无线电调试工中级技能（自编教材） - 图文

卷1：稳压电源调试技术

在各种电子设备和家用电器中，一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数是直接利用干电池之外，大多数是采用把交流电（220V，50Hz）转换为直流电的直流稳压电源。

一、电路组成

串联型直流稳压电源通常由电源变换电路、整流电路、滤波电路、稳压电路和负载组成，其原理框图如图。

变压整流滤波稳压负载交流输入220V/50Hzu1u2u3u4uottttt

图1-1 直流稳压电源原理框图

图1-2 直流稳压电源原理框图

二、稳压电源电路工作原理

图1-3 直流稳压电源原理框图

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12V直流稳压电源的电路原理图如图1-3所示，交流220V电压经电源变压器7B1降压、整流二极管7BG1～7BG4桥式整流、电容7C1滤波后，得到直流电压，再经由7BG5～7BG8组成的稳压调整后，输出12V直流电压，当输入电压或负载电流在一定范围内变化时，输出的12V直流电压稳定不变，具体工作原理如下：

（一）交流降压电路

本稳压电源额定输出电压为12V，因为调整管必须有一定的压降，交流输入电压选择为17V，由电源变压器7B1将220V交流电压降压为交流17V。稳压电源最大输出电流额定值为1.2A，考虑到一定的损耗，7B1采用10W的电源变压器，FU1（500mA）为交流熔断丝。

（二）整流电路

17V交流电压通过整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压。其整流部分采用了由7BG1～7BG4组成的桥式整流器。虽然桥式整流器需要用四只整流二极管，但是，桥式整流电路具有整流效率较高、脉动成份较少、变压器次级无需中心抽头的特点。

（三）滤波电路

由于桥式整流后在负载上得到的是脉动的直流电压，其频率为100Hz，峰值为1.4e≈24V，所以，还必须经过平滑滤波后才可供实际应用。电容滤波器是一种简单实用的平滑滤波器，C1就是滤波电容器，利用电容器的充、放电作用，可以将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。由于C1容量足够大，充入的电荷多，放掉的电荷少，最终使整流出来的脉动电压成为直流电压U4，空载时U4＝1.4e≈24V。

（四）稳压电路

本电路是典型的串联型直流稳压电路，调整元件串接在输入电压U（424V左右）与输出电压Uo（12V）之间。如果输出电压Uo由于某种原因发生变化，调整元件就作相反的变化来抵消输出电压的变化，从而保持输出电压Uo的稳定。

1.稳压原理 假设某种原因（如果电网电压波动或负载电阻的变化等），使输出电压Uo上升，由取样电路将这一变化趋势送到比较放大管7BG8的基极，而7BG8的发射极电压由于稳压管7BG7的作用而保持恒定，所以，7BG8的基极电压Ube将增大，管子的集电极电流IC8随之增大，则在负载电阻7R1、7R3上的压降也增大，结果使复合管7BG5、7BG6的基极电位下降，管子内阻增大，7BG6的UCE6增大，由于Uo＝24-UCE6，所以，将造成Uo下降，因而保持了Uo的稳定。其电路的稳压过程是：

Uo??UB8??UBE8??IC8??UC8(UB5)??UO? UO?

若输出电压降低，则上述过程相反，这时稳压电路使Uo上升，则有如下稳压过程：

Uo??UB8??UBE8??IC8??UC8(UB5)??UO? UO?2

2.稳压电路的功能

稳压电路包括基准电压、比较放大器、调整元件等基本电路。

图示电路当中，R5与7BG7（2CW56）组成基准电压电路，稳压二极管7BG7可提供7.5V的稳定的基准电压，R5（560Ω）是限流电阻。

电阻R8、R9、7W1组成取样电路，取样比为（R9+7W1’）/（ R8+R9+7W1）（注：7W1’表示电位器7W1中心滑臂与R9触点之间的电阻值），稳压电压Uo由取样比和基准电压UVD决定，即：输出电压Uo为

Uo?R9?7W1?R8(UVD?UBE8)

R9?7W1'式中UBE8是晶体管7BG8（9013）的b-e结间的压降，约为0.7V。调节7W1可以改变稳压电源的输出电压。

由晶体管7BG8和集电极电阻R5组成的比较放大器是一个直流放大器，它对取样电压与基准电压的差值进行放大。7BG8发射极接基准电压（7.5V），基极接取样电压（8.2V），集电极电压作为调整管基极的控制电压。当由于某种原因输出电压Uo变高时，7BG8的基极的取样电压也按比例升高，由于7BG8发射极仍被基准电压稳定在7.5V，因此7BG8集电极电流增大，集电极电压下降，使调整管的基极电流减小，导通度减小，管压降增大，迫使Uo回升。最终使输出电压Uo稳定在12V。

调整元件采用了复合管（7BG5+7BG6），其中调整管7BG6（3DD15）为大功率晶体管（安装时要加装散热器）。由于整个稳压电源的输出电流全部要经过调整管，所以，7BG6应有足够的功耗和集电极电流指标（对于12V、1A的稳压电源，7BG6集电极电流应不小于2A，功耗不小于10W）。

（五）保护电路

为了防止输出端不慎短路过载而造成调整管损坏，在设计直流稳压电源电路时，通常都有过流自动保护电路。本电路中，FU2熔断丝的极限电流值为2A，当短路或过载时，输出电流增大至2A时。熔断丝会自动断开，起到自动保护电路的作用。

（六）电路的其他功能原理 R1（2.2kΩ）、R3（1kΩ）是7BG5（9013）的偏置电阻，目的是为了保证复合管正常工作，它也是7BG8的集电极的负载电阻。

R4（56kΩ）为7BG5的穿透电流和7BG6集电极反向截止电流提供通路，减小了调整管的总的穿透电流，保证调整管在高温下正常工作。

R2（100Ω）是7BG5的隔离电阻。

C2、C3、R3组成П型滤波电路，为复合管提供纹波系数很小的基极电压，起到减小纹波电压的作用，还可抑制内部可能产生的自激振荡。

C4可使输出电压中的纹波电压反馈到比较放大器，从而进一步减小纹波电压。 C5作用有两个：其一，可作为12V的直流电压的滤波电容，滤除交流成份；其二，改善动态特性，当负载电流突然变化时，提供放电电流，使输出稳定。

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三、调试方法

（一）调试所需仪器工具

调压器 0～250V/0.5KVA 1只 电源变压器 1只 数字万用表 1只 万用表MF47 1只 交流毫伏表 l只 可变负载电阻RL 0～25Ω l只 直流电流表、交流电压表 各1只 （二） 12V直流稳压电源调试流程

装配质量检验→接线→通电→测可调输出电压范围→测空载输出电压Uo→各级静态工作点检测→调测Uo1（Io1=1A）→测纹波电压U纹→测电压调整率→测电流调整率→测最大输出电流。

接线图参照下图。

变压器 AC +12～220V ～17V 稳压电源电路板 17V GND

图1-4 稳压电源静态测试接线图

交流毫伏表 调压器 变压器 AC +12～17V 稳压电源电路板 17V GND A + RL -

～220V ～220V 50Hz ±22V 图1-5 稳压电源技术参数调试接线图

（三）调试步骤

1、调试前准备：装配质量检验

（1） 按照电路原理图和元器件表认真检查元件的规格、型号有无装配错误，如有错误及时改正，为调试打好基础。

（2）对照安装图，检查印制线路板的装配质量。重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊和假焊。

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阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，明确测量位置，作出测试点的选择。

主要注意电解电容极性有无接反；整流二极管、稳压二极管有否接反。 2、调试空载输出电压：要求输出电压Uo为12.00V±0.02V；

（1）用Ω×1K挡测7C1两端电阻，应大于200KΩ（红表笔接负极，黑表笔接正极），测7BG6的C极对地电阻，即散热片对地电阻，应大于几十KΩ（红表笔接负极，黑表笔接正极）。

（2）将变压器的次级引线一端接至电路中7BG1的负极或7BG4的正极，另一端接到7BG3的负极或7BG2的正极。

（3）将调压器退至“0”，接通电源。逐步升高调压器电压至220V——记入表中“变压器输入电压”，用数字万用表交流电压档测量变压器次级的交流电压（约为17V），记入表中“变压器输出电压”，测7Cl两端电压（约为24V左右），记入表中“整流后电压”。

（4）用数字万用表测输出端电压Uo，调节7W1使Uo=12.00V±0.02V,填入调试记录表“稳压电压”中。

（以上均为220V、空载时测）

3、测试电压调整率Su：要求Su＜±1%；

定义：在输出电流不变的情况下，当电网电压变化±10%时，输出电压相对变化量的百分数，即

?UOSu??100%

UO（1）变压器输入电压保持220V，接上负载电阻RL（约12Ω），电流表应有指示。调节负载电阻使输出电流为lA，测输出电压Ul，并作记录。

（2）调节调压器使变压器输入电压升至242V，调负载电阻使输出电压保持1A不变，测输出电压U2，并作记录。

（3）调节调压器使变压器输入电压降至198V，调负载电阻使输出电流保持lA不变，测输出电压U3，并作记录。

（4）计算电压调整率

U?U1SU1?2?100%

UOSU2?U1?U3?100% UO式中Uo为额定输出电压12.00V，取其中较大的一个作为该稳压电源的电压调整率。

4、测量电流调整率：要求Si＜±1%；

定义：在输入电压及环境温度保持不变的情况下，由于负载电流Io的变化引起输出电压的相对变化量的百分数，即：Si=ΔUo/Uo×1OO%。

（1）输入电压为220V、负载为空载（Io=0）时，测输出电压Uo=12.00V±0.02V，

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并作记录。

（上面已测过，即“稳压电压”）；

（2）输入电压为220V、接负载电流为1A时测输出电压Ul，并作记录； （上面已测过，即U1）

（3）计算电流电流调整率

U?U1Si?O?100%

UO5、测试输出纹波电压：要求U纹＜1mV（有效值）；

定义：稳压电源输出直流电压中的交流成分。用有效值表示。 （1）接通电源，调节调压器，使输入为220V；

（2）调节W1，空载输出电压Uo=12.00V±0.02V保持不变； （3）接上负载调节RL，调节RL，使Io=1A；

（4）将交流毫伏表（置1V挡）接在稳压输出端，直接读出纹波电压值U5，并作记录。

四、问题解答

（一）说明电路的工作过程和电路中各元件的作用？

7BG1、7BG2、7BG3、7BG4桥式整流电路，7C6～7C9滤波电路保护整流二极管。7BG5、7BG6组成复合管，增大等效值改善稳压性能。7C1～7C5为滤波电容，7R5为7BG7限流电阻，7R4给7BG5的反向穿透电流提供一条通路，防止高温时，7BG6出现失控，7R8、7W1、7R9为7BG8分压偏置电阻。7R1、7R3为7BG6负载电阻，R2、7R6、7R10为7BG5偏置负载电阻。

