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实验思考题解答:电压电流测量与负载电压对称

【摘要】:测量电压电流时,应适当选择电压电流量程,尽量使显示指针接近于满量程,相对误差较小。②灯管正常辉光放电后,自动断开。图9-4 提高功率因素电路和相量图9.9 从实验中测得的数据看,三相负载形联结时(有中线),线电压与相电压的大小关系如何?3个相电压相等,即UAN=UBN=UCN。以确保三相负载相电压对称,以免负载电压偏移时,损坏负载设备。

9.1 测量电阻时,双手应如何正确操作?为什么不能同时用手指接触被测电阻两端的金属引线?试用一个200kΩ以上的电阻,测量并比较其正确操作和用手指同时接触电阻两端金属引线时的电阻值,说明什么问题?

答:测量电阻时,不能用手指同时接触电阻两端的金属引线。否则就相当于在电阻两端并联了一个人体电阻,将引起测量误差

人体电阻约几百千欧姆,测量小阻值电阻时,测量误差不明显;测量大阻值电阻时,测量误差很明显。

9.2 测量电阻和测量直流电压电流时如何选择合适量程?测量电阻与测量电压电流,有什么不同?

答:测量电阻时,应适当选择欧姆档量程,使显示指针尽量偏于中间部位时读数更清晰易读,准确度更高一些。

测量电压电流时,应适当选择电压电流量程,尽量使显示指针接近于满量程,相对误差较小。

9.3 图9-1电路和图9-2电路,已知US1=5V,US2=10V,R1=100Ω,R2=200Ω,R3=300Ω,各电压电流理论计算值是多少?与实际测量值产生差别的主要原因是什么?

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图9-1 直流电压电流测量电路

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图9-2 应用叠加定理时的电路

答:根据弥尔曼定理,有

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应用叠加定理求解时:

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I1=I1+I1=(-22.73+27.27)mA=4.54mA

I2=I2+I2=(13.64-36.36)mA=-22.72mA

I3=I3+I3=9.09+9.09=18.18mA

一般来说,产生差别的原因主要有如下几条:

①电阻值误差,R1R2R3并不是精确的100Ω、200Ω、300Ω。

②电压源电压有误差,不是精确的5V和10V。且电压源不是真正的理想电压源,有一定内阻。接负载时,随输出电流增大,电压值会降低。

万用表测量误差,包括万用表本身(准确度等级较低)及测量时的读数误差等。

9.4 荧光灯电路中的整流器和辉光启动器各有什么作用?

答:整流器是一个铁心电感线圈,应与相应功率瓦数的灯管配套使用。其作用有二:①起动时产生高压(可达400~600V),激励荧光灯管放电。②灯管点亮后,灯管相当于一个纯电阻,整流器电感与灯管电阻分压,降低灯管两管电压,限制灯管电流。

辉光启动器英文名为Starter,在电路中起自动开关作用。其主要结构为双金属片触点,作用有二:①接通电源时,提供灯管灯丝电流通路。②灯管正常辉光放电后,自动断开。自动断开的原理是双金属片两种不同的金属热胀冷缩系数不同,流过电流后受热膨胀弯曲而使原接触点断开。

9.5 测量荧光灯电路中的电源电压U、灯管电压U1、整流器电压U2和电流I后,如何计算灯管电阻R1、整流器直流电阻R2和整流器电感L

解:荧光灯等效电路如图9-3a、b所示,其相量图如图9-3c所示。可按下列步骤求解:

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9.6 有人用一个按钮开关替代辉光启动器,按下2秒左右然后释放,也能点亮荧光灯,试解释其原理。

答:辉光启动器作用有两个:①接通电源时,提供灯管灯丝电流通路。按钮开关按下,正好起了接通电源、提供灯管灯丝电流通路的作用;②灯管正常辉光放电后,自动断开(若不断开将短路灯管两端灯丝间电子发射通路)。按钮开关按下2s左右释放后正好起到断开的作用。

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图9-3 荧光灯电路

9.7 为什么用功率表测出的荧光灯电路功率比荧光灯管的标称功率高?

