谈多功能元器件鉴别仪的设计与实现

摘要:主要介绍了简易多功能元器件鉴别仪的设计和实现过程。该鉴别仪能鉴别运放、三极管、555等器件的好坏,同时还能判别三极管的型号,具有较广泛的实用价值。

关键词:多功能元器件鉴别仪;设计;实现

教师在指导学生实习的过程中,经常需要分析判断元器件的管脚排列及其好坏,市场上现有的元器件鉴别仪只能检测一些集成元器件的好坏,使用起来非常复杂,而且价格昂贵。基于此,笔者设计了一款多功能元器件鉴别仪。

系统结构设计

为了达到基本的设计目的,经反复研究,最终决定设计可应用于三极管、555集成芯片、集成运放等的多功能鉴别仪。鉴别仪整体的系统结构如图1所示。该系统分别由电源电路、测量电路、输出显示电路、控制面板电路组成。电源电路作为供电部分给控制面板电路和测量电路提供电源,控制面板电路又控制测量电路,测量电路的结果传给输出显示电路,最终通过输出显示电路显示出元器件的好坏。

各模块电路的设计

下面分别具体介绍各个模块电路的功能和电路原理,包括电路中的一些器件的选择和使用。

(一)电源电路

测量电路需要的工作电压是6V,所以在电源电路中采用了LM317集成稳压芯片,这个芯片的输出电压是连续可调的,通过外加电位器可调节出所需的电压。而且它的带载能力强,足以保证测量电路可靠地工作。电源电路如图2所示,该电路输出电压的范围是1.25～37V,最大输出电流为1.25A且连续可调。电路中 C3用于清除RP1上的纹波,起滤波作用,提高电源输出电压的稳定性。C2和C5起抗干扰作用,负责防止输入电压的干扰信号进入稳压器,C5的作用主要是防止输出信号中夹杂干扰信号,当输出电压供给工作电路时,防止工作电路不能正常工作。由于某种原因,当LM317的输出端与输入端短路时,C2会通过LM317内部放电而损坏芯片,D6可为C2提供放电回路。C4用来防止输出端产生自激。D5为保护二极管,用以防止输入端短路时容性负载上积存的电荷向LM317放电。同时还要考虑LM317的温度问题,在制作电路时需加装散热片。输出电压V0表达式为:V0=1.25×(1+R2/RP)V。

(二)控制面板电路

此电路由一个拨码开关、一个带自锁的按钮开关、四个发光二极管、一个十四脚和一个八脚的双列直插插座以及一个三针的插孔组成。其原理图如图3所示。拨码开关只用三路,每一路测量一个元器件。转换电路由一个拨码开关和三个发光二极管组成。当拨动某一路拨码开关时就有一路测量电路被接通,每一路在被测元器件插座处都有一个指示灯,当指示灯亮时就可以直接看出哪一路被接通了。当总电源接通时,在控制面板上就可以看到一个电源指示灯亮。带自锁的开关是开始按钮,当选择完某一路被测电路时,按下开始按钮,就可以很快知道被测元器件是好的还是坏的。当停止测量这个元器件时,只需再按一下开始开关,就可以结束测量,如果想继续测量另一种元器件,先把拨码开关拨到相应的被测电路的“开”的位置,把被测元器件放到插座上,把前一测量的元器件的被测电路拨到“关”的位置,重新按开始按钮,就可以马上看出它的好坏。

(二)鉴别电路

三极管好坏鉴别电路该鉴别电路由多谐振荡器、RS触发器、测试电路等组成。多谐振荡器由IC1(555)和R3、C1组成,RS触发器由IC2构成,其中IC1的输出控制IC2的工作状态,使IC2的输出与IC1的输出极性相反的方波,两极性相反的方波信号加至测试电路。IC1的输出的是方波,加至IC2的2、6脚的输入端,使IC2的输出波形与IC1完全相反。测试电路由双向辅助电源(BG1、BG2、W1、W2)和灯光显示电路(LED1、LED2)组成。将三极管插入b、c、e插座,若管子为PNP型,则因被测管的c、e间存在饱和压降而使LED2不亮,LED1点亮,此时说明管子是好的,若管子为PNP型,则相应LED1不亮,LED2发光。若显示电路中的LED1、LED2全亮或全不亮,则说明管子是坏的。在此电路中BG1、BG2采用的是3DK2三极管。在工作时IC1的3脚产生的方波正好与IC2的3脚的方波相反.通过被测三极管的c、e极间的饱和压降,根据NPN、PNP间的饱和电压的方向来使LED1、LED2亮。三极管工作饱和区时,其发射结与集电结均为正偏。对于小功率NPN型硅管,呈现为VBE大于0.7V(略大于工作在放大区时的数值),VBC大于0(不大于VBE的值);对于小功率NPN型锗管,类似的有VBE大于等于0.2V(略大于工作在放大区时的值),VBC大于0。这个电路是个智能型的电路,它不仅可以鉴别被测三极管的好坏,而且可以鉴别被测三极管的型号,使该鉴别器的功能更加强大。原理图如图4所示。

555芯片鉴别电路555芯片是一个最常用的集成芯片,使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可构成单稳、多谐和施密特触发器,广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。该鉴别电路采用了555组成的多谐振荡器作为测量电路,该电路由R1、R2、C2等组成多谐振荡器。如果被测555芯片是好的,那么它就可以使这个测量电路正常工作,把被测555插在被测插座上,按下开始按钮,其中555的第3脚连接输出显示的发光管。如果输出显示灯按周期一闪一闪地亮,证明它组成的多谐振荡器可以振荡,并且能够输出一个占空比不同的方波,说明555是好的,否则说明555是坏的。其原理图如图5所示,图中R3是发光管的限流电阻。

运放鉴别电路笔者所设计的运放鉴别电路主要针对常用的集成运放LM324,LM324集成芯片包含四个单体运放,该电路可以测量LM324中每一个运放的好坏,如果输出显示灯亮说明运放是好的,反之是坏的。运放的输出显示发光二极管是用一个电阻串联到三极管的c极作三极管的负载的。电路如图6所示。

输出显示电路由于每个鉴别电路的输出部分均包含发光二极管,被测器件的好坏均由发光二极管的闪烁发光状态而定,所以根据上述鉴别电路的特点,输出电路共由7个发光管组成。具体电路结构不再叙述。

把上述的各个模块电路组合在一起即构成了一个多功能元器件鉴别仪,经检验各个检测电路均能正常工作,符合要求。笔者认为,在今后的工作中,还可以开发更多功能的元器件鉴别电路,来更好地满足教学与实践的需要。

参考文献:

[1]上海电器科学研究所.实用电子元器件手册[M].上海:上海科学技术出版社,1998.

[2]魏海明,杨兴瑶.实用电子电路500例[M].北京:化学工业出版社,1996.

[3]高鹏,安涛,寇怀成.电路设计与制版Protel99入门与提高[M].北京:人民邮电出版社,2000.

[4]张锡鹤,盛鸿宇.印制电路板电路设计实训教材[M].北京:科学出版社,2005.

作者简介:

张洁萍(1979—),女,天津工程师范学院附属技师学院讲师,主要从事电气专业教学。(本栏责任编辑:谢良才)