【正文】 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 消隱 消隱 消隱 0 0 0 x x x x ** * ↑↑↑ ↑ 輸 出 組 合 反 向 如上圖所示 表 35 極限參數(shù) 特性 符號 額定值 單位 直流電源電壓 DDV — +18V V 輸入電壓 ,所有輸出 inV — DDV + V 每管腳的直流拉電流 I 10 mA 工作溫度范圍 — Ⅰ類、Ⅱ類 aT 55— +125 40— +85 ℃ 蓄電溫度范圍 strT 65— +150 ℃ 每個輸出端最大連續(xù)輸出驅(qū)動電流 maxOHI minOLI 10 mA 每個輸出端最大連續(xù)輸出功率 maxOHP maxOLP 70 mW )(m a x DDOHOHOH VVIP ?? )(m in SSOLOLOL VVIP ?? 采用 脈寬調(diào)制法時的 誤差分析 1. 測量電容的容量轉(zhuǎn)成脈沖寬度時誤差要小，解決措施： R32， R33， R34選誤差小的電阻誤差選 %。 MC14543的介紹 第三章 總體電路設(shè)計 25 圖 314 MC14543 引腳圖 由圖可見，它主要包括 16 個引腳，分別是： 1 腳（ LD）： 鎖存器禁 止 端 2－ 5 腳（ A－ D）： 8421 碼的輸入端 6 腳 （ PH）： 相位輸入 端 7 腳（ BI）： 空白顯示 8 腳（ ssV ） :地 9－ 15 腳（ af） :七段數(shù)碼的輸出端。共陽極就是把所有 LED 的陽極連接到共同接點(diǎn) ，而每個 LED 的陰極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp；共陰極則是把所有 LED 的陰極共同連接到接點(diǎn) ，而每個 LED 的陽極分別為 a、b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp。當(dāng) 5IC 也超過所能控制顯示的數(shù)值時， 5IC 又通過它的 14 腳溢出端送入 4IC 的 12 腳脈沖輸 入端， 4IC 和 1IC 通過同樣的方式來控制另外 2 個數(shù)碼顯示管進(jìn)行顯示。為了克服其不足，所以要采用對其數(shù)字進(jìn)行鎖存。（各集成電路的引腳功能詳見 下面介紹 ）數(shù)碼管是共陰 寸紅色 5 只、綠色兩只。其 4 腳是 8421 碼 A、 B、 C、 D 的輸入端， 9 至 15 腳七段數(shù)碼 a— g 的輸出端。 計數(shù) 顯示電路 顯示電路是由 1IC — 4IC 、 1Q — 3Q 數(shù)碼管及電阻電容組成。 第三章 總體電路設(shè)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。如果要用上升沿來計數(shù)，則信號由 CP 端輸入；如果要用下降沿來計數(shù)，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(shù)器的脈沖個數(shù)相對應(yīng)，每一時刻只有一個輸出端為“ 1”其余輸出端皆為“ 0”。它在本次設(shè)計中用在了脈沖發(fā)生電路和控制電路中，名為 9IC 。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(jīng) 1K 選擇后送計數(shù)電路顯示晶振的工作頻率。即完成校正功能。 6IC 的 5 腳將輸出 1024Hz 的方波，經(jīng) 16C 隔離后由 CZ1 輸出信號。計數(shù)器的工作時間關(guān)系是：清零（ 秒） —— 計數(shù)（ 1 秒） —— 鎖存（ 秒） 。 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(shù)電路將開始記錄脈沖個數(shù)，經(jīng) 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(xiàn)高電平，這些腳經(jīng)二極管 1D 7D 隔離后接在計數(shù)器的鎖存控制端上，使計數(shù)器顯示剛才記錄的脈沖個數(shù)，完成一次測量。測頻時，標(biāo)準(zhǔn)時間信號經(jīng)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(jīng)過門第三章 總體電路設(shè)計 19 控電路形成門控信號。按一下 AN 后， MC14017 的 1Q 出現(xiàn)高電平，相應(yīng)的 繼電器吸合，轉(zhuǎn)到下一量程，單位電路顯示 μF，數(shù)碼管的第一個小數(shù)點(diǎn)也會被點(diǎn)亮，完成容量的顯示。 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(jìn)入到下一狀態(tài) 第三章 總體電路設(shè)計 18 量程轉(zhuǎn)換及符號 控制電路 Q8TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1IC8NE555NQ24COUT12CE13Q03Q51Q76Q89Q911RESET15CLK14Q65Q12Q410Q37VDD16GND8IC9MC14017BCPD11JK1JK2JK3C8R371KR35AN100pFC7R39R38Q9Q10R36 D12D13 D14R40R41R42J1 J2J3564IC102BMC14081B8910IC103CMC14081BCL121311IC103DMC14081BCLVCC 圖 39 量程轉(zhuǎn)換及符號控制 電 路 量程轉(zhuǎn)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(guān) AN， 3 腳就輸出一個脈沖； 9IC 是分頻計數(shù)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(shù)分頻，得電瞬間電路被清零， 0Q （集成電 路的 3 腳）出現(xiàn)高電平 ，相應(yīng)的繼電器 J1 吸合， JK1 導(dǎo)通把 R32 接入測量電路，同時也在控制 210?IC 的 5 腳為高電平。 MC14060 的 10 腳和 11 腳的內(nèi)部門電路與外接的晶體元件構(gòu)成典型的晶體振蕩器，在這個設(shè)計中振蕩器是由晶體 JZ（ 1MHZ）決定，調(diào)節(jié) 3C 可微調(diào)振蕩頻率 ,1MHZ 的振蕩信號由MC14060 內(nèi)部的 14 級二進(jìn)制分頻器分頻后輸出需要的脈沖信號。 