电路制作示例1.docx

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电路制作示例1

模拟电子技术制作示例

具体要求：

按电路，设计印制电路板，安装调试，并附上测试数据。

仿照模拟电子技术基础的可燃气体报警器部分。

附上印制板图和装配图，安装好的实物拍好照片寄上。

照片中标出主要元器件。

小制作1分立元件放大电路安装、调试

制作一个分立元件共射放大电路，电路图如图2.10.5所示。

根据电路图，进行了印制电路板的设计，印制电路板图如图2.10.6所示，PCB板尺寸为4.5cm×7.5cm。

参考装配图如图2.10.7所示。

本电路元器件清单见表2.10.2。

对本电路进行了安装，其实物照片如图2.10.8所示。

图2.10.5分立元件共射放大电路电路图

表2.10.2元器件清单

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

RB1

电阻

RJ1415kΩ/0.125W

C1

电解电容

CD1110μF/50V

RB2

电阻

RJ1410kΩ/0.125W

C2

电解电容

CD1110μF/50V

RC

电阻

RJ142kΩ/0.125W

CE

电解电容

CD1147μF/50V

RE1

电阻

RJ14200Ω/0.125W

V

三极管

9013

RE2

电阻

RJ142kΩ/0.125W

RP

电位器

3296W10kΩ/0.125W

RL

电阻

RJ142kΩ/0.125W

图2.10.6印制板图

图2.10.7装配图

图2.10.8实物照片

实测数据：

焊接前已测三极管的β＝125。

测得电源电压Vcc＝11.93V。

调整电位器RP，测得三极管的UB＝3.88V，UE＝3.23V，UC＝9.01V。

计算得UBE＝0.65V，UCE＝5.78V。

估算得IC≈1.46mA，IB≈11.7μA。

此时输入一正弦波信号，频率f＝1000Hz，峰峰值UiP-P＝132mV，数字示波器上的显示如下图所示。

（由于实验室中该型号的示波器不能接U盘拷贝图形，故用相机拍的图片，不是很清楚。

在做课件时可以使用。

）

还是使用示波器测量输出信号，结果为UoP-P＝600mV，如下图所示。

计算得此时该电路的电压放大倍数Au＝4.55，该值较小主要是因为三极管射极接入了一个200欧姆的电阻RE1。

按照该电路参数进行理论计算：

rbe≈2.5kΩ，Au≈4.51。

该值与实际测试值基本相符，造成偏差的主要原因为理论计算时使用的元件标称值与实际值不同。

小制作2集成运放交流放大电路安装、调试

根据电路图，进行了印制电路板的设计，参考印制电路板图如图4.7.13所示，PCB板尺寸大小为4.5cm×7.5cm。

参考装配图如图4.7.14所示。

对本电路进行了安装，其实物照片如图4.7.15所示。

图4.7.13参考印制电路板图

图4.7.14参考装配图

图4.7.15实物照片

电路图

元器件清单：

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

22kΩ

C1

电解电容

4.7μF/50V

R2

电阻

20kΩ

C2

电解电容

4.7μF/50V

R3

电阻

10kΩ

C3

电解电容

22μF/50V

R4

电阻

10kΩ

IC1

集成运放

LM741

RF1

电阻

200kΩ

IC2

集成运放

LM741

RF2

电阻

1MΩ

RL

电阻

2kΩ

实测数据：

电路采用±15V供电，实测为＋15.3V和－15.15V。

此时输入一正弦波信号，频率f＝1000Hz，峰峰值UiP-P＝29.2mV，数字示波器上的显示如下图所示。

使用示波器测量第一级的输出信号，结果为UoP-P＝280mV，如下图所示。

估算第一级的Au1≈9.59，比设计值10倍稍小。

再使用示波器测量两级电路的总输出信号，结果为UoP-P＝27.4V，如下图所示。

估算两级电路的总电压放大倍数Au≈938，比设计值1000倍稍小。

造成偏差的主要原因为所选元件的实际值与标称值之间有误差。

下面对该电路频率特性的上限频率进行了一个简单测试。

根据设计要求上限频率需要达到10kHz，现在频率f＝1000Hz时输出为27.4V，则其上限频率处对应的电压为27.4×0.707≈19.3V。

