《晶體管特性圖示儀》的制作之04：階梯波發生器制作

ID:97023 · 發表于 2020-12-6 19:15

本帖最后由 ztzp 于 2020-12-6 19:19 編輯

　　“階梯波發生器”是《晶體管特性圖示儀》的核心部件，也是制作的難點。為此，我把電路拆解成幾個獨立部分，分別逐一仿真，以免由于電路復雜，出現問題，也不好排除。
　　另外，本《晶體管特性圖示儀》的所有帖子，主要突出制作，電路原理請自行腦補。
　　一、電路仿真（仿真軟件：Multisim 12.0）
　　1、階梯波發生器：波形展寬及倍頻（日期：2016-12-15）
　　仿真電路圖及儀表測試點：

　　注：圖中IC型號為CD4011，是數字集成電路“四2輸入端與非門”。
　　示波器測試倍頻前與倍頻后的波形：

　　頻率計測試倍頻前的頻率：

　　頻率計測試倍頻后的頻率：

　　結論：從波形圖和頻率計可以看出，從電源變壓器端取出的50Hz交流信號，經過電路處理后，得到了200Hz的方波，仿真還是很成功的，當然，最后還要經過實際電路的檢驗。
　　這個電路折騰了幾天才運轉正常，原因是CD4011BD一開始選擇了5V的品種，在這里要選擇15V的品種才行。
　　2、階梯波發生器：CD4017（十進制計數器/脈沖分配器）實驗（2016-12-16）
　　仿真電路圖及儀表測試點：

　　用信號發生器模擬同步脈沖，設置如下：

　　仿真時，邏輯分析儀顯示的波形：

　　可以看到，在脈沖波的觸發下，各輸出端的時序圖是正確的。
　　3、同步脈沖與CD4017的聯調，產生階梯波：（2016-12-16）
　　仿真電路圖及儀表測試點：

　　示波器顯示的波形：

　　從波形圖看到，階梯波是很漂亮的，共8級，級差為1V。級差的調整是R14那個負反饋電阻。
　　另外，最開始看到的不是階梯波，經過4~5個小時的折騰，再對比原電路圖，才發現原來LM324運算放大器在這里要使用雙電源，加上V2與原來的V1組成雙電源后，久違的階梯波終于出來了。
　　以上實驗結果畢竟是計算機仿真出來的，它只能說明電路原理圖是正確的，最終結果還是要以實際的電路為準。
　　二、電路制作
　　1、有了仿真的理論支持，我就不再“搭棚焊”了，直接設計洞洞板布線圖（軟件：LochMaster 4.0）。

　　2、焊接電路，由于電路比較高級、復雜，我就給它的待遇高一點，用“玻纖板”來制作，不象穩壓電源，用的是“電木板”。本電路用了5片集成電路。

　　這塊板焊得比穩壓電源那塊有進步，但用現在的眼光看，還是有諸多不滿意的地方。
　　3、通電調試：

　　接通電源后，將示波器接在“階梯波發生器”的輸出端，沒進行任何調試，示波器屏幕上就出現了預期的階梯波圖像，與仿真時的一模一樣。
　　這才是真正的階梯波，由實際電路產生，而不是仿真出來的。
　　數字電路的優點就是幾乎不需調試，它的信號只有“0”和“1”，只要電路正確，很容易獲得成功。而模擬電路就不同，換一個元件，工作點就有可能會發生改變，你就必須重新調整。
　　數字示波器優點之一就是可以截圖，而不是用手機對著屏幕拍照，用手機拍照由于手機平面與被攝物體平面很難保持平行，這樣或多或少都會產生幾何失真，另外還有聚焦等一系列問題，所以，用手機拍攝示波器圖像，效果很難把握，而由示波器直接截圖就很完美，上圖是用手機拍攝的示波器屏幕，看得出來有幾何失真；下圖是示波器的截屏，誰好誰差，一目了然：