答:用功率表测出的荧光灯电路功率实际上包括荧光灯管的功率和镇流器线圈直流电阻消耗的功率。

9.8 为什么荧光灯电路并联电容后,总电流反而减小?并在此基础上说明提高功率因素的意义。

答:荧光灯电路如图9-4a所示。并联电容前,荧光灯电路的电流为978-7-111-35112-2-Chapter09-8.jpg;并联电容后,电容中电流为978-7-111-35112-2-Chapter09-9.jpg。电路总电流978-7-111-35112-2-Chapter09-10.jpg,画出其相量图如图9-4b所示。从相量图中看出,978-7-111-35112-2-Chapter09-11.jpg长度978-7-111-35112-2-Chapter09-12.jpg的长度要小。即并联电容后,总电流I反而减小了,阻抗角从φ1减小为φ,整个电路的功率因素从cosφ1提高到cosφ

其原因是:感性负载荧光灯电路在未并联电容器时,只能与电源交换能量;并联电容后,其中一部分改为与电容交换能量,直接与电源交换能量的电流反而减小了,即总电流减小了。

需要说明的是,若进一步增大并联电容,可使电路处于谐振状态,此时总电流最小。若继续增大并联电容,可使电路变为容性状态,总电流又变大了。

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图9-4 提高功率因素电路和相量图

9.9 从实验中测得的数据看,三相负载978-7-111-35112-2-Chapter09-14.jpg形联结时(有中线),线电压相电压的大小关系如何?

答:3个线电压相等,即UAB=UBC=UCA

3个相电压相等,即UAN=UBN=UCN

且线电压是相电压的978-7-111-35112-2-Chapter09-15.jpg倍,即978-7-111-35112-2-Chapter09-16.jpg

9.10 三相负载978-7-111-35112-2-Chapter09-17.jpg联结时,中线对三相负载相电压有什么影响?用灯泡作负载时,灯泡亮暗情况如何?从中可得出什么结论?

答:三相对称负载978-7-111-35112-2-Chapter09-18.jpg联结,有中线或无中线时3个负载相电压均相同,即UAN=UBN=UCN,因此灯泡亮暗情况相同

三相不对称负载978-7-111-35112-2-Chapter09-19.jpg联结,有中线时,负载相电压仍相同,UAN=UBN=UCN,灯泡亮暗情况相同。无中线时,负载相电压偏移,有的相电压大于220V,有的相电压小于220V,灯泡亮暗情况不同,有的变亮,有的变暗。

因此,三相不对称负载中线不能断开,中线中也不能安装开关和熔丝。以确保三相负载相电压对称,以免负载电压偏移时,损坏负载设备。

9.11 从实验中测得的数据看,三相负载△联结时,线电流与相电流大小关系如何?

答:三相对称负载△联结时,3个线电流相等,即IA=IB=IC=Il;3个相电流也相等,即Iab=Ibc=Ica=Ip

三相负载不对称△联结时,3个线电流不相等,3个相电流也不相等。

线电流与相电流大小关系符合KCL:978-7-111-35112-2-Chapter09-20.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-21.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-22.jpg

9.12 三相负载△联结时,负载对称与否对灯泡亮暗有何影响?

答:三相负载△联结时,无论负载对称与否,负载两端的相电压即为线电压,与负载是否对称无关,因此灯泡亮暗情况不变。

9.13试说明图9-5测量相序的工作原理。

答:图9-5相序测量电路实际上是一个三相978-7-111-35112-2-Chapter09-23.jpg联结不对称负载无中线电路。不对称978-7-111-35112-2-Chapter09-24.jpg联结负载无中线时,相电压会发生偏移。

图9-5电路中,电容容抗:

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两个60W灯泡串联后电阻:

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因此,XCR

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图9-5 相序指示仪原理电路

设接电容相为A相,三相电源相电压有效值Up,根据弥尔曼定理,则有

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很明显,UBnUCn大(偏大比例与电容容量有关),在负载相同的情况下,可根据灯泡的亮暗判断B相和C相。灯泡较亮的那相为B相,较暗的那相为C相。

9.14 试简述二表法测量三相功率的工作原理。

答:二表法实际是以三相中一相为基准相,用两个功率表分别测量另两相相对于基准相由线电压线电流构成的功率。

用二表法测量三相功率,三相总功率应为两表读数的代数和。

当功率因素cosφ>0.5时,两功率表读数均为正值,三相总功率P=P1+P2

当功率因素cosφ<0.5时,其中一个功率表指针反偏,此时可改变功率表电压线圈或电流线圈连接的极性(同名端),此时读数应视为负值,三相总功率P=P1-P2

9.15 为什么二表法不能应用于有中线时的三相负载978-7-111-35112-2-Chapter09-29.jpg联结电路?