调节输入信号的频率，使输出幅值达到19.3V，发现此时的频率值为8.69kHz，如下图所示。

继续升高信号频率至10kHz，输出信号电压的峰峰值为17.6V，如下图所示。

该项测试结果说明电路的上限频率没有达到设计值，稍低，当然这与元器件的参数误差以及所用集成运放电路LM741的特性有关。

设计时我们认为741的增益带宽积

MHz，但查阅美国国半公司的LM741产品说明文档，该产品有不同等级，带宽在0.437MHz～1.5MHz，本次电路设计中使用标识为LM741CN，为等级较低的产品。

查阅其他公司的此产品文档，LM741CN的带宽一般标记为0.9MHz。

下限频率没有做测试。

小制作3集成运放RC振荡电路安装、调试

一、电路图

制作图7.2.4所示二极管外稳幅的文氏电桥振荡器，要求振荡频率为1000Hz。

为方便调试，采用电路如图7.6.3所示。

图7.6.3二极管外稳幅的文氏电桥振荡器

该电路的放大倍数为

式中，Rf=rd//R3+RP，rd为二极管VD1、VD2导通时的动态电阻，RP为电位器调整后的实际电阻值。

当Rf>2R4时电路起振。

二元器件清单

元器件清单见表7.6.1。

表7.6.1元器件清单

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

RJ1416kΩ/0.125W

C1

瓷片电容

0.01μF

R2

电阻

RJ1416kΩ/0.125W

C2

瓷片电容

0.01μF

R3

电阻

RJ146.8kΩ/0.125W

VD1

二极管

1N4148

R4

电阻

RJ1424kΩ/0.125W

VD2

二极管

1N4148

RP

电位器

3296W50kΩ

IC1

集成运放

LM741

三、电路制作

根据电路图，进行了印制电路板的设计，参考印制电路板图如图7.6.4所示，PCB板尺寸大小为4.5cm×7.5cm。

参考装配图如图7.6.5所示。

实物照片如图7.6.6所示。

图7.6.4参考印制电路板图

图7.6.5参考装配图

图7.6.6实物照片

实测数据：

电路采用±15V供电，实测为＋15.3V和－15.15V。

调节电位器RP，使电路起振，输出信号峰峰值UoP-P＝288mV，信号频率为977Hz，数字示波器上的显示如下图所示。

继续调节RP，输出信号的幅值和频率均会发生变化，下图为其中的一个情况，此时UoP-P＝4.92V，信号频率为803Hz。

在将RP调至极限时，输出信号的幅值达到最大，UoP-P＝18.8V，信号频率为787.8Hz。

在将扬声器接到输出端时，扬声器发出了响声。

信号频率与设计值有一些偏差，同时，输出信号的幅值大小与电位器RP和所用的电源电压高低有关系。

小制作4集成电压比较器与发光二极管应用电路安装、调试

──电源电压示警电路制作

本例为业余制作，精确度要求不高。

为制作调试方便，电阻

、

用3296W50kΩ精密微调电位器代替，发光二极管选普通发光二极管。

画出电路图如图5.4.2所示。

元器件清单见表5.4.1。

表5.4.1元器件清单

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

RJ1410kΩ/0.125W

RP2

电位器

50kΩ

R2

电阻

RJ1410kΩ/0.125W

IC1

电压比较器

LM339

R3

电阻

RJ14390Ω/0.125W

LED1

发光二极管

绿色

R4

电阻

RJ143.9kΩ/0.125W

LED2

发光二极管

红色

R5

电阻

RJ145.6kΩ/0.125W

VZ

稳压二极管

C5V1

RP1

电位器

50kΩ

根据电路图，进行了印制电路板的设计，参考印制电路板图如图5.4.3所示，PCB板尺寸大小为4.5厘米×7.5厘米。

参考装配图如图5.4.4所示。

对本电路进行了安装，其实物照片如图5.4.5所示。

图5.4.2制作用电路图

图5.4.3印制板图

图5.4.4装配图

图5.4.5实物照片

实测数据：

当输入12V的电压时，测得稳压管的稳压值为5.27V。

首先把输入电压调节到13V，调节RP1，使LM339的10脚电压小于5.22V时绿LED灭，调到5.22V～5.27V之间时绿LED微亮，大于5.27V时绿LED亮。

