【正文】 圖 216 伏安特性 圖 217 測試電路 本科 畢業(yè)設計（論文） 19 雙向觸發(fā)二極管除用來觸發(fā)雙向晶閘管外，還常用在過壓保護、定時、移相等電路 。用晶體管耐壓測試器檢測十分方便。由于轉折電壓都大于 20V，可以用萬用表電阻擋正反向測雙向二極管，表針均應不動（ R 10k),但還不能完 全確定它就是好的。轉折電壓的對稱性一般應小于 2 伏。當 UV(B0)時，管子擊穿導通進入負阻區(qū)。 圖 215 雙向觸發(fā)二極管 的結構、 符號及等效電路 雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對稱（見圖 216）。圖 215（ b） 、圖 215（ c） 分別是它的符號及等效電路，可等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對稱的 NPN 型晶體管。 與雙向晶閘管同時問世 ， 由于 結構簡單、價格低廉，所以常用來觸發(fā)雙向 晶閘管 ，還可構成過壓保護等電路。當脈沖不斷的來到時，計數(shù)狀態(tài)由 0000～ 1111 不斷變化。當 CLOCK 15 來到時，輸出為 1111。當 CP4 來到時，T3 置 1，而 T1 和 T2 均置 0，計數(shù)狀態(tài)為 0100。 CP2 來到時， T1 置 0， T2 置 1，計數(shù)狀態(tài)為 0010。若以 CLOCK l～ CLOCK 16 表示 16 個時鐘脈沖，其計數(shù)過程如下：復位脈沖過后，計數(shù)狀態(tài)為 0000。 圖 212 CD4520 的邏輯圖 本科 畢業(yè)設計（論文） 17 表 213 CD4520 的真值表 CLOCK ENABLE RESET ACTION 上升沿 1 0 加 計數(shù) 0 下降沿 0 加計數(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 的時序圖 CD4520 的最高工作頻率與電源電壓有關，當 UDD＝＋ 5V 時，fmax≈1MHz； UDD＝ 15V 時， fmax≈7MHz。 RESET 為復位端 ， RESET＝ 1（接高電平或正脈沖）時計數(shù)器復零，正常計數(shù)時 RESET＝ 0。 CLOCK 端靠上升沿觸發(fā)，此時 ENABLE＝ 1； ENABLE 端靠下降沿觸發(fā)，要求 CLOCK＝ 0。 CD4520 的工作原理： CD4520 的 邏輯圖 如圖 212， CD4520 的真值表如 表 213 所示 。 CD4520 是一個雙四位二進制同步加計數(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)設計（論文） 16 表 211 CD4520 引 腳功能 引腳 符號 功能 1 9 CLOCK 時鐘輸入端 15 7 RESET 消除斷 2 10 ENABLE 計數(shù)允許控制端 3 4 5 6 Q1AQ4A 計數(shù)輸出端 11 12 13 14 Q1BQ4B 計數(shù)輸出端 8 VSS 地 16 VDD 電源正 CD4520 控制功能： CD4520 有兩個時鐘輸入端 CLOCK 和 ENABLE，若用時鐘上升沿觸發(fā) ， 信號由 CLOCK 輸入 ， 此時 ENABLE 端為高電平 “ 1” ，若用時鐘下降沿觸發(fā) ， 信號由 ENABLE 輸入 ， 此時 CLOCK 端為低 電 平 “ 0”，同時 復位端 RESET 也保持低電平 “ 0”， 只有滿足了這些條件時 ， 電路才會處于計數(shù)狀態(tài) 。由于充電 時間常數(shù)遠大于放電時間常數(shù) ， 當穩(wěn)定振蕩時 ， 電容上電壓的波形如圖 28 所示。當合閘通電時，電容 C 上的電壓為零，管予截止，電源 VBB 通過電阻 R 對 C 充電，隨時間增長電容上電壓 UC 逐漸增大；一旦 UEB1 增大到峰點電壓 UP 后，管子進入負阻區(qū)，輸入端等效電阻急劇減小，使 C 通過管子的輸入回路迅速放電， IE 隨之迅速減大 ， 當 UEB1 減小到谷點電壓 Uv后，由于此時電流不再增大，管子截止；電容又開始充電。 因此 主要應用于各種張馳震蕩器， 定時電壓讀出電路，具有頻率易調，溫度特性好的優(yōu)點。 單結晶體管具有大的脈沖電流能力而且電路簡單，因此在各種開關應用中，在構成定時電路或觸發(fā) SCR 等方面獲得了廣泛應用。 隨著發(fā)射極電流 ie 不斷上升， Ve 不斷下降，降到 V 點后， Ve 不在降了，這點 V 稱為谷點，與其對應的發(fā)射極電壓和電流，稱為谷點電壓，Vv 和谷點電流 Iv。管子由截止區(qū)進入負阻區(qū)的臨界 P 稱為峰點，與其對就的發(fā)射極電壓和電流，分別稱為峰點電壓 Vp 和峰點電流 Ip 和峰點電流 Ip。 圖 26 單結晶體管的伏安特性 當 Ve＜ η Vbb 時，發(fā)射結處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有本科 畢業(yè)設計（論文） 14 很小的漏電流 Ice。 