声光停电报警器

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停电报警器电路设计
班级 摘要 这里介绍的停电报警器不需要备用电池,当 220V 交流电网停电时,它就会 发出长约 5min 急促的"嘟-嘟-"报警声.它是根据光电耦合器 4N25 的性能,来 改变具有振荡器功能与非门 CD4011 的工作状态,当起振时陶瓷片 B 就会发出报警 声音.它可用于装有自动打铃装置学校的传达室中,知道停电后,可采用人工打 铃保证学校作息时间不受影响. Abstract: Presented here does not require battery backup power failure alarm, when the 220V AC power outage, it will send about 5min hasty "toot - toot -" alarm sound. It is based on the performance of optocoupler 4N25 to change with a NAND gate CD4011 oscillator function and the working state, when the ceramic films from vibration when the alarm will sound B. It can be used with automated equipment rang the bell of the school janitor's room, knowing, after power failure, can be used by hand-ling of school work schedule is not affected.
关键字: 关键字:无源报警器,光电耦合器 4N25,CD4011 目 录
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第一章 前言 1 第二章 电路原理及主要功能模块 2 2.1 电路原理图及其工作原理分析 2 2.2 振荡电路模块 3 2.3 整流电路模块 5 2.4 光电耦合电路模块 7 第三章 电路集成块和集成芯片基本功能介绍 9 3.1 二输入端四与非门 CD4011 集成电路 9 3.2 光电耦合器 4N2511 第四章 元器件选择及其分析介绍 14
4.1 电阻 14 4.2 电容 15 4.3 二极管 16 4.4 压电陶瓷片 18 第五章 电路装置,调试及其故障分析 19 5.1 元器件检测 19 5.2 印刷电路板的规划及其元器件的安装 19 5.3 手工焊接 20 5.4 电路的调试 ,故障分析及其结果 20 第六章 结束语 21 6.1 论文总结 21 6.2 工作展望 21 参考文献,资料索引 22 致 谢 23
第一章 前言 在电子科学技术高速发展的今天, 电子产品越来越多的应用在我们的日常生 活中,像日常我们工作所用的电脑,手机等等,这些高科技产品给我们带来了极 大的方便,这要归功于科学技术的高度发达.如今,日常生活也越来越走向电子 化. 无源停电报警器是我们所要做的毕业设计课题.它的电路主要包括振荡电 路, 整流电路和光电耦合电路三大部分. 无源停电报警器涉及到 《模拟电子技术》 , 《数字电子技术》中的相关知识.特别是对一些电路的分析都涉及到《模拟电子 技术》中所讲到的知识以及面对电路时的分析方法,思路.通过对本设计的模块 式的分开分析, 设计, 如整体电路是有振荡电路, 整流电路, 光电耦合电路组成. 我们把原本复杂的电路简单化,部分化,最后再把每部分有机的结合起来,这样 大大提高了工作效率,同时思

路是相当明确. 毕业设计是重要,但更重要的是设计是的思路,方法,我们不能单纯的拿一 个产品与另一项产品作比较.我们面对课题要深深挖掘它所包含的知识点,所含 的问题,认真总结解决问题的方法.面对常用的一些元件电阻,电容,集成电路 等等,我们要把他们有机的结合在一起,争取创造出更多的实验成果. 第二章 电路原理及主要功能模块 本章主要详细分析电路的工作原理及其各功能模块的工作原理, 还介绍了有 关功能模块的设计方案,设计思想. 2.1 电路原理图及其工作原理分析 (1)无源停电报警器的电路原理图如图所示:
(2)无源停电报警器的电路的工作原理: 图中,A2 即与非门 A-D 组成两个频率不等的振荡器,电路起振时,压电陶 瓷片 B 就会发出"嘟-嘟"报警声响.VD1-VD5,C1 和 C2 组成电容降压桥式整流 稳压电路,当 220V 电网正常供电时,C2 两端输出 15V 左右的直流电. 直流电一路经 R1 使 LED 发光,表示电网供电正常;另一路经 R2 注入光电耦 合器 A1 的 1 脚,使光电耦合器内藏发光管通电发光,因而光电耦合器内藏光敏 三极管导通.A1 的 5 脚为低电平,使与非门 A 的输入端 8 脚也为低电平,有与 非门的基础知识输出端 4 脚输出低电平,这时振荡器停振,压电陶瓷片 B 无声; 真流电的第三条支路是经 VD6 向 C5 充上约 15V 直流电,为 C5 存储电荷. 一旦 220V 交流电网停电,C2 储存电荷通过 R1 和 LED 泄放,很快降到 0V. 这时有电指示灯 LED 熄灭.同时,A1 的内藏发光二极管也随之熄灭,光敏三极 管截止,5 脚输出高电平,使与非门 A 的输入端 8 脚也为高电平有与非门的基础 知识输出端 4 脚输出高电平,所以 A2 的两个振荡器起振,B 就发出"嘟-嘟-" 报警声. A2 报警所需要电源来自电容 C5 储存的电荷,这时二极管 VD6 截止,C5 储存 电荷不会送到 VD6 左边电路去.C5 储存电荷只供 A2 使用,由于 C5 容量很大, 且 A2 是 CMOOS 电路耗电极小,已满足使用要求.当电网恢复供电时,LED 又点 亮,A1 的 5 脚输出低电平,振荡器停振,C5 又充满电荷.
