《晶體管特性圖示儀》的制作之04：階梯波發(fā)生器制作

ID:97023 · 發(fā)表于 2020-12-6 19:15

本帖最后由 ztzp 于 2020-12-6 19:19 編輯

　　“階梯波發(fā)生器”是《晶體管特性圖示儀》的核心部件，也是制作的難點(diǎn)。為此，我把電路拆解成幾個(gè)獨(dú)立部分，分別逐一仿真，以免由于電路復(fù)雜，出現(xiàn)問(wèn)題，也不好排除。
　　另外，本《晶體管特性圖示儀》的所有帖子，主要突出制作，電路原理請(qǐng)自行腦補(bǔ)。
　　一、電路仿真（仿真軟件：Multisim 12.0）
　　1、階梯波發(fā)生器：波形展寬及倍頻（日期：2016-12-15）
　　仿真電路圖及儀表測(cè)試點(diǎn)：

　　注：圖中IC型號(hào)為CD4011，是數(shù)字集成電路“四2輸入端與非門”。
　　示波器測(cè)試倍頻前與倍頻后的波形：

　　頻率計(jì)測(cè)試倍頻前的頻率：

　　頻率計(jì)測(cè)試倍頻后的頻率：

　　結(jié)論：從波形圖和頻率計(jì)可以看出，從電源變壓器端取出的50Hz交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)電路處理后，得到了200Hz的方波，仿真還是很成功的，當(dāng)然，最后還要經(jīng)過(guò)實(shí)際電路的檢驗(yàn)。
　　這個(gè)電路折騰了幾天才運(yùn)轉(zhuǎn)正常，原因是CD4011BD一開(kāi)始選擇了5V的品種，在這里要選擇15V的品種才行。
　　2、階梯波發(fā)生器：CD4017（十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器）實(shí)驗(yàn)（2016-12-16）
　　仿真電路圖及儀表測(cè)試點(diǎn)：

　　用信號(hào)發(fā)生器模擬同步脈沖，設(shè)置如下：

　　仿真時(shí)，邏輯分析儀顯示的波形：

　　可以看到，在脈沖波的觸發(fā)下，各輸出端的時(shí)序圖是正確的。
　　3、同步脈沖與CD4017的聯(lián)調(diào)，產(chǎn)生階梯波：（2016-12-16）
　　仿真電路圖及儀表測(cè)試點(diǎn)：

　　示波器顯示的波形：

　　從波形圖看到，階梯波是很漂亮的，共8級(jí)，級(jí)差為1V。級(jí)差的調(diào)整是R14那個(gè)負(fù)反饋電阻。
　　另外，最開(kāi)始看到的不是階梯波，經(jīng)過(guò)4~5個(gè)小時(shí)的折騰，再對(duì)比原電路圖，才發(fā)現(xiàn)原來(lái)LM324運(yùn)算放大器在這里要使用雙電源，加上V2與原來(lái)的V1組成雙電源后，久違的階梯波終于出來(lái)了。
　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果畢竟是計(jì)算機(jī)仿真出來(lái)的，它只能說(shuō)明電路原理圖是正確的，最終結(jié)果還是要以實(shí)際的電路為準(zhǔn)。
　　二、電路制作
　　1、有了仿真的理論支持，我就不再“搭棚焊”了，直接設(shè)計(jì)洞洞板布線圖（軟件：LochMaster 4.0）。

　　2、焊接電路，由于電路比較高級(jí)、復(fù)雜，我就給它的待遇高一點(diǎn)，用“玻纖板”來(lái)制作，不象穩(wěn)壓電源，用的是“電木板”。本電路用了5片集成電路。

　　這塊板焊得比穩(wěn)壓電源那塊有進(jìn)步，但用現(xiàn)在的眼光看，還是有諸多不滿意的地方。
　　3、通電調(diào)試：

　　接通電源后，將示波器接在“階梯波發(fā)生器”的輸出端，沒(méi)進(jìn)行任何調(diào)試，示波器屏幕上就出現(xiàn)了預(yù)期的階梯波圖像，與仿真時(shí)的一模一樣。
　　這才是真正的階梯波，由實(shí)際電路產(chǎn)生，而不是仿真出來(lái)的。
　　數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)就是幾乎不需調(diào)試，它的信號(hào)只有“0”和“1”，只要電路正確，很容易獲得成功。而模擬電路就不同，換一個(gè)元件，工作點(diǎn)就有可能會(huì)發(fā)生改變，你就必須重新調(diào)整。
　　數(shù)字示波器優(yōu)點(diǎn)之一就是可以截圖，而不是用手機(jī)對(duì)著屏幕拍照，用手機(jī)拍照由于手機(jī)平面與被攝物體平面很難保持平行，這樣或多或少都會(huì)產(chǎn)生幾何失真，另外還有聚焦等一系列問(wèn)題，所以，用手機(jī)拍攝示波器圖像，效果很難把握，而由示波器直接截圖就很完美，上圖是用手機(jī)拍攝的示波器屏幕，看得出來(lái)有幾何失真；下圖是示波器的截屏，誰(shuí)好誰(shuí)差，一目了然：