答:有中线时,中线中有电流。用二表法测出的功率P1+P2P

9.16 若三相不对称负载978-7-111-35112-2-Chapter09-30.jpg联结有中线时,应选择何种方法测三相功率?

答:只能选用三表法测三相功率。

9.17 用万用表检测二极管的正反向电阻时,为什么用不同的量程档测出的电阻相差很大?

答:一般电阻为线性电阻,即电阻两端电压与流过电阻的电流呈线性关系。用不同的量程档检测时,读数虽略有不同,但差别不大。

二极管为非线性元件。用不同的量程档检测时,表内限流电阻不同,流过二极管的电流也不同,因其伏安特性不是一条直线,其电阻值随二极管两端电压(或电流)变化而变化,或可理解为随工作点Q变化而变化。因此,用不同的量程档测出的电阻相差很大。

9.18 用万用表检测二极管的正向电阻时,硅二极管约几千欧,锗二极管约几百欧,与二极管正向导通的开关特性相去甚远,如何理解?

答:二极管的电阻可分为直流电阻和交流电阻(动态电阻)。

二极管直流电阻是二极管两端电压与流过二极管的电流之比。其定义为:978-7-111-35112-2-Chapter09-31.jpg。直流电阻的几何意义是二极管伏安特性工作点Q处割线斜率的倒数,如图9-6a所示。

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图9-6 二极管非线性电阻

a)直流电阻 b)交流电阻

二极管交流电阻是其两端电压的变化率与流过二极管电流的变化率之比。其定义为:978-7-111-35112-2-Chapter09-33.jpg。交流电阻的几何意义是二极管伏安特性工作点Q切线斜率的倒数,如图9-6b所示。

用万用表测得的二极管电阻是直流电阻,理想化开关时的二极管电阻是交流电阻。二极管正向导通时,RD>rd,二极管反向截止时,rd>RD。因此,不能简单地将万用表测得的二极管正向电阻理解为二极管正向导通时的动态电阻。

9.19 既然晶体管是由两个PN结组成,可否用两个二极管反向串联组成晶体管?

答:晶体管确由两个PN结组成,但要使其具有电流放大作用,内部结构必须符合一定条件,即:基区很薄;发射区掺杂浓度很高;集电区面积较大。两个二极管串联组成晶体管不符合内部结构条件。

9.20 晶体管的集电极C和发射极E都是PN结的阴极引出端,两个电极能否对换使用?

答:晶体管的集电极C和发射极E都是PN结的阴极引出端,但其内部结构完全不同。发射区掺杂浓度很高,即多数载流子浓度很高,有利于发射多数载流子;集电区面积较大,便于收集多数载流子,因而β值很大。若对换使用,则发射和收集到的多数载流子不多,即β值很小。正是利用晶体管这一特性,能区分集电极C和发射极E。因此,两个电极不能对换使用。

9.21 按图9-7电路参数(VCC=6V,RB=470kΩ,RC=3kΩ,C1=C2=10μF,RL=3kΩ,UBEQ=0.6V,β=120),理论计算的静态工作点与实测有何不同?主要原因是什么?

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图9-7 静态工作点调节

答:理论计算静态工作点:

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ICQ=βIBQ=120×11.5μA=1.38mA

UCEQ=VCC-ICQRC=(6-2.4×1.38)V=2.69V

与实测值不同的原因是给定的电路元件参数与电路实际元件参数存在差异。例如,思考题9.3中所述的原因。但主要原因是晶体管特性参数(βUBE等)的差异,其中,影响最大的因素是β

9.22 定性画出图9-7电路uiuBEuCEuO波形图(要求对齐时间坐标),并按给定的电路元件参数计算电路电压放大倍数。

答:设ui978-7-111-35112-2-Chapter09-36.jpg。定性画出uIuBEuCEuO波形图如图9-8所示。

uBE是加在晶体管基极和发射极间的电压,与uI同相,包含两种成分:直流成分UBEQ和叠加在其上的交流信号ui978-7-111-35112-2-Chapter09-37.jpg。其中UBEQ约为0.6~0.7V(硅)或0.2~0.3V(锗)。

uCE是晶体管集电极与发射极间的电压,与uI反相,也包含两种成分:直流成分UCEQ和叠加在其上的交流信号uce。其中直流成分UCEQ=VCC-ICQRC,交流成分uce=-icRL,负号代表uceui反相。978-7-111-35112-2-Chapter09-38.jpg

