数显电路原理.ppt

T C R 12 C 2 ln 2
※
21
在计数时间TC内，计数器记录的脉冲个数N为
N TC TX R 12 C 2 ln 2 2 R 2C1
/
R R
4 5
V 1m VX

R 12 C 2 ln 2 2R 2C1
/
R R
4 5
V 1m VP
应令N=10VP ，取C1=330p，则由R12、C2、R4、R5、 V1m可求出R2′
3、 9月3日（下周一）上午8:00
乙 班进实验室
4、 9月6日（下周四）下午1:00
答辩
end
29
（4）关于溢出报警电路 74LS74：双D上升沿触发 器，异步清0端低电平有 效。 74LS74-2在此作反相器， 清0端接90-2的QD， 当VP的绝对值大于9.9时, QD出现下降沿, Q由0变1， 为74-1的CP送去触发信号； 此前，74-1先开机清0，而后D端又被充电至高电平（在 计数时间）。则触发信号来到，74-1翻转，输出高电平，使 与门74LS11开启； CC4010和电阻、电容构成的多谐振荡器输出的方波信号 经与门6，使蜂鸣器闹响，发出报警信号。 ※ 数显式测量电路对此没有要求。 30
电子课程设计
β数显式测量电路的 设计、安装与调试
1
《数显式测量电路的设计、安装与调试》
意义： 继学习模拟电路和数字电路理论知识后的实践教学环节： 经历由给定的设计任务书→查资料、选方案 →框图设 计，选择元器件 →单元电路和整体电路设计→安装调 试→印刷电路板图设计、绘制→写总结报告的全过程；
※
R 21 R 20 R 21
VX VP
问题：如何实现β —VX转换？
难点！
※
15
※ 提示：测试条件
VCC
（1）IB=10μA，允许误差±2%； ——采用固定偏流电路
IC
Rb IB
RC
VCC － VBE IB = Rb
只需选择合适的VCC 、Rb。 还有一个测试条件
（2）14V<VCE<16V，且对不同值的三极管， VCE 的值基本不变。 此时，电路中不能有RC 。
○ ○ 1
&
与非门
反相器
④分立元件，包括电源、地线用符号表示，标出数值，电阻、 电容等应选用标称值。 ⑤连线应横平竖直，不准画斜线，交叉点应用黑圆点标出。
※
27
（3）总体电路绘制
可对所设计电 路进行multisim 仿真
※
28
通知：
课代表留电话 讲课。
1、明天（本周二） 上午1-2节 2、明天（本周二）下午1:00 甲 班进实验室
※
12
三、方框图设计：
七段译码器
七段译码器
10进制 计数器
10进制 计数器
被 测
VP／VX 转换电路
JFET
压控振荡器
计数时间产生电路
与 门
清零信号产 生电路
13
四、主要单元电路设计和参数计算：
①VP—VX转换电路：
※
14
ID
I1
ID I 1
VDS
VCC R 22
10 A
VCC 10V
清0信号的宽度tW0≈0.7R13C4 tW0选择的原则: a.应远大于74LS90的清0信号的延 迟时间(40ns); b.应远小于计数脉冲的最小周期 Tmin（由计数时间TC/99决定） ——为什么？ 即：0.4μs<0.7R13C4<300 μs。
1
1
思考：数显式测量电路与此是否相同？
※
26
※
18
由波形图可知
t1 2 V am C 1 VX R2
/
而
V am
R4 R5
V
1m
TX ≈t1 ≈2 R2 C
1 fX = TX 1 2 R2 C
/
/
R4 V
1
1m
R 5 VX
R 5 VX
1
≈
R4 V
1m
取
R R
4 5
0 .7
例如，R4=15K，R5=24K 思考：数显式测量电路 与此有何异同？
※
10
二、结型场效应管夹断电压数显式测量电路设计要求
（1）可测量N型沟道结型场效应管夹断电压VP（负值， 绝对值<9.9)，测试条件为： a.漏源电压VDS = 10V，
允许误差±5%；
b.漏极电流ID = 10μA， 允许误差±1 μA; 此时的栅源电压VGS
即为夹断电压VP 。
※
11
（2）用两只LED数码管构成十进制数字显示器，高位与 低位间显示小数点，即最大显示数字为9.9 。数字显示器 显示的数字应当清晰，显示周期的长短要合适，（应大于 人眼的滞留时间0.1S)。 （3）设D、G、S三个插孔，当被测场效应管插入时，打开 电源，显示器即显示该场效应管的夹断电压VP的绝对值。
※
19
③计数时间产生电路：
T d ( R 11 R 12 ) C 2 l n 2
T C R 12 C 2 ln 2
※
20