2.2 振荡电路模块 此模块电路是无源停电报警器电路的主题电路,它是 A2 即与非门 A-D 组成
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两个频率不等的振荡器,正是这部分电路的输出决定陶瓷片 B 的效果. 通常振荡电路有 4 部分组成:放大电路,反馈网络,稳幅环节,选频网络组 成.其中反馈电路是正反馈电路,放大器的输入端外加输入信号 Ui 为一定频率 和幅度的正弦波,此信号经过放大器放大输出信号 Uo,而它又作为反馈网络的输 入信号,在反馈网络的输出端产生反馈信号 Uf.如果把反馈信号 Uf,作为输入 端的输入信号 Ui 输入放大器,当 Ui 与 Uf 的大小相等且相位相同,输入端可维 持一定频率和幅度的信号 Uo 的输出,从而实

现自激振荡. 为了使振荡电路输出一个固定的频率正弦波, 要求自激振荡只能在某一频率 上产生,而在其他频率上不能产生,因此振荡电路必须有选频网络,使得只有通 过选频网络输出的信号 Uf 和 Ui 相同的条件而产生自激振荡, 而其他的频率不能 满足条件产生不了自激振荡. (1)电路构成及工作原理 ①电路构成
其中电解电容 C5 是"电源",当 220V 交流电断电时,它所存储的电荷为振 荡电路供电.图中所示与非门 B 与 R4,C3 构成振荡器;与非门 D 与 R5,C4 构成振 荡器;由于数值有差别,所以是两个频率不同的振荡器,即构成振荡电路.陶瓷 片 B 是振荡的电路的输出端,有声音效果. ②电路的工作原理 它是有与非门 B,R4,C3 组成的振荡器,以及与非门 D,R5,C4 组成的振荡 器,其原理如下:用门电路组成的多谐振荡器(包括由反相器,与非门和或非门) 在各种电子电路中几乎都能见到,用与非门组成的多谐振荡器如图所示.其振荡 周期 T=2.2R2C1.
对于本设计,由于两个振荡器所包含的元件数值不同,有振荡周期公式 T=2.2RC 可计算出不同的振荡周期即不同的振荡频率.一个是以与非门 B 为
中心的振荡器,它的振荡频率 f=1/2.2*R4*C3;另一个是以与非门 D 为中心的振 荡器,它的振荡频率 f=1/2.2*R5*C4.显然两者产生频率不同的振荡频率,所以 达到振荡效果,通过陶瓷片 B 就发出嘟-嘟的声音. 2.3 整流电路模块 这部分的电路的主要作用是整流,通过整流稳压电路把实际外电网中的 220V 交流电整流成本次毕业设计所用的直流电,整流后得到的电压约为 15V 的 直流电.直流电基本分三条支路流动:直流电一路经 R1 使 LED 发光,表示电网 供电正常;另一路经 R2 注入光电耦合器 A1 的 1 脚,使光电耦合器内藏发光管通 电发光,因而光电耦合器内藏光敏三极管导通.A1 的 5 脚为低电平,使与非门 A 的输入端 8 脚也为低电平,振荡器停振,压电陶瓷片 B 无声;真流电的第三条支 路是经 VD6 向 C5 充上约 15V 直流电. (1)电路构成及工作原理 ①电路构成 整流稳压电路是有 VD1-VD5,C1 和 C2 组成电容降压桥式整流稳压电路.如 图所示
图中最左端为 220V 交流电输入端,电容 C1 起降压的的作用,有四个二极管 VD1-VD4 组成的电桥是整流稳压的主题电路,它有把常用交流电转换成本实验直 流电的作用.C2 的作用是电容滤波,形成电容滤波电路,可以获得平滑的直流 电压.而稳压二极管 VD5 稳定输出电压的的作用,把直流电稳定成某一固定值 ②电路的工作原理
电路的工作原理可归纳为二极管导通,截止的过程
当二极管输入电压 Ui 上端为+时,D1,D3 导通,D2,D4 截止,其流向(1) 在 ui 的正半周,D1,D3 导通,D2,D4 截止,电流由 TR 次级上端经 D1→ RL →D3 回到

TR 次级下端,在负载 RL 上得到一半波整流电压.