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图9-8 放大电路中的电压电流波形

uouCE隔断直流成分后剩余的交流信号,uo=uce。很明显,输出电压uo与输入电压ui相比,被有效放大了;uo的相位与ui相反。

晶体管输入电阻:978-7-111-35112-2-Chapter09-40.jpg

电压放大倍数:978-7-111-35112-2-Chapter09-41.jpg

9.23 按图9-9电路(VCC=6V,RC=2.4kΩ,C1=C2=10μF,RL=6.8kΩ,UCES=0.1V,UBEQ=0.6V,β=120),在下列两种情况下,计算电路静态工作点(IBQICQUCEQ),并用示波器观察和定性画出uo波形。

RB=2MΩ,RRP调至最大值(470kΩ);②RB=200kΩ,RRP调至最小值(0)。

答:①RB=2MΩ,RRP调至最大值(470kΩ)。

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由于RB+RRP过大,晶体管静态工作点Q进入死区,电路将产生截止失真。截止失真波形如图9-10中uo1所示。

RB=200kΩ,RRP调至最小值(0)。

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ICQIBQ=120×27μA=3.24mA

UCEQ=VCC-ICQRC=(6-3.24×2.4)V=-1.776V

UCEQ不可能出现负值,说明晶体管已进入饱和状态,实际情况是:

UCEQ=UCES=0.1V

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IBQ仍为27.0μA,此时,ICQIBQ已不成比例。饱和失真波形如图9-10中uo2所示。

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图9-9 静态工作点调节(www.chuimin.cn)

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图9-10 失真波形

9.24 电路同上题,若要避免RRP调至0时出现饱和失真,应如何处置?

答:为防止RRP误调至0,晶体管进入饱和区,应改变与之串联的RB值。

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因此,应取RB=270kΩ,可避免RRP误调至0时,晶体管进入饱和区。

需要指出的是,晶体管进入饱和区是一个渐进过程,没有清晰的分界点,上述估算仅为电路设计提供参考参数。

9.25 电路同上题,若要使UCEQ分别为2V、3V和4V,应如何处置?

答:要使UCEQ分别为2V、3V和4V,可调节RRP值。

978-7-111-35112-2-Chapter09-48.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-49.jpg,因此,978-7-111-35112-2-Chapter09-50.jpg

UCEQ=2V时,978-7-111-35112-2-Chapter09-51.jpg

UCEQ=3V时,978-7-111-35112-2-Chapter09-52.jpg

UCEQ=4V时,978-7-111-35112-2-Chapter09-53.jpg,但RRP最大值为470kΩ,因此,应先取RB=390kΩ,然后调节RRP=387.6kΩ。

9.26 电路如图9-11所示,RE=1kΩ,rbe=2.48kΩ,CE暂不接,若RE分别为20Ω、100Ω、500Ω和1kΩ,计算电路电压放大倍数。若接CE=47μF,RE=1kΩ,再求电路电压放大倍数。

答:CE暂不接时的电压放大倍数:978-7-111-35112-2-Chapter09-54.jpg

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图9-11 思考题9.26电路

上述计算表明,RE的接入,将大大降低电路电压放大倍数。但CE接入后,由于CE对交流信号的容抗很小,相当于交流短路,电压放大倍数仍为:

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9.27 使用调压变压器,应注意哪些事项?

答:①调压变压器属自耦变压器,不同于有两个绕组的变压器,不具有电压隔离作用,应特别注意安全。②输入电压接AX端,不能错接为ax。③调节电压必须从零起调,使用完毕,应将输出电压归零(手柄逆时针旋到底)。

9.28 半波整流与全波整流有什么区别?

答:波形上:半波整流只有半个周期有输出电压,全波整流整个周期都有输出电压。

输出电压:全波整流是半波整流的一倍。

整流二极管:半波整流只需一个,全波整流需2个(桥式4个)。

9.29 滤波电路中的滤波电容应如何选取?

答:滤波电容应按RLC≥30~50ms选取。若RLC值较小,则输出电压中的脉动成分增大,平均值UO将减小,其波形如图9-12所示。

9.30 三端集成稳压器对输入输出电压差有什么要求?