由TC=30ms，Td=0.5s， 并取C2=0.33μF， 可定R11、R12 。 C3是滤波电容， 可取0.01 μF或0.022 μF 。
T d ( R 11 R 12 ) C 2 l n 2
R 2 560 K
注意：数显式测量电路与此有何异同？
④计数、译码、显示电路：
原电路采用74LS90计数器、 74LS49译码器和共阴极LED 数码管。
※
22
74LS90：2/5异步十进制计数器，包含1个二进制计数器 和1个五进制计数器，下降沿触发； 有2个异步清0端、 2个异步臵9端，均为高电平有效。
两位十进制计数器的连接方式如下：
90-2
90-1
思考：数显式测量电路与此有何异同？
※
23
说明：
此处采用的七段译码器49是高电平 输出有效，后接共阴极数码管。由 于TTL门电路IOH很小, 不适于用拉 电流驱动，即不能直接驱动LED数 码管，必须加驱动电路。
而数显式测量电路要求采用的 七段译码器47是低电平输出有效， 后接共阳极数码管。是灌电流驱 动， TTL门电路IOL很大, 可以直 接驱动LED数码管。
※
3
两组班级交叉进行
时间安排：
框图和原理电路设计 安装调试 印刷电路板图设计 写总结报告 甲 自控1001 自控1002 乙 自实1001 自控1003 自控1004
答辨
※
4
任务书： 设计一个数显式测量电路，要求： 1、可测量NPN硅三极管的电流放大系数 <199，测试条件为： （1）IB=10μA，允许误差±2%； （2）14V<VCE<16V，且对不同值的三极管， VCE的值基本不变。 2、用两只数码管分别用来显示十位和个位 发光二极管用来显示百位，其亮状态和 暗状态分别表示1和0，
（3）总体电路绘制（注意事项）
①布局合理，疏密有致。（纸张尺寸:A4 ） ②注意信号流向：通常从输入端或信号源画起，按信号流向的 主通道，由左至右，由下至上（或反之），将各单元电路依次 排列成S形。 ③集成电路用示意图（非管脚图）表示，并标出型号和有用管 脚号。与非门和反相器按单个门电路的符号画出。
2
教学方法：教师指导，学生自学相结合。
教师只针对每一阶段的重点、难点进行讲解，整 个设计过程、安装调试过程要求由同学自己完成。
教学安排 分四阶段：
第一阶段：框图和原理电路设计 ； ——30分；
第二阶段：安装调试；——40分
第三阶段：印刷电路板图设计； ——10分； 第四阶段：总结 、答辩。——20分。
※
8
一、数显式测量电路的基本结构：
显示器
译码器
锁存器 X 被测参数 转换电路 VX 计数时间 产生电路
压控振荡器
V1 & V3
计数器
V2
※
9
工作波形图：
V1 V2 V3 清0信号 锁存信号 显示时间 TC
Td
说明：如果计数时间远小于人眼的滞留时间（0.1S），锁存器 可以省略；利用译码器的消隐端，使数码管在计数时间内为暗 状态，效果更佳。显示时间远大于人眼的滞留时间（0.1S） 。
※
7
3、主要单元电路的设计和参数计算（根据性能、指 如 《 VP数显式测量电路》中的 标要求）： VP—VX转换电路；
压控振荡器；
计数时间产生电路； 计数、译码、显示电路；
清0信号产生电路等。
4、绘制整体电路图：用A4纸画出。参考 P14图1-13。 明天（周二）下午1:00 每人交框图（B5纸）、总体电路图（A4纸）各1份
※
16
If IC = IB 。IC与成正比。 Ii +
Rf
Vo
后面应加一个电流到电压的转换电路 ——电压并联负反馈
如何把两部分电路连接起来，同时又能 保证BJT工作在放积分电路， A3：迟滞比较器， V1m=±13V（VCC= ±15V）
工作波形如图所示：
R VCC VF VOL ID
+5V
& VOH
R
拉电流驱动
VCC
& 灌电流驱动
限流电阻 R=?
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译码器的消隐信号？
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⑤清0信号产生电路：
T WO R 13 C 4 ln
0 4V 0 2V
74LS90的清0信号为正脉冲，且必须产生在计数时间V2
（高电平）上升沿到来的时刻。由此可采用下列电路：
※
5
3、数字显示器显示的数字应当清晰，显示 周期的长短要合适，应大于人眼的滞留时间 （0.1S)。 4、设B、C、E三个插孔，当被测三极管插入时， 打开电源，显示器即显示该三极管的值。 5、限定使用的主要元器件如P16Ⅱ所示。