摘要:主要介紹了簡易多功能元器件鑒別儀的設(shè)計和實現(xiàn)過程。該鑒別儀能鑒別運放、三極管、555等器件的好壞,同時還能判別三極管的型號,具有較廣泛的實用價值。

關(guān)鍵詞:多功能元器件鑒別儀;設(shè)計;實現(xiàn)

教師在指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)的過程中,經(jīng)常需要分析判斷元器件的管腳排列及其好壞,市場上現(xiàn)有的元器件鑒別儀只能檢測一些集成元器件的好壞,使用起來非常復(fù)雜,而且價格昂貴?；诖?筆者設(shè)計了一款多功能元器件鑒別儀。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了達到基本的設(shè)計目的,經(jīng)反復(fù)研究,最終決定設(shè)計可應(yīng)用于三極管、555集成芯片、集成運放等的多功能鑒別儀。鑒別儀整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)分別由電源電路、測量電路、輸出顯示電路、控制面板電路組成。電源電路作為供電部分給控制面板電路和測量電路提供電源,控制面板電路又控制測量電路,測量電路的結(jié)果傳給輸出顯示電路,最終通過輸出顯示電路顯示出元器件的好壞。

各模塊電路的設(shè)計

下面分別具體介紹各個模塊電路的功能和電路原理,包括電路中的一些器件的選擇和使用。

(一)電源電路

測量電路需要的工作電壓是6V,所以在電源電路中采用了LM317集成穩(wěn)壓芯片,這個芯片的輸出電壓是連續(xù)可調(diào)的,通過外加電位器可調(diào)節(jié)出所需的電壓。而且它的帶載能力強,足以保證測量電路可靠地工作。電源電路如圖2所示,該電路輸出電壓的范圍是1.25～37V,最大輸出電流為1.25A且連續(xù)可調(diào)。電路中 C3用于清除RP1上的紋波,起濾波作用,提高電源輸出電壓的穩(wěn)定性。C2和C5起抗干擾作用,負責(zé)防止輸入電壓的干擾信號進入穩(wěn)壓器,C5的作用主要是防止輸出信號中夾雜干擾信號,當輸出電壓供給工作電路時,防止工作電路不能正常工作。由于某種原因,當LM317的輸出端與輸入端短路時,C2會通過LM317內(nèi)部放電而損壞芯片,D6可為C2提供放電回路。C4用來防止輸出端產(chǎn)生自激。D5為保護二極管,用以防止輸入端短路時容性負載上積存的電荷向LM317放電。同時還要考慮LM317的溫度問題,在制作電路時需加裝散熱片。輸出電壓V0表達式為:V0=1.25×(1+R2/RP)V。

(二)控制面板電路

此電路由一個撥碼開關(guān)、一個帶自鎖的按鈕開關(guān)、四個發(fā)光二極管、一個十四腳和一個八腳的雙列直插插座以及一個三針的插孔組成。其原理圖如圖3所示。撥碼開關(guān)只用三路,每一路測量一個元器件。轉(zhuǎn)換電路由一個撥碼開關(guān)和三個發(fā)光二極管組成。當撥動某一路撥碼開關(guān)時就有一路測量電路被接通,每一路在被測元器件插座處都有一個指示燈,當指示燈亮?xí)r就可以直接看出哪一路被接通了。當總電源接通時,在控制面板上就可以看到一個電源指示燈亮。帶自鎖的開關(guān)是開始按鈕,當選擇完某一路被測電路時,按下開始按鈕,就可以很快知道被測元器件是好的還是壞的。當停止測量這個元器件時,只需再按一下開始開關(guān),就可以結(jié)束測量,如果想繼續(xù)測量另一種元器件,先把撥碼開關(guān)撥到相應(yīng)的被測電路的“開”的位置,把被測元器件放到插座上,把前一測量的元器件的被測電路撥到“關(guān)”的位置,重新按開始按鈕,就可以馬上看出它的好壞。

