多功能防盜警報(bào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-26 23:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 值，可單獨(dú)改變頻率，而不影響占空系數(shù)。由上面理論可選用元件有電容C，可選1000PF,紅外發(fā)射的占空比為1:1,通過公式f=(R1+2R2)C,可計(jì)算出RR2的阻值為18K，紅外發(fā)射管選用PH303,其它元件如圖210所示。圖210 紅外發(fā)射電路MOS集成電路簡介芯片CD4069是CMOS六反相器集成電路，CMOS集成電路的優(yōu)點(diǎn)：(1)工作電源電壓。常用的CMOS集成電路工作電壓范圍為3～18V（也有7～15V的，如國產(chǎn)的C000系列），因此使用該種器件時(shí)，電源電壓靈活方便，甚至未加穩(wěn)壓的電源也可使用；(2)輸入阻抗高。CMOS電路的輸入端均有保護(hù)二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護(hù)電路，在正常工作范圍內(nèi)，保護(hù)二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄漏電流。通常情況下，等效輸入電阻很大108Ω，因此驅(qū)動(dòng)CMOS集成電路時(shí)，所消耗的驅(qū)動(dòng)功率幾乎可以不計(jì)；(3)輸出電流。CMOS集成電路的輸出電流（指內(nèi)部各獨(dú)立功能的輸出端）一般是10mA，所以使用時(shí)應(yīng)加推動(dòng)級輸出，但輸出端若連接CMOS電路時(shí)（即扇出能力），因CMOS電路的輸入阻抗高，對于低頻工作時(shí)，一個(gè)輸出端可以帶動(dòng)50個(gè)以上輸入端，實(shí)際上幾乎不需考慮扇出功能的限制；(4)抗干擾能力強(qiáng)。CMOS電路抗干擾能力是指電路在干擾噪聲的作用下，能維持電路原來的邏輯狀態(tài)并正確進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。電路的抗干擾能力通常以噪聲容限來表示，即直流電壓噪聲容限、交流（指脈沖）噪聲容限和能量噪聲（指輸入端積累的噪聲能量）三種。直流噪聲容限可達(dá)電源電壓的40％以上，所以使用的電源電壓越高，抗干擾能力越強(qiáng)。這是工業(yè)中使用CMOS邏輯電路時(shí)，都采用較高的供電電壓的原因。圖111 CD4069引腳圖CD4069是采用雙列式塑封裝（如圖211），該IC內(nèi)含六個(gè)獨(dú)立的反相器,每個(gè)反相器均可執(zhí)行邏輯的反相操作。用它還可構(gòu)成振蕩器、脈沖整形和小信號的電壓放大等,本設(shè)計(jì)采用了多級反相器構(gòu)成交流信號線性放大器,反饋偏置單反相器的開環(huán)電壓增益一般在20～30倍之間,對于測控用的紅外線接收前置放大器,通常要求閉環(huán)電壓增益為幾百到幾千倍。因此,在使用反相器進(jìn)行交流信號前置放大，常須采用多級門電路進(jìn)行級聯(lián)放大（如圖212），以滿足給定信號幅值的輸出[2]。圖212 三級反相交流放大鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)簡介 鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如圖213。圖213 鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：鑒頻鑒相器phase detector、低通濾波器lowpass filter、壓控振蕩器voltage controlled oscillator、分頻器frequency divider。鑒頻鑒相器的功能是實(shí)現(xiàn)輸入時(shí)鐘與輸出時(shí)鐘的相位比較，當(dāng)二者的相位達(dá)到一致時(shí)，表示鎖相環(huán)達(dá)到鎖定，否則鎖相環(huán)沒有達(dá)到鎖定，此時(shí)鑒頻鑒相器將輸出一個(gè)控制信號到低通濾波器，經(jīng)過低通濾波器后到達(dá)壓控震蕩器，使壓控震蕩器改變輸出時(shí)鐘的頻率相位，使之的相位與輸出時(shí)鐘的相位保持一致。 低通濾波器的功能是實(shí)現(xiàn)濾波功能，由于由鑒頻鑒相器輸出的信號包含一定的高頻部分，這些高頻部分對壓控震蕩器來說是不需要的，使壓控震蕩器工作不正常，所以要采用低通濾波器來濾去信號中的高頻部分。 壓控震蕩器的功能是，接收從鑒頻鑒相器輸出的經(jīng)濾波的信號，使之控制壓控震蕩器改變輸出時(shí)鐘的頻率和相位。 