接着把输入电压调节到10V，调节RP2，使LM339的5脚电压小于5.27V时红LED亮，调到5.27V～5.32V之间时红LED微亮，大于5.32V时红LED灭。

从上述现象发现LM339的电压比较功能在此电路中并没有表现得象我们预计的那么灵敏。

我调节两个电位器，把两边的比较电压均调为5.27V左右，并使两个发光管均熄灭。

然后调节输入电压（代替蓄电池）的大小，当电压小于10V时红LED亮，绿LED灭；当电压大于10V、小于13.3V时，2个LED均灭；当电压大于13.3V时绿LED亮。

电路功能基本实现。

小制作5集成功放电路安装、调试──语音提示告警电路制作

根据图6.5.2集成功放LM386放大的语言告警电路图，进行了印制电路板的设计，印制电路板图如图6.5.3所示，PCB板尺寸大小为4.5厘米×7.5厘米。

装配图如图6.5.4所示。

由于一时未购得HCF5209，用音乐ICLH9924替代，该IC不需触发，接通了电源后就会输出音频信号。

本电路元器件清单见表6.5.1。

对本电路进行了安装，其实物照片如图6.5.5所示（未接扬声器）。

表6.5.1元器件清单

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

RJ14390Ω

IC1

集成功放

LM386

R2

电阻

RJ14390Ω

语音IC

语音电路

LH9924

R3

电阻

RJ1410kΩ

C1

瓷片电容

0.1μF

R4

电阻

RJ14200kΩ

C2

电解电容

1μF/50V

VZ

稳压二极管

C5V1

C3

电解电容

100μF/50V

VD

开关二极管

1N4148

C4

电解电容

100μF/50V

S

按键开关

6×6mm

B

扬声器

8Ω/0.5W

图6.5.3参考印制电路板图

图6.5.4参考装配图

图6.5.5实物照片

电路图

实测数据：

由于在电子市场没能买到原文中的HCF5209型号语音IC，因此就用了一片型号为LH9924的音乐IC替代，该IC不需触发，接通了电源后就会输出音频信号。

在安装音乐IC之前，已将LM386功放部分连接好。

先从函数信号发生器中送来一个频率为1000Hz的正弦波，在扬声器中听到了较大的声音，表明功放部分工作正常。

接着把语音IC部分接好，通电后扬声器中发出了音乐声。

此时测量稳压管两端的电压，不停地在4.75V～4.9V之间变动，原因应该是功放电路工作中电流不停变化，使稳压管电路的稳压值变化，这也说明硅稳压管稳压电路的带负载能力不强。