答:三端集成稳压器输入输出电压差既不能过小,又不能过大。压差过小,纹波幅度增大,输出电压不稳定。压差过大,稳压器内部的调整管功耗增大,超出稳压器最大功耗时将导致其内部热保护电路启动而不能稳压。一般要求压差为3~8V。

9.31 LM317/337有什么特点?输出电压如何计算?

答:特点:①输出端与Adj端之间有一个稳定的带隙基准电压UREF=1.25V。

IAdj<50μA。因此,输出电压:

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9.32 图9-13电路中,R1的取值范围有否限制?

答:R1的取值范围应适当,要求满足I1IADJ,此时IADJ可忽略不计,978-7-111-35112-2-Chapter09-59.jpg

IADJ<50μA,I1可取10~5mA,R1=UREF/I1=1.25V/(10~5mA)=125~250Ω

R1越小,输出电压精度及稳压性能越好。但R1过小,功耗过大,热稳定性变差,一般可选用RJX/0.25W电阻(金属膜)。

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图9-12 RLC对uo的影响

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图9-13 LM317可调稳压电路

9.33 TTL和CMOS集成门电路引脚排列有否规则?

答:TTL和CMOS集成门电路引脚排列似乎有些规律(参阅7.4复习思考题解答中题7.10)。但不能覆盖所有同类门电路,使用时须查阅有关技术资料确认,以免出错。

9.34 TTL集成门电路与CMOS集成门电路的UOHUOL数值有否不同?

答:TTL集成门电路与CMOS集成门电路的UOHUOL值有较大差别。TTL不同系列集成门电路的UOHUOL值也有一定差别,甚至同一系列TTL集成门电路的UOHUOL值也有一定分散性,但同一块集成门电路芯片中的几个门电路的UOHUOL值基本相同。因此,集成门电路的UOHUOL参数通常以UOHminUOLmax表达。对于74LS集成门电路,UOH约3.4V(UOHmin=2.7V),UOL约0.3V(UOLmax=0.5V)。对于CMOS集成门电路,UOH=5V(UOHmin=4.95V),UOL=0V(UOLmax=0.05V)。

9.35 如何控制图9-14电路的振荡?若需要用低电平作为控制信号,应选择何种门电路?

答:图9-14中,uI高电平,电路振荡;uI接低电平,电路停振。

若需要用低电平作为控制信号,应选择或非门电路。

9.36 图9-14中的两个二极管起什么作用?

答:两个二极管提供电容C充电和放电时不同通路。C充电路径为G1RP1R→VD1RP2CC放电路径为CRP2→VD2RRP1→G1。充放电不同路径有不同时间常数,因而占空比不是50%。

9.37 CC4069和CC40106同为CMOS六反相器,能否用CC4069代替图9-15和图9-16中的CC40106?

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图9-14 门电路组成的多谐振荡器

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图9-15 施密特电路组成的多谐振荡器

答:CC 4069不能代替图9-15中的CC 40106,图9-15中的门电路必须是施密特电路,可用施密特与非门、施密特或非门和其他施密特反相器替代。施密特电路构成多谐振荡器时,在施密特电路的两个阈值电压之间充电放电形成振荡,无施密特特性的门电路不能充任。

CC 4069可替代图9-16中的CC 40106。图9-16电路只要求反相器,因此与非门、或非门均能充任。

9.38 图9-16中的RF有什么作用?

答:RF负反馈电阻,提供直流反馈通路,使反相器工作在线性放大区,一般RF取1~10MΩ。过大,将可能使反相器脱离线性放大区,过小,增加反相器损耗。

9.39 可用4种不同的门电路实现3人多数表决器逻辑功能,说明了什么?哪一种相对简洁些?

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图9-16 石英晶体多谐振荡器

答:说明:①实现同一逻辑功能,可用多种门电路组成。②通过逻辑函数化简,可用较简洁的逻辑电路实现较复杂的逻辑功能。

考虑到电路简洁和选用集成门电路的成本(74LS系列集成门电路价格基本相同),按Y=AB+BC+CA978-7-111-35112-2-Chapter09-65.jpg组成的电路相对简洁些。只需要两种集成门电路,就能方便实现。而另两种方法则需要3种集成门电路。

9.40 若74LS1383个控制端G1978-7-111-35112-2-Chapter09-66.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-67.jpg中有一个控制端控制电平无效,电路能否译码工作?

