第10章 模擬電子電路讀圖訓(xùn)練

第10章模擬電子電路讀圖訓(xùn)練10.1模擬電子系統(tǒng)基本組成10.3

電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例10.2電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用圖樣本章教學(xué)目標(biāo)●熟悉模擬電子系統(tǒng)的基本組成?！袷煜る娮赢a(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用的圖樣?！袷煜る娮与娐穲D的目的、識(shí)讀方法和步驟。●通過讀圖示例教學(xué)，進(jìn)行讀圖訓(xùn)練，掌握較復(fù)雜模擬電子電路的讀圖方法?！癜惭b調(diào)試較復(fù)雜的模擬電子電路，進(jìn)行元器件選擇計(jì)算，并寫出報(bào)告。

10.1模擬電子系統(tǒng)基本組成電子系統(tǒng)大多是由一些模擬電路或者數(shù)字模擬電路混合組裝而成的。所謂模擬電子設(shè)備，是由模擬電子電路組合而成的模擬電子系統(tǒng)。日常接觸到的許多電子設(shè)備和儀器，如擴(kuò)音器、錄音機(jī)、溫度控制裝置、示波器以及模擬電子報(bào)警器等等，都是模擬電子設(shè)備。雖然它們的性能、用途各有不同，但就其電子電路部分而言，可以說都是由一些基本單元電路組成的，其基本結(jié)構(gòu)方面有著共同的特點(diǎn)。10.1模擬電子系統(tǒng)基本組成一般來說，典型的模擬電子系統(tǒng)由3個(gè)組成部分：一是傳感器件部分；二是信號(hào)放大和變換電路部分，三是執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。圖10.1.1所示為典型模擬電子設(shè)備的方框圖。

圖10.1.1模擬電子系統(tǒng)組成框圖

一、傳感器件傳感器件主要用來把非電信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，例如話筒、磁頭、熱敏器件、氣敏器件等。煙霧報(bào)警器中的傳感器，紅外報(bào)警器中的熱釋電傳感器等。二、信號(hào)放大與變換從傳感器件送來的電信號(hào)，一般是比較微弱的，有的信號(hào)波形也不符合要求，往往不能直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常工作，必須將這種信號(hào)加以放大或變換，再傳送給執(zhí)行結(jié)構(gòu)。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，以便完成人們所需要的功能。例如報(bào)警器中的發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器等。

10.1模擬電子系統(tǒng)基本組成

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用的圖樣，一般有以下幾種。一、電原理圖電原理圖是詳細(xì)說明產(chǎn)品各元器件、各單元之間工作原理及其相互之間連接關(guān)系的略圖。它用符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)來表示各元器件的規(guī)格、型號(hào)或參數(shù)值。電原理圖是設(shè)計(jì)、編制接線圖和研究產(chǎn)品時(shí)的原始資料。它能詳細(xì)表示電路和設(shè)備的全部基本組成與連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際安裝位置。電原理圖又稱電路圖。

10.2電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用圖樣

二、邏輯圖邏輯圖也是電路圖的一種形式，它主要用在數(shù)字電路中。它是在確定邏輯狀態(tài)與相應(yīng)物理量之間關(guān)系后，用邏輯單元圖形符號(hào)繪制的圖樣，來表達(dá)可以實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的一種簡(jiǎn)圖。數(shù)字電路的數(shù)字系統(tǒng)中常用邏輯圖來表示電路原理。三、印制電路板圖與印制電路板裝配圖印制電路板是主要由焊盤和印制導(dǎo)線組成的用來裝配電子元器件的板子。它由敷銅板加工而成。印制電路板的英文縮寫為PCB。印制電路板裝配圖(以下簡(jiǎn)稱裝配圖)是用來表示元器件及零部件、整件與PCB連接關(guān)系的圖樣。10.2電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用圖樣

四、安裝圖安裝圖是指導(dǎo)產(chǎn)品及其組成部分在使用地點(diǎn)進(jìn)行安裝的完整圖樣。它是一種用規(guī)定的符號(hào)表示設(shè)備或裝置的內(nèi)部、外部各種元器件相互連接關(guān)系的簡(jiǎn)圖。在實(shí)際應(yīng)用中，可按接線圖來安裝整個(gè)電路，也可通過對(duì)電路原理圖分析，再通過接線圖迅速找到測(cè)試點(diǎn)與故障點(diǎn)。五、系統(tǒng)框圖把電子裝置或系統(tǒng)劃分成若干個(gè)組成部分，把這幾部分用文字或符號(hào)寫在方框內(nèi)，并按信號(hào)流程用箭頭相互連接起來。這種能夠概略地表示出整個(gè)電子裝置或系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及其主要特性的簡(jiǎn)圖，稱為系統(tǒng)框圖。

10.2電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用圖樣

一、讀圖目的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、維修都離不開電子電路圖，它是產(chǎn)子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、售后服務(wù)的重要的基礎(chǔ)技術(shù)資料。在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，一般先設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖和電原理圖，再根據(jù)電原理圖設(shè)計(jì)印制電路板圖、印制板裝配圖、安裝圖。再根據(jù)電原理圖、印制電路板圖、印制板裝配圖、安裝圖等圖樣和工藝文件進(jìn)行安裝、調(diào)試。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

目前集成電路廣泛得到應(yīng)用，越來越多的電子電路被集成在同一集成芯片上，為電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、維修帶來極大的方便。但萬變不離其宗，電子產(chǎn)品都是在基本電路的基礎(chǔ)上組成的。完成不同功能的基本單元電路大同小異，分析工具分析方法是定約俗成的。我們讀圖的目的是為電子電路的安裝、調(diào)試、故障排除做好技術(shù)準(zhǔn)備，讀圖的過程中要搞清楚以下問題：⑴基本單元電路是由哪些元器件構(gòu)成的。⑵電子產(chǎn)品、系統(tǒng)是由哪些基本單元電路組成的；⑶各基本單元電路之間連接關(guān)系，即各基本單元電路輸入端、輸出端是如何聯(lián)系的。10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

二、讀圖的方法、步驟讀圖的步驟一般按以下步驟進(jìn)行。

1.了解系統(tǒng)的功能在識(shí)讀電路之前，應(yīng)從各個(gè)角度了解系統(tǒng)的用途，查閱系統(tǒng)的技術(shù)資料說明，特別要了解輸入信號(hào)和輸出控制對(duì)象，這對(duì)理解分析系統(tǒng)完成設(shè)定功能的原理具有指導(dǎo)意義。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