（二）说明当输入电压降低、升高或负载变化时，输出电压保持稳定的工作原理？

当输入电压升高： Uo↑→Ub（7BG8）↑→Ube（7BG8）↑→Ic（7BG8）↑→Uc（7BG8）↓→Ub（7BG5）↓→Ic（7BG5）↓→Ic（7BG6）↓→Uce（7BG6） ↑→Uo↓。 当输入电压下降时： Uo↓→Ub（7BG8）↓→Ube（7BG8）↓→Ic（7BG8）↓→Uc（7BG8）↑→Ub（7BG5）↑→Ic（7BG5）↑→Ic（7BG6）↑→Uce（7BG6） ↓→Uo↑。

五、注意事项

（1）电源变换是将220V的工频交流电源变换成所需要的低压电源，由调压器来完成。调压器的输入端和输出端不能接反，否则要烧坏调压器。测量调压器输出电压时一定要将万用表调到交流档。

整流后电压有多种方法测，除了测测试点7BG6的C极即散热片对地电压外，还可以测保险丝两端与地之间的电压。

（2）加负载时，负载电阻应调在>12Ω左右后再接通电源，然后根据电流表指示细调至1A，否则会烧保险丝。测纹波电压时切勿忘记要将输入电压调到220V。

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（3）在测电压调整率时一定要接负载

（4）调整管的C极焊盘上，预先要搪上一层锡，然后再装配。 （5）正确使用数字万用表。

①数字万用表测电压时，红笔一定要插在V/Ω位，测电流时红表笔插在mA

或20A位；

②转换量程或功能时，表笔必须脱离开电路；

③当最高位显示“1”，其它位不显示时，表示已超量程溢出，应将量程档

调高一档，但量程选得过高会使测量精度降低、误差大。

④测量高电压或大电流时一定要格外注意，看清量程后再测。 （6）正确使用毫伏表

①毫伏表在使用前应检查表头指针是否指零，如偏零位应进行机械调零。 ②通电前或不测量时应放在高量程档，每次用毕也要转换至高电压档，以

防止指针打弯。

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卷2：场扫描电路调试技术

在电视接收机整机电路系统中或具有CRT显示功能的仪器仪表整机电路系统中，都离不开同步扫描电路，其工作原理大同小异。

本节重点介绍电视接收机场扫描电路的组成、工作原理和技术指示的调试技术。

一、电路组成

电视接收机中的场扫描电路，主要作用是为场偏转线圈提供50Hz的场频锯齿波电流，从而在场偏转线圈中产生偏转磁场，使电子束进行垂直扫描。

场振荡 电路 锯齿波 形成电路 场激励 电路 场线性 校正电路 场输出 电路 场同步场幅图2-1 场扫描电路组成框图

场线性 二、场扫描电路原理

图2-2 场扫描电路原理图

（一）场扫描矩形波振荡电路

场扫描矩形波振荡电路的作用是产生50Hz的矩形脉冲波，它还受场同步脉冲的触发，进行同步振荡。

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图2-2 图像的非线性失真与锯齿波电流的关系

UC1IYt0t4t1t2t3t0t1t2t3t40t(a)0t(a)iC4C8放电URY0t(b)0t(b)iC30C8充电UiYt(c)0t(c)IY0ULt(d)图2-3 场振荡各点锯齿波形 0t(d)图2-4 场输出电压波形 场扫描电路的振荡级采用的是大闭环正反馈多谐振荡器，振荡器中有振荡级（VT1）、激励级（VT2）、输出级（VT3、VT4）组成。R3、C2、R2、C3构成正反馈回路，RP2、R7、C4、C5、R5、R6和RP1、R4组成锯齿波形成电路，振荡管VT1作为电子开关对C4、C5的充放电有定时开关作用，VT2对振荡波形起放大和倒相作用，放大后的波形送至VT3、VT4，由VT3、VT4轮流放大来推动场偏转线圈工作。

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振荡过程如下：

假设在通电的瞬间，当VT1截止时，电源（Ucc）经RP2、R7、R6给C4、C5充电，形成锯齿波的上升沿，这是场扫描的正程，经过VT2的倒相、放大，再由VT4放大前半段（图2-3c），由VT3放大后半段（图2-3b），在Ly上就通过了整个正程锯齿波的电流（图2-3d）。

由于C4、C5充电时正电位不断上升，使VT1反偏电压要放电，即VT1的基极电位UB1上升（RP1、R4作用），当UB1上升到一定的数值时。VT1进入导通，显然RP1越小，UB1上升的就越快，故RP1称为场频电位器。VT1一旦导通，将产生雪崩式正反馈，过程：

iB1??iC1??uC1??iC2??uB3??uE3??u??????????uB1???????反馈电路??????????

VT1很快进入饱和，C4经VT1和R5、R6迅速放电，形成锯齿波的下降沿，这是场扫描的逆程。一方面，C4的放电，很快使UC1电位下降，UC2电位迅速上升，通过VT3、VT4的作用，使流过偏转线圈的电流IY迅速减小，致使LY就产生一个很大的上“+”下“-”的感应电压，这个感应电压经过R3、C2和R2、C3反馈到VT1的基极，并向C3负向充电，方向左正右负，使uB1电位不断下降，基极电流iB1迅速减小。另一方面，电源Ucc经过VT3、VT4放电，偏转电流负向线性增长，达到负向最大值-Ip-p/2，耦合至VT1基极，使uB1电位进一步下降，至VT1截止。

VT1的截止，电源（Ucc）又开始经RP2、R7、R6给C4、C5充电，重复上述过程，从而形成了周期性的振荡。

（二）场锯齿波形成电路

锯齿波形成电路的作用是在场矩形脉冲的控制下，利用RC电路的充放电，形成锯齿波电压。KQ-17场扫描电路的锯齿波形成与矩形波振荡是同步形成的，下面将场锯齿波形成分成两个阶段进行分析。

1.扫描正程阶段（t0～t2）

如图2-3所示，扫描正程前半段（t0～t1）：VT1截止，电源通过RP2、R7、R6给C4、C5充电，UC1（VT1的集电极电位）呈线性上升，UC2（VT2的集电极电位）呈线性下降，流经VT4管子的偏流由最大值（Ip-p/2）呈线性下降，到t1时为零（见图2-3c所示iC3波形图）。

扫描正程后半段（t1～t2）：由于UC1的继续上升，UC2（激励管的集电极电压，设为B点）继续下降，VT4开始截止，VT3开始导通，电容C8通过偏转线圈向VT3和R6放电，偏转电流负向线性增加，到t2时，达到负向最大值-Ip-p/2（见图2-3b所示iC4波形图），由于VT4、VT3管的轮流工作形成了扫描锯齿波的正程阶段。

2. 扫描逆程阶段（t2～t4） 扫描逆程前半段（t2～t3）：在正程阶段，由于UC1点电位不断升高，RP1、R4的存在，使电子开关管VT1基极电压不断升高，到t2时达到导通电平，开关管VT1迅速饱和导通，C4、C5通过VT1和R5迅速放电，使UC1的电位在t3时瞬间下跌，而UC2（B点）的电位跟着突然上升，使偏转电流迅速减小至-Ip-p/2，由于偏转电流

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的突变，LY上产生一个很大的上“+”下“-”的感应电压，使偏转线圈感应电势在A点（OTL的中点）出现正脉冲，如图2-4c所示，其幅度可超过电源电压Ucc。由于A、B两点的电压迅速上升，超过Ucc，使VT4由截止突然反向饱和，此时偏转电流不仅通过VT3到地，而且一部分通过反向饱和管VT4流入电源Ucc，这一过程由于B点电压迅速上升而进展很快，到t3时，偏转电流已从-Ip-p/2增大到0，如图2-3c所示。

扫描逆程后半段（t3～t4）：在t3以后，VT3管截止。因自举电容C7上存在着自举电压，所以VT4继续保持导通（此时为正向导通），偏转电流按指数规律上升，到t4时达到最大值Ip-p/2。整个扫描逆程结束。

综上所述，当UC1上升到一定值时，UC1通过RP1、R4、R19加到VT1的基极而使其导通，但VT1一旦导通，UC1开始下降，如果其它因素，VT1随即又将截止，因而电路不能起振。实际上，由于VT1导通，随即在A点出现逆程正脉冲，该正脉冲通过R3、R2和C3、R19加到VT1基极，维持该管继续导通（此时该管导通不再依靠UC1维持），开关管VT1导通时间决定与场扫描逆程正脉冲宽度（偏转线圈的R、L参数）。

（三）场线性校正电路

从上面的锯齿波形状可以看出，由于电容充放电的非线性，导致锯齿波的正程线性不良。另外，由于晶体管放大倍数的非线性及耦合电容的影响以及偏转线圈本身的原因等，都会导致锯齿波的非线性。为了在场偏转线圈中得到线性良好的锯齿波电流，在场扫描电路中必须设置场线性校正电路。场线性校正电路通常采用预失真补偿和负反馈来校正锯齿波的非线性。

1.预失真补偿原理

预失真就是通过接入一定的元件，使锯齿波波形相反的失真，从而抵消原来的的失真，达到线性校正的目的。根据场锯齿波的失真表现为正程前半段变化快，后半段变化慢。可通过预失真锯齿波形，即正程前半段变化较慢，后半段变化较快，使失真得到改善。采用RC积分电路可以形成预失真波形，如图4.1-7（b）所示。若输入为线性良好的负向锯齿波，则在电容C上即可得到图4.1-7（a）所示的预失真校正波形。这是因为在锯齿波逆程，电容C上充有电压，随着正程负向锯齿波电压逐渐下降，电容C的放电速度越来越快，所以在电容C上形成了前半段变化较慢、后半段变化加快的锯齿波电压。

uuiRuotuiCuo(a) (b)

