壓降（約為 伏）， PN結(jié)正向?qū)ǎ?Ie 顯著增加， rb1 阻值迅速減小， Ve 相應(yīng)下降，這種電壓隨電流增加反而下降的特性，稱(chēng)為負(fù)阻特性。管子由截止區(qū)進(jìn)入負(fù)阻區(qū)的臨界 P 稱(chēng)為峰點(diǎn)，與其對(duì)就的發(fā)射極電壓和電流，分別稱(chēng)為峰點(diǎn)電壓 Vp 和峰點(diǎn)電流 Ip 和峰點(diǎn)電流 Ip。 Ip 是正向漏電流，它是使單結(jié)晶體管導(dǎo)通所需的最小電流，顯然 Vp=ηVbb。 隨著發(fā)射極電流 ie 不斷上升， Ve 不斷下降，降到 V 點(diǎn)后， Ve 不在降了，這點(diǎn) V 稱(chēng)為谷點(diǎn)，與其對(duì)應(yīng)的發(fā)射極電壓和電流，稱(chēng)為谷點(diǎn)電壓，Vv 和谷點(diǎn)電流 Iv。 過(guò)了 V 點(diǎn)后，發(fā)射極與第一基極間半導(dǎo)體內(nèi)的載流子達(dá)到了飽和狀態(tài)，所以 uc 繼續(xù)增加時(shí)， ie 便緩慢地上升，顯然 Vv是維持單結(jié)晶體管導(dǎo)通的最小發(fā)射極電壓，如果 Ve＜ Vv，管子重新截止。 單結(jié)晶體管具有大的脈沖電流能力而且電路簡(jiǎn)單，因此在各種開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，在構(gòu)成定時(shí)電路或觸發(fā) SCR 等方面獲得了廣泛應(yīng)用。它的開(kāi)關(guān)特性具有很高的溫度穩(wěn)定性，基本上不隨溫 度而變化。 因此 主要應(yīng)用于各種張馳震蕩器， 定時(shí)電壓讀出電路，具有頻率易調(diào)，溫度特性好的優(yōu)點(diǎn)。 圖 27 所示為單結(jié)晶體管組成的振蕩電路。當(dāng)合閘通電時(shí)，電容 C 上的電壓為零，管予截止，電源 VBB 通過(guò)電阻 R 對(duì) C 充電，隨時(shí)間增長(zhǎng)電容上電壓 UC 逐漸增大；一旦 UEB1 增大到峰點(diǎn)電壓 UP 后，管子進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，輸入端等效電阻急劇減小，使 C 通過(guò)管子的輸入回路迅速放電， IE 隨之迅速減大 ， 當(dāng) UEB1 減小到谷點(diǎn)電壓 Uv后，由于此時(shí)電流不再增大，管子截止；電容又開(kāi)始充電。上述過(guò)程循環(huán)往返，只有當(dāng)斷 電時(shí)才會(huì)停止，因而產(chǎn)生振蕩。由于充電 時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于放電時(shí)間常數(shù) ， 當(dāng)穩(wěn)定振蕩時(shí) ， 電容上電壓的波形如圖 28 所示。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 27 振蕩電路圖 圖 28 電壓的波形圖 二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器 CD4520 CD4520 是本設(shè)計(jì)中心控制電路的核心元器件之一。 CD4520 是一個(gè)雙四位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器，它的引腳圖如圖 29 所示，功能圖如圖 210 所示 圖 29 CD4520 引腳圖 圖 210 CD4520 功能圖 CD4520 引腳功能 (管腳功能 )如表 211 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 211 CD4520 引 腳功能 引腳 符號(hào) 功能 1 9 CLOCK 時(shí)鐘輸入端 15 7 RESET 消除斷 2 10 ENABLE 計(jì)數(shù)允許控制端 3 4 5 6 Q1AQ4A 計(jì)數(shù)輸出端 11 12 13 14 Q1BQ4B 計(jì)數(shù)輸出端 8 VSS 地 16 VDD 電源正 CD4520 控制功能： CD4520 有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端 CLOCK 和 ENABLE，若用時(shí)鐘上升沿觸發(fā) ， 信號(hào)由 CLOCK 輸入 ， 此時(shí) ENABLE 端為高電平 “ 1” ，若用時(shí)鐘下降沿觸發(fā) ， 信號(hào)由 ENABLE 輸入 ， 此時(shí) CLOCK 端為低 電 平 “ 0”，同時(shí) 復(fù)位端 RESET 也保持低電平 “ 0”， 只有滿(mǎn)足了這些條件時(shí) ， 電路才會(huì)處于計(jì)數(shù)狀態(tài) 。 否則沒(méi)辦法工作 。 CD4520 的工作原理： CD4520 的 邏輯圖 如圖 212， CD4520 的真值表如 表 213 所示 。兩個(gè)時(shí)鐘輸入端： CLOCK、 ENABLE。 CLOCK 端靠上升沿觸發(fā)，此時(shí) ENABLE＝ 1； ENABLE 端靠下降沿觸發(fā)，要求 CLOCK＝ 0。巧妙地利用 CLOCK端和 ENABLE 端，還可作為數(shù)字頻率計(jì)的計(jì)數(shù)門(mén)。 RESET 為復(fù)位端 ， RESET＝ 1（接高電平或正脈沖）時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)零，正常計(jì)數(shù)時(shí) RESET＝ 0。 