当二极管输入电压 Ui 上端为-时,D2,D4 导通,D1,D3 截止,其流向(2) 在 ui 的负半周,D1,D3 截止,D2,D4 导通,电流由 Tr 次级的下端经 D2→ RL →D4 回到 Tr 次级上端,在负载 RL 上得到另一半波整流电压.于是得到全 波整流的效果,如图(图 2.3-4). ○3 发光二极管的工作 此外此整流稳压电路模块包含一个:发光二极管的点亮功能.该功能具有指 示作用,它的正常点亮表示电网正常供电.当外电网正常供电时,经过整流稳压 电路, 电容滤波电路以及稳压二极管 VD5 的作用后, 电解电容 C2 的+端产生约+15V 的直流电. 直流电流过电阻 R1,点亮发光二极管 (LED) 这说明此时外电网 220V , 供电正常.如果外电网供电中断,整流稳压电路也就失去作用,电解电容 C2 所 存储的电荷通过 R1,LED 泄放,很快降到 0V,所以 LED 不亮.当外电网通电时, 整流稳压电路产生+15V 的直流电,LED 灯再次被点亮. 2.4 光电耦合电路模块 这部分是可以说整个设计的控制部分,有承前启后的作用.此模块的主要元 件是光电耦合器 4N25,它有着特殊的构造,对后面电路有控制作用.根据前面 整流稳压电路所提供的电流,4N25 的输出端可以产生电平,这电平控制着后面 的振荡电路. (1)电路构成及工作原理 ①电路构成
有电路图看出,光电耦合器 4N25 的输入端与电阻 R2 相连,光电耦合器的一 引脚接地,其实这是一个发光二极管发光电路.光电耦合器的一引脚(内部接光 敏三极管的集电极)接的是振荡电路部分.光电耦合器 4N25 是由发光二极管与 光敏三极管封装在一起的. ②电路的工作原理 电路的工作原理可以说是特殊二极管与特殊三极管的联合作用. 整流稳压电 路,电容滤波电路所产生的直流电经过 R2 流过光电耦合器的发光二极管,发光 二极管会发光.光照在光敏三极管的光敏部分,光敏三极管导通,三极管的集电 极产生低电平,使与非门的输入端也为低电平,同样经过与非门振荡电路,这时 陶瓷片的输入端 B 为低电平,
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圆环⑸.当外网 220V 电压中断,整流电路不 能产生直流电,没有电流通过发光二极管,二极管不发光,光敏三极管截止,三 极管的集电极产生高电平,同样经过与非门振荡电路,这时陶瓷片的输入端 B 为高电平,所以发出报警声. ○3 光敏三极管的工作原理 光敏三极管和普通三极管的结构相类似. 不同之处是光敏三极管必须有一个 对光敏感的 PN 结作为感光面,一般用集电结作为受光结,当有光照射在基区时, 激发产生的电子--空穴对增加了少数载流子的浓度, 使集电结反向饱和电流大 大增加.因此,光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二 极管的普通二极管. 第三章

电路集成块和集成芯片基本功能介绍 本章主要介绍无源停电报警器电路所用到的集成块, 下面的小结就是对它们 的外部,内部结构,所能实现的功能原理进行相关分析.集成块有:2 输入端四 与非门 CD4011 集成电路和 4N25 型光电耦合器. 3.1 二输入端四与非门 CD4011 集成电路 CD4011 为二输入正向逻辑与非门.CD4011 与非门为系统设计者提供了直接 的与非功能,补充了已有的 COS/MOS 门系列,所有的输入输出经过缓冲,改善输 入输出传输特性,使得由于负载容量的增加而引起的传输时间的变化维持到最 小. (1) CD4011 的内部结构图和管脚排列图
图 3-1 CD4011 内外结构图 (2)组成 CD4011 集成电路有四个与非门集成,即单独的 4 个与非门.引脚 1,引脚 2 是与非门的输入端,引脚 3 是输出端;引脚 5,引脚 6 是与非门的输入端,引脚 4 是输出端;引脚 8,引脚 9 是与非门的输入端,引脚 10 是输出端;引脚 12, 引脚 13 是与非门的输入端,引脚 11 是输出端.关于逻辑门中的与非门是经常被 应用的,是较为基础的逻辑门.
