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文檔簡(jiǎn)介

1、精選文檔五 電壓超限指示和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)一、目的通過電壓超限指示和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn),熟悉窗口比較器和555電路的應(yīng)用。二、要求設(shè)計(jì)一個(gè)電壓過限指示和報(bào)警電路。1. 電壓上限為UH=5.5V,下限為UL=4.5V,當(dāng)4.5VuI5.5V時(shí),為正常范圍。否則uI5.5V或uI4.5V都為不正常,此時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2. 電壓uI在正常范圍內(nèi)。綠燈亮,不發(fā)出報(bào)警聲響。3. 電壓uI低于下限時(shí),黃燈亮,同時(shí)連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲響。4. 電壓uI高于上限時(shí),紅燈閃爍,同時(shí)發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲響。三、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)題目要求,若需要鑒別一個(gè)電壓是否屬于正常或不正常范圍,可以利用窗口比較器。窗口比較器的傳輸特性如圖

2、5-1所示。當(dāng)UHuIUL時(shí),輸出為低電平,而當(dāng)uIUH或uIUL時(shí)輸出為高電平,利用這一特性,就可以鑒別電壓是否處于正常范圍。如果是其他物理量(如溫度)也可以通過傳感器將其轉(zhuǎn)換為電壓量來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警。圖5-1 窗口比較器的傳輸特性 圖5-2 電壓超限指示和報(bào)警電路框圖聲音報(bào)警可利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn),斷續(xù)聲音可以由一個(gè)頻率較低的振蕩器去控制一個(gè)頻率較高的振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5-2為這種電路的框圖。圖5-3是一個(gè)電壓超限指示和報(bào)警電路的參考電路。四、參考電路簡(jiǎn)要說明1. 窗口比較器在參考電路中窗口比較器由兩個(gè)運(yùn)算放大器、兩個(gè)二極管和電阻組成,LM324內(nèi)包含四個(gè)運(yùn)算放大器,使用其中的兩

3、個(gè)運(yùn)算放大器組成窗口比較器。(1)當(dāng)ULuIUH時(shí),處于正常狀態(tài),A、B兩點(diǎn)均為低電平,二極管不導(dǎo)通,再經(jīng)或非門輸出,綠色指示燈亮。此時(shí)異或門輸出端C點(diǎn)為低電平,此電壓送到第一片555定時(shí)器的異步置零端(4腳),555振蕩器停振,不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(2)當(dāng)uIUH時(shí),圖中A點(diǎn)為高電平,B點(diǎn)為低電平,所以或非門輸出為低電平,綠燈滅。而異或門的輸出端C點(diǎn)為高電平,故第一個(gè)振蕩器產(chǎn)生頻率較低的方波信號(hào)。此信號(hào)送至第二片555的(4腳),從而發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲音信號(hào)。同時(shí),C點(diǎn)信號(hào)與第一片555的輸出信號(hào)相與,使得紅燈閃爍,其閃爍頻率同第一片555的振蕩頻率相同,達(dá)到了聲、光同時(shí)報(bào)警的目的。(3)當(dāng)uIU

4、L時(shí),A點(diǎn)為低電平,B點(diǎn)為高電平,黃燈亮。而異或門的輸出C點(diǎn)為高電平,第一片555振蕩器起振,其輸出與B點(diǎn)信號(hào)相或,輸出始終為高電平,使第二片振蕩器發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲響。2. 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的設(shè)計(jì)在參考電路圖中,當(dāng)?shù)谝黄?55振蕩器的4腳為高電平振蕩器起振,其振蕩頻率為:若第一片振蕩器的振蕩頻率f1=6Hz,取C1=10f,R1=1K,則由上式計(jì)算出R211.4 K,取R2=10 K。第一片555的輸出電壓uo1加到第二片555的異步置零端(4腳),當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí),第二片555振蕩器停振;而此信號(hào)為高電平時(shí),第二片555振蕩器起振,輸出電壓為uo2,產(chǎn)生斷續(xù)報(bào)警信號(hào),其波形如圖5-4所示。圖5-4 斷續(xù)聲音報(bào)警波形圖第二片555振蕩器的C2´=0.2f,R1´=0.5K,R2=8K, 根據(jù)式,可計(jì)算出其振蕩頻率f2為:實(shí)驗(yàn)中,集成運(yùn)算放大器使用±12V電源,所有的門電路和定時(shí)

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