單結晶體管 兩基極 B1 與 B2 之間的電阻稱為基極電阻： rbb=rb1+rb2。 在阻值比較中， EB1 的阻值較大， EB2 的阻值較小 。 B1 和 B2 之間的 N 型區(qū)域 可以等效為一個純電阻，即基區(qū)電阻，在正常工 作 時，該電阻阻值隨著發(fā)射極電流的變化而改變。它的符號和外形 如 圖 24。 單結晶體管 BT33 單結晶 體管 BT33 在本設計中起振蕩器作用。 （ 4） 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多大八通道等多種結構，使用非常方便。 （ 2） 可以在不同電位和不同阻抗之間傳輸電信號，且對信號具有放大和整形等功能，使得實際電路設計大為簡化。當輸入端加入信號時，發(fā)光二極管發(fā)光，光線照射光敏晶體管，光敏晶本科 畢業(yè)設計（論文） 12 體管導通，其極電極電流與輸入電流成正比。 近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號，使其應用領域大為拓寬。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字（開關）信號，不適 合 傳輸模擬信號。 光 電 耦合器（ optical coupler，英文縮寫為 OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光 耦 它 是 一種將發(fā)光器件 （紅外線發(fā)光二極管 LED） 和受光器件 （光 敏半導體管 ）封裝 在同一殼體中的光電轉換器件，通過 電 — 光 — 電轉換 過程來傳送電信號，具有輸入端與輸出端絕緣（絕緣電阻高、隔離電壓高達 500～ 1000V）、結構簡單、體積小、響應速度快、抗干擾能力強、壽命長、無觸點、單向傳輸?shù)葍?yōu)點， 在數(shù)字電路上獲得廣泛的應用。這是因為雙向可控硅在一個方向導通結束時，硅片在各層中的載流子還沒有回到截止狀態(tài)的位置，必需采取相應的保護措施。由于主電極的構造是對稱的（都從 N 層引出），所以它的電極不像單向可控硅那 樣分別叫陽極和陰極、而是把與控制和極相近的叫做第一電極 A1，另一個叫做第二電極 A2。 雙向可控硅具有兩個方向輪流導通、關斷的特性。其特點是，當 G 極和 T2 極相對于 T1，的電壓均為正時 ,T2 是陽極， T1 是陰極。因該器件可以雙向導通，故除門極 G 以外的兩個電極統(tǒng)稱為主端子，用 T T2。 它 結構與符號見圖23。 其廣泛應用于工業(yè)、交通、家用電器等領域，實現(xiàn)交流調壓、電動機調速、交流開關、路燈自動開啟與關閉、溫度控制、臺燈調光、舞臺調光等多種功能。 本科 畢業(yè)設計（論文） 10 圖 22 晶閘管原理圖 雙向晶閘管 雙向可控硅也稱 雙向晶閘管 ， 是在普通晶閘管的基礎上發(fā)展而成的，它不僅能 代替兩只反極性并聯(lián)的晶閘管，而且僅需一個觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關器件。 由于 BG1 和 BG2 所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極 G 的電流消失了， 單向 可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。此時，電流 ic2 再經(jīng) BG1 放大，于是 BG1 的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。此時，如果從控制極 G 輸入一個正向觸發(fā)信號， BG2 便有基流 ib2 流過，經(jīng) BG2 放大，其集電極電流 ic2=β2ib2。 從晶閘管的電路符 號可以看到，它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極 G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性 。 本科 畢業(yè)設計（論文） 9 圖 21 單向 晶閘管 結構圖 晶閘管的特性 （ 1） 單向晶閘管 單向晶閘管 簡稱 SCR， 它 是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變?yōu)閷?，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷 ， 只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。 （ 4）按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。 （ 3）按封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑料封裝晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。 