1、电子制作步步高（一）CMOS 多谐振荡器的制作读者互动邮箱:wangrenli2008sina.cornAG学习与交流 1电子制作步步高(一)CMOS 多谐振荡器的制作初次接触电子制作,可以从振荡器制作开始.该振荡器总共 12个元器件,花钱虽很少,涉及的知识面却较广.当你从设计,布局,安装,调试,花了几个小时.最后做好并调试出来,一定会很高兴.一,电路及工作原理电路见图 1.74HC00 为四一二输入端与非门.如果将二输入端与非门的一个输入端接高电平,或者将两个输入羰短接,则其输出便与余下的个输入端或两个短接的输入端反相,相当于个反相器.在图1 所示电路中,设 IC1A 的脚,IC1B 的 脚
2、为高电平(K1 按下,I(2 断开),则 IC1A 可看作 脚输入脚输出,可看作 IClB(脚输入脚输出的反相器,其传输特性如图 2 所示.由于 R1 的负反馈作用,如果脚电压较低,脚输出高电压,则通过 R1 把脚电平拉高;如果脚电压较高,脚输出低,则通过 R1 把脚电平拉低,结果折衷停在中心点 c.输出Vcc汪仁里100%反馈到输入,相当于把左下三角形部分按照虚线折到右上角.虚线与传输特性的交点 C 就是反相器的工作点,约等于 1/2VCC.C 点位于传输特性的陡坡中心.本例中,74HC00 输入变化 lmV,输出变化高达 1V.由于 IC1脚和脚连接,其脚输出的信号与图 2 输脚同相但幅度
3、放大.图中 c1 起正反馈作用.只要脚电压有微小的波动,如提高 0.1mV,则脚电压降低 100mY,再经 IC1B 反相,脚输出电压升高大于 1v,此电压变化通过 c1 送回脚,使脚电压继续升高,直至 VCC+0.7v.这时,IC1 内部的保护二极管导通,使输入电压不能高,反相器工作点停在图 2 的 D 点.D 点位于传输特性的水平线上,输入变化几乎不影响输出.此时,IC1 的脚为高电平,脚为低电平,脚为高电平.电阻 R1 接在,脚之间.脚是输出端,内阻很低,脚是输入端,内阻极高.高低的电位差使得 R1 上的电流 I 的方向如图 3K3,K4,/Ic1脚所示,放电的起始电压为 vcc+0.7
4、V,放电._1=一的最终电压为 0v.倒 3实际放电到 C 点(1/2VCC)附近,就停止了.放电从 VCC+0.7v 到1/2VCC 约需 1.1R1CI=I.1(2.210)(0.1100.25s.这时,脚变低,经过 IC1A 反相放大一脚变高一 Ic1B 反相放大一脚快速变低一 c1 一脚. 正反馈作用持续到脚电压降至一 0.7v.这时 IC1内部的保护二极管导通,使输入电压不能低,反相器工作点停在 E 点.E 点在传输特 l 生的水平线上,输入变化几乎不影响输出.此时的状态是 低,高,f 氐.R1 对 c1 充电.充电起始电压为一 0.7V,充电最终电压为 VCC.充电从 0.7v 到
5、 1/2VCC 约需 1.1R1C1=0.25s,然后就停止充电,进入正反馈,转向工作点 D.实际上,电路工作在 D,E 状态的时间长,经过 C 的时间很短,故输出是个方波,个周期约 0.5s.方波比正弦波谐波多 ,听起来比较图 1悦耳.许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的.如果幅度能随音拍变化,就更好听了.同理,IC1C 的脚=高,IClD(,并接,也可以看作两个反相器,产生周期为 0.5ms 的方波振荡.也就是 2kHz.因为蜂鸣器的谐振频率在 2kHz 左右时电一声转换效率最高,听起来最响.选择电容 1000pF 时电阻约为 250kfl,图 1 中将 500kfl 电位器
