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74HC00多谐振荡器电路图

文章出处:电子市场 发布时间: 2017-4-19 11:41:22 | 1159 次阅读 | 0次推荐 | 0条留言

  一、电路及工作原理

  电路见下图。74HC00为四一二输入端与非门。

充电从0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=0.25s,然后就停止充电,进入正反馈,转向工作点D。实际上,电路工作在D、E状态的时间长,经过C的时间很短,故输出是个方波,一个周期约0.5s。方波比正弦波谐波多,听起来比较悦耳。许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的。如果幅度能随音拍变化,就更好听了。同理,IC1C的(13)脚=高,IC1D⑨、⑩并接,也可以看作两个反相器,产生周期为0.5ms的方波振荡。也就是2kHz。因为蜂鸣器的谐振频率在2kHz左右时电一声转换效率最高,听起来最响。

  如果将二输入端与非门的一个输入端接高电平,或者将两个输入端短接,则其输出便与余下的一个输入端或两个短接的输入端反相,相当于一个反相器。在下图所示电路中,设IC1A的①脚、IC1B的⑤脚为高电平(K1按下,K2断开),则IC1A可看作②脚输入③脚输出、可看作IC1B④脚输入⑥脚输出的反相器,其传输特性如右图所示。由于R1的负反馈作用,如果②脚电压较低,③脚输出高电压,则通过R1把②脚电平拉高;如果②脚电压较高、③脚输出低,则通过R1把②脚电平拉低,结果折衷停在中心点C。输出100%反馈到输入,相当于把左下三角形部分按照虚线折到右上角。虚线与传输特性的交点C就是反相器的工作点,约等于1/2VCC。C点位于传输特性的陡坡中心。本例中,74HC00输入变化1mV,输出变化高达1V。

  由于IC1③脚和④脚连按,其⑥脚输出的信号与②脚同相但幅度放大。图中C1起正反馈作用。只要②脚电压有微小的波动,如提高0.1mV,则③脚电压降低100mV,再经IC1B反相,⑥脚输出电压升高大于1V,此电压变化通过C1送回②脚,使②脚电压继续升高,直至VCC+0.7V。这时,IC1内部的保护二极管导通,使输入电压不能高,反相器工作点停在右图的D点。D点位于传输特性的水平线上,输入变化几乎不影响输出。此时,IC1的②脚为高电平,③脚为低电平,⑥脚为高电平。电阻R1接在②、③脚之间。③脚是输出端,内阻很低,②脚是输入端,内阻极高。②高③低的电位差使得R1上的电流I的方向如左图所示,放电的起始电压为VCC+0.7V,放电的最终电压为0V。

充电从0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=0.25s,然后就停止充电,进入正反馈,转向工作点D。实际上,电路工作在D、E状态的时间长,经过C的时间很短,故输出是个方波,一个周期约0.5s。方波比正弦波谐波多,听起来比较悦耳。许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的。如果幅度能随音拍变化,就更好听了。同理,IC1C的(13)脚=高,IC1D⑨、⑩并接,也可以看作两个反相器,产生周期为0.5ms的方波振荡。也就是2kHz。因为蜂鸣器的谐振频率在2kHz左右时电一声转换效率最高,听起来最响。

  实际放电到C点(1/2VCC)附近,就停止了。放电从VCC+0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=1.1&TImes;(2.2&TImes;l0(6))&TImes;(0.1&TImes;10(-6)≈0.25s。

  这时,②脚变低,经过IC1A反相放大→③脚变高→IC1B反相放大→⑥脚快速变低→C1→②脚。正反馈作用持续到②脚电压降至-0.7V。这时IC1内部的保护二极管导通,使输入电压不能低,反相器工作点停在E点。E点在传输特性的水平线上,输入变化几乎不影响输出。此时的状态是②低、③高、⑥低。R1对C1充电。充电起始电压为-0.7V,充电最终电压为VCC。

  充电从0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=0.25s,然后就停止充电,进入正反馈,转向工作点D。实际上,电路工作在D、E状态的时间长,经过C的时间很短,故输出是个方波,一个周期约0.5s。方波比正弦波谐波多,听起来比较悦耳。许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的。如果幅度能随音拍变化,就更好听了。同理,IC1C的(13)脚=高,IC1D⑨、⑩并接,也可以看作两个反相器,产生周期为0.5ms的方波振荡。也就是2kHz。因为蜂鸣器的谐振频率在2kHz左右时电一声转换效率最高,听起来最响。

