电子电路设计总结(5)

2019-08-30 22:05

不同的码,只要改变一下脉冲宽度即可,这样每个子机编码一般是不同的。

图3-2-7 母机电路

母机的接收电路与图3-2-3是基本相同的。当母机电路的Sl左掷时,为防丢状态,中掷时关机,右掷时寻子机状态。初次使用时,要初始化,Sl左掷,子母机靠近,PIC12C508的4脚收到子机脉冲,记下编码方法,即学习,学习成功时,U1的7脚输出一个高电平脉冲,报警声响,说明学习完毕。

在使用中,若母机收到子机信号,则U1的7脚为低电平,5脚输出频率约1Hz的脉冲,使V8闪烁,表示收到子机信号。若母机收不到子机信号,V1的7脚间歇输出高电平,高电平时,报警电路V1-V4导通,报警电路工作,5脚输出高电平,V8一直亮,表示收不到子机信号。当Sl右掷时,V1的6脚为高电平,表示处于寻子机状态,V1内部判断相反,变成收到子机信号,电路报警,收不到子机信号不报警。

3.3 自制汽车电瓶监视器

3.3.1 设计过程

图3-3-1是发光二极管电路。一般情况下在电路中发光二极管一定要串一限流电阻器,电阻器阻值的大小根据发光二极管的工作电流来决定。这里VDl选用红色φ3的发光二极管和电阻器Rl的阻值为lK,使输入电压在3-l2V变化时发光二极管的工作电流约为l~lmA。

图3-3-1

图3-3-2又增加了一只绿色φ3的发光二极。图3-3-1管VD2,同时在它的前边还串接了一只lV的稳压二极管VD3,这样只有输入电压超过l2V时绿色发光二极管VD2才会亮。电阻器R2也是一只限流电阻器,只是因为稳压二极管VD3可以有lV的电压降,所以电阻器R2的阻图3-3-2值只有100?。

图3-3-2

为了使电瓶电压超过l2V时只有绿色发光二极管VD2亮,而红色发光二极管VDl不亮,电路中设置了三极管VTl和电阻器R3,见图3-3-3。这样当电瓶电压超过l2V时,电阻器R3使三极管VTl导通,红色发光二极管VDl两端得不到应有的工作电压(-般在1.8-2V左右) ,所以红色发光二极管VDl不亮。

图3-3-3

如果输入电压继续升高,超过13.5V时,表明汽车发电机工作正常,在给电瓶充电。为把这种状态指示出来,而又不再增加发光二极管的个数,电路设置了三极管VT2和微调电阻器RP。使电压超过13.5V时三极管VT2导通,迫使三极管VT1不能导通而截止。这样红色和绿色发光二极管都亮。表示汽车在充电状态。完整的电原理图如图3-3-4所示。

图3-3-4

3.4 前置放大器设计

要完成对宽频(0-30MHz)信号的放大。因此前级放大电路既要带宽高,噪声又要足够小。 我们采用了差分放大电路以实现宽频带,同时又抑制了噪声。电路结构简单可靠、容易搭建。采用AD84和AD603构成前级放大电路。其电路如图3-4-1所示。

图3-4-1

AD844是一种高速宽带放大器。它的-3db带宽在20MHz以上,-ldb带宽在60MHz以上,具有良好的直流和交流特性。由于AD844频带较宽,因此在使用时正负电源端对地应接两个去搞电容。另外AD84的带宽决定于它的反馈电阻,一般情况下取500 - 2000n之 间而不能太大。本实验选取750?。AD603是一种具有程控增益调整功能的芯片。它是美国ADI公司的产品是一个低噪、90MHz带宽、增益可调的集成运放,压摆率275V/us。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围,增益在-1-+30dB时的带宽为90MHz,增益在+9-+41dB时为9MHz,改变管脚间的连接电阻可使增益处在上述范围内。

3.5 交流负载恒压电路

3.5.1 电路原理

电路基本思想仍采用常规的相位控制晶闸管(可控硅SCR)的方法对单向交流导通角进行调整,从而实现调压。设定晶闸管在电网电压正常值220V时,有一个固定的导通角,使负载上电压处于一个选定值(例如200V),若电网电压上升某一数值,则通过控制电路使晶 闸管导通角减小某一角度;若电网电压下降某一数值,则通过控制电路使晶闸管导通角扩大某一角度,只要做到控制精度适宜,就能使负载上每个电压波形里交流有效值总保持在原选定值上。

我们将电网电压(220V)变化10%的总量22V为8档,每档之间电压差为22V/8=2.75V,即电网电处在220V的基点上时,不论是增量变化还是减量变化,只要变化量≥2.75V(只占电网电压的1.25%),就立到了一个相应的调整档位,控制电路就会对晶闸管自导通角进行调整。因为在电网电压升、降两个方向上全有8个档位,因而不论电网电压如何改变,负载上的电压都能自动处于相应的细微调整之中而维持基本不变。