2.分析、確定系統(tǒng)中各個(gè)基本單元電路的作用在較復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，常由若干個(gè)基本電路組成，許多實(shí)用電路也是由基本電路基礎(chǔ)上改變而成的。熟記基本電子電路，是熟練讀圖的基礎(chǔ)?？吹轿覀兪煜さ幕倦娐罚涂芍栏髟骷淖饔?、電路性能參數(shù)如何估算，可確定在整個(gè)系統(tǒng)中的作用。若遇到未學(xué)分立元件組成的電路或由集成電路組成的未知電路，可從電子器件手冊(cè)或相關(guān)資料中查找到這些電路功能、元器件作用與選用、電路性能參數(shù)估算等技術(shù)資料。10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

眾所周知，電子電路由有源器件如二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路等加上無源元件電阻、電容等組成的。所組成電路的性質(zhì)和作用，是由元器件和電路組成形式?jīng)Q定的。在多個(gè)元器件的電子電路所起的功用是由起決定性作用的核心元器件決定的，而且絕大多數(shù)電路是由核心有源器件決定的。例如，圖8.3.7由有源器件三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW317和二極管VD1和VD2組成的，電路的核心器件是CW317，而VD1和VD2起保護(hù)CW317的作用，因而是起輔助作用。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

對(duì)于初學(xué)者來說，在分析電路和確定基本單元電路的作用時(shí)，先找出電路圖中有源器件或核心元器件，劃分出基本單元電路，再根據(jù)電路組成形式確定該基本單元電路的作用。例如由集成運(yùn)放組成的某一電路，核心有源器件是集成運(yùn)放，而在其中起什么作用，就要看電路的組成形式了。如集成運(yùn)放成負(fù)反饋組態(tài)，那就可確定運(yùn)放為線性應(yīng)用，組成放大、運(yùn)算或線性信號(hào)處理等電路；若集成運(yùn)放開環(huán)或電路為正反饋組態(tài)，那就可確定運(yùn)放為非線性應(yīng)用，組成比較器等非線性應(yīng)用電路。最后對(duì)照我們所學(xué)基本電路或查閱資料和參考書，確定電路作用和各元器件的作用。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

3.以輸入輸出信號(hào)流向?yàn)橹骶€，畫出功能模塊和電子系統(tǒng)框圖從分析輸入信號(hào)(信號(hào)可以是控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)等不同形式)著手，標(biāo)明各基本單元電路組成的功能電路塊的名稱，有必要的話，還可畫出基本單元電路和功能電路塊的輸入輸出波形，以分析信號(hào)在整個(gè)電路傳輸過程中的變化情況，然后畫出系統(tǒng)的框圖。其目的是對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)有一完整清晰的認(rèn)識(shí)。若在給出電路圖的同時(shí)，還提供了相應(yīng)的系統(tǒng)框圖和簡(jiǎn)要說明，這樣，應(yīng)首先通過框圖說明來領(lǐng)會(huì)電路設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)工作流程，再來分析電路。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

4.分析工作過程和系統(tǒng)性能本步驟就是對(duì)系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行分析，并對(duì)各部分的單元電路性能進(jìn)行估算，在此基礎(chǔ)上，列出整機(jī)系統(tǒng)的性能、特點(diǎn)。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

5.閱讀印制電路板圖閱讀印制電路板圖時(shí)，如有電原理圖，應(yīng)結(jié)合電原理圖進(jìn)行閱讀。讀圖過程中，以有源器件或其它核心元器件如繼電器、開關(guān)、變壓器等為參照物，根據(jù)電原理圖，順著印制電路板的印制導(dǎo)線，就可較快找到其它元器件及其相互間的連接關(guān)系。若沒有電路圖，也能根據(jù)印制電路板圖畫出電原理圖。10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

若只有電子產(chǎn)品和說明書，無其他技術(shù)資料，根據(jù)印制電路板圖還原(讀)出電原理圖和整機(jī)裝配情況畫出裝配圖的過程稱之為測(cè)繪。若有與之對(duì)應(yīng)的裝配圖，閱讀印制電路板圖就要方便多了。閱讀印制電路板圖的步驟是：有源器件或其它核心元器件的引線→相連印制板的焊盤→印制導(dǎo)線→相連另一焊盤→其它元件→……。找出測(cè)試點(diǎn)，為電路調(diào)試、維修打基礎(chǔ)。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

6.讀圖順序方向一般規(guī)定信號(hào)流向自左向右、自上而下。讀圖順序方向按信號(hào)的流向進(jìn)行稱之為順讀法，一般規(guī)定信號(hào)流向自左向右、自上而下。反之，稱之為逆讀法。模擬電子電路，一般先找出傳感器和執(zhí)行元器件，再對(duì)剩下的信號(hào)放大和變換電路部分進(jìn)行讀圖。有電源電路的電路系統(tǒng)，建議先讀電源電路，得知直流供電電壓，可為用電電路的分析計(jì)算，奠定基礎(chǔ)。

10.3電子電路的讀圖目的、識(shí)讀方法與步驟

一、熱釋電紅外報(bào)警器的功用及其電路紅外報(bào)警器電路如圖10.4.1所示。紅外報(bào)警器由PIR人體熱釋電傳感器作信號(hào)探測(cè)器，在夜間睡眠或家中無人時(shí)，可將開關(guān)S閉合。一旦有人潛入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，在燈亮的同時(shí)會(huì)伴隨著鈴聲大作，起到防盜報(bào)警的作用。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例圖10.4.1紅外報(bào)警器電路

二、找出傳感器、信號(hào)放大轉(zhuǎn)換電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)不難看出，本系統(tǒng)的傳感器為P228，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為白熾燈和220交流電鈴。其它電路為信號(hào)放大轉(zhuǎn)換電路。熱釋電紅外傳感器就是應(yīng)用熱釋電效應(yīng)制成的紅外線傳感器。熱釋電效應(yīng)是：當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等、符號(hào)相反的電荷，這種由于熱變化而產(chǎn)生電極化現(xiàn)象。查閱《電子元器件應(yīng)用手冊(cè)》常用熱釋電紅外傳感器的主要特性參數(shù)，P228型熱釋電紅外傳感器，其工作電壓為3～15V，靈敏度為6500V/W，是高靈敏度的熱釋電紅外傳感器。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

