談多功能元器件鑒別儀的設計與實現

摘要:主要介紹了簡易多功能元器件鑒別儀的設計和實現過程。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。

關鍵詞:多功能元器件鑒別儀;設計;實現

教師在指導學生實習的過程中,經常需要分析判斷元器件的管腳排列及其好壞,市場上現有的元器件鑒別儀只能檢測一些集成元器件的好壞,使用起來非常復雜,而且價格昂貴。基于此,筆者設計了一款多功能元器件鑒別儀。

系統結構設計

為了達到基本的設計目的,經反復研究,最終決定設計可應用于三極管、555集成芯片、集成運放等的多功能鑒別儀。鑒別儀整體的系統結構如圖1所示。該系統分別由電源電路、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集成穩壓芯片,這個芯片的輸出電壓是連續可調的,通過外加電位器可調節出所需的電壓。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且連續可調。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定性。C2和C5起抗干擾作用,負責防止輸入電壓的干擾信號進入穩壓器,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、一個帶自鎖的按鈕開關、四個發光二極管、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。撥碼開關只用三路,每一路測量一個元器件。轉換電路由一個撥碼開關和三個發光二極管組成。當撥動某一路撥碼開關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,當指示燈亮時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,就可以結束測量,如果想繼續測量另一種元器件,先把撥碼開關撥到相應的被測電路的“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”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觸發器、測試電路等組成。多諧振蕩器由IC1(555)和R3、C1組成,RS觸發器由IC2構成,其中IC1的輸出控制IC2的工作狀態,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LED1不亮,LED2發光。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NPN、PNP間的飽和電壓的方向來使LED1、LED2亮。三極管工作飽和區時,其發射結與集電結均為正偏。對于小功率NPN型硅管,呈現為VBE大于0.7V(略大于工作在放大區時的數值),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成單穩、多諧和施密特觸發器,廣泛用于信號的產生、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是發光管的限流電阻。

運放鑒別電路筆者所設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。運放的輸出顯示發光二極管是用一個電阻串聯到三極管的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光二極管,被測器件的好壞均由發光二極管的閃爍發光狀態而定,所以根據上述鑒別電路的特點,輸出電路共由7個發光管組成。具體電路結構不再敘述。

把上述的各個模塊電路組合在一起即構成了一個多功能元器件鑒別儀,經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,還可以開發更多功能的元器件鑒別電路,來更好地滿足教學與實踐的需要。

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作者簡介:

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