A 0 0 1 1 表 3-1 与非门逻辑真值表
B 0 1 0 1
Y 1 1 1 0
与非门的特殊作用: 与非门的输出端串接上由电容 C 和电阻 R 组成的反馈网络, 把输出信号通过 反馈网络反馈到与非门的输入端,这样可以形成自激振荡,组成振荡器应用与此 电路. TTL 与非门 图为五管 TTL 与非门典型电路图.它可以分为三部分:输入极,中间极(放 大区),输出极三部分
a: 输入级:它由多发射极晶体管 T1 和基极电组 R1 组成,它实现了输入 变量 A,B,C 的与运算. b: 中间级:中间级由 T2,R2 和 R3 组成,是一个倒相器,从 T2 的集电 极 C2 和发射极 E2 上可以分别获得两个相位相反的电压信号, 用以供给输出级使 用. c: 输出级:它是由 T3,T4,T6 和电组 R4,R5 组成.其中 T3,T4 二管 构成复合管,由于复合管 T3,T4 的基极信号为 C2,T5 的基极为 E2,而 C2 和 E2 信号相位相差 180o,所以 T3,T4 导通时 T6 截止; TTL 与非门工作原理:现把输入端 A,B,C 的输入信号分为两种情况进行研 究: (一)输入端全部接高电平 当输入端 A,B,C 全部接高电平(3.6V)时,由于 T1 管基极最多不能超过 2.1V(Vb1= Vbc1+Vbe2+Vbe5 = 0.7V×3 = 2.1V),所以 T1 所有发射结反偏而截 止,此时 T1 处于倒置工作状态,集电极当发射极用.T3 基极 Vc2 = Vces2 + Vbe5≈0.3V + 0.7V = 1V,使 T3 导通,此时 T3 射极电位 Ve3 = Vc2-Vbe3 = 1-0.7≈0.3V,它使 T4 截止.对于 T5 管处深饱和状态,因此输出为逻辑低电平. (二)输入端至少有一个接低电平 假定 A 端接地(0.3V),B,C 端都接高电平(3.6V)时,T1 管中对应 A 端 发射结因正向偏置而导通,则 Vb1 = VA + Vbe1= 0.3 + 0.7 = 1V,因而 T1 管 的其它发射结均因反偏而截止.由于 Vb1 =1V,它不足以使 T1 的集电结和 T2, T

6 的发射结导通,所以 T2,T5 截止.T2 的集电极电位 VC2≈Vcc=5V,电源 VCC
经 R2 向 T3 提供基流,适当设计 R3 及 β3,使 T3 处于微饱和状态. 由于 T3 的发射极电位总是小于集电极电位,所以 T4 集电结总是反向偏置, 因此 T4 工作在放大状态,电路输出高电平. 3.2 光电耦合器 4N25 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件. 它由发光 源和受光器两部分组成.把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用 透明绝缘体隔离.发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光 源为发光二极管,受光器为光敏二极管,光敏三极管等等.在光电耦合器输入端 加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一 起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就实 现了电一光一电的转换. (1) 4N25 内部结构图和管脚排列图
内部是一个发光二极管与光敏三极管的组合封装而成, 外部为六引脚的集成 电路.它采用双列直插式 6 脚塑封包装,其中 3,6 脚为空脚,只用其 1,2 和 4, 5 四脚,其中 2,4 脚为接地脚(GND). (2) 组成 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳 内, 然后利用发光器件的管脚作输入端, 而把光接收器的管脚作为输出端. 这样, 光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出. 从而实现了以 "光"为媒介的电信号传输,而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的. ① 发光二极管 发光二极管即 LED 是应用相当广泛的元件,由于本身有可点亮这一特性,常 常作为指示灯.
