《晶体管特性图示仪》的制作之04：阶梯波发生器制作

ID:97023 · 发表于 2020-12-6 19:15

本帖最后由 ztzp 于 2020-12-6 19:19 编辑

　　“阶梯波发生器”是《晶体管特性图示仪》的核心部件，也是制作的难点。为此，我把电路拆解成几个独立部分，分别逐一仿真，以免由于电路复杂，出现问题，也不好排除。
　　另外，本《晶体管特性图示仪》的所有帖子，主要突出制作，电路原理请自行脑补。
　　一、电路仿真（仿真软件：Multisim 12.0）
　　1、阶梯波发生器：波形展宽及倍频（日期：2016-12-15）
　　仿真电路图及仪表测试点：

　　注：图中IC型号为CD4011，是数字集成电路“四2输入端与非门”。
　　示波器测试倍频前与倍频后的波形：

　　频率计测试倍频前的频率：

　　频率计测试倍频后的频率：

　　结论：从波形图和频率计可以看出，从电源变压器端取出的50Hz交流信号，经过电路处理后，得到了200Hz的方波，仿真还是很成功的，当然，最后还要经过实际电路的检验。
　　这个电路折腾了几天才运转正常，原因是CD4011BD一开始选择了5V的品种，在这里要选择15V的品种才行。
　　2、阶梯波发生器：CD4017（十进制计数器/脉冲分配器）实验（2016-12-16）
　　仿真电路图及仪表测试点：

　　用信号发生器模拟同步脉冲，设置如下：

　　仿真时，逻辑分析仪显示的波形：

　　可以看到，在脉冲波的触发下，各输出端的时序图是正确的。
　　3、同步脉冲与CD4017的联调，产生阶梯波：（2016-12-16）
　　仿真电路图及仪表测试点：

　　示波器显示的波形：

　　从波形图看到，阶梯波是很漂亮的，共8级，级差为1V。级差的调整是R14那个负反馈电阻。
　　另外，最开始看到的不是阶梯波，经过4~5个小时的折腾，再对比原电路图，才发现原来LM324运算放大器在这里要使用双电源，加上V2与原来的V1组成双电源后，久违的阶梯波终于出来了。
　　以上实验结果毕竟是计算机仿真出来的，它只能说明电路原理图是正确的，最终结果还是要以实际的电路为准。
　　二、电路制作
　　1、有了仿真的理论支持，我就不再“搭棚焊”了，直接设计洞洞板布线图（软件：LochMaster 4.0）。

　　2、焊接电路，由于电路比较高级、复杂，我就给它的待遇高一点，用“玻纤板”来制作，不象稳压电源，用的是“电木板”。本电路用了5片集成电路。

　　这块板焊得比稳压电源那块有进步，但用现在的眼光看，还是有诸多不满意的地方。
　　3、通电调试：

　　接通电源后，将示波器接在“阶梯波发生器”的输出端，没进行任何调试，示波器屏幕上就出现了预期的阶梯波图像，与仿真时的一模一样。
　　这才是真正的阶梯波，由实际电路产生，而不是仿真出来的。
　　数字电路的优点就是几乎不需调试，它的信号只有“0”和“1”，只要电路正确，很容易获得成功。而模拟电路就不同，换一个元件，工作点就有可能会发生改变，你就必须重新调整。
　　数字示波器优点之一就是可以截图，而不是用手机对着屏幕拍照，用手机拍照由于手机平面与被摄物体平面很难保持平行，这样或多或少都会产生几何失真，另外还有聚焦等一系列问题，所以，用手机拍摄示波器图像，效果很难把握，而由示波器直接截图就很完美，上图是用手机拍摄的示波器屏幕，看得出来有几何失真；下图是示波器的截屏，谁好谁差，一目了然：