图2-5 预失真补偿原理

2.线性校正电路

场线性校正电路用于校正场输出电流的线性，保证场扫描在屏幕垂直方向上的

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线性良好。

线性校正电路分上线性校正和下线性校正。上线性校正可减缓锯齿波正程前半段的变化速度，而下线性校正主要是加快锯齿波正程后半段的变化速度。

KQ-17场扫描电路中RP2为场幅度调节电位器，改变RP2的大小，可改变场幅度的大小，同时场频也会受到影响，因此，在调节场幅度时，也要照顾到场扫描的振荡频率。RP1是场扫描频率调节电位器，改变RP1的大小，可调节场扫描振荡频率的大小，频率调节范围要求不小于50Hz±5Hz。RP3为场线性调节电位器，调节该电位器时，可以改变场线性度，并且场频率、场幅度同时都会受到影响。RP4为OTL场输出电路中点电压调节电位器，调节该电位器的大小除了会影响中点电位，还会影响场频、场幅度、场线性等参数，因此，调节RP2、RP3、RP4时互相都会有影响。

（四）场激励电路

VT2是本电路的场激励级，它也是场振荡器中的一部分。场激励级位于场振荡级与输出级之间，起隔离缓冲作用，减小输出级对振荡级的影响，从而提高振荡级的工作稳定性。同时场激励级还将振荡级产生的锯齿波放大，激励场输出电路。

（五）场输出电路

场输出电路实际上是一个50Hz的低频功率放大电路，作用是将场频锯齿波进行功率放大以足够的锯齿波电流去激励场偏转线圈，保证垂直方向的满幅扫描。另外，利用场偏转线圈在逆程期间产生的脉冲电压，将逆程脉冲送至视放级，作为场消隐信号，即可消除场逆程扫描在荧光屏上产生的回扫线。

本电路场输出级采用了NPN和PNP一对管子构成互补对称场输出管VT3、VT4。C8是输出耦合电容。C7用于扩展输出管VT4的动态范围，称作自举电容，接在电源电压（有一电阻隔离）与OTL输出的中点（A点）之间。

电路由于接入了自举电容，在逆程期间的逆程幅度被箝位。从图4.1-6d所示的波形图可知，偏转线圈上的逆程电压同耦合输出电容C8上的电压叠加，使输出管VT4发射极电压高于集电极电压。同时，由C7将逆程电压经R13送到VT4基极，使VT4基极电压高于集电极电压。于是，VT4的集电结正偏而导通，VT4的发射极被箝位在集电极电压上，使逆程脉冲峰值不超过集电极电压+12V。

（六）场同步原理

经R1、C1积分电路取出的场同步信号，在扫描正程将结束时，因UC1的电位不断上升而使电子开关VT1接近临界导通，此时场同步正脉冲信号通过C3加到VT1的基极，因此，VT1提前导通而使电路翻转，达到与电视信号同步的目的。

三、调试方法

（一）调试所用仪器设备 直流稳压电源+12V 1台 示波器 1台 偏转线圈 1只 数字万用表 1只 电烙铁等常用工具

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（二）调试流程

装配质量检验→接通电线→中点电位粗调U中=UCC/2（6V）→调整锯齿波幅度、线性→调整同步范围→测最低和最高频率→场频调整为50Hz→微调中点电位U中=UCC/2（6V）→测C8负极输出电压波形和偏转线圈电流波形。

接线图参照下图。

标准数字频率计（低频信号发生器）直流稳压电源至C8正极示波器场扫描电路线路板

图2-6 场扫描电路调试接线示意图

（三）调试步骤 1、静态检查

（1）对照装配图纸和元器件表检查有无装配错误，有则即使改正。检查印制线路板质量，重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊或假焊。

（2）阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图2-6接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

2、调试输出级中点电位：静态时中点电位为UA=UCC/2=6V±0.2V； （1）将RP1、RP2、RP3置中间位。

（2）按仪器连接图接线。接通+12V电源，数字万用表红表棒接R14、R15公共端（或C8正极），黑表棒接GND，调RP4使中点电压为Ucc/2=6±0.2 V。

3、调试输出波形：锯齿波电压幅度UP-P=±2V，频率范围≥50±5Hz； （1）校准示波器

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准。校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

将示波器旋钮置以下位置待用：Y灵敏度V/div置：1V/div，时基扫速t/div置：5ms/div，X、Y微调置：“校准位”。输出耦合方式：“DC”。

（2）先将“偏转线圈”接在板上PZ位置（偏转线圈连C8负极的一端），接通电源，测试输出电压波形，示波器探头接C8“-”极对地（即偏转线圈“+”极对地）。

示波器上应有正常波形出现，调RP1（22KΩ）使波形周期T=20ms，即振荡频率50Hz，调RP2（22KΩ）使场幅为4VP-P，调RP3（3.3KΩ）使锯齿波斜坡呈线性。要反复调节RP3、RP2、RP1使之符合上述要求（必要时可调RP4，但不要调偏太多）。

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（3）再次测量中点电位，将中点电压记录在表中。（中点电压应接近Ucc/2，如此时中点电压偏离较多，应重调中点电压，并检查波形是否变化。）

（4）将调好的电压波形画在调试记录表中。

（5）测绘偏转线圈输出电流波形，示波器探头接偏转线圈PZXQ 端“-”极，接地不变，调节RP3电位器，波形周期为20ms。锯齿波幅度为1-2VP-P，波形线性良好，绘制波形。Y灵敏度V/div置：0.2V/div，将电流波形画在记录表中。

【注：此处将测偏转线圈电流波形转化为测R6（1Ω）的电压波形。此处可以用双踪示波器同时显示C8负极输出电压波形和偏转线圈输出电流波形。】 3、测试场振荡频率范围

（1）用示波器测输出电流波形，先将RP1逆时针调到底，记录最这时的T1，再将RP1顺时针调到底，记录最这时的T2，根据周期范围再计算频率范围，记录在调试记录中。

【f=1/T，正常值约为45～55Hz左右，频率范围的测量也可以直接用频率计。】 （2）调RP1将波形周期恢复为20ms。 （3）关闭电源，整理好桌面，调试结束。

四、问题解答

（一）调节RP1、RP2、RP3 起什么作用?

RP1的作用是调节场频。RP2的作用是调节场幅度。RP3的作用是调节场线性。 （二）说明其补偿原理.

补偿原理是即RP3和C5组成积分正反馈电路，它能使锯齿波产生相反方向的预失真。调节RP3，使预失真程度适当和原失真互相抵消，从而实现线性补偿。

（三）说明各元器件在电路中的作用。

RP4的作用是调节中点电位。 V1是场振荡管，V2是场激励管，V3 、V4 是互补推挽场输出管。

（四）电路工作原理：

当VT1截止，C3上的反偏电压先经R2、R3、地、电源“+”极，R7、RP1、RP2、R4放电，同时电源通过R7、RP2向C4、C5充电，电容两端电压线性增大，该电压经VT2、VT3、VT4放大后，形成场扫描正程。

当VT1“C”极电压上升、VT1“b”极电压上升，直至VT1导通，产生一个正反馈，（VT1“b”极电压上升—VT1“c”极电压下降—VT2“b”极电压下降—VT2“c”极电压上升—VT3、VT4“e”极电压上升—VT1“c”极电压再次上升）使VT1饱和，C4、C5上的电压经VT1、R5放电，使VT1“c”极下降经VT2、VT3、VT4放大后形成场扫描的逆程。

VT1饱和时，正反馈电压向C3充电形成反偏电压，使VT1“b”极下降重新进入放大区，又有一正反馈（反馈电压极性正好和刚才相反）使VT1截止，开始下一周期。

五、调试注意事项

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1.示波器一定要校准，挡也要看清，否则测得的波形不对。 2.输出时尽量要配对，中点电压不要偏离6V太多。 3.场扫描电路的振荡频率要求是50Hz。

4.场频范围如有一边等于50Hz，应重调波形。 5.两个三极管C511和D325不要装反。

6.在双踪示波器上同时观察电压和电流波形，记录波形时看好量程，记录准确。 7.场扫描振荡频率失谐时能保持同步的最大范围。

8.锯齿波电流的线性应该能使电子束在屏幕垂直方向上形成均匀而满幅的扫描。画波形图时要注意单位分度值。

9.实验时发现示波器只有一个波形图，原因是没按下“CHOP”键，两波形一定要同时显示在示波器上。

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13卷3：2位A/D 转换器调试技术

在数字电压表和数字万用表等数字显示测量仪器仪表中，其核心部分就是A/D

转换器。

所谓A/D转换器，就是能把连续变化的模拟量（信号）变换成数字量（信号），完成这种变换的电路叫模/数转换器，简称A/D转换器。

“312位A/D转换器”中的3表示能显示从0～9所有的数字的位有3个整数位；而分数位的数值是以最大显示值中最高位的数字为分子，用满量程时最高位的数字作分母。即本转换器的最大显示值为1.999，满量程计数值为2.000，因而分数位中的分子数值为1，分母为2，其最高位只能显示0或1，故称之为“312位A/D转换器”。

一、电路组成

“312位A/D转换器”电路主要由大规模CMOS集成电路ICL7107的A/D转换器（配有时钟信号发生器、电子开关、计数器、译码器、逻辑控制电路、驱动电路）和集成电路4069组成的负电压产生电路、基准电压电路、LED显示电路等单元组成，电路组成框图如图3.1所示。

LED显示时钟 振荡 电子 开关 积分 比较器 逻辑 控制 负电压 产生电路 基准 电压 ICL7107内部结构主门 计数器 驱动器 1.999

图3-1 312位A/D转换器组成方框图

集成电路ICL7107可完成A/D转换、计数、译码、驱动等功能。ICL7107集成

电路内部采用双积分取样工作原理，经内部电子开关、时钟信号发生器、计数器、译码器等协调工作，将输入的模拟电压信号转换成脉冲数量的多少，经计数、译码后，用数字的形式显示出来，从而实现了A/D的转换的功能。该电路的其它部分都是为使ICL7107集成电路正常工作而设置的外围电路，如集成电路4069与其它一些电阻、电容、二极管等外围元器件构成负电压、基准电压产生电路，提供电路正常工作所需的约-5V的电源电压和1V基准电压。LED显示器可显示电路的输入电压的大小，当在其电路输入端输入0～2V的直流模拟量电压时，通过LED数码管直接显示0～2V的直流数字量电压。