从图 a)外观上看发光二极管有两个引脚,一长一短,长引脚接正极,短引 脚接负极.图 b)是等效成理想情况下发光情景.虽然在它的两端直接接上 3V
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的 电压后能够发光,但容易损坏,在实际使用中一定要串接限流电阻. ② 光敏三极管 光敏三极管和普通三极管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不 只是受基极电路和电流控制,同时也受光辐射的控制. 通常基极不引出.它通 常和发光二极管一起使用,构成光电耦合元器件,如 4N25,4N26,4N27,4N28 等.
光敏三极管也是靠光的照射量来控制电流的器件. 它可等效看作一个光电二 极管与一只晶体三极管的结合,所以它具有放大作用.一般仅引出集电极和发射 极,其外形与发光二极管一样.不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的 PN 结作为感光面,一般用集电结作为受光结,光敏三极管实质上是一种相当于 在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通三极管.当具有光敏特性的 PN 结受 到光辐射时,形成光电流,由此产生的光生电由基极进入发射极,从而

在集电极 得到一个放大了相当于 β 倍的信号.
第四章 元器件选择及其分析介绍 本章主要介绍无源停电报警器电路所用到的一般元器件,具体包括:电阻,电容,二极
管,扬声器,下面的小节就是对它们的逐一介绍. 4.1 电阻 电阻, 它是导体的一种基本性质, 与导体的尺寸, 材料, 温度有关. 欧姆定律说, I=U/R, 那么 R=U/I,电阻的基本单位是欧姆,用字母" "表示.电阻的主要职能就是阻碍电流流过, 并对电路有分压作用, 如二极管的电路中经常有电阻起限流作用. 在本实验中电阻全部采用 RTX-1/8W 型碳膜电阻. 碳膜电阻器常用符号 RT 作标志,R 代表电阻器,T 代表材料是碳膜,RTX 表示小型碳 膜电阻,而 1/8W 表示电阻的额定功率.碳膜电阻器的性能特点:稳定性良好,负温度系数 小,高频特性好,受电压和频率影响较小,噪声电动势较小,脉冲负荷稳定,阻值范围宽, 因其制作容易,生产成本低.价廉,故应用非常广泛. (1) 电阻的标识在国际上惯用"色环标注法"."色环电阻"占据着电阻器元件的主流地 位."色环电阻"有的是用4个色环表示,有的用5个.区别是:4环电阻,一般是碳膜电阻, 用3个色环来表示阻值,用 1个色环表示误差.5环电阻一般是金属膜电阻,为更好地表 示精度,用4个色环表示阻值,另一个色环也是表示误差.色环电阻的规则是最后一圈代表 误差,对于四环电阻,前二环代表有效值,第三环代表乘上的次方数.对于五环电阻,前三 环代表有效数字,第四换代表几次方.熟记以下色换代表的有效数值: 棕=1 红=2, 橙=3, 黄=4, 绿=5,
蓝=6, 紫=7, 灰=8, 白=9, 黑=0 对于最后一个色环即误差色环,它主要有三种颜色:黄金色代表5%的误差,银色代表 10%的误差,无色代表 20%的误差. (1)电阻色环法的读数 如有四环电阻,读出它的色环为:红 蓝 橙 黄.对照上述规则知 R=27*10^3 =27K 对于五环电阻,读出它的色环:红 棕 黄 红 银.得出 R=21.4K.在读环过程中谨记环 的顺序,不要把环读颠倒,一般看见第一环是黄,银,白,那就读错了,误差换才是这三种 颜色. (3)电阻阻值的测量 电阻的阻值可用万用表的欧姆档测量,欧姆档可分为× ,×K ,×M .由于电阻并没 有方向性,所以测试阻值时表笔并没有方向,不过在测电路中的的电阻时最好断掉电源,电 路中的电流会影响最后测量结果. (4)敏感电阻器常识
a.热敏电阻: 是一种对温度极为敏感的电阻器.分为正温度系数和负温度系数电阻器. b.光敏电阻: 阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器,一般虽光强度的增加,电阻值减小. 4.2 电容 电容器是一种储能元件,在电路中用于调谐,滤波,耦合,旁路,能量转换和延时.电 容器通常叫做电容. 本电路我们选用的是电解电容和元片电容,它们分别用于滤波,存储 电