三、找出信號(hào)放大轉(zhuǎn)換電路中的有源器件和核心有源器件從圖10.4.1可看出，該電路的有源器件和核心元器件為運(yùn)放A1、A2、A3、A4，晶體管V，雙向晶閘管TR1AC，二極管VD1、VD2、VD3、VD4、VD5，穩(wěn)壓管VZ2(2CW54)、VZ1(2CW53)。其中核心元器件為運(yùn)放A1、A2、A3、A4、雙向晶閘管TR1AC、穩(wěn)壓管2CW54、2CW53、二極管VD5、

電容C10、電阻R20。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

四、電源部分基本單元電路電源部分從右往左讀圖。

1.電容C10、電阻R20組成的基本單元電路

220V交流電壓經(jīng)白熾燈經(jīng)電容C10、電阻R20向左傳輸，電容C10與電阻R20并聯(lián)后組成降壓電路。查閱參考資料，常見這種電路，在高壓與低壓共存的電路中，可省去變壓器，降低成本。

2.VD5、R19、C9組成的基本單元電路

VD5組成半波整流電路，起整流作用。R19為限流電阻。C9為濾波電容。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

3.VZ2組成的基本單元電路

VZ2起穩(wěn)壓作用，輸出6V電壓給運(yùn)放LM324、晶體管V供電。查閱本書附錄表B-3，2CW54的穩(wěn)壓電壓為5.5～6.5V。R1為限流電阻。C1為濾波電容。

4.R1、C1、VZ1組成的基本單元電路

VZ2起穩(wěn)壓作用，輸出5V電壓給熱釋電紅外傳感器供電。R1為限流電阻。C1為濾波電容。查閱本書附錄表B-3，2CW53的穩(wěn)壓電壓為4.0～5.8V。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

五、信號(hào)放大轉(zhuǎn)換電路的基本單元電路

1.運(yùn)放A1組成的基本單元電路要知道集成運(yùn)放在電路中起什么作用、組成什么電路，首先要看運(yùn)放電路組成何種組態(tài)？若組成負(fù)反饋組態(tài)，那就可確定運(yùn)放為線性應(yīng)用，組成放大、運(yùn)算或線性信號(hào)處理等電路；若集成運(yùn)放開環(huán)或電路為正反饋組態(tài)，那就可確定運(yùn)放為非線性應(yīng)用，組成比較器等非線性應(yīng)用電路。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

在本電路中，假設(shè)運(yùn)放A1同相輸入端3腳的瞬時(shí)極性為(+)，則輸出端1腳的瞬時(shí)極性為(+)，經(jīng)反饋元件R5、C4反饋到反相輸入端2腳的瞬時(shí)極性為(+)，電容C3起隔直作用，組成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。運(yùn)放A1組成同相輸入放大電路，C4起改善頻率特性的作用。電路的電壓放大倍數(shù)由下式估算10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

2.運(yùn)放 A2組成的基本單元電路假設(shè)運(yùn)放A2反相輸入端6腳的瞬時(shí)極性為(+)，則輸出端7腳的瞬時(shí)極性為(－)，經(jīng)反饋元件R9、C6反饋到反相輸入端6腳的瞬時(shí)極性為(-)。運(yùn)放A2組成反相輸入放大電路，為交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路。其中R7、R8的作用參閱本書4.7.4節(jié)，起直流偏置作用，C7起濾波抗干擾作用。C5為耦合電容。C6起改善頻率特性的作用。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

3.運(yùn)放 A3組成的基本單元電路在本電路中，運(yùn)放A3組成的電路，無反饋環(huán)節(jié)，開環(huán)，組成比較器電路。電阻R11、R10組成分壓電路，決定A3同相輸入端10腳的電壓，可求得

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

電阻R12、R13組成分壓電路，決定A3反相輸入端9腳的電壓，可求得

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

VD1、VD2，沒見過這樣的電路，它們?cè)贏2、A3之間，似應(yīng)起信號(hào)聯(lián)結(jié)作用。我們可利用二極管的單向?qū)щ娦苑治鋈缦拢浩綍r(shí)A2無信號(hào)輸出時(shí)，VD1截止，VD2導(dǎo)通由于A3的9腳的電位（3.3V）高于10腳（2.7V），故A3的8腳無輸出。當(dāng)PIR接收到信號(hào)時(shí)，A2有信號(hào)輸出時(shí)，VD1導(dǎo)通，VD2截止，10腳電位高于9腳電位，8腳就一定輸出高電位。VD1、VD2、R10～R13及A3組成雙門限比較器。

4.晶體管V組成的基本單元電路晶體管一般用來組成放大電路或組成開關(guān)電路。在圖10.3.1中，晶體管V所組成電路與我們所學(xué)的共射、共基、共集放大電路有根本區(qū)別。其基極與cds及電位器RP相接，集電極與運(yùn)放A3組成的比較器輸出端相連接，比較器輸出信號(hào)經(jīng)二極管VD3、R14、C8與運(yùn)放同相輸入端12腳相連。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

查閱《電子元器件應(yīng)用手冊(cè)》，圖中cds的電路符號(hào)為光敏電阻器。光敏電阻器的工作原理是光電導(dǎo)效應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體受到光射時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)載流子數(shù)目增多，改變了半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，從而使半導(dǎo)體的電阻減小，這種物理現(xiàn)象稱之為光電導(dǎo)效應(yīng)。

V在這一電路中起開關(guān)作用，組成開關(guān)電路。在白天，cds受光照，電阻很小，V的基極電流很大，V飽和導(dǎo)通，A3的8腳鉗位至0.3V左右，VD3截止，A3的8腳輸出信號(hào)不能對(duì)A4起控制作用。在黑夜，cds電阻很大，V的基極電流幾乎為零，V截止，VD3導(dǎo)通，A3組成的比較器輸出的高電平對(duì)A4起控制作用。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

5.運(yùn)放 A4組成的基本單元電路運(yùn)放A4開環(huán)，組成比較器電路，其閾值電壓Uth為1V

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

U12=UC8，C8的電壓與Uth比較，決定A4的輸出端14腳的電平。當(dāng)PIR接收到信號(hào)時(shí)，8腳就一定輸出高電位，通過VD3、R14給C8充電，使A4的12腳電位高于13腳，14腳輸出高電位。電位器RP與R15組成C8的放電回路。電容放電需要時(shí)間，RP、R15、C8組成延時(shí)電路。由于C8所儲(chǔ)電能通過R15、RP2放電需時(shí)約２分鐘，當(dāng)C8上的電壓低于13腳電壓（１V）時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)14腳輸出低電平。

