2课题一 LED电平指示电路的安装与调试

第2单元电子技术实践与训练

通过电子技术一系列典型应用课题，让学生在弄清电路原理和主要功能后，在规定时间内完成在面包板上对电路的安装、调试及功能测试，是《电子技术实践与训练》课程的主要内容和实践训练方式。根据先易后难，先简单后综合的原则，本单元共收集编写了22个课题，以供在教学过程中选用。在教学时间安排上要求有一定的连续性，最好一次性完成1个课题的全部训练内容。

课题一 LED电平指示电路的安装与调试

1．实训目的

（1）熟悉二极管的钳位作用和三极管的开关作用。

（2）熟悉发光二极管LED的性能和用LED组成电平指示电路的方法。

（3）掌握分立元件电子电路在面包板上的插接方法及参数测试方法。

2．实训设备及器件

（1）实训设备：直流稳压电源1台，函数信号发生器1台，万用表1只，面包板1块。（2）实训器件：三极管9014，发光二极管LED（白，红，绿，黄各1只），硅二极管1N4148，电阻。

3、实训电路及说明

发光二极管LED主要用于显示领域，其应用形式灵活多变。单个LED可用作各种电平指示灯，在各种检测电路中作为电平状态显示；将LED封装为条状发光器件，可以组成LED 数码管，用以显示各种字符；还可以以LED为像素，构成点阵LED显示器，用以显示图像和文字。

LED以其显示醒目、颜色鲜明多样、反应迅速、功耗小等特点，可用于定性定量指示各种工作状态。图2-1-1所示的三色逻辑测试仪就是一个典型的例子。

图2-1-1 三色逻辑测试仪电路原理

图2-1-1所示电路中，用LED的不同颜色或颜色组合来显示被测电路的正负、高低电平和正负脉冲序列。其原理是：当检测探针与被测电路的低电平（即0）接触时，VT1截止，VT2导通，LED2即黄灯亮，LED1虽正向导通，但因电流太小而不亮，VT3虽也处于导通状态，但基极电流小，相应集电极电流也小，不足以使绿灯亮，故黄灯亮显示“0”状态；当检测正电平时，VT1饱和导通，由于VT1集电极电位的钳位作用，不足以使VT2导通，黄灯不亮,同时由于VD2的作用VT3截止，故只有红灯LED1亮，显示“1”状态；当检测负电平时，VT3导通，LED3即绿灯亮，显示“-1”状态，这时VT1截止，由于VT3导通，电阻R3上的压降较大，这时U BE2=3V-U R3-U LED1-2U D<0.5V，使VT2不能导通，故绿灯亮显示“-1”状态；测试脉冲信号时，红黄两管（正脉冲系列）或绿黄两管（负脉冲系列）交替发光显示，当脉冲频率较高时，由于人眼的错觉，可能会看到其中两只LED管同时发光。

这种三色逻辑仪器使用时要和被测电路共地，红、绿LED起亮电压为1.5V。还可以根据被测电路具体高低电平情况，在测试仪输入端串入二极管或改变电阻R1、R2的阻值来调整LED起亮电压以适应各种电路的需要。

在音响电路中，经常用多个发光二极管作为音响信号强度的指示。发光二极管分别接在三极管的集电极，当三极管导通时，作为其集电极负载的发光二极管就导通发光。利用二极管的钳位作用去控制三极管的导通，就可以产生发光二极管发光的数目随音量电压强度变化的效果。

图2-1-2电路为应用于音响系统的输出电平指示电路，实际上可以串联若干级，图示电路只画出三级。随着输入信号U I的增加，LED被逐次点亮，亮灯数目的多寡则反映了声音信号的强度。图中，由R、R P通过电源组成一个直流信号源，主要用于在实验中获取不同的U I 值，不是电平指示电路之必须。

图2-1-2 电平指示电路

其基本原理是：当U I大于0.6~0.7V时，VT1由截止变为导通，LED1点亮，以后U I每增加约0.7V，后续LED就被点亮一只，以此来对信号进行直观指示。

4、实训内容及步骤

（1）、按图2-1-2所示电路在面包板上组装3位LED电平指示电路，要求合理布局，安装连接无误，接通电源。

（2）、接入如图2-1-2所示的直流信号源，调R p使U I=0V，测量VT1、VT2、VT3三个电极的电压，记录于表2-1-1并分析各三极管的导通情况。

表2-1-1

（3）、逐次增加U I的值，并分别记录VT1、VT2、VT3依次点亮时的U i临界值及VT1、VT2、VT3的工作电流I LED1~I LED3，分析LED点亮的亮度与工作电流的关系，将实验数据填入表2-1-2。

表2-1-2

（4）、用函数信号发生器分别输出1Hz、10Hz、100Hz的正弦波代替U I，观察LED点亮的情况，并记录之。

5、实训报告

（1）对实验过程中出现的故障进行仔细分析，找出原因并记录之。

（2）处理实验数据，总结本次实训的心得体会并完成实训报告。

6、预习思考题

（1）、试说明图2-1-1、图2-1-2电路的工作原理。

（2）、理论估计图2-1-2电路中各位LED被点亮时的输入电压值。当输入5V电压时，该电路能点亮多少位LED？