答:74 LS1383个控制端只要有一个无效,芯片禁止译码,3个控制端G1978-7-111-35112-2-Chapter09-68.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-69.jpg之间的关系具有“与”性质。但3个控制端的有效控制电平不同:G1=1、978-7-111-35112-2-Chapter09-70.jpg

9.41 可否用74LS138的A2A0依次与3人表决信号CBA连接?

答:否。74LS138编码输入端A2A0中,A2为高位,A0为低位。A2A0依次为000~111时,978-7-111-35112-2-Chapter09-71.jpg依次输出有效电平(0),不能颠倒。而列出3人多数表决真值表中的输入信号时,A为高位,C为低位,因此A2A0必须依次与ABC连接,不能颠倒,否则译码输出错。

9.42 为什么图9-17电路输出端要用一个与非门,而图9-18电路不用?

答:74LS138共有8个输出端,在输入信号分别为ABC978-7-111-35112-2-Chapter09-72.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-73.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-74.jpg时,4个输出端978-7-111-35112-2-Chapter09-75.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-76.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-77.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-78.jpg分别有效(输出低电平),为能使4种情况下发光二极管VD都亮,因此要用一个与非门汇总。

978-7-111-35112-2-Chapter09-79.jpg

图9-17 74LS138实现3人多数表决组合逻辑

978-7-111-35112-2-Chapter09-80.jpg

图9-18 74LS151实现3人多数表决器组合逻辑图

而74LS151只有一个输出端,且在输入信号分别为ABC978-7-111-35112-2-Chapter09-81.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-82.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-83.jpg时输出高电平,可直接驱动发光二极管VD发光。实际上是,在74LS151内部,已经将4种情况下的输出汇总,因此可省却外部汇总。

9.43 为何74LS47输出需有限流电阻,而CC4511输出无需限流电阻?

答:74LS47输出端为OC门,输出电流较大,宜串接限流电阻(74LS48可不接限流电阻);CC4511虽为CMOS器件,但输出端为双极型射极输出结构,电流最大可达25mA,电源电压5V时,可不接限流电阻;若电源电压大于5V,仍宜串接限流电阻。

9.44 能否用公共通道传送由74LS47/48组成的4位显示电路的显示数码

答:否。CC4511和74LS47/48虽然均为BCD码输入显示译码器,但CC4511具有锁存功能,仅在LE=0时,允许置入(刷新)显示数码;LE=1时,锁存保持原有显示数码。而74LS47/48不具有锁存功能,属于“透明”特性,即输出跟随输入变化而变化。若要使74LS47/48显示保持不变,需数据输入端D3D0保持不变。因此不能用公共通道传送多位显示电路的显示数码。

9.45 图9-19中,为何用74HC138,而不用74LS138?

答:74HC138为CMOS3-8线译码器,引脚和功能与74LS138相同,电平与CMOS兼容。而74LS138为TTL3-8线译码器,电平与CMOS不兼容,即电平与CC4511不匹配,因而不能用74LS138。

9.46图9-19中,为何可用74HC138地址输入端A2控制数据的传送和显示?

答:74HC138为CMOS3-8线译码器,有8个输出端和3个地址输入端。译码有效时,8个输出端中只能有一个输出有效(低电平),其余均为高电平。图9-19电路,仅用了74HC138的低4位输出端(地址控制只需两位),其输出有效时除了A1A0外,须A2=0。若A2=1,则978-7-111-35112-2-Chapter09-84.jpg肯定无效(978-7-111-35112-2-Chapter09-85.jpgA1A0变化有效)。因此,可利用74HC138地址输入端A2控制数据的传送和显示。A2=0时,传送数据。此时虽4位译码显示驱动器CC4511均接收到了显示数据,但其中只有LE=0的一位能刷新显示;A2=1时,刷新显示的那位4511锁存显示数据,并一直保持至再次刷新为止,其余各位4511因LE未曾变化而保持原显示不变。

978-7-111-35112-2-Chapter09-86.jpg

图9-19 CC4511组成4位显示电路

9.47 若要用总线控制8位显示,电路应如何连接和控制?