6.雙向晶閘管TR1AC組成的基本單元電路雙向晶閘管TR1AC組成示警白熾燈與電鈴的控制電路。VD4在A4輸出高電平時(shí)導(dǎo)通，A4輸出低電平時(shí)截止。電阻R18起限流作用。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

六、畫出系統(tǒng)框圖根據(jù)以上基本單元電路分析，可畫出系統(tǒng)框圖如圖10.4.2所示。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例圖10.4.2紅外報(bào)警器系統(tǒng)框圖

七、分析工作過程和系統(tǒng)性能本系統(tǒng)工作過程如下。當(dāng)有人在其探測(cè)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，它就能感生出微弱的電信號(hào)，經(jīng)Ａ1、A2兩級(jí)放大后，從A2的7腳輸出0.5～5.5Ｖ的強(qiáng)信號(hào)。VD1、VD2、R10～R13及A3組成雙門限比較器。平時(shí)無信號(hào)時(shí)，由于A39腳的電位（3.3V）高于10腳（2.7V），故8腳輸出低電平。當(dāng)PIR接收到信號(hào)時(shí)，8腳就一定輸出高電平，通過VD3、R14給C8充電，使A412腳電位高于13腳，其14腳輸出高電平觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，點(diǎn)亮電燈。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

由于C8所儲(chǔ)電能通過R15、RP2放電需時(shí)約２分鐘，故在此２分鐘內(nèi)燈一直亮著。當(dāng)C8上的電壓低于13腳電壓（１V）時(shí)，14腳無輸出，雙向晶閘管關(guān)閉，燈自動(dòng)熄滅。光敏電阻cds及三極管V等組成光控電路，白天因光敏電阻的阻值很?。?0kΩ以下），三極管V飽和導(dǎo)通，將A3的8腳鉗位至0.3V左右，故無論有無感應(yīng)信號(hào)，可控硅均不能導(dǎo)通，燈不能點(diǎn)亮；到了夜晚，因光敏電阻的阻值變大到幾兆歐，三極管V截止，A3的8腳不再受其鉗位，一旦PIR接收到信號(hào)，8腳就立即輸出高電平，使雙向晶閘管導(dǎo)通，將燈點(diǎn)亮。10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例

在夜間睡眠或家中無人時(shí)，可將開關(guān)S閉合。一旦有人潛入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，在燈亮的同時(shí)會(huì)伴隨著鈴聲大作，起到防盜報(bào)警的作用。該電路采用PIR人體熱釋電傳感器作信號(hào)探測(cè)器，靈敏度高，它僅對(duì)人體釋放的、特定波長(zhǎng)的紅外光最敏感，因而誤動(dòng)作少。

10.4模擬電子電路讀圖訓(xùn)練示例本章小結(jié)1.典型的模擬電子系統(tǒng)由3個(gè)組成部分：一是傳感器件部分；二是信號(hào)放大和變換電路部分；三是執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。2.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中常用的圖樣一般有：系統(tǒng)框圖、電原理圖、邏輯圖、印制電路板圖與印制電路板裝配圖、安裝圖等；本章小結(jié)3.讀圖的目的是為電子電路的安裝、調(diào)試、故障排除做好技術(shù)準(zhǔn)備，讀圖的過程中要搞清楚以下問題：⑴基本單元電路是由哪些元器件構(gòu)成的；⑵電子產(chǎn)品、系統(tǒng)是由哪些基本單元電路組成的；⑶各基本單元電路之間連接關(guān)系，即各基本單元電路輸入端、輸出端是如何聯(lián)系的。

4.讀圖的步驟一般按以下步驟進(jìn)行：了解系統(tǒng)的功能；分析、確定系統(tǒng)中各個(gè)基本單元電路的作用；以輸入輸出信號(hào)流向?yàn)橹骶€，畫出功能模塊和電子系統(tǒng)框圖；分析工作過程和系統(tǒng)性能。有需要時(shí)，閱讀印制電路板圖。

習(xí)題

10.1實(shí)用可燃?xì)怏w報(bào)警器電路如圖P10.1所示。圖中HS為傳感器。H為蜂鳴器，得電就能發(fā)出聲音。R15、R16、C3、R14與運(yùn)放IC2-C組成延時(shí)電路(實(shí)質(zhì)上是一個(gè)比較器)，防止報(bào)警器誤動(dòng)作。因傳感器需預(yù)熱5～10分鐘方能進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電路接通電源，傳感器預(yù)熱5～10分鐘，這時(shí)C3上電壓充至閾值電壓，比較器翻轉(zhuǎn)，告警電路方能告警。按下列要求讀圖：⑴列出關(guān)鍵元器件。⑵列出基本單元電路名稱，說明各元器件所起作用。⑶畫出系統(tǒng)框圖。

習(xí)題圖P10.1實(shí)用可燃?xì)怏w報(bào)警器電路

習(xí)題習(xí)題10.1解答：

1.列出關(guān)鍵元器件本電路的關(guān)鍵元器件為：①整流二極管VD1～VD4；②集成穩(wěn)壓器IC1；③傳感器HS；④IC2B；⑤IC2C；⑥發(fā)光二極管VD6；⑦晶體管V；⑧蜂鳴器H；⑨發(fā)光二極管VD8；⑩繼電器K。有源器件二極管VD5、VD7、VD10為輔助元器件。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：

2.本電路的基本單元電路及各元器件所起作用本電路的基本單元電路及各元器件所起作用如下：⑴VD1～VD4與C1組成整流濾波電路，VD1～VD4橋式整流，C1起電容濾波作用。⑵IC1與C2組成穩(wěn)壓電路，IC17805為集成穩(wěn)壓器，輸出＋5V直流電壓為報(bào)警器電路供電。C2起濾波作用。習(xí)題習(xí)題10.1解答：⑶傳感器HS檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度。中間電阻絲用來加熱。

