脉冲波形发生电路设计-参考模板

脉冲波形发生电路设计一．实验目的

1.学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。

2.学习按模块划分电路的设计与调试的方法。二．555内部结构图和芯片引脚图

555内部结构图：

555引脚图：

U1MOC8101_BASSO U2

LM555CN

GND 1DIS 7OUT

3

RST 4VCC

8THR 6CON

5

TRI 2VCC

5V

R4100kΩ

C10.01μF

C210μF

R5100Ω

R310kΩC30.47μF VCC

5V R2100kΩU3A 74HC14D_6V

R11kΩ三． 红外发射管和光电三极管的工作原理

1. 红外发射管：

红外光发射管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a ）。此次实验中的R1 建议选取1k ?。 2. 光电三极管：

光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a ）所示。其符号如图3（b ）所示，常见外形如图3（c ）所示。

有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC ，合理选取接收电路中R2 的阻值。其应用参考电路参见图2（b ）。

四． 实验任务及电路图

1. 电路原理图 必做任务：

U1

MOC8101_BASSO

U2

LM555CN

GND

1

DIS

7

OUT3

RST

4

VCC

8

THR

6

CON

5

TRI

2

5V

VCC

5V R4

100kΩ

C1

0.01μF C2

1μF

LED1

R5

100Ω

R2

100kΩ

U3A

74HC14D_6V

R1 1kΩQ1

2N3702

选做任务：

2.设计思路

首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。

然后考虑输入。为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。

同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。

最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有

压差的，即（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以=1，Q=0，=0，内部三极管导通，=1，保持0，所以LED就会灭掉。而且是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以之后电路的情况并不是能准确预测的。

解决这个问题的思路就是希望能在时，保持1，这样跳变为1之后就有，LED保持亮着，而且经过1~2秒后熄灭。

实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。

为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。

3.参数计算

（1）R2阻值的选取：

为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 k?左右。

（2）R3和C3的选取

微分电路的延迟时间不能太长，否则就起不到微分作用，选取R3为

10 k?，C3为0.47μF，延迟时间为10ms级。

（3）R4和C2的选取

发光二极管发光的时间，为保证发光二极管能够亮1~2秒，的值应该在0.9~1.8之间，取，μ

F。

五．调试步骤

必做任务：555接成单稳态触发器→必做任务：红外发射管和光电三极管输出电压是否正常→必做任务联合调试→选做任务

六．思考题

1.R1的取值应考虑哪些因素？D1的导通电流和导通压降是多少？

答：R1主要是起限流作用，选取应该考虑D1的导通电流，实验加的电压为5V，D1的导通电流约为2~20mA，若太低发射功率不够，太高则会烧坏。实验

用的光电光导通压降测得为1.15V，若接R1=1，则导通电流约为3.85mA

（实测为3.91mA）。

2.简述R2的选取原则.

答：R2的选取应保证在有光是能有足够大的压降，使Vo为低电平，在无光时压降很小，Vo为高电平。有光时，光电管的电流为几十微安到几毫安，为使压降接近5V，R2应至少为百千欧之间。无光时，暗电流为纳安级的，所以R2在百千欧级别到十兆欧级别均是合适的。

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