荷,耦合等. 1 电容的选用 (1)选用常识 不同电路应该选用不同种类的电容.揩振回路可以选用云母,高频陶瓷电容,隔直流可 以选用纸介,涤纶,云母,电解,陶瓷等电容,滤波可以选用电解电容,旁路可以选用涤纶, 纸介,陶瓷,电解等电容. (2)主要性能指标 标称容量和允许误差:电容器储存电荷的能力,常用的单位是 F,uF,pF.电容器上标 有的电容数是电容器的标称容量,一般,电容器上都直接写出其容量,也有用数字来标志容 量的,通常在容量小于 10000pF 的时候,用 pF 做单位,大于 10000pF 的时候,用 uF 做单 位.为了简便起见,大于 100pF 而小于 1uF 的电容常常不注单位.没有小数点的,它的单 位是 pF,有小数点的,它的单位是 uF.如有的电容上标有"332"(3300pF)三位有效数字, 左起两位给出电容量的第一,二位数字,而第三位数字则表示在后加 0 的个数,单位是 pF. 2 电容器检测的一般方法 电解电容器的检测 A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用 合适的量程.根据经验,一般情况下,1～47F 间的电容,可用 R×1k 挡测量,大于 47F 的电容可用 R×100 挡测量.B 若怀疑电解电容只在通电状态下才存在击穿故障,可以给电 路通电,然后用万用表直流挡测量该电容器两端的直流电压,如果电压很低或为0V,则是 该电容器已击穿.
4.3 二极管 半导体是一种具有特殊性质的物质,它不像导体一样能够完全导电,又不像 绝缘体那样不能导电,它介于两者之间,所以称为半导体.半导体最重要的两种
元素是硅和锗,而最常见,最基础的半导体元件就是二极管,它的特性就是单向 导电性. 1 基本知识 二极管是有 PN 结构成:N 区是由于原来硅材料中的+4 价的硅原子被+5 价的 原子替代,所
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杂嘞麓罅康牡缱,导致 N 区空穴减少形成 N 型半导体;P 区是由 于原来硅材料中的+4 价的硅原子被+3 价的原子替代,所以余下大量的空穴,导 致 P 区电子减少形成 P 型半导体;当在同一块半导体中形成两种半导体时,交界 面就发生扩散,形成杂质离子空间电荷区,同时建立内电厂. 当 PN 结上加偏置电压时,若 P 区接电源正极,N 区接电源负极,则称正偏; 若 N 区接电源正极,P 区接电源负极,则称反偏.当正偏时 PN 结呈现很小电阻, 阻值近似为 0,称为导通;反偏时,内电场增强,PN 结呈现很大电阻,称为截止. 2 二极管的结构(如图 4-1,4-2):
图 4-1 二极管示意图 常见的几种二极管,有玻璃封装的,塑料封装的和金属封装的等几种.
四个工作区:死区(正向),导通区(正向),反向截止区(反向),击穿 区(反向) 3 检测小功率晶体二极管 A,判别正,负电极
(a),观察外壳上的的符号标记.通常在二极管的外壳上标有二极管的符号, 带有三角

形箭头的一端为正极,另一端是负极. (b),以阻值较小的一次测量为准,黑表笔所接的一端为正极,红表笔所接 的一端则为负极. 4 特殊二极管 A.光敏二极管: 光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态.在没有光照 时,反向电阻很大,反向电流很小,只有很微弱的暗电流.当有光照时,光子打 在 pn 结附近,于是在 pn 结附近产生电子-空穴对,它们在 pn 结内部电场作用下 作定向运动,形成光电流.光照越强,光电流越大大. A--1.光敏二极管的两种工作状态 光敏二极管又称光电二极管,它是一种光电转换器件,其基本原理是光照到 P-N 结上时,吸收光能并转变为电能.它具有两种工作状态: (1)当光敏二极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改 变而改变,光照强度越大,反向电流越大,大多数都工作在这种状态.