Q4～Q1 為 BCD 碼輸出端，可輸出 1 編碼的數(shù)據(jù)。 圖 212 CD4520 的邏輯圖 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 213 CD4520 的真值表 CLOCK ENABLE RESET ACTION 上升沿 1 0 加 計(jì)數(shù) 0 下降沿 0 加計(jì)數(shù) 下降沿 X 0 不變 X 上升沿 0 不變 上升沿 0 0 不變 1 下降沿 0 不變 X X 1 Q0Q4=不變 圖 214 CD4520 的時(shí)序圖 CD4520 的最高工作頻率與電源電壓有關(guān)，當(dāng) UDD＝＋ 5V 時(shí)，fmax≈1MHz； UDD＝ 15V 時(shí)， fmax≈7MHz。為保證計(jì)數(shù)可靠，要求時(shí)鐘信號(hào)的沿口陡直。若以 CLOCK l～ CLOCK 16 表示 16 個(gè)時(shí)鐘脈沖，其計(jì)數(shù)過(guò)程如下：復(fù)位脈沖過(guò)后，計(jì)數(shù)狀態(tài)為 0000。當(dāng) CP1 來(lái)到時(shí)，觸發(fā)器 T1 置1，計(jì)數(shù)狀態(tài)是 0001。 CP2 來(lái)到時(shí)， T1 置 0， T2 置 1，計(jì)數(shù)狀態(tài)為 0010。當(dāng) CP3 來(lái)到時(shí)， T1 置 1， T2 不變，計(jì)數(shù)狀態(tài)變成 0011。當(dāng) CP4 來(lái)到時(shí)，T3 置 1，而 T1 和 T2 均置 0，計(jì)數(shù)狀態(tài)為 0100。? CP8 來(lái)到時(shí)， T4置 1，T T T3 均置 0，輸出為 1000。當(dāng) CLOCK 15 來(lái)到時(shí)，輸出為 1111。當(dāng)CLOCK 16 來(lái) 到時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)又恢復(fù)成 0000。當(dāng)脈沖不斷的來(lái)到時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)由 0000～ 1111 不斷變化。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 雙向觸發(fā)二極管 雙向觸發(fā) 二極管 亦稱(chēng)二端交流器件（ DIAC ）， 屬三層結(jié)構(gòu)，具有對(duì)稱(chēng)性的二端半導(dǎo)體器件。 與雙向晶閘管同時(shí)問(wèn)世 ， 由于 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，所以常用來(lái)觸發(fā)雙向 晶閘管 ，還可構(gòu)成過(guò)壓保護(hù)等電路。 圖 215（ a） 是它的構(gòu)造示意圖。圖 215（ b） 、圖 215（ c） 分別是它的符號(hào)及等效電路，可等效于基極開(kāi)路、發(fā)射極與集電極對(duì)稱(chēng)的 NPN 型晶體管。因此完全可用二只 NPN 晶體管 如圖 215（ d） 連接來(lái)替代。 圖 215 雙向觸發(fā)二極管 的結(jié)構(gòu)、 符號(hào)及等效電路 雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對(duì)稱(chēng)（見(jiàn)圖 216）。當(dāng)器件兩端所加電壓 U 低于正向轉(zhuǎn)折電壓 V（ B0）時(shí)，器件呈高阻態(tài)。當(dāng) UV(B0)時(shí)，管子擊穿導(dǎo)通進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。同樣當(dāng) U 大于反向轉(zhuǎn)折電壓 V（ BR）時(shí)，管子同樣能進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。轉(zhuǎn)折電壓的對(duì)稱(chēng)性一般應(yīng)小于 2 伏。雙向觸發(fā)二極管的正向轉(zhuǎn)折電壓值一般有三個(gè)等級(jí)： 2060V、 100150V、 200250V。由于轉(zhuǎn)折電壓都大于 20V，可以用萬(wàn)用表電阻擋正反向測(cè)雙向二極管，表針均應(yīng)不動(dòng)（ R 10k),但還不能完 全確定它就是好的。檢測(cè)它的好壞，并能提供大于 250V 的直流電壓的電源，檢測(cè)時(shí)通過(guò)管子的電流不要大于是5mA。用晶體管耐壓測(cè)試器檢測(cè)十分方便。如沒(méi)有，可用兆歐表按圖 217所示進(jìn)行測(cè)量（正、反各一次），電壓大的一次 V（ BR）。 圖 216 伏安特性 圖 217 測(cè)試電路 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 雙向觸發(fā)二極管除用來(lái)觸發(fā)雙向晶閘管外，還常用在過(guò)壓保護(hù)、定時(shí)、移相等電路 。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 3 章 基本的電路模塊設(shè)計(jì) 音樂(lè)節(jié)奏控制模塊的設(shè)計(jì) 該模塊主要有滑動(dòng)變阻器 bt3 901 9014 等組成，其 電路圖如圖31 所示。 音樂(lè)信號(hào)由 MIC 拾取，經(jīng)過(guò) T1 放大后再由電解電容 C2 耦合后獲得控制電壓，對(duì)自激振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行調(diào)整 。 