二、电路原理

电路原理图如图3.2。

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1图3-2 32位A/D转换器电路原理图

（一）A/D转换器

ICL7107集成电路内部采用了双积分式方法将模拟信号量转换成数字信号量进行显示。

双积分式又称双斜式积分，其特点是在一次测量过程中用同一积分器先后进行两次积分，首先对被测量电压UX在固定时间T内进行积分，然后再对内部基准电压UREF进行反向定值积分，通过两次积分比较，将UX变换成与之成正比的时间间隔（所以这种A/D属于U-T变换），在时间间隔中对时钟脉冲计数，这样就使输入电压与所计脉冲数成正比。若调整到1.999V输入电压所积时间内计数脉冲数正好是1999个，并使小数点设在第一位右下方，就使输入电压与计数量成完全对应。如图所示为双积分简化的组成方框图，下面具体分析两次积分的过程。

积分器C3?UXS1?1?UREFS1?2?UREFS1?3S1?4R1— A1 ＋ 比较器时钟1.999 主 门 十进制 计数器 — A2 ＋ S2逻辑 控制电路 图3-3 双积分A/D转换原理框图

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S1?1断S1?3S1?2S1?4通积分器 输入 0通断断断断S1?1断断通断断断断通S1?3S1?2通断通S1?4通积分器 输入 0通UR定值t1T1定时t2T2t2UO1t3t3t1t2t3UR定值tt积分器 输出 0t1积分器 输出 0UO1t1T1N1T0t2T2N2T0t3比较器 输出 0比较器 输入 0N1T0N2T0比较器 输出 0比较器 输入 0To输入正电压的工作波形图 To输入负电压的工作波形图 图3-4 双积分原理示意图

1.准备阶段

准备阶段是转换前的初始工作状态，S1接通至S1-4，积分器输入输出为零，计数器清零，整个电路处于休止状态。显示器显示前一个测量周期的结果。

2.采样阶段

（1）对被测电压定时积分（定时取电压，对电容C3积分，使电容上的电压与输入电压值成正比）。

采样周期开始（见图3-4中的t1时刻），逻辑控制电路发出采样指令，使电子开关S1置于S1-1，把被测电压-UX（或UX）接到积分器（由A1、R1、C3组成）的输入端，同时S2断开，这时积分器开始对-UX（或UX）积分，其输出电压Uo开始线性上升（如果是对UX积分，Uo线性下降），一旦Uo大于0，过零比较器A2输出从低电平跳到高电平，打开主门，时钟脉冲通过主门同时计数（即计时）。当经过预定时间T1，即t=t2时刻，计数器溢出，并复零。溢出脉冲使逻辑控制器电路输出一个比较指令，使电子开关S1置于S1-3，采样阶段宣告结束，积分器的输出电压到Uo1（见图3-4所示），若输入的被测电压不受干扰，则

1t2T?UXdt?1UX RCt1RC可见，Uo1正比于UX。若被测直流电压收到干扰电压uom的影响，即加到积分器的输入电压为

Uo1???uX??(UX?uom）

1Uo1??RC18

?t2t1?uXdt?T1uX RC从上式可知，Uo1与uX成正比，即正比于输入电压的平均值。

（2）对基准电压定值的反向积分

从t2开始为比较阶段，这时具有正极性的基准电压UREF被接到积分器输入端开始反向积分，使输出电压Uo从Uo1开始线性下降。同时，计数器继续（从零开始）计数，直至t=t3，Uo下降到零，比较器从高电平跃变到低电平，主门关闭，计数停止。同时，逻辑控制电路发出一个控制信号，使S2闭合，积分器恢复到零状态，以准备下一个采样周期开始。

从图3-4可见，由于反向积分是Uo下降的斜率是常数，在T2（t3-t2）时间内积分器的输出电压为

Uo?Uo1?将Uo1??1RC?t3t2?UREFdt?Uo1?T2UREF?0 RC1RC?t2t1?UXdt?T1UX代入得到 RCTT2?1UX

UREF或UX?T2UREF T1由于计数器在T1、T2时间内是对同一时钟脉冲T0计数，故有

?T1=N1T0 ?T=NT20?2得:

UX?N2UREF N1式中，UREF/N1为常数，可见，计数器在比较阶段计得的结果N2便能反映出被测电压UX的平均值。由上述可得出结论：

第一，因为采样时间T1定值，而UREF为基准电压，故T2正比于UX，实际上，在比较阶段，计数器计得的数N2即正比于UX，只要适当选择时钟脉冲的周期，计数器上的数可直接以电压为单位显示出被测电压。

第二，双积分式转换器是以比较法（基准为UREF）为基础的，而且UX只与T2/T1比值有关，而不决定T1和T2本身的绝对大小（T1和T2是用同一个钟源提供的时钟脉冲来计数的）。

第三，积分过程对被测电压有平均值作用，对串入的对称、周期性干扰信号和噪声电压能予以有效抑制。

（二）基准电压电路

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5VR3200?VD63VRP15K至36脚图3-5 基准电压电路图

基准电压电路由R3、VD6、RP1组成，为ICL7107的36脚提供1V左右的基准电压。如图3-5所示，该电路采用并联式稳压电路，VD6为3V的稳压二极管，RP1采用多圈精密电位器，便于电压调整。

（三）时钟信号发生器

ICL7107集成电路内设时钟信号振荡器，但必须通过外接电阻和电容来实现为ICL7107集成电路的38脚提供40kHz的时钟信号输出。外接电阻电容分别为R4（51kΩ）、RP2（100kΩ）、C7（100pF）。

（四）负电压产生电路

要使ICL7107集成电路能正常工作，必须采用±5V双电源，而在本电路中只采用了一组电源，即+5V单电源电路。集成电路所需的负电源是通过ICL集成电路本身输出的方波脉冲信号（40kHz）经过整流滤波后得到的，这样虽然多了一只4096集成电路，但简化了对电源的要求。

电路的负电压是如何产生的呢？负电压产生电路由IC2（4069）、C1、C2、VD1、VD2等元件组成，见图3-6所示。IC2（4069）中有六个反相器，其中“5-6”反相器的作用主要是对输入波形进行整形，其余5个反相器并联连接到电路中，得到的负电压有足够的功率，可满足ICL7107集成电路的需要。另外，IC2还起隔离整流电路与时钟信号发生器的作用。

IC2406956C1VD1C2充+ C1充－V

VD1+ C2

负电压产生的过程：负电压产生的输入信号取之于时钟信号，当输入为正电压时，经IC2整形、放大后对C1（通过VD2）充电，此时，VD1截止，C1上充电电压约为5V-0.65V=4.35V，当输入电压跳变为零时，由于C1上所充电压不能突变，所以C1充得的电压经VD1对C2充电（C1放电），此时VD2截止，C2负端由此得到一

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图3-6 负电压产生电路

个-4.35V+0.65V=-3.7V左右的负电压。当输入再次跳变为正电压时，（C1再充电）由于VD1截止，C2的放电时间常数较大，C2上的负电压基本保持不变，这样就获得了约-3.7V的电压（虽比-5V高，但已经可以保证集成电路工作），保证了集成电路ICL7107的正常工作。

（五）显示电路

QP1～QP4四个LED数码管是为电路提供输出电压数字显示的器件，本级电路的数码管工作在共阳极状态，为了保证QP1～QP4所需用的工作电压，电路采用了3个二极管，即VD3、VD4、VD5串联后接至+5V电压电路进行降压，这样可以限制数码管工作电压过高而造成损坏。电阻R5连接至第1位数码管小数点脚，为其小数正常工作提供一定的工作电压。

（六）零位自动校正电路

C4作为内部零位自动校正电路而设置的，这样可免除每次测量时校零的麻烦。 （七）基准电容

为了使电路能稳定可靠的工作，在电路上特别设置了电容C6，该电容是一个基准电容，用来存储基准信号，满足电路稳定工作的需要。

（八）其他外围电路组成及工作原理

输入电路由R2、C5组成，起缓冲和减少高频干扰作用。 （九）7107A/D 转换器引脚简介

图3-7 7107A/D转换器

引脚排列图如上图3-7所示。 第1引脚：正电源正极，DC+6V； 第26引脚：负电源负极，DC-9V； 第21引脚：电源地；

第2～20、22～25引脚：数字部分； 第27～40引脚：模拟部分； 其中

第27引脚：积分器；

第28引脚：缓冲放大器的输出端，接积分电容CINT； 第29引脚：积分比较器的反相输入端，外接自动调零端； 第30、31引脚：信号地和信号正端；

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第32引脚：模拟地；

第35、36引脚：基准地和基准电压正端； 第37引脚：数字地，与V+短接进行测试；

第38～40引脚：时钟振荡的引出端，外阻容元件或石英晶体组成振荡器。

三、调试方法

（一）调试所需仪器工具 直流稳压电源+6V 1只 示波器 1台 数字万用表 1只

3V可调电源 1只 （或双路稳压电源另一路） 万用表MF-47 1只 电烙铁等常用工具 （二）调试流程

装配质量检验→接线通电→时钟频率调整→时钟频率波形测绘→满度电压调整→线性误差测量→参考电压测量→负电压测量。

按下图接线

示波器至A点3V5V 频率计 直流稳压电源至A点1图3-8 32位A/D转换器调试接线图

（三）调试步骤 1、静态检查

（1）对照装配图纸和元器件表检查有无装配错误，有则即使改正。检查印制线路板质量，重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊或假焊。

（2）阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图2-6

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接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

（3）检查供电电源，将直流可调稳压电源输出调至+5V。 （4）示波器校准

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准，校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

2.时钟振荡频率调整及波形测绘（测A点波形）：时钟发生器的振荡频率fosc=40KHz±（1%～5%）；

（1）将示波器旋钮置以下位置待用“t/div”置: 5μs/div，“V/div”置， lV/div，X、Y微调置“校准”位，输出耦合方式：“DC”；

（2）频率计主要量程开关“扫描宽度/调制度调节”、“扫描速率调节”旋钮逆时针调到底（绿灯亮），“方式选择按钮”选定为外部计数方式，被测信号从“外部输入插座”引入；