(2)光 敏二极管上不加电压,利用 P-N 结在受光照时产生正向电压的原理,把它用作微 型光电池.i A--2.光敏二极管的简易检测方法 用万用表 1k 档,测正向电阻约 10kΩ 左右. [Ml(@H |-- 龙川电脑站 收集!! 欢迎复制!! -- vT _ 1 /在无光照情况下,反向电阻 应为 1,则管子是好的,反向电阻不是 1,说明漏电流大;有光照时,反向电阻 应随光照增强而减小,阻值小至几 kΩ 或 1kΩ 以下,管子即是好的;若正,反 向电阻都是 1 或零,管子是坏的.A = ! )B.稳压二极管 工作原理:稳压二极管又叫齐纳二极管,是一个特殊的面接触型的半导体硅 二极管,其 V-A 特性曲线与普通二极管相似,由于它在电路中与适当电阴配合后 能起到稳定电压的作用,故称为稳压管.稳压管反向电压在一定范围内变化时, 反向电流很小,当反向电压增高到击穿电压时,反向电流突然猛增,稳压管从而 反向击穿,此后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压的变化却相 当小,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更 多的稳定电压. 稳定电压应用:稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护 之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适 宜.本设计中就用到稳压二极管的稳压作用:VD5 对发光二极管及 4N25 都有稳 压作用,保护两电路不受高电压冲击,避免电压的反复变换对电路造成危害. 5.有二极管构成的电流整流装置 根据二极管具有单向导通性,设计整流桥对交流电进行整流,使交流变为直 流.但整流电路后一般跟电容滤波电路,进一步把直流电整流成波动较小的直流 电,达到更好的整流效果. 4.4 压电陶瓷片 它是收音机,录音机,音响设备中的重要元件.当音频电流通过音圈时,音 圈产生随音频电流而变化的磁场,在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥,

带动 纸盆振动发出声音.在本设计中,当 CD4011 的 8 脚输入低电平时,经过与非门 的作用,4 脚也为低电平;当 CD4011 的 8 脚输入高电平时,经过与非门的作用, 4 脚也为高电平.
扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值,例如 0.25W8Ω.一般认为扬 声器的口径大, 标称功率也大. 在使用时, 输入功率最好不要超过标称功率太多, 以防损坏.万用表 R1 电阻档测试扬声器,若有咯咯声发出说明基本上能用.测 出的电阻值是直流电阻值,比标称阻抗值要小,是正常现象.扬声器在电路图中 的符号很形象. 电路装置, 第五章 电路装置,调试及其故障分析 本章主要介绍电路装置调试的过程, 一般步骤以及遇到电路故障问题解决的 相关方法. 5.1 元器件检测 检测元器件所用的工具:万用表 按照第四章所介绍的元器件的检测方法用万用表检测无源停电报警器电路 中所用到的元器件电阻,电解电容,元片电容,二极管,发光二极管,扬声器. 检测结果:一切良好. 5.2 印刷电路板的规划及其元器件的安装 Protel DXP 详细介绍了 Protel DXP 的基本功能,原理图的绘制方法,PCB 板图的绘制方法,以及原理图元件库,PCB 封装库和集成库的创建方法. 原理图设计的一般步骤: 1,启动 ProtelDXP 原理图编辑器 2,设置电路原理图的大小与版面 3,从元器件古取出所需元器件放置在工作平面 4,根据设计需要连接元器件 5,对布线后的元器件进行调整 6,保存已绘好的原理图文档 下图是本机印制电路板:
图 5-1 本次设计的印刷电路板 (2)元器件安装 对于本单元的元器件安装就是依照电路图将所选元件连接到规划好的电路 板上,连接模块时注意元器件要按照电路图所示逐个的进行
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连接,要分类进行.