3.5.2 电路分析

这是一种模一数与电阻阵列组合的增益控制方式,具体电路原理如图3-5-1所示。 电网电压由变压器B1进行降压及桥式整流BR和电容C1滤波以后,一路加至三端集成稳压器LM7805的输入端,由它给出控制系统部分的工作电压;一路加至电位器RP1上,相应的电网变化状况也会随时反映在RP1的中点位置上。

ADC0809是8路8位模/数转换芯片,将其地址选通输入端ADD-A、ADD-B、ADD-C均接地,只选择了IN-O一路作为模拟电压输入通道。 6、7、22连接在一起形成连续进行转换的工作方式。

NE555芯片接成一个时钟发生器,提供ADC0809所需时钟脉冲(时钟范围:10~1280Khz)。

图3-5-1

为了提高测量精度,图3-5-1中将两个参考电压ref(-)、 ref(+)连成对称接法,分别调整电位器RP2和RP3,使它们的中点电压各为2.25V和2.75V,这样,即将IN-O输入电压VIN的范围定在+2.5V ≤VIN≤+2.75V之间,转换后的数值也相应在O-FFH之间。如此,当电网电压为正常值220V的时候,IN-O输入的模拟电压应为中值2.5V,转换的相应数值也应为80H(128),以便于随着电网电压在升、降两个方向改变时,转换的数字量也能随着变大或变小。高4位(msb2-1,?.msb2-4)的16种取值 (0000,0001,??,1111)通过4线/16线译码芯片74HC154区分出0-15来,分别作为调整档位使用即可。数字的低4位(sb2-5……sb2-8)在电网变化中,变化过于频繁以及数值过小,舍弃不用。每针对IN-O某一模拟输入电压值,ADC0809的数据高四位就有一个对应的转换数值,经74HC154译出的输出线0~15就对应一根有效输出端为“0”。自然,在上述中值的情况下, 74HC154的数据输出端8也为“0”,而其余输出端均为 “1”飞经74HC04反相后,有效的输出端为“1”,无效的输出端为“0”。本电路不宜用74L04作驱动,因为TTL电路高电平“1”输出电流只有400μA,而HC门电路输出达20mA。RO,R1,R2的阻值远小于TTL电路内阻,是不能用的。

由图3-5-1中可见,74HC154译出的输出线。0~15,各自经74HC04反相器后,接一只二极管(用于线间隔离)和一只不同阻值的电阻后并联在一起,但其中同一时刻只有一根有效的输出线(即一个数据)作为电容C2的充电电源。二极管既要压降小又要反向漏电小。用1N4001压降大,用2AP9反向漏电大,用肖特基二极管1N5817较好。

可调单结晶体管PUT(BT40)与一般单结晶体管的特性完全相同,但更优越。它的基极电阻rb1,rb2是外 接的,控制极电压VG(本例中为+2V)由+5V通过rb1、rb2分压确定,当其阳极电压VA(也即电容器C2上电压VC2,其波形呈线性逐渐增加趋势)充至超过VG时(VC2=VA≥ VG),PUT管A-K间即呈低阻导通态(通态压降≤1.5V),C2上电压通过PUT管和光耦合双向驱动器MOC3023输入端放电,使光耦中的光敏双向晶闸管触发外接双向晶闸管SCR导通。一旦C2上电压低于PUT管的谷点电压,PUT管A-K间又立即关断,使C2开始下一次充、放电过程。因此C2上重复出现的是锯齿波形。

电网电压变化是连续的,设电网电压220V有一升压变化,引起取样电压VRP1上升,通过IN-O输入ADC0809后,转换的高4位数值从8开始趋向变大,数据输出线9~15端上外接的的R 9~R15也应呈阻值增加趋势,这样,它们分别与C2构成的充电时间常数逐渐延长,使可调单结晶体管PUT发出触发脉冲的时刻相应后移,自然,当转换完的数值相应停在某一挡位时, 调整晶闸管导通角也减小到一适当程度,从而保持了负载上电压平衡。对于电网电压220V降压变化的调整过程,所不同的只是调整方向相反,读者不难分析R8~RO应呈阻值减小趋势。

简言之,RO~R15的作用效果类似一只跟踪电网电压变化而及时改变阻值的电位器。 图3-5-1中运算放大器LM358组成过零检测电路,以保证触发电路与主电路的同步。桥式整流后的脉动直流电压Va通过R16和二极管D16分压,二极管D16的正向压降加到运放同相输入端,反相输入端的参考电压由+5V通过R1、R18分压取得。在电网电压波形每过零点时,V->V+,运放输出端Vb为“0”,C2通过二极管D17放电到零;零点过后,V+>V-,Vb为“1”,二极管D17截止,使C2又重新从零开始充电,保证了每个电压波形里产生第一个触发脉冲的时间均相同。 图3-5-1电路中各点电压波形如图3-5-2所示。

图3-5-2


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