1（3）调RP2使32位A/D转换器的时钟发生器的波形周期T=25μs，即fosc=1/25=40KHz±（1%～5%）并作记录。

（4）在记录表里画出波形图，周期T=25μs（fosc=40KHz）。波形图的周期、幅值必须从示波器上精确读得实际值。

（5）从示波器上读出矩形波的电压幅度值（一般为5V），填入记录表“幅值”中。

3. 调整满度电压UFS＝2Ｖ（调整点1.900V±1字）；

（1）调节稳压电源，使电源输出电压为1.900V，接到电路板上+Uin端。用数字电压表测输入端电压+Uin，微调可调电源的电位器，使输入电压为1.900V±1个字，再调RP1使A/D转换器的数码管指示值也为1.900V。

（2）测量满度电压UFS：调节可调电源的电位器，使A/D转换器的数码管指示值为1.999V，即满度调整已调好，观察万用表此时的读数，大约2.00V左右，即为满度电压UFS。填入记录表中。（允许1.999V±1个字误差，否则要重调1.900V。）

4．线性误差测量（在0.001～1.999V范围内误差≤1%）；

调3V可调电源的电位器使万用表读数为1.500V，读出A/D转换器的数码管显示的读数，填入记录中。

调3V可调电源的电位器使万用表读数为1.000V，读出A/D转换器的数码管显示的读数，填入记录中。

调3V可调电源的电位器使万用表读数为0.500V，读出A/D转换器的数码管显示的读数，填入记录中。

调3V可调电源的电位器使万用表读数为0.100V，读出A/D转换器的数码管显示的读数，填入记录中。

按以下公式分别计算出各点的相对误差（包括1.900V、1.999V） 测量值?标称值A/D转换器显示值?输入电压值相对误差??100%??100%

标称值输入电压值填入记录表中，将输入电压恢复为1.900V。

5.测量参考电压值UREF（参考电压值UREF=1.000V±0.1V）；

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用数字电压表测B点对地电压，即为UREF。（正常值应为1.000V左右） 计算比值UFSUREF： UFS1.999?（正常值应为2±0.01左右）； UREFUREF填入记录表中。

6.测量负电压值Uc（-4V左右）； 132位A/D转换器电路所需负电压是由负电压产生电路提供的，输出点为C点，即C点对地电压，用数字万用表20V档测C点对地电压，填入记录表“负电压”中。

四、问题解答

（一） 7l07A/D 转换器工作原理

设A/D 转换器满量程为1.999，双积分工作方式则以计4000个时钟脉冲时间为一个转换周期。双积分A/D转换器可分为采样、积分、休止三个阶段。

（二）A/D 转换器外接元件的功能

C1、C2、V1、V2组成负电源产生电路，C3积分电容，R1积分电阻，C4自校零电容，C6基准电容，C7振荡电容，R4、RP2振荡电阻。

（三）负电源产生电路的工作原理

由C1、C2、V1、V2组成负电源产生电路。C1、C2组成耦合滤波电容，V1、V2组成半波整流电路。

五、注意事项

1.在焊接过程中，注意下标有3V的稳压二极管，不要与IN4148混淆。 2.电源电压为6V，不要接12V；集成电路不能插反，否则烧集成电路。 3.在画波形图前一定要先将周期调准（T=25μs）。 4 电压幅度值按波形的实测值填入表中。 5.满度电压指该转换器能显示的最大电压数。

6.实验时输入电压即万用表的示数应保证比实测值要大才对。

7.多圈电位器在开始调整实测值为1.900V后，不要再调动它，否则后面的数据都是错的。

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卷4：OTL功率放大器调试技术

在科学实验和生产实践中，常常要求电子设备或放大器的最后一级能带一定的负载。例如：使扬声器的音圈振动发出声音，推动电机旋转，使继电器或记录仪动作，在雷达显示器或电视机中使光点随信号偏转等，这都要求放大器不但输出一定的电压，而且能输出一定的电流，也就是要求放大器能输出一定的功率。本节介绍OTL功率放大器的组成、工作原理及相关技术参数的调试技术。

通常我们把向负载提供低频功率的放大器称低频功率放大器，简称“功放”。 一、电路组成

输入 前置放大 推动级 功率放大 负载 直流电源 交流电源 图4-1 低频功率放大器原理框图

无论是变压器耦合功率放大器，还是无输出变压器功率放大器，其电路的基本组成框图与图4-1所示类同，一般包括前置放大器、功率放大器和直流电源三部分。

从各种信号源送来的信号，经前级放大器的放大，再经过推动级送到功率放大级加以放大，得到足够的功率推动负载工作（如果负载时扬声器，扬声器发出声音）。电源部分为前置放大器和功率放大器电路提供直流电源。

二、OTL功率放大器电路工作原理 （一）OTL功率放大器电路

图4-2 低频功率放大器电路图

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OTL功率放大器电路基本结构如图所示，VT2和VT3是一对导电类型不同、但特性对称的对管。两管都接成射极输出形式，输出电阻小，所以无需变压器就能与低阻抗负载较好地匹配。输出耦合电容C7可充当V2回路等效电源，电容容量可选用几百微法的电解电容。

OTL功率放大器是比较常用的一种低频功率放大电路，它采用了互补对称推挽电路，克服了交越失真，具有很高的效率，所以它是目前应用最多的一种功率放大电路。

图示的电路由晶体管VT1组成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体管，它们组成互补推挽OTL功放电路。当输入正弦交流信号Ui时，经C1输入电容耦合至VT1放大、倒相后作用于VT2、VT3的基极，Ui负半周使VT2管导通（VT3截止），有电流通过负载RL，同时向电容C7充电；在Ui正半周，VT3管导通（VT2截止），则已充好电的电容器C7起着电源的作用，通过负载RL放电，这样，在RL得到一个完整的正弦波。

（二）前置放大级

三极管VT1组成前置放大级，RP3（可调）、R4组成VT1基极偏置电路，使它工作于甲类状态，调节RP3，可改变IC1的大小。R2、R6、VD4、R7、R8是前置放大器VT1的集电极负载。R5对VT1而言，引入交直流串联电流负反馈，以改善输出特性；C3是三极管VT1的中和电容，以防止VT1放大器出现自激。

（三）OTL功率放大级

VT2、VT3是一对互补对称功放三极管，要求其电流放大倍数相近（hEF匹配），由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低、负载能力强等优点。

VT2、VT3两管基极之间的二极管VD1和电阻R7、R8是它们的偏置电阻，使VT2和VT3两管工作于微导通状态，即处于甲乙类状态，可以消除电路的交越失真。改变RP3电位器阻值的大小可以改变VT1的集电极电流IC1和功放管VT2和VT3的基极电位，从而使功放的中点电位UA=UCC/2=9V。C2和R2组成自举电路，以提高OTL功放输出信号正半周的幅度，以得到大的动态范围。

R9、R10是VT2、VT3两管（功放输出级）的发射极电阻，有串联电流负反馈作用，有助于功放输出波形失真的改善，实际工作中还兼有限流保护功放管的作用。

C7是输出电容，C6是高频旁路电容，以防止输出级可能出现的自激。R11、C4和R12、C5组成两节Γ形电源去耦电路，以滤除通过电源进入的干扰信号，以使功放稳定可靠的工作。本功放供电电压是18V。

扬声器是功放的负载，特性阻抗是16Ω（这里用15Ω电阻代替）。

三、调试方法

（一）调试所需仪器工具

直流稳压电源+18V 1台 示波器 1台 低频信号发生器 1台 交流毫伏表 2台

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负载电阻15Ω 1只 万用表MF47 1只 （二）调试流程

装配质量检验→静态检测→接通电源18V→调中点电压9V→静态工作电流（≤25mA）→测最大不失真输出功率Po→测放大器灵敏度→测频率响应。

调试仪器连接图

图4-3 低频功率放大器电路图

（三）调试步骤 1、静态检查

（1）对照装配图纸和元器件表检查有无装配错误，有则即使改正。检查印制线路板质量，重点检查有无短路、搭焊、漏焊、虚焊或假焊。

（2）阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图4-3接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

（3）示波器校准

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准，校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

2、静态测试（UA=Ucc/2=9±0.2V，I≤25mA）；

（1）OTL功放电路接直流稳压电源U=+18V。万用表先测电源电压，记入表中。 （2）调整OTL电路的中点电压：数字万用表测C14的正极（或R8和R9的公共端）对地电压，即为中点电压，调整RP1使中点电压UA=Ucc/2=9±0.2V（即电源电压的一半），数据填入表中。

（3）测量整机静态电流：在静态下（输入为零时，可将Ui对地短接），用万用表直流50mA档，串在+18V电源正极和电路板“+18V”之间线路中测总电流I（正常约为十几mA或20mA左右），将电流值填入记录表静态电流中。

【注：测静态电流时，也可以先测出R10两端的电压，再除以R10的阻值22Ω，即为整机静态电流。】

2、最大不失真功率测试（Uo1≥4Vrms，Po≥1W）； （1）按图接线，输出毫伏表置10V挡。

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（2）低频信号发生器的频率调为1000Hz，“波形选择”打在“正弦波”挡。示波器选择合适的“V/div”、“t/div”，耦合方式“DC”。接通电源，使波形清晰稳定。（示波器约为“2/div”、“0.5m/div”）

（3）调节低频信号发生器的“幅度输出”，使示波器上的正弦波刚好不出现削波失真时，记录输出毫伏表上电压值，即为输出电压Uo1。（正常值应≥4Vrms）

（4）根据下式，计算出最大不失真功率：

(UO1)2PO?