如果直接將輸入信號與輸出信號進(jìn)行相位的比較，由于輸出時(shí)鐘頻率高，難于實(shí)現(xiàn)。分頻器的功能是對輸出信號進(jìn)行分頻，將其頻率變低，以便與輸入信號進(jìn)行相位，頻率的比較。LM567的功能描述LM567采用8腳雙列直插塑封結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)部組成框圖（如圖214）。圖214 LM567的內(nèi)部組成框圖主要由正交相位檢波器、鎖相環(huán)和放大器等組成。第1腳對地接一電容C1為正交相位檢波器的輸出濾波，其電容值應(yīng)不小于2腳所接電容約兩倍，即Cl大于、等于2C2。第2腳對地接電容C2為相位比較器輸出的低通濾波器。第2腳所接電容C2對鎖相環(huán)的捕捉帶寬Bw有影響。第3腳為信號輸入端，要求輸入信號的幅度大于25mV，最佳值為200mV左右。LM567的6腳分別外接定時(shí)用的阻容元件R、C。R、C決定了鎖相環(huán)內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率fo,即fo≈1/，最高工作頻率500KHz。當(dāng)LM567的輸入信號的頻率落在其內(nèi)部壓控振蕩器中心頻率fo附近時(shí)，邏輯輸出端（8腳）將由原高電平變?yōu)榈碗娖剑敵鲆粋€(gè)負(fù)脈沖。8腳不僅可以實(shí)現(xiàn)選頻，而且還有負(fù)脈沖形成功能，8腳最大吸收電流l00mA。由于8腳為集電極開路輸出，故實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其8腳應(yīng)接一上拉電阻至電源正極Vdd。如果在LM567的2腳（實(shí)際上是內(nèi)部壓控振蕩器的控制端）加入音頻信號，則它將使壓控振蕩器的5腳輸出受2腳信號調(diào)制的調(diào)頻信號。利用這一功能可以實(shí)現(xiàn)對信號的頻率調(diào)制。調(diào)頻信號的中心頻率fo是由5腳、6腳的外接阻容元件確定的。 LM567為通用音調(diào)譯碼器，當(dāng)輸入信號于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對地開關(guān)，電路由I與Q檢波器構(gòu)成，由電壓控制振蕩器驅(qū)動(dòng)振蕩器確定譯碼器中心頻率。用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。光電二極管的介紹光電二極管和普通二極管一樣，也是由一個(gè)PN結(jié)組成的半導(dǎo)體器件，也具有單方向?qū)щ娞匦?。但是，在電路中不是用它作整流元件，而是通過它把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。那么，它是怎樣把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的呢？大家知道，普通二極管在反向電壓作用在處于截止?fàn)顟B(tài)，只能流過微弱的反向電流，光電二極管在設(shè)計(jì)和制作時(shí)盡量使PN結(jié)的面積相對較大，以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用在工作的，沒有光照時(shí)，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度約大，反向電流也約大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，成為光電傳感器件。 在實(shí)際工作中，有時(shí)需要區(qū)別是紅外發(fā)光二極管，還是紅外光電二極管(或者是光電三極管)。其方法是：若管子都是透明樹脂封裝，則可以從管芯安裝外來區(qū)別。紅外發(fā)光二極管管芯下有一個(gè)淺盤，而光電二極管和光電三極管則沒有；若管子尺寸過小或黑色樹脂封裝的，則可用萬用表(置1k擋) 來測量電阻。用手捏住管子(不讓管子受光照)，正向電阻為2040kΩ，而反向電阻大于200kΩ的是紅外發(fā)光二極管；正反向電阻都接近∞的是光電三極管；正向電阻在10k左右，反向電阻接近∞的是光電二極管。紅外接收報(bào)警電路（如圖215）原理分析：紅外接收管接收到的信號經(jīng)CR2加至六反相器CD4069，經(jīng)過三個(gè)門放大、整形后，送到LM567的輸入端，接其在6腳之間的元件的定時(shí)阻容時(shí)間常數(shù)應(yīng)使內(nèi)部的壓控振蕩頻率fo≈1/（RW+R4）C≈40KHz，即與發(fā)射的紅外脈沖的調(diào)制頻率相一致，這樣，在輸入信號電壓大于
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