答:图9-20即为所求电路。①数码管和CC4511共8位,连接与图9-19电路相同;②74HC1388个输出端978-7-111-35112-2-Chapter09-87.jpg分别与8位CC4511的LE端连接;③3位地址输入端分别对应8个输出端978-7-111-35112-2-Chapter09-88.jpg;④门控端978-7-111-35112-2-Chapter09-89.jpg978-7-111-35112-2-Chapter09-90.jpg接地;⑤门控端G1用于刷新显示,G1=1时输入显示数据和相应显示位地址,G1=0时锁存显示数据。

978-7-111-35112-2-Chapter09-91.jpg

图9-20 CC4511组成8位显示电路

9.48 如何检测电路中数码管显示笔段完好?

答:一般,译码显示驱动器有一个灯测试端。74LS47/48和CC4511均为978-7-111-35112-2-Chapter09-92.jpg,低电平有效。当978-7-111-35112-2-Chapter09-93.jpg时,笔段输出全1。因此,可将978-7-111-35112-2-Chapter09-94.jpg端接地,若数码管中有一个笔段不亮,表明该笔段坏或接线有误。

9.49 如何使数码管显示闪烁?

答:一般,译码显示驱动器有一个显示消隐控制端。74LS47/48和CC4511均为978-7-111-35112-2-Chapter09-95.jpg,低电平有效。当978-7-111-35112-2-Chapter09-96.jpg时,笔段输出全暗。因此,需闪烁显示时,该端可输入方波脉冲,脉冲宽度宜100~500ms,以人的视觉感觉适宜为准。

9.50 为什么图9-21a是计数到1100反馈,而图9-21b只要计数到1011反馈?

答:图9-21b是反馈到同步置位端978-7-111-35112-2-Chapter09-97.jpg,而同步置位的条件是要有CP脉冲,因此计数至1011后,需等待至下一CP上升沿,才能复位0000。而图9-21a是反馈到异步复位端978-7-111-35112-2-Chapter09-98.jpg,异步复位是不需要CP脉冲的,电路计数至1100瞬间,即能产生复位信号,1100存在时间约几纳秒,因此实际上1100状态是不会出现的。但是在要求较高的场合,这类电路仍有可能出错,应采用RC积分电路吸收该窄干扰脉冲。

9.51 为什么图9-21b中D3D0接地,而图9-21a中D3D0不接地?

答:图9-21b是反馈到同步置位端978-7-111-35112-2-Chapter09-99.jpg,属同步置数。所置的数据信号为D3D0D3D0接地,即Q3Q0=D3D0=0000。

978-7-111-35112-2-Chapter09-100.jpg

图9-21 74LS161构成模12加法计数器

a)反馈复位法 b)反馈置数法

而图9-21a是反馈到异步复位端CLR,复位时Q3Q0=0000,与D3D0端数据无关。因此D3D0不需接地。

9.52 CC4060和CC4013在图9-22电路中各起了什么作用?

答:CC4060为14级二进制串行计数器/分频器,内部由两部分组成,一部分是振荡器,外接石英晶体,构成石英晶体振荡电路,振荡频率为晶振频率(32768Hz)。另一部分是14级分频器,对振荡器产生的振荡脉冲分频,最多可214分频(从Q14输出),32768Hz经214分频为2Hz。

CC4013为D触发器,构成二分频电路。2Hz经二分频为1Hz,产生基准秒信号。

9.53 图9-22秒信号的精度取决于什么?

答:石英晶体振荡器的振荡频率取决于晶振频率,且振荡频率十分稳定。CC4060为14级分频电路,分频电路本身不会产生误差。因此其精度取决于32768Hz晶振频率精度。32768Hz晶振频率精确,秒信号就精确。现有电子硬时钟(电子钟、电子表),均用32768Hz晶振产生秒信号。

9.54 欲增大图9-23电路发光二极管点亮延时时间,可调整哪些元器件?

答:可增大R2C1值。

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图9-22 秒信号发生电路

978-7-111-35112-2-Chapter09-102.jpg

图9-23 单稳延时电路

9.55 欲提高图9-24闪烁发光二极管闪烁频率,可调整哪些元器件?

答:可减小R1R2C1值。

9.56 欲增大图9-24中发光二极管亮度,可调整哪些元器件?

答:发光二极管亮度主要与发光二极管品种和流过的电流平均值大小有关。

发光二极管按亮度可分为普亮、高亮和超亮,指流过相同电流时发光亮度的高低,因此可首选超亮发光二极管。

其次,增大发光二极管电流,可减小R3

最后,还可提高多谐振荡器占空比,增大高电平时间所占比例,即增大发光二极管平均电流,此方法可增大R1减小R2实现。

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图9-24 多谐振荡器