在潔凈空氣中，傳感器HS上、下端間呈現(xiàn)很大電阻，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度增大時(shí)HS電阻減小。傳感器上下兩端的電阻與R1串聯(lián)，組成分壓電路，經(jīng)R3輸入比較器IC2B同相輸入端，提供與可燃?xì)怏w濃度成正比的輸入電壓。在潔凈空氣中，UR1較小，比較器IC2B同相輸入端為低電平，比較器輸出端7腳為低電平。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度增大時(shí)HS電阻減小，UR1增大，當(dāng)UR1=Uth1、且預(yù)熱完成后，比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出端7腳高電平。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：⑷IC2B與R2、RP、R4、R5組成滯回比較器。傳感器隨可燃?xì)怏w濃度變化的電壓信號(hào)UR1經(jīng)R3輸入比較器IC2B的同相輸入端。R3、RP1、R4組成分壓電路，為比較器IC2B的反相輸入端提供參考電壓。改變RP1的滑動(dòng)觸頭的位置，即可改變IC2B的閾值電壓，從而設(shè)定報(bào)警的可燃?xì)怏w濃度值。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度增大時(shí)HS電阻減小，UR1增大，當(dāng)UR1=Uth1，且預(yù)熱完成后比較器翻轉(zhuǎn)，比較器7腳輸出高電平。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：⑸IC2C、R14、C3、R15、R16、VD5構(gòu)成延時(shí)電路，IC2C實(shí)質(zhì)上是一個(gè)比較器。在預(yù)熱期間IC2C輸出低電平，預(yù)熱結(jié)束，IC2C輸出高電平。

VD7是為在關(guān)機(jī)斷電時(shí)加速放電而設(shè)置的。VD7為續(xù)流二極管，當(dāng)電路有+5V電源供電時(shí)，VD7反偏截止，電容C3通過R14充電，UC3＜＋5V，VD7反偏截止。當(dāng)電源關(guān)斷，電容C3上電壓使VD7正偏導(dǎo)通，其等效電阻遠(yuǎn)小于R14，近似于短路，為C3放電提供了放電的通路，加快放電。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：

R15、R16分壓后為比較器反相輸入端提供參考電壓。比較器IC2C閾值電壓Uth2由R15、R16決定。Uth2=V。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：

在潔凈空氣中，傳感器上下兩端間呈現(xiàn)很大電阻，R1上的電壓較小，比較器IC2B同相輸入端為低電平，二極管VD5截止。此時(shí)，若檢測(cè)到可燃?xì)怏w，傳感器的阻值迅速減小，IC2B5腳電壓升高，VD5導(dǎo)通，使5腳電壓鉗制在1.5V左右，比較器IC2B不翻轉(zhuǎn)，IC2B7腳仍輸出低電平。綠色LEDVD6繼續(xù)點(diǎn)亮。預(yù)熱時(shí)間由C3、R14決定，開機(jī)接通電源后，C3充電，當(dāng)UC5=Uth2時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出高電平，VD5截止。電路處于檢測(cè)狀態(tài)。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：⑹綠色LEDVD6為開機(jī)及可燃?xì)怏w正常的顯示器。開機(jī)預(yù)熱及預(yù)熱后可燃?xì)怏w濃度正常時(shí)，比較器輸出(7腳)低電平，VD6點(diǎn)亮，R6為發(fā)光二極管VD6限流電阻?？扇?xì)怏w濃度超標(biāo)，比較器輸出(7腳)高電平，VD6熄滅。⑺晶體管V與R7、VD10組成開關(guān)電路，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，比較器輸出(7腳)高電平，V導(dǎo)通，啟動(dòng)聲光報(bào)警電路，繼電器線圈得電動(dòng)作。R7為基極限流電阻，VD10為防止誤動(dòng)作而設(shè)置，只有當(dāng)比較器IC2B的輸出電平大于等于1.4V時(shí)，V才能導(dǎo)通。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：⑻蜂鳴器H；當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，V導(dǎo)通，H得電發(fā)出報(bào)警聲。⑼發(fā)光二極管VD8超標(biāo)時(shí)發(fā)出紅光起報(bào)警作用。R17為限流電阻。⑽繼電器K可用來組成可燃?xì)怏w超標(biāo)的控制電路。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，比較器輸出端7腳高電平，繼電器K線圈得電動(dòng)作。VD9為續(xù)流二極管，是為防止由晶體管V導(dǎo)通變截止時(shí)線圈產(chǎn)生瞬時(shí)值很大的感生電動(dòng)勢(shì)擊穿晶體管而設(shè)置的。當(dāng)V導(dǎo)通變截止時(shí)繼電器線圈產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，極性為下正上負(fù)，VD9導(dǎo)通，保護(hù)了晶體管V。

習(xí)題習(xí)題10.1解答：

3.畫出系統(tǒng)框圖畫出系統(tǒng)框圖如圖T10.1.1所示。

圖T10.1.1系統(tǒng)框圖

習(xí)題

10.2晶體管β值分選電路如圖P10.2所示，圖中V為被測(cè)晶體管。當(dāng)晶體管β≤100，LED2點(diǎn)亮；當(dāng)晶體管100<β<200，LED3點(diǎn)亮；當(dāng)晶體管β≥200，LED4點(diǎn)亮。⑴按下列要求讀圖：①列出關(guān)鍵元器件。②列出基本單元電路名稱，說明各元器件所起作用。③畫出系統(tǒng)框圖。④說明系統(tǒng)工作原理。圖P10.2晶體管β值分選電路

習(xí)題習(xí)題⑵圖P10.2所示電路參考印制電路板圖如圖P10.3所示，參考裝配圖如圖P10.4所示。感興趣同學(xué)可自行安裝。安裝后照片如圖P10.5所示。本題可作為課程綜合實(shí)訓(xùn)(課程設(shè)計(jì))課題，除進(jìn)行安裝調(diào)試外，寫出課程綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告(課程設(shè)計(jì)說明書)，要求對(duì)每一元器件選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和說明。圖P10.3印制板圖

圖P10.4裝配圖

習(xí)題圖P10.5實(shí)物照片

習(xí)題習(xí)題10.2解答

1.按下列要求讀圖：⑴列出關(guān)鍵元器件。晶體管β值分選電路關(guān)鍵元器件為：①LED1；②LED2；③LED3；④LED4；⑤IC1；⑥電位器RP。

習(xí)題習(xí)題10.2解答⑵列出基本單元電路名稱，說明各元器件所起作用。晶體管β值分選電路主要包括三極管基本共射放大器、電壓比較器和LED發(fā)光指示電路等幾個(gè)基本單元電路。晶體管β值分選電路各元器件作用分述如下：