R5 與 C3 決定振蕩器的振蕩頻率。 滑動(dòng)變阻器及 T2 的導(dǎo)通與 T2 的導(dǎo)通程度（即動(dòng)態(tài)電阻）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自激振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行調(diào)整。 R6 在此保證產(chǎn)生脈沖時(shí)間比較穩(wěn)定。 圖 31 音樂(lè)節(jié)奏控制電路 中心控制模塊的設(shè)計(jì) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 32 中心控制電路 中心控制部分電路由 雙四位 二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器 CD45 與非門(mén)CD401 可控硅 SCR、 二極管 4N32 等組成，電路圖如圖 32 所示。 中心控制部分電路可分為色彩控制和亮度控制兩部分，色彩控制部分由遙控器上的按鈕 A 和 C 來(lái)實(shí)現(xiàn)，亮度控制部分由遙控器上的按鈕 B 來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)按下 D 時(shí) ， 關(guān)閉所有功能。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 色彩控制部分 該部分 使用雙四位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器 CD4520 的一組的 3 個(gè)輸出端，分別控制紅色、綠色、藍(lán)色燈。在遙控器或在音樂(lè)節(jié)奏控制下進(jìn)行同步加法計(jì)數(shù) 。 當(dāng)按下遙控器的 A 按鈕時(shí)， IC1A 打開(kāi)，計(jì)數(shù)器 IC2A 打開(kāi)，從而開(kāi)始計(jì)數(shù)。 別按 00 0 01 100、 10 1 11 000 狀態(tài)輸出。由于CD4520 的 3 個(gè)輸出端，每一位代表一種顏色，當(dāng)該位為“ 1”即高電平時(shí)，使相應(yīng)的可控硅導(dǎo)通、對(duì)應(yīng)顏色的燈泡發(fā)光，從而呈現(xiàn)出 7 種不同的顏色（當(dāng)三個(gè)燈泡都不發(fā)光時(shí)不算一種顏色）。音樂(lè)強(qiáng)度可改變單結(jié)管震蕩頻率，使變色的節(jié)奏根據(jù)音樂(lè)強(qiáng)度自動(dòng)不停的變換，呈現(xiàn)出美輪美奐的效果。 當(dāng)按 下 按鈕 C 時(shí)， IC1B 打開(kāi)，計(jì)數(shù)器 IC2A 打開(kāi)開(kāi)始計(jì)數(shù)，但此時(shí)需要手動(dòng)操作，每 下一次，變色燈的色彩才會(huì)變換一次。 從而呈現(xiàn)出所有顏色。 當(dāng)下 按鈕 D 時(shí)， 變色和亮度全部關(guān)閉。 亮度控制部分 當(dāng)按 下 按鈕 B， IC1C 打開(kāi)，計(jì)數(shù)器 IC2B 打 開(kāi)，從而開(kāi)始計(jì)數(shù)。由于只使用了 IC2B 的 Q0 輸出端， 通過(guò) 控制相應(yīng)的可控硅導(dǎo)通 來(lái)控制中央的大白熾燈發(fā)光或者不發(fā)光，從而調(diào)節(jié)燈的開(kāi)與關(guān) 。 電源控制部分 遙控電路的電源供給分兩類(lèi)，即干電池供電和交流電源供電。干電池供電主要用于袖珍式遙控器和手持式遙控發(fā)射器，由于電池容量有限，使用時(shí)間短，費(fèi)用較高。而交流電源供電由于不受容量的限制且價(jià)格便宜，是一種廣泛應(yīng)用的電源。 采用交流電源供電，需將高壓交流電源通過(guò)電源變壓器降壓、整流元件整 。 流、電容器濾波后向電路供電。為了使供電電源有較好的穩(wěn)定性，在整流后需加濾波 電容，濾波電容的容量需根據(jù)用電的電負(fù)荷的大小來(lái)選取，通常選用幾十微法至幾百微法。有些要求較高的直流電源，還需增設(shè)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，以取得紋波較小的高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源。 本設(shè) 計(jì)采用 6V 電源電壓為其供電。直流穩(wěn)壓電源一般有電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路所組成，如圖 33 所示。 圖 33 電源電路 各組成作用 電源變壓器：電網(wǎng)提供的交流電一般為 220V（ 380V），而各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值卻各不相同，因此，常常需要將電網(wǎng)電壓先經(jīng)過(guò)電源變壓器，然后將變換以后的二次電壓再去整流，濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值 整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟瑢⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向的脈動(dòng)電壓 濾波器：主要有電容電感等儲(chǔ)能原件組成，作用是盡可能地