RL(UO1)2式中RL为负载电阻，现用15Ω，所以PO?,正常值应≥1W，记录表中。

15【注：最大不失真波形的测量可以用失真度仪进行精确测量。步骤如下：

（1）在接通电源前将分压器开关置“100%（0dB）”位置； （2）工作选择开关置“电压”位置，接通电源； （3）输入被测信号，改变输入衰减开关使表头指示在可读范围内（300mV～1V）； （4）将工作选择开关置“校准”位置；

（5）调节校准电位器旋钮，使表头指示为满度，再将工作选择开关置“失真”位置；

（6）置失真度测量“频率范围”选择开关于1KHz，根据数字指示调节频率粗调旋钮和相位粗调旋钮，使示波管显示为一竖线；

（7）反复调节频率细调及相位微调，改变分压器开关，使表头指示为最小为止，依照分压器位置从表头直接读失真度测量值。】

3、放大器灵敏度测试

（1）输出端的毫伏表置10V 挡，低频信号发生器频率仍为1000Hz，调整低频信号发生器“幅度输出”使输出毫伏表上电压Uo2=4Vrms，记录输入毫伏表（置1V档）上的输入电压Ui2。

（2）根据下式，计算出放大器电压放大倍数：

AU?UO24V? Ui2Ui2填入记录表中。

4、频响特性测试

①低频信号发生器输出仍为1000Hz的正弦波，输入端毫伏表置300mV挡，输出端毫伏表置3V挡，调整低频信号发生器“幅度输出”，使OTL功放电路的输出电压Uo3=2Vrms。记录此时输入毫伏表上的输入电压Ui3。

②保持输入信号电压Ui3不变，改变低频信号发生器频率，分别为20、100、200、1000、5000Hz时，测出对应的输出电压，记录在表中。（如果改变频率f后，输入信号幅度Ui变了，应重调低频信号发生器“幅度输出”使输入电压Ui3保持不变。）

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③画出频响曲线：在对数坐标格上先标出各点，再将各点平滑地连成一曲线，即为频响曲线。要求通频带（fBW）应在0.05～5kHz范围内，否则检查输入电容和输出电容等元件参数的影响。

四、问题解答

（一）ＯＴＬ功率放大器的工作原理？

OTL功放原理：输入音频信号经C7耦合至VT1基极，经VT1放大成幅值较大的信号，送至后极，又一对极性相反的管子VT2、VT3（D325、C511）组成互补对称OTL功放电路，在同一音频信号激励下，正半周，VT2导通，放大正半周信号，负半周VT3导通放大负半周信号，二管轮流工作，在负载上得到一个完整的音频信号。

（二）ＯＴＬ功率放大电路中各元件的作用？

R13隔离电阻，RP1、R4是VT1基极偏置电阻，R5是VT1发射极偏置电阻，R10限流电阻，R8、R9直流负反馈电阻，R12、R14是VT3、VT2基极偏置电阻，R18是退耦电阻，R13输入电阻，C7输入耦合电容，C8自举升压电容，C9消振电容，C18退耦电容，C17交流旁路电容，C18滤波电容，VT1推动管，VD1稳定功放管工作点，VT2、VT3是互补功放管组成功放放大输出极，C14输出耦合电容。

五、注意事项

1．测量负载两端的电压时要用毫伏表测量。

2．功放管尽量要配对，否则最大不失真功率达不到要求。

3．画图时，为了缩短坐标，幅频特性曲线可绘制在两张半对数坐标纸上。 4．测量静态工作电流时，要先将万用表调到电流档，否则会烧坏电路板。

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卷5：脉宽调制控制器调试技术

脉宽调制电路采用LF347运放放大器，构成了PWM比较调制电路、给定可调电压电路（-4～+4V）、方波/三角波产生电路（f=1000Hz、Up-p=±3V）。PWM电路产生的信号经过整形、功率放大后推动负载工作。

脉宽调制是通过对脉冲宽度的调节，实现对输出电平平均值的调节，从而达到对负载（电机转速或灯光亮暗）的调节。本电路与通过降压调速或调光相比，其最大的优点是调控电路本身消耗功率极少，转换效率较高。

一、电路组成

脉宽调制电路由方波/三角波发生，给定电压调制、PWM发生、驱动/功率放大、负载等单元电路组成，电路组成框图如图5-1。

给定可调电压电路 PWM比较调制 方波/三角波发生电路 图5-1 脉宽调制电路组成框图

驱动、功放 负载 二、电路原理

图5-2 脉宽调制电路原理图

脉宽调制器电路原理图如图，该电路主要利用对直流电压进行通、断脉冲调制，并改变其占空比来控制输出电压的平均值，即用调制脉宽来达到实现调节输出直流电压大小的目的，是一种直流→交流→直流变换的调压控制电路。

（一）方波/三角波发生电路

方波/三角波发生电路由迟滞比较电路和积分电路两部分组成。主要是作用是在E点产生幅度为±5.8V的方波波形，在F点产生频率f=1000Hz、幅度UF=±3V的三角波波形。

1. 迟滞比较电路

由电路原理图分析，集成电路IC:D和R12、R13、R14、W3、VD1、VD2等元件构

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成迟滞比较电路，也称过零比较器。

R12为IC:D电压比较器方波/三角波发生电路提供基准电压（比较电压），其值等于0V（反向端经R12接地），R12还有平衡同相输入和反向输入电阻的作用。R13、R14、W3为IC：D的同向输入端提供用于比较的电压。

设初始状态IC:D的反向端的电位（U9）高于同向端输入电位（U10），则IC:D输出端（U8）为低电位，即U8=-12V，这时UE=-5.8V，F点的电位上升，随着F点电位上升，通过R13、R14、W3分压，使IC:D的同向输入端（U10）电位也上升，分压等效电路见图7.1-3所示。

FW32.2KR14R135.1KE1KU10图5-3 分压等效电路

若IC:D输出状态要翻转，必须使F点电位上升，U10的电位也上升且高于U9的电位时方可实现，则

UF?U8?R13

W3?R13?R14从上式可以看出，当U10>0时，IC:D输出端将由-12V变为+12V。其中，U10=0V为临界翻转电压，U10=0，上式可化为

U10?U8?U8?(W3?R14)

R13可以看出三点：第一，UF的大小通过调节W3来确定；第二，临界翻转时的U8与UF反向；第三，当UF等于3V时，U10>U9（可以调节W3来实现），IC:D的同向端输

+

入电压U10=O，大于反向端输入电压时，这时IC:D的输出翻转，输出电压U8由-12V变为+12V。

当U10大于0V时，UF有微小的变化或F点电位继续上升，是不会影响IC:D的输出

-状态的，只有在F点电位下降时，并且当U10电位正好小于U9时，即U10等于0时，

UF??电路方能再次翻转。由式UF??-

U8?(W3?R14)可知，只有当UF等于-3V左右时，

R13U10才等于0。

综上所述，UF上升至+3V时，电路发生翻转，U8=+12V。同样，UF下降至-3V时，电路发生再一次翻转，U8=-12V。很显然，IC:D的输出是一个在+12～-12V之间变化的方波。

2. 积分电路

由IC:A、R15、W2、R16、W3、R11构成积分电路，其中IC:A是一个反相积分放大器。

假设初次状态IC:D的8脚输出-12V时，E点的电压被Z1、Z2限幅在-5.8V上，IC:A构成的积分电路输出端UF将线性上升，当UF上升至3V时，通过R15、W2、R16的分压，

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反馈到IC:D的同相端，正好大于反相端的电位，状态发生翻转，8脚输出+12V，E点的电压限幅在+5.8V上，同时积分电路反向积分，使IC:A输出UF（7脚）电位线性下降，形成三角波下降沿，当UF下降至-3V左右时，同样经R13、R14、W3分压后反馈到IC:D的同相端，使IC:D再一次翻转，回到初始状态。UF又将从-3V开始线性上升，电路就是这样在±3V的范围内反复积分，构成了三角波发生电路，由于积分上升和积分下降时同一个积分元件，幅度基本相同，所以波形的上升时间和下降时间是基本相同的，波形图见图5-4所示。

UE5.8V0?5.8Vt0.2ms/divUF3.0V0?3.0Vt0.2ms/div

R16、C1、W2决定三角波的上升或下降速率，数值大，速率慢；反之速率快，可见UF与UE同时翻转。

调节W2、W3可使三角波的频率改变，本电路要求三角波的频率f=1000Hz，幅度UP-P=±3V。

（二）给定电压调制电路

IC:B是一个电压跟随器，其输入端的调制电压是通过电位器W1的中心点A点提供，A点的电压大小是通过由R1、R2、W1构成的分压电路获取，调节电位器W1的大小，可使其电压大小在-4～+4V之间变化，变化的输出电压提供给IC:C进行电压比较，确保调制深度达到100%。IC:B是电压跟随器，起阻抗变换作用，R3是IC:B的输入电阻，它们共同为IC:C提供基准电压。

（三）PWM发生器

IC:C、R4、R5构成电压比较电路，产生脉宽调制信号。

图5-4 振荡波形图 32

UF3.0V0?3.0Vt0.2ms/divUC12V0?12Vt0.2ms/div

IC:C的反相输入端是前级送过来的三角波，其频率和幅度分别是f=1000Hz、Up-p=±3V的等腰三角波UΔ,IC:C的同相输入端是+4～-4V范围内的给定电压UB，当UB>UΔ时，IC:C的14脚输出高电平+12V；反之，则输出低电平-12V。

+

假设当W1调在中间位置时，即U（IC:C的同相输入端）为零，这时如果当UF=-3V

+

时（IC:C的反相输入端），很显然，由于IC:C输入端U大于U-（IC:C的反相输入端），

+

所以，IC:C的输出为高电平，即UC=+12V（14脚电压）。当UF上升到正好大于0（0）

-+-+

时，即U大于U，所以UC为低电平，即UC=-12V。当UF上升到+3V时，由于U恒大于U，所以UC继续维持-12V不变。当UF由3V开始下降到0V前，由于相同原因，UC维持-12V

-+-+

不变，当UF刚好小于0V（0）时，U大于U，UC又为12V，只有当UF再回到0时，UC才会为-12V，其波形如图5-5所示。

由此可见，给定电压越高，IC:C输出高电平时间越长，即占空比越大，被调制的直流电压平均值越高；给定电压低，输出高电平时间就短，即占空比就小，被调制的直流电压平均值就低，从而实现了由改变直流电压脉冲宽度来达到调压的目的。

当UB≥3V时，调制度为100%，输出恒为高（正）电平（约为12V）； 当UB≤-3V时，调制度为0，输出恒为低（负）电平（约为-12V）； 当UB=0时，调制度为50%。

其波形如图5-5所示，输出电平可表示成： 当UF＜0V时，UC=12V； 当UF＞0V时，UC=-12V

（四）驱动/功率开关电路

驱动/功率放大电路主要是把前级送来的脉宽调制的小信号进行功率放大和整形后推动负载工作。

R6、R7、R8、R9、R10、V1、V2、V3、V4构成驱动电路，D1起保护V3的“b”、“e”极不被反向击穿。V1是射极跟随器，V2、V3构成乙类互补对称功率放大电路，具有管耗小，放大电路效率高的特点。

大功率开关电路主要由场效应管V4和电阻R10组成，直接控制负载，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、带负载能力强等优点，由于工作在开关状态，直接将±12V的脉冲波形变成UH=12V或UL=0V的脉冲波形。调制度越高，V4导通的时间越长，灯（或电机）两端高电平越长，灯（或电机）的平均亮度就越亮（转速越快）。