6、调到中心位置附近可找音量最大点.R2 也可用 240kO,一 270k1 固定电阻试试.因为蜂鸣器的电阻约 40ll,IC1 的输出阻抗约 lkll,故 IC1 不能直接驱动蜂鸣器,所以要经过 Q1 进行电流放大.IC1C 脚输出高电平 3v,Q1基极导通时电压为 0.7V,R3=lQ,Q1 基极电流为(30.7)/lk=2.3mA,Q12008 年第 1 期电子捌作?69放大倍数为 50,集电极电流115mA.而 400 蜂鸣器只需70mA 驱动,两端电压达 2.8V.那么 11570=45mA 的电流又到哪里去呢了?Q1 放大倍数为 50,是指 Q1 在线性放大区内 Ir/I,到了饱和区,
7、Ic/I 下降,这时 Q1 的管压降很低.与非逻辑的控制作用:IC1A的脚平时通过 R4 接地,脚输出恒高,脚=脚,脚输出恒低.脚:脚=低,脚为低 ,蜂鸣器不响.整个电路耗电极小.K1 按下后,脚高电平,IC1D,IC1C 产生 2Hz 的方波,控制IC1D脚,脚为高电平时,ICID,IC1C 产生 2kHz 方波通过R3,Q1 驱动蜂鸣器;当脚为低电平时,IC1D,IC1C 停振,脚输出低电平,Q1 关断.从而使蜂鸣器发出每秒 2 次的断续嘀一嘀声.IC1B 脚平时通过 R5 接高,正常工作,K2 按下后,脚为低,ICIA,IC1B 停振.脚=脚恒高,蜂鸣器发出持续的嘀声.=,通用电路扳的装
8、鼍许多同学拿来一个元件便焊一个,或者将电阻排成一排,电容排成一排,正面很好看,背面焊线象蜘蛛网样,自己都弄不清哪个头应连哪个头.实际上,在装配时不管元件有多少,在往电路板上插元件前要一定仔细规划一下,应尽量避免连线交镨.如图 4 所示,IC1 的引脚排列图 470?电子臼作 2008 年第 1 期时从缺口开始逆时针方向数,下方 7 只脚依次为脚脚,R1 靠近脚一脚,C1 靠近脚,脚为地,脚靠近 R4,K2,Q1 的 E 极.上方 7 只脚为脚,R2 靠近脚,C2,R3 靠近脚,Q1 的 B 极靠近 R3,BP 靠近Q1 的 C 极.这样布局后,以 IC1 为中心,上下用裸铜线或电阻脚在通用电路
9、板平面上放射状连出,连线基本上可以不交错.检查时,也同样以 IC1 为中心,一个脚一个脚查.三,调试元件全部安装完毕后,不忙加电试,先在电源+与试验板 vcc 之间串一只电流表,正常情况下,电流极小.如电流大于 500A 且不稳定,说明有输入端悬空,虚焊的情况.可以这样检查:人体接触改锥金属部分 ,用改锥头依次碰 IC1 各脚,若电流变化明显,说明该脚接线有问题.如果电流正常,则将电流表置于 100mA(200mA)挡,按下 K1 电流有变化而不响的 ,查 R3,Q1,BP;按下 K1 电流很小而不响的,查 IC1.1.查 BP,用镊子瞬间短路 Q1 的 C,E 极,电流有变化 ,蜂鸣器应有“
10、 卡一吧“ 声.如果没有,说明 BP 坏或线未连上 .2.查晶体管,在 R3 靠近 IC1 端用镊子瞬间接 VCC 或地,来回接 ,蜂鸣器有应“ 卡一吧 “声.如果没有,说明晶体管坏,接反或线未连上(瞬间短路一般不会损坏 IC).3.查 IC1,按下 K2,用数字万用表量电压,IC1 的脚都应当不高不低.比如,在 3V 电池的情况,测量值约 1.5v.如果恒低,脚恒高,如果脚为高,说明 K2 按下起作用,脚为低说明 R2 负反馈不起作用.用红表笔短路,脚,黑笔接地,电压表显示不高不低,R2 可能虚焊.如果脚为低,说明 K2 按下不起作用,查脚,脚.脚高,说明开关 K2坏或未接好.脚,脚均低,说明 Ic坏或焊点短路到地.K1 按下时,脚电压读数不稳定,一会儿大一会儿小,说明 2Hz 振荡正常 ;如果恒高或恒低 ,也可以红表笔短路,脚来查故障.K1按下的检测方法以此类推.至四,扩展应用1.门窗防盗报警外部接线如图 5 所示.K3,K4 平时红竺茬眷 I 一接通,一旦门窗被撬开,K3,K4 中有一由个断开,就报警.l2.物品防盗和入侵报警外部接线如图 6,图 7 所示.圈