小制作6直流稳压电源电路安装、调试

图8.5.1直流稳压电源原理图

根据电路图，进行了印制电路板的设计，参考印制电路板图如图8.5.2所示，PCB尺寸大小为4.5cm×7.5cm。

参考装配图如图8.5.3所示。

利用现有元器件，进行电路安装，元器件清单见表8.5.1。

其实物照片如图8.5.4所示。

图8.5.2参考印制电路板图

图8.5.3参考装配图

图8.5.4实物照片

表8.5.1元器件清单

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

240Ω

C3

独石电容

0.33μF

VD1~VD4

整流二极管

1N4007

C4

电解电容

25μF/50V

VD5~VD6

开关二极管

1N4148

IC1

集成稳压器

LM317T

C1

电解电容

2200μF/50V

RP

电位器

5kΩ

C2

电解电容

T

变压器

18V/25VA

电路图

实测数据：

电源变压器没有放到PCB上来，测试时将变压器的次级两根线连接到板上的两个标注了AC的插针上面。

电路连接好后，测得电源变压器次级交流电压的有效值为14.7V，经整流滤波后得到18.22V的直流电压。

空载时测量输出端与调整端的电压U21＝1.23V。

调节电位器RP，测得输出电压的最大值为17.15V，最小值为1.23V。

测量当中发现：

当输出17.15V的最高电压时，U21为0.75V；当输出电压在1.23V～16.6V时，U21为1.23V。

每片稳压器只有当输入电压比输出电压高一定值时才有稳压作用，数据说明这片稳压器的电压差需达到1.62V。

（有的数据手册中说明为：

当输入输出电压差在3V～40V之间、输出电流在10mA至最大值之间、功耗不大于最大额定功耗时，U21在1.20～1.30V之间，典型值为1.25V。

本芯片为1.23V。

）

接着测试了一下该电源的带负载能力。

我用一块实验电路板上的一个额定功率较大的电位器做电源的负载，在调节输出电压大小的同时用一块电流表测量输出电流，结果是：

最大输出电压为16.1V，此时输出电流为11mA；最小输出电压为1.23V，电流为46mA。

下面将电源空载输出电压调至5.00V，接上电位器负载后，调节电位器改变输出电流值，测得：

当输出电流为0.1A时，输出电压为5.00V；

当输出电流为0.2A时，输出电压为5.00V；

当输出电流为0.3A时，输出电压为4.99V；

当输出电流为0.5A时，输出电压为4.98V。

此时再增大电流，发现输出电压迅速下降，可达到零点几伏，同时输出电流也迅速减小至很小的数值。

此时用手摸LM317稳压块，感觉有些微热。

这时再调大负载电阻，输出情况不会改变，只有切断电源后再接通，输出电压才会重新恢复，反复测试了几次都是这样。

这应该是LM317内部的保护电路动作所致。

小制作7三极管β值分选电路

元器件清单：

标注

名称

型号规格

标注

名称

型号规格

R1

电阻

100kΩ

R7

电阻

1kΩ

R2

电阻

2kΩ

R8

电阻

1kΩ

R3

电阻

10kΩ

RP

电位器

500kΩ

R4

电阻

10kΩ

IC1

集成运放

LM324

R5

电阻

10kΩ

LED1~LED4

发光二极管

红、绿、黄色

R6

电阻

1kΩ

JP1

插针

2位

印制板图

装配图

实物照片

实测数据：

电路采用＋12V供电，实测为＋11.99V，此时三个分压电阻R3～R5中间的两个分压值分别为7.97V和3.97V。

将待测晶体三极管插入插座，调节电位器RP，使电阻R1上的压降为2.00V（也可利用插针JP1，串入微安表，调节RP使基极电流为20μA）。

1、调好后，先去掉待测三极管，给电路板输入12V直流电压，此时相当于三极管β为0，结果为LED2亮，其余三个LED熄灭。

2、找到一只型号为S9013的三极管，用数字万用表测得β=130，装入电路后结果为LED1、LED3亮，其它两个LED灭。

UC＝6.02V。

测得板上的三种颜色LED在发光时的压降略有不同：

黄色LED压降为1.92V，绿色LED压降为1.94V，红色LED压降为1.88V。

3、更换一只型号为S9018的三极管，用数字万用表测得β=81，装入电路后结果为LED1、LED2亮，其它两个LED灭。

UC＝8.14V。

4、更换一只型号为S9014的三极管，用数字万用表测得β=226，装入电路后结果为LED1、LED4亮，其它两个LED灭。

UC＝2.14V。

电路功能基本正常，但发现电压和电流数据有偏差。

我们拿S9013那次为例计算，β=130，IB＝20μA，则IC应为2.6mA，电阻RC（阻值2kΩ，偏差很小）上的压降应为5.2V，那么UC应为11.99－5.2＝6.79V，但实测为6.02V，其它也是这种情况。

初步认为是数字万用表测得的β值并不准确，偏小。