(二)鑒別電路

三極管好壞鑒別電路該鑒別電路由多諧振蕩器、RS觸發(fā)器、測試電路等組成。多諧振蕩器由IC1(555)和R3、C1組成,RS觸發(fā)器由IC2構(gòu)成,其中IC1的輸出控制IC2的工作狀態(tài),使IC2的輸出與IC1的輸出極性相反的方波,兩極性相反的方波信號加至測試電路。IC1的輸出的是方波,加至IC2的2、6腳的輸入端,使IC2的輸出波形與IC1完全相反。測試電路由雙向輔助電源(BG1、BG2、W1、W2)和燈光顯示電路(LED1、LED2)組成。將三極管插入b、c、e插座,若管子為PNP型,則因被測管的c、e間存在飽和壓降而使LED2不亮,LED1點亮,此時說明管子是好的,若管子為PNP型,則相應(yīng)LED1不亮,LED2發(fā)光。若顯示電路中的LED1、LED2全亮或全不亮,則說明管子是壞的。在此電路中BG1、BG2采用的是3DK2三極管。在工作時IC1的3腳產(chǎn)生的方波正好與IC2的3腳的方波相反.通過被測三極管的c、e極間的飽和壓降,根據(jù)NPN、PNP間的飽和電壓的方向來使LED1、LED2亮。三極管工作飽和區(qū)時,其發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為正偏。對于小功率NPN型硅管,呈現(xiàn)為VBE大于0.7V(略大于工作在放大區(qū)時的數(shù)值),VBC大于0(不大于VBE的值);對于小功率NPN型鍺管,類似的有VBE大于等于0.2V(略大于工作在放大區(qū)時的值),VBC大于0。這個電路是個智能型的電路,它不僅可以鑒別被測三極管的好壞,而且可以鑒別被測三極管的型號,使該鑒別器的功能更加強大。原理圖如圖4所示。

555芯片鑒別電路555芯片是一個最常用的集成芯片,使用靈活、方便,只需外接少量的阻容元件就可構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器,廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。該鑒別電路采用了555組成的多諧振蕩器作為測量電路,該電路由R1、R2、C2等組成多諧振蕩器。如果被測555芯片是好的,那么它就可以使這個測量電路正常工作,把被測555插在被測插座上,按下開始按鈕,其中555的第3腳連接輸出顯示的發(fā)光管。如果輸出顯示燈按周期一閃一閃地亮,證明它組成的多諧振蕩器可以振蕩,并且能夠輸出一個占空比不同的方波,說明555是好的,否則說明555是壞的。其原理圖如圖5所示,圖中R3是發(fā)光管的限流電阻。

運放鑒別電路筆者所設(shè)計的運放鑒別電路主要針對常用的集成運放LM324,LM324集成芯片包含四個單體運放,該電路可以測量LM324中每一個運放的好壞,如果輸出顯示燈亮說明運放是好的,反之是壞的。運放的輸出顯示發(fā)光二極管是用一個電阻串聯(lián)到三極管的c極作三極管的負載的。電路如圖6所示。

輸出顯示電路由于每個鑒別電路的輸出部分均包含發(fā)光二極管,被測器件的好壞均由發(fā)光二極管的閃爍發(fā)光狀態(tài)而定,所以根據(jù)上述鑒別電路的特點,輸出電路共由7個發(fā)光管組成。具體電路結(jié)構(gòu)不再敘述。

把上述的各個模塊電路組合在一起即構(gòu)成了一個多功能元器件鑒別儀,經(jīng)檢驗各個檢測電路均能正常工作,符合要求。筆者認為,在今后的工作中,還可以開發(fā)更多功能的元器件鑒別電路,來更好地滿足教學(xué)與實踐的需要。

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作者簡介:

張潔萍(1979—),女,天津工程師范學(xué)院附屬技師學(xué)院講師,主要從事電氣專業(yè)教學(xué)。(本欄責(zé)任編輯:謝良才)