晶閘管的種類 晶閘管有多 種分類方法： （ 1） 按關斷、導通及控制方式可分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、門極關斷晶閘管（ GTO）、 BTG 晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種。無觸點運行 ,無火花 ， 無噪聲 ，效率高 ,成本低等。廣泛應用于可控整流、交流調壓、 無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中。 它 是 晶體閘流管 的簡稱 ，是一種大功率開關型 半導體器件 ,一般由兩晶閘管反向連接而成 。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅動電路來驅動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作。接收電路將發(fā)射器發(fā)射的已調制的編碼指令信號接收下來，并進行 放 大后送解調電路。指令編碼電路產(chǎn)生相應的指令編碼信號，編碼指令信號對載體進行調制，再由驅動電路進行功率放大后 由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)過調制的指令編碼信號。 變色燈遙控系統(tǒng) 遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器和接收 器兩部分組成。 本科 畢業(yè)設計（論文） 7 (4) 按同一時間能夠傳輸?shù)闹噶顢?shù)目分為：單路和多路遙控 。 (2) 按 信號的編碼方式分：頻率 編碼和脈沖編碼 。 相對電纜連線的優(yōu)點在于安裝成本低 (無需布線、不用地下工程、沒有電纜槽 )，提高了靈活性并降低了維護成本。 無線遙控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)在工業(yè)界和工業(yè)環(huán)境中有著越 來越多的應用的可能。 在三遙技術中，無線遙控技術占著極其重要的位置。 如果 用 電路 使紅 、 綠 、藍光 燈 分別兩兩點亮 、 單獨點亮及三基色 燈 同時點亮 ， 則能按圖 14 的情況發(fā)出七種不同顏色的光來。 遙控變色 燈的變色原理如圖 14 所示。 三種色源燈可以單獨發(fā)出紅光、綠光和藍光。 ④ 混合色的亮度等于構成該混合色的各個基色亮度之和。 ② 自然界中的大多數(shù)顏色都可以用三基色按一定的比例混合得到。 ＋ ＋ — 本科 畢業(yè)設計（論文） 5 圖 13 接收電路 遙控燈變色的光學原理 三基色原理與混色 人們在進行混色實驗時發(fā)現(xiàn)：只 要選取三種不同顏色的單色光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)色彩，具有這種特性的三個單色光叫基色光，對應的三種顏色稱三基色。使用特 點是當按下發(fā)射機某操縱鍵，對應某一路繼電器吸合，松開操縱鍵，則該 路繼電器釋放，多路同時按下時，將對應有多路輸出，松開按鍵則同時關斷。通過上述測試說明功能正常。 I。 圖 11 是接收電路外形引腳。 TWH9238 接收模塊一般采用塑殼封裝，在端頭由 7 根引出腳， 除“ +”，“ — ”分別為模塊供電端的正極與負極， 9238 供電電壓為直流 6V， A ,B,C,D 為四個數(shù)據(jù)輸出端， I。 遙控開關控制電路的設計方案 本設計的遙控開關采用 四通道微波編碼遙控器 ， 其構成包括匙扣式發(fā)射機，以及一只接收解碼電路。如果使用多個輸出端，則只有多種狀態(tài)輸出，可控制燈的開、關與不同的亮度等級。區(qū)別在于：在按 A 鍵 后，變色燈可根據(jù)音樂的強度自動變換，而在按下 C 鍵時， 進行手動控制， 需每按下一次，變色燈的色彩才會變換一次。音樂強度可改變單結管震蕩頻率，使變色的節(jié)奏根據(jù)音樂強度自動不停的變換，呈現(xiàn)出美輪美奐的效果。由于CD4520 的 3 個輸出端，每一位代表一種顏色，當該位為“ 1”即高電平 時，使相應的可控硅導通、對應顏色的燈泡發(fā)光，從而呈現(xiàn)出 7 種不同的顏色（當三個燈泡都不發(fā)光呈現(xiàn)黑色時不算）。 使用雙四位二進制同步加計數(shù)器 CD4520 的一組的 3 個輸出端，分別控制紅色、綠色、藍色燈。 D： Down，關閉所有功能。 B： Bright， 即亮度控制。 遙控發(fā)射與接收部分的遙控器設 4 個按鈕： A、 B、 C、 D。 亮度 控制通常是改變通過燈具的電流或電壓的大小， 以 調節(jié)燈具的發(fā)光亮度。 由于遙控所要達到的目的是實現(xiàn)對電燈亮度進行調節(jié)，最為理想的方案就是利用可控硅來進行調節(jié)，通過控制其導通角來實現(xiàn)調壓控制，而在設計這類電路時的關鍵是對其觸發(fā)電路的設計，如何準確可靠地向可控硅提供觸發(fā)信號，也就成為制作成功與否 的關鍵，要想完成對可控硅導通 角的準確控制，必須有相應的同步信號。 本科 畢業(yè)