1)RP、R1為待測(cè)晶體管的基極偏置電阻，R2為待測(cè)晶體管的集電極負(fù)載電阻。使待測(cè)晶體管處于放大工作狀態(tài)。JP1為測(cè)試用接線插座，用短路帽（或硬導(dǎo)線）將兩絕緣插座針腳短接，可把基極偏置電阻接至待測(cè)晶體管的基極?？纱游脖恚脕頊y(cè)試基極電流IB。習(xí)題習(xí)題10.2解答

2)LED1為晶體管NPN類型指示發(fā)光二極管。當(dāng)待測(cè)NPN型晶體管引腳插接正確，短接JP1，NPN型晶體管處于放大狀態(tài)，發(fā)射極電流點(diǎn)亮LED1。若為PNP型晶體管，晶體管截止，短接JP1，LED1不亮。

3)IC1A(3、2、1引腳集成運(yùn)放)和IC1B(5、6、7引腳集成運(yùn)放)組成2個(gè)比較器。R5、R4、R3組成分壓電路，用于確定IC1A和IC1B比較器的閾值電壓。UthA＝UR5＋UR4＝8V，UthB＝

UR5=4V。

習(xí)題習(xí)題10.2解答

4)當(dāng)電路處于待測(cè)狀態(tài)未測(cè)試時(shí)，相當(dāng)于三極管β＝0，UC為高電平，UC>UthA(8V)>UthB(4V)，IC1A比較器的1腳和IC1B比較器的7腳均輸出低電平。當(dāng)測(cè)試晶體管且β<100時(shí)，UC

仍大于UthA和UthB，IC1A和IC1B比較器不翻轉(zhuǎn)，1腳和7腳均輸出低電平。當(dāng)測(cè)試晶體管且200>β>100時(shí)，UthB<UC<

UthA，比較器IC1A翻轉(zhuǎn)，1腳輸出高電平；IC1B比較器不翻轉(zhuǎn)，7腳仍輸出低電平。當(dāng)測(cè)試晶體管且β>200時(shí)，UC<

UthB<

UthA，比較器IC1B翻轉(zhuǎn)，比較器IC1A的1腳和IC1B的7腳均輸出高電平

習(xí)題習(xí)題10.2解答

5)LED4為β≥200時(shí)指示發(fā)光二極管，R8為限流電阻。

6)LED3為200>β>100時(shí)指示發(fā)光二極管，R7為限流電阻。

7)LED2為β≤100時(shí)指示發(fā)光二極管，R6為限流電阻。

習(xí)題習(xí)題10.2解答

⑶畫出電路框圖。畫出電路框圖如圖T10.2.1所示。

圖T10.2.1電路框圖

習(xí)題習(xí)題10.2解答

⑷說明系統(tǒng)工作原理。系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)述如下：該電路主電路為：待測(cè)晶體管組成的基本共射電路和IC1四運(yùn)放LM324中的兩個(gè)運(yùn)放組成的比較器。

習(xí)題習(xí)題10.2解答

RP、R1為待測(cè)晶體管的基極偏置電阻，R2為待測(cè)晶體管的集電極負(fù)載電阻。RP用來調(diào)整基本共射電路的基極電流，使電路達(dá)到預(yù)定測(cè)試功能。在調(diào)節(jié)RP使基極電流IB＝20μA后，按照電路圖中標(biāo)示的元器件參數(shù)，當(dāng)待測(cè)三極管的β值為100時(shí)，三極管集電極電流IC＝2mA，三極管集電極電壓UC=VCC－ICRC＝8V；當(dāng)待測(cè)三極管的β值為200時(shí)，三極管集電極電流IC＝4mA，三極管集電極電壓UC＝4V。在基極電流不變的情況下，晶體管β值越大，則IC越大，UC越小。電位器RP調(diào)好后一般不要再旋動(dòng)，否則會(huì)引起所測(cè)晶體管β分擋值不準(zhǔn)確。習(xí)題習(xí)題10.2解答

IC1A(3、2、1引腳集成運(yùn)放)和IC1B(5、6、7引腳集成運(yùn)放)組成2個(gè)比較器，R5、R4、R3組成分壓電路，確定比較器的閾值電壓。UthB=UR5=4V，UthA=UR5+UR4=8V。當(dāng)電路處于待測(cè)狀態(tài)未測(cè)試時(shí)，JP1斷開，相當(dāng)于三極管β＝0，待測(cè)管為NPN型，晶體管發(fā)射極電流IE=ICEO，發(fā)光二極管LED1不亮。此時(shí)UC為高電平，UC≈12V，

UC>UthA(8V)>UthB(4V)，IC1A比較器1腳輸出低電平，IC1B比較器7腳也輸出低電平。LED2點(diǎn)亮，LED3、LED4均不能點(diǎn)亮。

習(xí)題習(xí)題10.2解答當(dāng)待測(cè)NPN型晶體管引腳插接正確，短接JP1，NPN型晶體管處于放大狀態(tài)，發(fā)射極電流點(diǎn)亮LED1。當(dāng)被測(cè)晶體管β>200時(shí)，UC<UthB(4V)<UthA(8V)，比較器IC1B的7腳輸出高電平，LED4點(diǎn)亮。比較器IC1A的1腳也輸出高電平，LED2、LED3都因兩端無足夠的電壓差而不能點(diǎn)亮。習(xí)題習(xí)題10.2解答當(dāng)被測(cè)晶體管200>β>100時(shí)，UthB(4V)<UC<UthA(8V)。因UC>UthB(4V)，比較器IC1B的7腳輸出低電平（實(shí)測(cè)約為1.16V），LED4不能點(diǎn)亮；因UC<UthA(8V)，比較器IC1A的1腳輸出高電平（實(shí)測(cè)約為10.22V），LED2兩端無足夠的電壓差而不能點(diǎn)亮。此時(shí)，處于兩個(gè)比較器輸出端之間的LED3點(diǎn)亮。當(dāng)被測(cè)晶體管β<100時(shí)，UC>UthA(8V)>UthB(4V)。此時(shí)，比較器IC1A的1腳和IC1B的7腳均輸出低電平，LED2點(diǎn)亮，LED3、LED4都因兩端無足夠的電壓差而不能點(diǎn)亮。習(xí)題

