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1、实验三电阻分检第1页，共19页，编辑于2022年，星期五第一讲第一讲 设计思路及工作原理设计思路及工作原理v一、实验目的一、实验目的通过电阻分检仪电路的设计、安装和调试，要求学会：通过电阻分检仪电路的设计、安装和调试，要求学会：（1 1）选择变压器、整流二极管、运算放大器、数字集成电路、电阻、电容来设计电选择变压器、整流二极管、运算放大器、数字集成电路、电阻、电容来设计电阻分检电路；阻分检电路；（2 2）掌握电阻分检仪电路的工作原理及调试方法。掌握电阻分检仪电路的工作原理及调试方法。v二、设计任务要求二、设计任务要求 1 1、设计任务、设计任务设计一个电阻分检电路，能快捷地选出一级电阻，并有相
2、应的设计一个电阻分检电路，能快捷地选出一级电阻，并有相应的LEDLED发光显示。发光显示。第2页，共19页，编辑于2022年，星期五2 2、设计要求、设计要求本课题主要完成以下几个部分的设计：本课题主要完成以下几个部分的设计：直流电源电路：为系统各部分提供稳定、可靠的直流电。直流电源电路：为系统各部分提供稳定、可靠的直流电。检测电路：把被测电阻与标准电阻串联进行比较，并对于检测的检测电路：把被测电阻与标准电阻串联进行比较，并对于检测的信号进行分析比较。信号进行分析比较。显示电路：在终端显示出各种检测信号状态。显示电路：在终端显示出各种检测信号状态。设被测元件阻值为设被测元件阻值为RxRx，标准
3、电阻为，标准电阻为RnRn，则电路测量情况为：，则电路测量情况为：若若RxRx（1 10.050.05）RnRn时，时，LED1 LED1红灯发光；红灯发光；LED3LED3黄灯不发光。黄灯不发光。若若RxRx（1 10.050.05）RnRn时，时，LED1 LED1红灯不发光；红灯不发光；LED3LED3黄灯发光。黄灯发光。若若0.95RnRx0.95RnRx（1+0.051+0.05）RnRn时，时，LED2LED2绿灯发光，表示为一级电阻。绿灯发光，表示为一级电阻。第3页，共19页，编辑于2022年，星期五v三、基本原理三、基本原理 1 1、电路框图、电路框图图图1 1第4页，共19页
4、，编辑于2022年，星期五2 2、电路原理图、电路原理图图图2 2第5页，共19页，编辑于2022年，星期五 3 3、工作原理、工作原理（1 1）直流电源电路）直流电源电路 直流电源由电源变压器、桥式整流电路、滤波器、稳压电路等四个组成部分直流电源由电源变压器、桥式整流电路、滤波器、稳压电路等四个组成部分组成。组成。图图3 3第6页，共19页，编辑于2022年，星期五 本系统所需的是本系统所需的是5V5V的直流电，因此要利用变压器将的直流电，因此要利用变压器将220V220V的市电先降至合适的交流的市电先降至合适的交流电压（本电路需先降至电压（本电路需先降至15V15V交流电压），然后再将变压
5、器次级输出电压去整流、滤波和交流电压），然后再将变压器次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。桥式整流电路作用是利用具有单方向导电性能的整流元件将正负交替的正弦交流电压整桥式整流电路作用是利用具有单方向导电性能的整流元件将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。流成为单向脉动电压。滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负
6、载电流发生变化时保持稳定。电稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。电源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器W7805W7805和和W7905W7905，它具，它具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格低廉，只有三个引有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格低廉，只有三个引出端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需外接元件，而且内部有限流保出端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需外接元件，而且内部有限流保护、过热保护和过压保护电路，使用方便