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图5-5 振荡波形图 反之，灯（或电机）的亮度越暗（转速越慢）。

三、调试方法

（一）使用仪器及工具 稳压电源±12V 1只 双踪示波器 1台 数字万用表 1只 电烙铁等常用工具

（二）脉宽调制器调试流程

装配质量检验→接通?12V电压→测静态工作电压→调测A点给定电压范围→调测C点波形→调测E点波形→调测F点波形→调测D点波形→调RP1观察灯泡的明亮程度。 按下图接线

图5-6 脉宽调制器调试接线图

（三）调试步骤 1、静态检查

（1）对电路进行装配检查。

（2）用数字万用表检查双路稳压电源输出，使输出为?12V。

阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图5-6接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

（3）示波器校准

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准，校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

2、测F点波形：f=1000Hz±5%，幅度为Up-p=±3V的三角波

（1）示波器：用双踪示波器CH1，t/div：0.2ms/div，V/div：1V/div。 频率计：“扫描宽度/调制度调节”、“扫描速率调节”旋钮逆时针调到底（绿灯亮时），“方式选择按钮”选定为外部计数方式，被测信号从“外部输入”插座

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引入。

（2）调节W3使F点三角波波形幅度为Up-p=±3V（±3格），然后再调W2使其频率f=1000Hz。

3、测E点波形：f=1000Hz±5%，幅度为Up-p=±（5.8±0.2）V的方波 （1）示波器：用双踪示波器CH2，t/div：0.2ms/div，V/div：2V/div。 频率计：“扫描宽度/调制度调节”、“扫描速率调节”旋钮逆时针调到底（绿灯亮时），“方式选择按钮”选定为外部计数方式，被测信号从“外部输入”插座引入。

（2）先调W2电位器阻值，使示波器上显示的E点波形频率为1000Hz，幅度为Up-p=±（5.8±0.2）V的方波（波形的周期为5格，幅度为±3格，正负共6格）。

（F点与E点波形形状、幅度大小不一，但相位相同）。

（3）调节CH1、CH2上下位移使之同时显示完整的E、F两点波形图（两基线重合或上下分开）。在记录表中同一张图中画出F点、E点波形图UF、UE，注意两个波形的相位关系要对应。

【步骤3、步骤4中的E点、F点的V/div不同，在同一张图中记录时要注意，可将V/div调成一致再作记录。若V/div为1V/div，F点三角波幅值±6格（共12格,±6V），E点方波幅值±3格（共6格,±3V），周期均为1ms。】

4、记录调制度为50%时的D点波形图UD。

（1）示波器：用双踪示波器CH2，t/div：0.2ms/div，V/div：2V/div。 频率计：“扫描宽度/调制度调节”、“扫描速率调节”旋钮逆时针调到底（绿灯亮时），“方式选择按钮”选定为外部计数方式，被测信号从“外部输入”插座引入。

（2）在示波器上同时显示的F点和D点波形。调节W1使D点波形调制度为50%，即D点波形的TH=TL=2.5格。（X置0.2mS/div）

TTH调制度?H?100%??100%?50%

TTH?TL在记录表中画出D点波形UD，注意UD与Up波形的相位关系要对应。

（3）测量调制度分别为100%、50%、0%时对应的给定电压值（ A点）、输出电压值（D点）和负载两端电压值

①调节W1使D点波形调制度为50%，用数字万用表测出A点、D点和负载两端电压值，填入记录表中。

②再调节W1使D点波形调制度为0%（即TH=0），用数字万用表测出A点、D点和负载两端电压值，填入记录表中。

③再调节W1使D点波形调制度为100%（即TL=0），用数字万用表测出A点、D点和负载两端电压值，填入记录表中。

5、测量给定电压范围（-4V～+4V）和频率可调范围

（1）调节W1使A点电压达到最大，用数字万用表测量A点最大电压值；再调W1使A点电压为最小，用数字万用表测量A点最小电压值，这里的最小电压值～量大电压值，即为给定电压范围，填入记录表中，将波形恢复。

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（2）调节W2使三角波的周期达到最大，在示波器上读出最大周期（最低频率），再调节W2使三角波波形的周期为最小，在示波器上读出量小周期（最高频率）,在记录表中标出三角波的频率可调范围：最低频率～最高频率。（单位是KHz）

（3）将F点三角波、E点方波波形恢复，关闭电源，调试完毕。

四、问题解答

（一）三角波发生器工作原理和脉宽调制原理及各元件的功能。

由双运放IC:D、IC:A组成方波，三角波发生器。IC:D同相电压比较器5脚同相输入端电压取决于E点电压和F点电压的共同作用。7脚输出方波由稳压管Z1、Z2稳定在±UE。

IC:A反相积分器，对输入电压积分，输出电压线性增长，当比较棒输出从负突变到正，积分器反向积分，它的输出电压线性下降，当积分器的输入电压到负值，上述过程重复，形成自激振荡。且在E点获得方波输出。F点获得三角波输出，改变W2可改变三角波频率，改变W3可改变三角波电压幅值，但频率也会相应发生改变。

IC:B运放组成电压跟随器：具有高输入阻抗，低输出阻抗，输出电压稳定性好的特点。

IC:C 运放组成比较器，进行脉冲调制。同相端输入可调直流电压，反相端输入三角波，直流电压大于三角波负电压比较器工作，输出脉冲电压。输入的直流电压越高，输出脉冲之间间隔越小，当直流电压大于三角波正电压为100%调制。

由C点输出的调制脉冲电压输入至由V1组成的射极跟随器后送到V2、V3组成的互补射极输出级推动场效应管V4的导通与截止时间来控制负载平均电压的高低（电珠亮度）。

（二）场效应管的特性和应用特点

场效应晶体管是一种与三极管能起相似作用的半导体器件，它与三极管相比具有输入阻抗高，噪声低热稳定性好，与三极管一样，场效应管也有三个工作区，截止，饱和，放大。场效应管参数中有一个最重要的参数叫开启电压VT，它是漏-源之间刚刚开始形成导电沟道，对于N 沟道耗尽型VT是个负电压。N 沟道增加型VT是正电压VT>O一般3-5V。反映场效应管控制能力为Gm跨导.Gm=ΔIDS/ΔVGS. 是反映输入电压ΔVGS 引起输出电流ΔIDS的能力。

五、注意事项

1．在画波形图前一定要先将幅度、周期调准，画波形时相位关系上下要对应。 2．调整调制度为100%或0%时，一定要调在临界点。 3．测量给定电压值按实测值填入表中。

4．调节脉冲调制度时读数为临界时的读数，即刚为全高/低电平时的读数。 5．三角波的幅值为实际波形上的读数。 6．调节最后应恢复。

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卷6：数字频率计调试技术

数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其它许多领域广泛应用的测量仪器，数字频率计是能把检测获得的频率用数码直接显示出来的测频设备，具有测量精度高、使用方便等优点。本节主要介绍SJ-1数字频率计的原理和主要技术参数的调试技术。

频率计是在1s标准时间内，测出信号变化的次数N，然后再用数字的形式显示出来。显然，在数字频率计中获得1s的标准时间很重要，有了时间标准，也就有了频率标准。因此，数字频率计必须具备以下三方面功能部件：

第一：产生1s标准时间的功能部件；

第二：能计量出在1s标准时间内信号变化次数N的部件； 第三：能将信号变化次数N用数字形式显示出来的部件。 SJ-1数字频率计就是根据以上三个必须的功能要求设计的。 一、电路组成

SJ-1数字频率计电路组成原理框图如图6-1所示。电路主要单元分别是整形电路和内置振荡器、闸门、程控定时器、置零电路、4位十进制计数、计数显示器等。

计数显示（LED:QP1～QP4共阴连接） 置零电路 （IC2：4528） 4位十进制计数器 （IC4～IC7：4026） IN 程控定时器 （闸门时间） （IC1：:4541） 闸门 （IC3:C、D：:4026） OUT 整形电路 或 内置振荡器 （IC3:A、B：4093） 二、电路原理

图6-1 SJ-1数字频率计原理框图

图6-2 SJ-1数字频率计电路原理图

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SJ-1数字频率计电路原理如图6-2所示。被测信号经“IN”输入，经过整形后送到计数控制器输入端，当程控定时器跳变为高电平（TH：1s）时，其波形前沿触发置零电路，使计数器瞬间置零，同时闸门打开，允许波形通过，计数器开始计数，并通过LED显示计数过程。当程控定时器为低电平时，闸门关闭，阻断波形通过，计数停止，所记数值保持不变并被稳定显示。此过程参见图6-3所示。

定时器波形输入波形置零电路波形计数波形

图6-3 频率计计数示意图

（一）整形电路和内置振荡器

整形电路和内置振荡器单元由集成电路4093中的IC3：A和IC3：B组成。集成电路4093内部结构是由四个双输入端的与非门电路组成，它的输入方式为“SMT”触发输入方式。

1.整形电路

当SA开关置外接时，IC3：A和IC3：B的输入端分别短接，由原来的2个输入端变为1个输入端，电路成了反相器电路，而两个反相器串联，则总相位不变。由于电路的SMT输入特性和输出只有“0”和“1”两种状态，所以整形效果很好。以三角波为例，整形时序图如图8.1-4所示。但是要注意信号波形幅度必须足够大，一般应大于0.8倍的电源电压，否则有可能无法计数。

Ui5V2.5V输入波形Uo5Vt输出波形t图6-4 整形时序图 2.内置振荡器

本电路的振荡器是利用施密特（SMT）电路的回差电压使电路维持振荡。当SA置内接时，IC3:B、RP2、RP3、C3构成了内置振荡器。由于IC3:A输入接“0”，所

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以输出为“1”。即IC3:B输入端5脚为“1”，所以IC3:B输出状态由另一脚6脚决定。当6脚为“0”时，IC3:B输出为“1”，并通过RP2、RP3对C3充电，6脚电位上升，当电位上升超过翻转值U1时，输出由“1”变为“0”，C3通过RP2、RP3输出端4脚放电，6脚电位下降，当其电位下降低于翻转值U2时，输出再次由“0”变为“1”，C3再次充电??就这样循环往复，振荡不止。振荡时序图如图8.1-5所示，振荡频率由RP2、RP3和C3决定，该振荡器的频率可作为标准信号源或输出信号用。