连接电阻时要分清电阻的阻值和类别.集成块的安装要对应好了方可安装. 装配时注意:不要扭动固定爪,拆卸;不要随意修改 PCB 板,装配孔,电路. 印制板尺寸为 60mm×35mm.除压电陶瓷片 B 外,其它电子元器件都装焊在此印 制板上.压电陶瓷片 B 可用硅胶粘贴在塑料机盒的内壁上,使机盒兼起共鸣控作 用. 5.3 手工焊接 对插装在电路板上的元器件进行手工焊接 焊接工具:电烙铁 6`2X,L*D9B)KBWf)xo(1)电烙铁是最常用的焊接工具.我们使用 20W 内热式电烙铁使用前,应用细砂纸将烙铁头打光亮,通电烧热,蘸上松香后用烙 铁头刃面接触焊锡丝,使烙铁头上均匀地镀上一层锡.这样做,可以便于焊接和 防止烙铁头表面氧化. 旧的烙铁头如严重氧化而发黑, 可用钢挫挫去表层氧化物, 使其露出金属光泽后,重新镀锡,才能使用. (2)一个牢固的焊接点要求使用一个上锡良好的,保持良好的烙铁头,温 度在焊锡的液化温度之上大约 100°F.烙铁头上的焊锡改善来从烙铁

的快速热 传导,预热工件.最好的方法是在少于 5 秒的时间内完成焊接点,最好是大约 3 秒钟.快速地把加热和上锡的烙铁头接触带芯锡线,然后接触焊接点区域,用熔 化的焊锡帮助从烙铁到工件的最初的热传导. 然后把锡线移开将要接触焊接表面 的烙铁头.焊接注意:温度小于 280℃焊接时间要少于 3 秒;使用恒温焊锡;重 复焊接少于 3 次,间隔大于 5 分钟. 5.4 电路的调试 ,故障分析及其结果 电路装接完毕,必须仔细的检查一遍,特别是二极管,稳压二极管,发光二 极管和电解电容的极性不要搞错,CD4011 与 4N25 的引脚不要放错位置.通 220V 电压时, 万用表测量电解电容 C2 的正极电压, 大概在+15V 左右. 如果想改变"嘟 -嘟-"声的断续频率,可调整电阻 R4 或电容 C3 的数值.若要改变"嘟-"声的 音调高低,可以增加电阻 R5 或 C4 的数值.增减电容 C5 的容量,可以改变停电 后报警声的持续时间. 第六章 结束语 6.1 论文总结 毕业设计是我们学习过程中一个十分重要的环节. 是锻炼我们运用所学知识 正确分析和解决实际问题的一个重要方面,也是培养应用型专门人才的要求.所 谓复杂电路也就是简单电路层次构成,用一些常见的电阻,电容,各类型的二极 管,三极管,常见的集成芯片,把它们有机的结合起来,就可以做出实用的产品 来.另外,在设计电路,分析电路中查阅不少资料,这样扩展了我在电子方面的 知识,也发动了我的创造思维. 经一个月的课题研究,从选题和资料,分析和计划,实际产品设计,调试维 护阶段,毕业设计说明书写等等中,我对电子产品的开发产生了浓厚的兴趣,通 过这次毕业设计我学到了很多电路知识像《模拟电子技术》, 《数字电子技术》, 电脑知识,以及相关软件的知识,如 ProtelDXP,Microsoft Office Word2003 等等,从中学到了知识也得到了实际的应用.特别是通过本次毕业设计巩固我的 理论知识,像对振荡电路,整流稳压滤波电路,电容滤波电路,多种类型二极管, 三极管等更加充分的了解,记忆. 电子技术的研究才刚刚开始,相信以后这项技术的研究会逐渐深入,涉及的
研究领域也将更广.希望这项技术的研究能为人们以后的生活,工作带来更大的 便利,为人们提供更为舒适,完美的生活方式. 我会在日后的开发中深入学习,加深研究,我会争取把本系统应用到实际工 作中,使之产生商业价值.电子技术发展日新月异,我会在以后的研发中加入新 技术,使之更趋完善,总之本次毕业设计是我的电子研发之路的良好开端.我会 以此为契机,在以后的电子开发工作中取得更好的成绩. 6.2 工作展望 经过一个月的毕业设计,我深刻明白了理论知识与社会实践相结合的道理, 从总得到了以前书本知识所不曾得到的知

识. 更加明白了如今信息时代电子技能 知识的重要性. 增强了我对对实际工艺技术, 电子技术和设备技术等方面的认识, 掌握了分析处理方法,调试,计算等基本技能的训练,具有一定程度的实际工作 能力. 面对如此激烈的市场竞争体系, 只有努力掌握好电子技能知识放可在竞争中 立于不败之地,我对从事电子产品的开发和研究产生了良好的兴趣.希望自己以 后能通过自己的不断努力获的更多的工艺和电子技术. 参考文献, 参考文献,资料索引
致 谢 首先衷心地感谢我的导师***.本文从选题到完成,从理论上的探讨到实际 问题的解决,无处不饱含着***老师的心血.***老师的悉心指导和建议给了我极 大的帮助和支持,使我受益匪浅,在此论文完成之际,谨向***老师致以深深的 谢意和崇高的敬意.

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