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(jìn)功能轉(zhuǎn)換開關(guān) 1K 送到計數(shù)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(diào)試等特點(diǎn)。放大倍數(shù) M＝ 28R / 31R ＝ 200 倍，已經(jīng)能讓 30mV 以上的信號放大到限幅狀態(tài)。 10MHz 以上的信號從 2CZ 輸入，先經(jīng)過電容 11C 的隔離后在 10IC （ uPC1651）中對其進(jìn)行信號放大，再經(jīng)過微波分頻電路 9IC （ AD829）進(jìn)行 100 倍分頻，從2 腳輸出的信號送入放大整形電路。 本電路中主要具有放大分頻整形的功能，根據(jù)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 。）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(jīng) RC 微分后在脈沖的下降沿形成一負(fù)脈沖觸發(fā)測量電路的工作。 測量電路 Q121Q132OUT110OUT29GND8Q76Q55Q64Q143CLK11Q47RESET12Q913Q814Q1015VDD16IC5MC14060BQ121Q62CLK10Q19GND8Q36Q45Q74Q53RESET11Q27Q912Q813Q1014Q1115VDD16IC6MC14040BTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1IC7NE555N123U1AMC14081B23174658 U3AD829C2R28C31 2JZC6VCCR30R31R29R32 R33 R34C4Q7C5CX CbVCC 圖 36 測量電路 第三章 總體電路設(shè)計 15 測 量電路是由 5IC — 7IC 、 110IC 及周圍電路組成。電容器和電感器是基本的濾波元件。 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(yuǎn)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。 在輸入電壓的負(fù)半周，其極性上負(fù)下正，即 a 點(diǎn)的電位低于 b 點(diǎn)的電位，二極管 D2和 D4導(dǎo)通， D1和 D3截止，電流 i2的通路是 b D2RL D4a。 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(fù)，即 a 點(diǎn)的電位高于 b 點(diǎn)的電位，二極管 D1和 D3導(dǎo)通， D2和 D4截止，電流 i1的通路是 a D1RL D3b。穩(wěn)壓器的輸入電壓應(yīng)比輸出電壓大一些，取 大于等于 3V，由多抽頭變壓器 T提供。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(yīng)。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(cè)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(jìn)一步改善紋波。 系統(tǒng)所用直流電 源 由三端集成穩(wěn)壓器 LM7812 組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源提供，如圖 34 所示： IN12OUT3GNDIC11 LM7812T1C2D1Bridge1C31234+12V220V+12VF1S12200uC1C4GND 圖 34 系統(tǒng)電源電路 設(shè)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。 電源 電路 電源電路 給控制電路及其它電路提供電源 ， 電源 設(shè)計是電路設(shè)計很重 要關(guān)節(jié) ， 它的穩(wěn)定與否涉及到電路 否能穩(wěn)定工作。 b． NE555 時基電路主要有 3 種基本應(yīng)用 1. 多諧振蕩器 高電平時間： T1=(R1+R2)C 低電平時間： T2= 振蕩周期： T=(R1+2R2)C C2 為抗干擾電容 ,一般取 ,要求不高也可不用。 Pin 8 (V +) 這是 555 計時器 IC 的正電源電壓 端。當(dāng)這個接腳的電壓從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時啟動這個動作。當(dāng)計時器 工作 在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 ,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。它通常被接到正電源或 忽略不用。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。 Pin 3 (輸出 ) 當(dāng)時間周期開始 輸出 555 的輸出腳位，移至比電源電壓少 伏的高電位。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn) ) 這個腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動它的時間周期。 NE555 電壓使用范圍為 則為 3V 15V。 NE555 是雙極性器件的第三章 總體電路設(shè)計 11 集成電路，內(nèi)含 2 個 555 電路的型號為 NE556，為 14 腳。最初由美國 SIGNETICS 公司在 1972 推出投放市場 ,很快得到廣泛應(yīng)用，也因為應(yīng)用廣泛，許多其它公司也推出了功能一樣的類似型號。 本表分為三個量程，即第一檔 0pF— 99999pF，第二檔 — ，第三檔 — 。 電子開關(guān)的開啟由基準(zhǔn)脈沖控制。 如測量一個 1pF 的電容，將電容接入一個單穩(wěn) 態(tài) 電路（如圖 32 所示） ， 此為 NE555 的典型應(yīng)用。量程轉(zhuǎn)換及符號控制電路由時基電路 NE555 接成單穩(wěn)電路和分頻計數(shù)電路 MC14017及周圍電路組成來控制量程和符號。顯示電路由 MC14543 和 MC14553 數(shù)碼管及周圍電路組成，來顯示相應(yīng)電容的大小。 第三章