  选择电容1000pF时电阻约为250kΩ,下图中将500kΩ电位器调到中心位置附近可找音量最大点。R2也可用240kΩ~270kΩ固定电阻试试。

充电从0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=0.25s,然后就停止充电,进入正反馈,转向工作点D。实际上,电路工作在D、E状态的时间长,经过C的时间很短,故输出是个方波,一个周期约0.5s。方波比正弦波谐波多,听起来比较悦耳。许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的。如果幅度能随音拍变化,就更好听了。同理,IC1C的(13)脚=高,IC1D⑨、⑩并接,也可以看作两个反相器,产生周期为0.5ms的方波振荡。也就是2kHz。因为蜂鸣器的谐振频率在2kHz左右时电一声转换效率最高,听起来最响。

  因为蜂鸣器的电阻约40Ω,IC1的输出阻抗约1kΩ,故IC1不能直接驱动蜂鸣器,所以要经过Q1进行电流放大。IC1C⑧脚输出高电平3V,Q1基极导通时电压为0.7V,R3=1Ω,Q1基极电流为(3-0.7)/1k=2.3mA,Q11放大倍数为50,集电极电流115mA。而40Ω蜂鸣器只需70mA驱动,两端电压达2.8V。那么115-70=45mA的电流又到哪里去呢了?Q1放大倍数为50,是指Q1在线性放大区内Ic/IB,到了饱和区,IG/IBF降,这时Q1的管压降很低。

  与非逻辑的控制作用:IC1A的①脚平时通过R4接地,③脚输出恒高,④脚=③脚,⑥脚输出恒低。(13)脚=⑥脚=低,⑧脚为低,蜂鸣器不响。整个电路耗电极小。

  K1按下后,(13)脚高电平,IC1D、IC1C产生2Hz的方波,控制IC1D(13)脚,(13)脚为高电平时,IC1D、IC1C产生2kHz方波通过R3、Q1驱动蜂鸣器;当(13)脚为低电平时,IC1D、IC1C停振,⑧脚输出低电平,Q1关断。从而使蜂鸣器发出每秒2次的断续嘀一嘀声。IC1B⑤脚平时通过R5接高,正常工作,K2按下后,⑤脚为低,IC1A、IC1B停振。(13)脚=⑥脚恒高,蜂鸣器发出持续的嘀声。

  二、通用电路板的装配

  在装配时不管元件有多少,在往电路板上插元件前要仔细规划一下,应尽量避免连线交错。

  如下图所示,IC1的引脚排列时从缺口开始逆时针方向数,下方7只脚依次为①脚~⑦脚,R1靠近①脚~③脚,C1靠近⑥脚,⑦脚为地,⑦脚靠近R4、K2、Q1的E极。上方7只脚为(8)~(14)脚,R2靠近(13)~(11)脚,C2、R3靠近⑧脚,Q1的B极靠近R3,BP靠近Q1的C极……。这样布局后,以IC1为中心,上下用裸铜线或电阻脚在通用电路板平面上放射状连出,连线基本上可以不交错。检查时,也同样以IC1为中心,一个脚一个脚查。

  三、调试元件

  全部安装完毕后,不忙加电试,先在电源+与试验板VCC之间串一只电流表,正常情况下,电流极小。如电流大于500μA且不稳定,说明有输入端悬空、虚焊的情况。可以这样检查:人体接触改锥金属部分,用改锥头依次碰1C1各脚,若电流变化明显,说明该脚接线有问题。如果电流正常,则将电流表置于100mA(200mA)挡,按下K1电流有变化而不响的,查R3、Q1、BP;按下K1电流很小而不响的,查IC1。

  1.查BP,用镊子瞬间短路Q1的C、E极,电流有变化,蜂鸣器应有“卡-吧”声。如果没有,说明BP坏或线未连上。

  2.查晶体管,在R3靠近IC1端用镊子瞬间接VCC或地,来回接,蜂鸣器有应“卡-吧”声。如果没有,说明晶体管坏、接反或线未连上(瞬间短路一般不会损坏IC)。

  3.查IC1,按下K2,用数字万用表量电压,IC1的(8)~(12)脚都应当不高不低。比如,在3V电池的情况,测量值约1.5V。如果⑧恒低,(9)、(10)、(11)脚恒高,如果(13)脚为高,说明K2按下起作用,(12)脚为低说明R2负反馈不起作用。用红表笔短路(11)、(12)脚,黑笔接地,电压表显示不高不低,R2可能虚焊。如果(13)脚为低,说明K2按下不起作用,查⑥脚、⑤脚。⑤脚高,说明开关K2坏或未接好。⑥脚、⑤脚均低,说明IC坏或焊点短路到地。K1按下时,⑥脚电压读数不稳定,一会儿大一会儿小,说明2Hz振荡正常;如果恒高或恒低,也可以红表笔短路②、③脚来查故障。K1按下的检测方法以此类推。

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