7、、安全。护、过热保护和过压保护电路，使用方便、安全。第7页，共19页，编辑于2022年，星期五（2 2）检测电路）检测电路 本电路主要用本电路主要用LM324LM324作为电压跟随器和窗口比较器；作为电压跟随器和窗口比较器；74LS8674LS86作为异或门。作为异或门。电源给出电源给出5V5V直流电压送到检测电路，为了防止四运放直流电压送到检测电路，为了防止四运放芯片芯片LM324LM324因电源接反时两电源相互串通或所接信号过高损坏芯因电源接反时两电源相互串通或所接信号过高损坏芯片，这里特加了片，这里特加了D1D1、D2D2（利用二极管的单向导电性）加以保护。（利用二极管的单向导电性）加以
8、保护。选择器部分，应用四运放选择器部分，应用四运放LM324LM324作为跟随器和窗口比较器。作为跟随器和窗口比较器。A1A1电压跟随器实现阻抗变换，电压跟随器实现阻抗变换，A2A2、A3A3组成窗口比较器。组成窗口比较器。检测原理：由门限电压与阻值的关系，求出上下门限检测原理：由门限电压与阻值的关系，求出上下门限电压。经电压比较器输出两个不同电平，即高电平和低电电压。经电压比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。当待测电阻与标准电阻相串联比较送入跟随器，两个平。当待测电阻与标准电阻相串联比较送入跟随器，两个不同电平经窗口比较器送出电信号使相应发光二极管导通不同电平经窗口比较器送出电信号使相
9、应发光二极管导通发光。发光。当标准电阻改变时或当电源电压改变时，也不影响当标准电阻改变时或当电源电压改变时，也不影响电阻选择的精度。电阻选择的精度。图图4 4第8页，共19页，编辑于2022年，星期五 电路工作原理如下：电路工作原理如下：A1A1的输出电压的输出电压UxUx随随RxRx阻值的增大而增大（电压跟随器）。当阻值的增大而增大（电压跟随器）。当UxUx大于大于U UR1R1时，时，必定也大于必定也大于U UR3R3，此时，此时A3A3和和A2A2的输出电压均为的输出电压均为U UOHOH，因此，因此D5D5导通发光，而导通发光，而D6D6和和D7D7截止不亮，反之当截止不亮，反之当Rx
10、Rx较小使较小使UxUx小于小于U UR1R1时，必定也小于时，必定也小于U UR3R3 ，此时，此时A3A3和和A2A2输出电压均为输出电压均为U UOLOL，因此，因此D5D5和和D6D6截止，截止，D7D7导通导通发光。当发光。当 U UR3R3UxUUxUURHRH时，时，u uI IUURLRL，所以集成运放，所以集成运放A1A1的输出的输出u uO1O1=+U=+UOMOM，A2A2的输出的输出u uO2O2=-U=-UOMOM。使。使得二极管得二极管D1D1导通导通D2D2截止，电流通路如图截止，电流通路如图(b)(b)所标注，稳压管所标注，稳压管DZDZ工作在稳压状态，输出电压
11、工作在稳压状态，输出电压u uO O=+U=+UZ Z。第18页，共19页，编辑于2022年，星期五当输入电压当输入电压u uI IUURLRL时，时，u uI IUURHRH，所以集成运放，所以集成运放A1A1的输出的输出u uO1O1=-U=-UOMOM，A2A2的输出的输出u uO2O2=+U=+UOMOM。使得。使得二极管二极管D2D2导通导通D1D1截止，电流通路如图截止，电流通路如图b b所标注，稳压管所标注，稳压管DZDZ工作在稳压状态，输出电压工作在稳压状态，输出电压u uO O=+U=+UZ Z。U URLRLuuI IUURHRH时，时，u uO1O1=u=uO2O2=-U
12、=-UOMOM，所以，所以D1D1和和D2D2均截止，稳压管截止，均截止，稳压管截止，u uO O=0=0。U URHRH和和U URLRL分别为比较器的两个阈值电压，设分别为比较器的两个阈值电压，设U URHRH和和U URLRL均大于零，则传输特性如图（均大于零，则传输特性如图（b b）所示。）所示。2 2、74LS8674LS86 集成电路集成电路74LS8674LS86是一片四是一片四2 2输入异或门电路，其引脚图如下所示：输入异或门电路，其引脚图如下所示：异或门电路有两个输入端，异或门电路有两个输入端，1 1个输出端。当两个输入端中只有个输出端。当两个输入端中只有1 1个是高电平时，输出端则为个是高电平时，输出端则为高电平；当输入都是低电平或都是高电平时，输出端才是低电平。逻辑关系式为高电平；当输入都是低电平或都是高电平时，输出端才是低电平。逻辑关系式为 第19页，共19页，编辑于2022年，星期五