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J2223型波的合成演示器电路分析

J2223型波的合成演示器电路分析

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  J2223型波的合成演示器,主要用于物理实验教学中波的合成演示。附图是笔者按照实物龟路板绘制的电路图,可供参考。

  工作原理J2223型波的合成演示器,主要由电源电路、脉冲形成电路、脉冲分配电路、波的选通电路、驱动电路和波形显示电路等组成。

  1.  电源电路
   整机电源是外接的DCl2V直流电源,该电源给图中驱动电路和波形显示电路直接供电。但整机电路中的其他电路都必须使用稳压的DCIOV供电,故这里所说的电源电路就是指机内的稳压电路。

  电源电路由稳压管VDl和霄型滤波网络R1、C1、C2组成。电阻R1既是稳压管VDl的限流电阻,又是π型滤波网络中的降压电阻。滤波网络完成去耦作用,以便机内的驱动电路和波形显示电路不影响前面各级脉冲电路的工作。稳压管VDl给各脉冲电路提供DCl0V的电压,以满足集成电路对工作电压的要求。

  2.脉冲形成电路
    脉冲形成电路是用ICl(555)构成的多谐振荡器,振荡频率由外接电阻R2、R3和电容C3决定。

  ICl的第④脚为振荡控制端,用来启动和停止振荡器的振荡。当暂停开关S7置于高电平(相当于“ON”位)时,振荡器产生振荡;当暂停开关s7置于低电平(相当于“OFF”位)时,振荡器停止振荡。

  ICl第⑤脚所接的电容器C4作滤波电容。第③脚输出脉冲波,脉宽由电阻R2、R3和C3决定。

  3.  脉冲分配电路 
    脉冲分配电路主要由IC2(4017)担任。4017是一种十进制计数分配器集成电路,它有3个输入端:复位端R、时钟端CP和CPB(也叫EN),有10个译码输出端:Q0~Q9。

  当复位端R处于高电平(相当于复位开关S2置“ON”位)时,只有Qo为高电平“1”状态,其他输出端Q1一Q9都是低电平“O”状态。当复位端R处于低电平(相当于复位开关S2置“OFF”位)时,每当脉冲送到输入端CP(第(14)脚),计数器就逐个计数,输出端QO~Q9依次变为高电平“l”,QO则变为低电平“0”状态。

  由于本电路的设计要求,波形每隔1/4周期变化一次,即波形每变化4次就历时一个周期,故只需4017QO~Q3的4个端作输出。

  工作前,先把IC2的复位开关S2置“ON”位,复位端R为高电平,此时只有QO输出高电平,波形不变化。然后将S2置“OFF”位,R为低电平,且R与Q4相接通。当ICl第③脚输出的脉冲到达IC2的第(14)脚CP端时,QO变为低电平,Q1~Q3则依次变为高电平。随后的一个输入脉冲使Q4端为高电平时,复位端R也变为高电平,促使4017复位,由此立刻将qo变为高电平,而Q1~Q3变为低电平。此后4017将循环往复地工作。



www.55dianzi.com   4.选通电路 
   由于波的合成必须有两个基波和它们叠加后产生的合成波,故屏幕上有时需要三个波形同时显示。为了便于逐个观察波形,让三个波形依次出现在屏幕上,就必须增设波的选通电路,以便分别选送或同时选送三个波形。

  前述脉冲分配电路只有4个输出端Q0~Q3。为了完成选送作用,必须设置4个与门电路,它们由IC3~IC6(4081)组成,4081是四2输入端与门集成电路。

  与门的逻辑关系是:只有当输入端全部为高电平“1”时,输出端才为高电平“1”状态;只要有一个输入端为低电平“0”状态,输出端便为低电平“0”状态。其逻辑表达式为“Y=A·B”。

  一块4081集成电路控制一路波。将4081中各个与门的各个输入端并联后接到一个开关上,即A波开关S3、B波开关S4、A+B波开关S5和C波开关S6。4个与门的另一个输入端,接到4017的4个输出端QO~Q3上。这样,波形选通开关S3~S6就可以依次或同时选通各路波形了。

  A波和B渡作为基波,A+B波作为合成波,C波则是B波的反向波。当波形选通开关置低电平(相当于置“OFF”位)时,无论4017有无输出,4081与门都被关死,都无波形输出。只有当这些开关置高电平(相当于置“ON”位)时,4081与门才打开,允许4017送来的波形通过而送出。

  5.驱动电路 
   由于4081与门输出的驱动能力弱,难以驱动多只发光二极管同时发光,必须设置驱动电路。驱动器由晶体三极管担任。

  黄色和绿色发光二极管所需的工作电流都较小,驱动器只需单只8050管即能胜任;红色发光二极管所需的工作电流较大,驱动器用两只中功率3DGl2组成复合管来提高驱动能力。

  R4~R17用作基极限流电阻,用于保护驱动管;R18~R30用作集电极电阻,起降压限流的作用,以便保护驱动管和发光二极管。

  当波形选通电路4081不送波形时,驱动管深度截止,发光二极管熄灭无光;当4081选通波形时,驱动管饱和导通,发光二极管点燃发光,显示相应的波形。

  6.显示电路
   波形采用发光二极管点阵的发光来显示。在显示线路板上,按照所需显示的波形排列发光二极管。当波形选通电路4081有波形输出时,发光二极管阵即发光,显示相应的波形。





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