10.3為加強(qiáng)模擬電路的綜合應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)用煙霧報(bào)警器電路，電路如圖P10.6所示。圖中A2、R7、C5、R8、R9構(gòu)成延時(shí)電路，防止報(bào)警器誤動(dòng)作。因傳感器需預(yù)熱5～10分鐘方能進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。A2及其外接元器件組成的電路，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)比較器。當(dāng)UC5=Uth2時(shí)比較器A2翻轉(zhuǎn)，也就是說當(dāng)C5充電到2.5V時(shí)，比較器A2翻轉(zhuǎn)。電容器C5由零充電到2.5V所需時(shí)間，就是延時(shí)時(shí)間。直流電壓U通過電阻R對(duì)電容C充電，當(dāng)電容C上的初始電壓為0時(shí)，電容C上的充電電壓UC（t）與時(shí)間t的關(guān)系為

習(xí)題本例中，U＝VCC=5V、C5由零充電到UC5（t）＝2.5V時(shí)所需的時(shí)間

t≈0.69R7C5R7、C5值由上式估算。

⑴按下列要求讀圖：①列出關(guān)鍵元器件。②列出基本單元電路名稱，說明各元器件所起作用。③畫出系統(tǒng)框圖。④說明系統(tǒng)工作原理。

圖P10.6學(xué)生實(shí)訓(xùn)用煙霧報(bào)警器電路

習(xí)題⑵圖P10.6所示電路參考印制電路板圖如圖P10.7所示，參考裝配圖如圖P10.8所示。感興趣同學(xué)可自行安裝。安裝后照片如圖P10.9所示。本題可作為課程綜合實(shí)訓(xùn)(課程設(shè)計(jì))課題，除進(jìn)行安裝調(diào)試外，寫出課程綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告(課程設(shè)計(jì)說明書)，要求對(duì)每一元器件選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和說明。

圖P10.7參考印制電路板圖

圖P10.8參考裝配圖

圖P10.49安裝后照片

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

1.按下列要求讀圖：⑴列出關(guān)鍵元器件

1)電源電路①VD1～VD4②LM78052)報(bào)警電路①傳感器②IC2-1③綠色LED(VD9)④IC2-2④黃色LED(VD6)⑤V1⑥紅色LED(VD7)⑦V2⑧IC3-1習(xí)題習(xí)題10.3解答：⑵列出基本單元電路名稱，說明各元器件所起作用。

1)電源電路①變壓器、VD1～VD4與C1組成整流濾波電路，VD1～VD4橋式整流，C1起電容濾波作用。②LM7805與C2、C3、C4組成穩(wěn)壓電路，LM7805是輸出電壓為+5V集成穩(wěn)壓器，C2是抗干擾電容，C3、C4具有改善輸出瞬態(tài)特性和防止電路產(chǎn)生自激振蕩的作用。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

2)報(bào)警電路①傳感器

R1為傳感器取樣電阻，傳感器A、B兩端的電阻與R1串聯(lián)，組成分壓電路，提供與可燃?xì)怏w濃度成正比的輸入電壓。R2把傳感器輸出電壓分壓后輸入比較器A1的反相輸入端。習(xí)題習(xí)題10.3解答：②比較器A1電路

R3、RP1、R4組成分壓電路，為比較器A1的同相輸入端提供參考電壓。改變RP1的滑動(dòng)觸頭的位置，即可改變A1的閾值電壓，從而設(shè)定報(bào)警的煙霧濃度值。一般將A1的3腳電壓設(shè)置在2.2V左右。當(dāng)電路通電傳感器預(yù)熱后無煙霧時(shí)，比較器A1輸出高電平。當(dāng)傳感器完成預(yù)熱，煙霧濃度超標(biāo)，比較器A1翻轉(zhuǎn)輸出低電平。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：按鍵S為測(cè)試鍵，是為測(cè)試報(bào)警電路能否正常工作而設(shè)置的，以防煙霧濃度超標(biāo)時(shí)報(bào)警電路不工作，產(chǎn)生安全事故。按下按鍵S，A1同相輸入端電位變?yōu)榱?，比較器A1的閾值電壓為零，A1組成的電路變?yōu)檫^零比較器，A1翻轉(zhuǎn)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，綠色LED應(yīng)熄滅，紅色LED應(yīng)點(diǎn)亮，RC橋式振蕩器得電開始工作，揚(yáng)聲器應(yīng)發(fā)出報(bào)警聲。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：③綠色LEDVD9由V1組成的驅(qū)動(dòng)電路綠色LEDVD9驅(qū)動(dòng)電路由R10、VD13、R11、V1組成，R10為驅(qū)動(dòng)管V1的限流電阻。當(dāng)傳感器預(yù)熱結(jié)束后且無煙霧時(shí)，A1輸出高電平，VD13、V1導(dǎo)通，點(diǎn)亮綠色LEDVD9。R11為V1的集電極負(fù)載電阻，又是發(fā)光二極管VD9的限流電阻。④黃色LEDVD6及其驅(qū)動(dòng)電路黃色LEDVD6由A2驅(qū)動(dòng)。報(bào)警器接通電源開機(jī)后傳感器需預(yù)熱，在預(yù)熱期間A2輸出低電平，VD6點(diǎn)亮。R5為VD6的限流電阻。預(yù)熱結(jié)束，A2輸出高電平，VD6熄滅

習(xí)題習(xí)題10.3解答：⑤延時(shí)電路

A2、R7、C5、R8、R9構(gòu)成延時(shí)電路，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)比較器。在預(yù)熱期間A2輸出低電平，預(yù)熱結(jié)束，A2輸出高電平。

在潔凈空氣中，傳感器A、B兩端間呈現(xiàn)很大電阻，R1上的電壓較小，比較器IC2-1反相輸入端2腳為低電平，二極管VD5截止。此時(shí)，若檢測(cè)到煙霧濃度超標(biāo)，傳感器的阻值迅速減小，IC2-12腳電壓升高，VD5導(dǎo)通，使IC2-27腳電壓鉗制在1.5V左右，比較器IC2-2不翻轉(zhuǎn)，IC2-27腳仍輸出低電平。黃色LEDVD6繼續(xù)點(diǎn)亮。比較器IC2-1仍輸出高電平，綠色LEDVD9繼續(xù)點(diǎn)亮。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

