模拟电子技术-发光二极管的电平指示

郑州科技学院

《模拟电子技术》课程设计

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目录

1 课程设计目的 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

3 设计方案与论证 (1)

3.1设计过程 (1)

3.2理论论证 (3)

4各单元电路设计及简要说明 (3)

5仿真结果分析 (5)

6总体电路安装接线 (5)

6.1对电路中各元器件进行分析 (6)

6.2元器件的检测与识别 (6)

6.3实物的安装与焊接 (7)

7调试过程 (9)

8总结 (9)

附录1：总体电路原理图 (12)

附录2：实物图 (13)

附录3：元器件清单 (14)

1 课程设计目的

1.理解发光二极管电平指示电路的工作原理。

2.能够根据发光二极管电平指示电路的原理图搭建电路。

3.能够根据发光二极管电平指示电路的原理图检测电路、排除故障。

4.培养一定的团队合作能力。

2 课程设计的任务与要求

1.理解发光二极管电平指示电路的工作原理。

2.能够根据发光二极管电平指示电路的原理图搭建电路。

3.熟悉个元器件的性能（二极管，电容，LED灯，色环电阻）。

4.掌握个元器件在面包板上的插接方法。

5.按工艺要求对元器件进行焊接，以及参数的测试。

6.能够通过发光二极管发光的个数，判定电压的高低。

3 设计方案与论证

3.1设计过程

经过查找资料与反复论证，确定两种实验方案分别如下：

第一种方案：如图3-1所示，随着信号UI的增加，LED被逐次点亮，亮灯数目的多寡则反映了信号的强度。

其基本原理是：当UI大于0.6~0.9V时，VT1由截止变为导通，LED1电亮，以后UI每增加约0.1V，后续LED就被电亮一只，以此来对信号进行直观指示。

图3-1 原理图

第二种方案：如图3-2所示，当输入端加的直流或交流电压从低往高变化时，发光二极管LED1-LED5亮的个数慢慢增加。其中，二极管VD1与电解电容C构成半波整流电容滤波电路，它的功能是把输入的交流电变成脉动的直流电。

图3-2原理图

经过对两种方案的对比分析发现第一种方案所示电路由于

采用分立元件，所以元件数量较多，封装后体积较大，故选择第二种方案。

3.2理论论证

图3-3 万用表测量图

用万用表依次测量各支路的电压，观察LED灯亮起的个数与电压之间的关系。如图3-3所示。

4各单元电路设计及简要说明

二极管的正向性：外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定数值，内电场很快被削弱，特性电流迅速增长，二极管正向导通。

叫做门坎电压或阈值电压，硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。硅二极管的正向导通压降约为0.6~0.7V，锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V。如图4-1二极管特性曲线图所示。

图4-1 二极管特性曲线图

其中一条支路：二极管、发光二极管、电阻的接线，如图4-2所示。

图4-2 接线图

根据二极管的正向性，每经过一个二极管，会形成压降，电压会降低，相应支路的电压降低。R=U/I,每一个发光二极管的阻值是固定不变的，发光二极管两端电压减小，则通过发光二极管

的电流减小，当通过的电流小于能够使发光二极管亮起的最小电流时，此支路不通，即电压降低相应降低的数值达到一定时，此支路的LED灯灭。

5仿真结果分析

在multisim仿真软件中，将发光二极管电平指示器的实验原理图仿真出来，再将其电阻和电容的数据参数输入。最后只需缓缓增大输入电压并观察发光二极管的点亮数目。

当电压增加至时，第一个二极管发光，继续增大电压，增加至时，第二个二极管发光，增加至时，第三个二极管发光，增加至时，第四个二极管发光，增加到时，第五个二极管发光，继续增加电压，二极管发光亮度突然增强，经过多次测试，最终得出调试电压区间为：3~7V。

图5-1仿真图

6总体电路安装接线

6.1对电路中各元器件进行分析

1N4007二极管：利用其特性，每经过一个二极管，会形成压降，电压会降低，相应支路的电压降低。

发光二极管：工作电压在1.8V左右，工作时必须要限流或者是恒流，不然会烧坏。LED工作室非线性的，有二极管的特性小功率的，适用于限流电路。

电容：电容应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、以及控制电路等方面。是用来储存电或放电，整流、振荡，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定。

6.2元器件的检测与识别

色环电阻：色环电阻识别方法是电阻上面用了四道、五道、或者六道色环来表示电阻值。色环表有十种颜色，分别为黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白，它们分别对应了数字0-9。色环最右端那一项为误差位，读出阻值后可用万用表进行测量，进一步确定阻值。

数据来源：2013年《电子工艺技能实训》

发光二极管：长引脚为正极，短引脚为负极；用万用表R×10K 档，正常时，正向电阻值（黑表笔接正极）约为几十至200KΩ，反向电阻值为无穷大。

电解电容器：两根引线有正负之分（有白色条纹的一面为负