VD8是為在關(guān)機(jī)斷電時(shí)，加速放電而設(shè)置。VD8為續(xù)流二極管，當(dāng)電路有+5V電源供電時(shí)，VD8反偏截止，電容C4通過R7充電，UC5＜＋5V，VD8反偏截止；當(dāng)電源關(guān)斷，VD8正偏導(dǎo)通，等效電阻遠(yuǎn)小于R7，近似于短路，為C5放電提供了放電的通路，加快放電。比較器A2閾值電壓Uth2由R8、R9決定。當(dāng)UC5=Uth2時(shí)比較器A2翻轉(zhuǎn)，也就是說當(dāng)C5充電到2.5V時(shí)，比較器A2翻轉(zhuǎn)。電容器C5由零充電到2.5V所需時(shí)間，延時(shí)時(shí)間由R7、C5值決定。預(yù)熱結(jié)束，A2輸出高電平。黃色LEDVD6熄滅，電路處于正常檢測(cè)狀態(tài)。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

⑥紅色LED(VD7)及其驅(qū)動(dòng)電路紅色LED(VD7)由A1驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電路通電傳感器預(yù)熱后煙霧濃度正常時(shí)，比較器A1輸出高電平。紅色LED(VD7)熄滅。當(dāng)傳感器完成預(yù)熱，煙霧濃度超標(biāo)，比較器A1翻轉(zhuǎn)輸出低電平。VD7點(diǎn)亮。R6為VD7的限流電阻。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

⑦V2組成音頻振蕩電路電子開關(guān)電路組成音頻振蕩電路電子開關(guān)電路，VD10～VD12是為使A1輸出高電平時(shí)晶體管V2可靠截止而設(shè)置的。當(dāng)傳感器完成預(yù)熱，煙霧濃度超標(biāo)，比較器A1翻轉(zhuǎn)輸出低電平。V2由截止變?yōu)閷?dǎo)通，RC橋式振蕩器得電振蕩，發(fā)光報(bào)警聲。⑧RC橋式振蕩器

RC橋式振蕩器由A3、RP2、R16、R15、C6、R14、C7、R13組成。

習(xí)題習(xí)題10.3解答：

⑶畫出系統(tǒng)框圖。畫出煙霧報(bào)警器系統(tǒng)框圖如圖T10.3.1所示。

圖T10.3.1煙霧報(bào)警器系統(tǒng)框圖習(xí)題習(xí)題10.3解答：

⑷說明系統(tǒng)工作原理。接通報(bào)警器的交流電源，比較器A2低電平，黃色預(yù)熱指示LED點(diǎn)亮。比較器A1輸出高電平，VD13、V1導(dǎo)通，綠色正常工作指示LED同時(shí)點(diǎn)亮。為保證測(cè)試準(zhǔn)確可靠，傳感器進(jìn)行約5分鐘的預(yù)熱。在預(yù)熱期間，若檢測(cè)到煙霧，因電路不示警。達(dá)到預(yù)定的預(yù)熱時(shí)間后，黃色LED熄滅，電路進(jìn)入煙霧檢測(cè)狀態(tài)。習(xí)題習(xí)題10.3解答：此時(shí)，若煙霧濃度超過設(shè)定值（例如：吸一口香煙，把煙霧噴向氣體傳感器），綠色LED熄滅，比較器A1翻轉(zhuǎn)輸出低電平。V2由截止變?yōu)閷?dǎo)通，RC橋式振蕩器得電振蕩，發(fā)光報(bào)警聲。紅色報(bào)警指示LED點(diǎn)亮，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)煙霧濃度降低到設(shè)定值以下后，聲光報(bào)警自動(dòng)結(jié)束，綠色LED點(diǎn)亮。

元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。

1.電源電路設(shè)計(jì)(略)2．傳感器的選擇及其電路查手冊(cè)，煙霧報(bào)警器應(yīng)選擇MQ一2型氣敏傳感器，氣敏傳感器由氣敏元件、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成，固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀引腳，引腳排列如圖T10.3.2所示。元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。其中2個(gè)引腳(H、H)用于提供加熱電流，4個(gè)引腳(A、A和B、B)用于信號(hào)輸出。使用時(shí)，2個(gè)H引腳分別接+5V電源和地，2個(gè)A引腳相連接，2個(gè)B引腳相連接，具體接法如圖P10.6(b)所示。

R1為檢測(cè)電阻。傳感器的電阻隨氣體濃度改變而改變，使檢測(cè)電流隨之改變，電流為mA級(jí)，通過R1轉(zhuǎn)換成電壓。選E24系列標(biāo)稱值10kΩ金屬膜電阻。R2選1kΩ金屬膜電阻。

元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。

3．比較器A1電路的設(shè)計(jì)

R3、RP1、R4組成分壓電路，為比較器A1的同相輸入端提供參考電壓。改變RP1的滑動(dòng)觸頭的位置，用于改變A1的閾值電壓，從而設(shè)定報(bào)警的可燃?xì)怏w濃度值。一般將A1的3腳電壓設(shè)置在2.2V左右。當(dāng)電路通電傳感器預(yù)熱后可燃?xì)怏w濃度正常時(shí)，比較器A1輸出高電平。當(dāng)傳感器完成預(yù)熱，可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)，比較器A1翻轉(zhuǎn)輸出低電平。比較器選用雙運(yùn)放LM358其中一個(gè)運(yùn)放組成。另一運(yùn)放可用來組成延時(shí)電路。

R3、R4選用1.5kΩ金屬膜電阻，RP1選用3296型50kΩ精密多圈電位器。

元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。

4．綠色LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)綠色LED驅(qū)動(dòng)電路由R10、VD13、V1組成。

R11為L(zhǎng)ED限流電阻，V1選NPN硅管9013，飽和導(dǎo)通電壓UCES=0.3V，LED選2EF551，查表得：UF=2V，IFM=50mA，IF=10mA。R11由下式估算，取IF=10mA，則

選E24系列標(biāo)稱值270Ω金屬膜電阻。

元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。元器件選擇計(jì)算方法及公式附后，僅供參考。式中，Ui為驅(qū)動(dòng)高電平電壓，本例取4V；UD為二極管VD13導(dǎo)通電壓，硅管取0.7V；UBE1為V1發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通電壓，硅管取0.7V。代入數(shù)據(jù)，算得R10=3.03kΩ，為使V1在輸入為高電平時(shí)可靠飽和導(dǎo)通，所選電阻可略低于估算值，選E24系列標(biāo)稱值3kΩ金屬膜電阻。

元器件選擇計(jì)算