U65VU1U2Uo5Vt图6-5 整形时序图 t

（二）闸门电路

闸门电路单元主要由集成电路4093中的IC:C和IC3:D组成。该电路利用了与非门电路任一输入端为“0”，其它输入端不再对输出状态器作用的特点，将输入端9脚作为控制端，另一输入端8脚作为信号输入端，使与非门电路变成了一个受控的闸门。

闸门电路工作过程：输入端9脚与程控定时器相连，当9脚为“0”时，IC3:C的输出端10脚恒为“1”，IC3:D输出端11脚恒为“0”，此时，闸门为关闭状态，无输出。当程控定时器使9脚为“1”时，IC3:C输出端10脚状态由另一输入端8脚决定，并正好与8脚状态反相，再经IC3:D反相后，使输出端OUT（即11脚，IC3:D的输出端）与8脚（是整形电路和内置振荡器的输出端）相位完全一致，波形能够传递到计数器，此时为闸门打开时间。

（三）程控定时器单元

程控定时器单元是由集成电路4541和R1、RP1、C1组成。该电路是一个周期为2s（TH和TL各为1s左右）的多谐振荡器，周期大小主要由R1、RP1、C1等元件决定。集成电路4541的Q端为“1”时，闸门打开，开始计数，OUT端有波形输出，LED显示数值快速变化。Q端为“0”时，闸门关闭，计数停止，LED显示数值不再变化，保持记忆，OUT端无输出波形。

（四）置零电路

置零电路主要由集成电路IC24528和R2、C2等元件组成。该电路是利用脉冲的上升沿进行触发的单稳电路，R、C大小决定置零脉冲的宽度。置零脉冲宽度应远小于被测信号的周期，否则影响置零效果。IC2的4脚是触发端，6脚是输出端，

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当4脚受程控定时器上升沿触发后，产生一正的窄脉冲信号，使计数器置零。脉冲过后，计数器恢复计数状态。

（五）计数器显示电路

计数器显示电路主要有4片4026集成电路和4只共阴LED数码管组成。四位数字显示分别代表千位、百位、十位、个位。计数脉冲先送到个位计数器的输入端，个位计数器的进位信号是十位计数器的计数信号，十位计数器的进位信号是百位计数器的计数信号，百位计数器的进位信号是千位计数器的输入信号，从而组成四位十进制数。

集成电路4026的1脚是计数脉冲输入端上升沿有效；5脚是进位信号输出端，在本电路中该端又为高一位计数器提供计数脉冲。其中，当数值由“9”变“0”时，5脚电位就由“0”变“1”；当数值由“0”变“1”时，5脚的电位就由“1”回到“0”。

集成电路4026的6、7、9、10、11、12、13脚都是七段码的输出端。15脚置零端，当15脚为低电平时，电路计数；当15脚为高电平时，电路置零。

三、调试方法

（一）调试所需仪器工具

稳压电源+6V或可调电源 1台 示波器 1台 低频信号发生器 1台 万用表MF47 1只 其它常用工具 （二）调试流程

装配质 量检验 静态 检测 调试 接线 闸门时间调整 测频率 误差 调内置振荡 器频率覆盖 测最低 频率波形 稳压电源 （5V）检查 按图纸 接通电源 测静态 工作电压 调最低 频率 调最高 频率 图6-6 数字频率计主要技术参数调试流程

仪器连接图

直流稳压电源示波器低频信号发生器低频信号发生器（计数器）图6-7 数字频率计调试仪器接线图

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（三）调试步骤 1、静态检查

（1）对电路进行装配检查。

（2）用数字万用表检查直流稳压电源输出，使输出为+5V。

阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图6-7接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

（3）示波器校准

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准，校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

2、闸门时间1s的调整（频率输出f=1024Hz，幅度输出U=5Vp-p，TTL输出，“波形选择”方波）

（1）将低频信号发生器的输出频率调为1024Hz，幅度为5Vp-p的方波作为校正信号，信号由“TTL OUT”端输出到数字频率计的输入端“IN”。

（2）数字频率计开关SA置“外接”（开关弹起）。调整RP1，使频率计数码管显示1024，数字显示＜±1个字，将实测频率值记录在表中。（顺时针调小，逆时针调大）

3、频率计测量误差的测定（频率输出f=4000Hz，幅度输出U=5Vp-p，TTL输出，“波形选择”方波）

（1）低频信号发生器输出频率调为4000 Hz，保持幅度为5Vp-p的方波，信号由“TTL OUT”端接到数字频率计的输入端“IN”。

（2）读出频率计显示值并记录在表“实测频率”中，再按下式计算其相对误差填入表格：

频率计读数-4000?100%

40004、内置振荡器频率覆盖的调试 （1）将开关SA 置“内接”（按下），示波器接至TP2（即OUT）点， ① 最高频率调测

调RP3到阻值为零位置（顺时针调到底），再调RP2使频率计读数为6000±1个字（顺时针调大）。

② 最低频率调测

保持RP2不变，再调RP3 至阻值最大的位置（逆时针调到底），读出频率计读数（即最低频率值），记录在表“最低频率”中。

【注：由于被检“频率计”在信号溢出时，没有溢出显示，万位数被自动丢弃。即：16000、26000、36000??也只显示6000.所以调最高频率时，要用示波器（或频率计）监测被检“频率计”的输出波形。6000Hz信号的周期约为167μs。测量时，示波器t/div：50μs/div，V/div：1V/div。波形的周期在3.2格左右，幅度在5格左右。】

相对误差?41

③测最低振荡频率的电压波形

保持上一步骤的最低频率，将示波器接TP2（OUT）点，档位置下列位： X：0.5mS/div Y：1V/div

观测最低频率的波形，并将波形画在记录中，波形的周期和电压幅度一定要与实测相符。将周期和电压幅度填入表中。

四、问题解答

（一）数字频率计的基本工作原理？

被测信号经过“IN”输入，经过整形后送到计数控制器输入端，当程控定时器跳变为高电平（TH:1s）时，其波形前延触发置零电路，使计时器瞬间置零，同时阀门打开，允许波形通过，计数器开始计数，并通过LED显示计数过程。当程控定时器为低电平时，闸门关闭，阻断波形通过，计数停止，所记录数值保持不变并被稳定显示。

（二）数字频率计中各元器件的作用？ 1）显示电路：

由IC4～IC7 四块数字解码、计数、驱动集成电路，DP1～DP4四个七段共阴极数码管和R4～R7 组成。

2）输入输出电路

由R3、IC3A、SA-1、SA-2、V1、IC3B 、RP2、RP3、C3组成内接、外接输入输出电路。IC3C 构成与非门控制电路，IC3-D 接成反相器整形输出电路。

3）控制电路

由IC1/4541 及IC2/4528 及外国元件组成. IC1 振荡控制电路. IC2 秒脉冲输出电路。

五、注意事项

1. 信号发生器的探头电缆线应接在“TTL OUT”插口。

2. 闸门时间调整时，频率计输入端接1024Hz基准并且将SA上弹，调节RP1使频率计数正确读数为1024Hz

3.记录的波形一定要与实测相符。

4.调试中注意不要短路，以免损坏集成电路。 5．信号发生器中SYM和OFFSET应左旋到底。

6．内部振荡器频率复盖测试时，将SA1下按，调RP3为零，调节RP2使频率计数接近6000Hz，再将RP3逆时针到底读出最低频率值。

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卷7：AC/DC平均值电压转换器调试技术

电子电压表是一种常用的电子仪表，在结构上采用电子线路将被测电压（或电流）加以转换（交流转换成直流、直流转换成交流、高频转换成低频等）、放大（电压放大或电流放大）、解调（有效值检波），然后再借助于普通的直流微安表或毫安表间接进行测量，以指示出被测电压的模拟值，或采用各种逻辑电路和计数装置，以直接显示出被测电压的数值。

“AC/DC平均值电压转换器”采用集成运算放大器LM358，构成小信号全波整流电路，经处理后将信号发生器输出的正弦波电压转换成与该电压的有效值相等的直流电压，用于直流电压表指示。本节主要介绍“平均值电压转换器”的工作原理和主要技术参数的调试技术。

一、电路组成

“AC/DC平均值电压转换器”主要有平均值检波器、加法器和滤波器等单元组成其原理框图如图7-1所示。

AC信号输入 平均值检波器 加法器 滤波器 DC 图7-1 AC/DC平均值电压转换电路组成框图

二、电路原理

图7-2 AC/DC平均值电压转换电路原理图

“AC/DC平均值电压转换器”电路原理图如图7-2，该电路主要由集成运放LM358构成了小信号全波整流电路。集成运放LM358是一种通用型高性能双运算放大器电路，其中的IC:A运算放大器和C1、R1、R2、VD1、VD2、R3等元件组成了半波整流电路（图7-3），另一运算放大器IC:B与R4、R7、R6、RP1、R5、R8、RP2、R9组成加法电路（图7-5），最后实现全波整流功能。电路中的C2是负反馈滤波电容，由加法器输出的脉动的全波波形通过电容C2的滤波，最后获得的输出是直

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流波形。C3是高频滤波电容，对电路中的高频成份进行滤波。

（一）半波整流电路

R2VD1uiUCVD2tAR1－ ∞ ＋ BCUO?2?0t图7-3 半波整流电路 图7-4 输入信号 正半周时C点的波形

图7-3所示是“AC/DC平均值电压转换器”电路中的半波整流单元，当输入信号ui的正半周加至A点时，A点即为高电位，而B点就为低电位（由集成运放反相比例运算电路特点决定），由于A点电位高于B点，所以二极管VD1截止。这时C点是高电位，因此，VD2导通。从原理图中看出，电路中的R1=R2，根据集成运放反相比例运算电路电压放大倍数公式（AU=-R2/R1=-1）得到，在C点获得一个倒相的正半周波形，见图7-4所示。

当输入信号ui的负半周加至A点时，A点即为低电位，而B点就为高电位，由于B点电位高于A点，所以，这时的二极管VD1会导通，二极管VD2截止。这时C点就变成了低电位，C端输出为零，见图7-4所示（π～2π），电路实现了半波整流的目的。

（二）反相输入加法运算电路

ui0UC输入R7R4R6RP10C－ ∞ ＋ D调零电路图7-5 反相输入加法运算电路

图7-5所示是“AC/DC平均值电压转换器”电路中的加法器单元电路。

根据“运放”的反相输入加法运算原理，在信号的正半周，即在0～π间，D点的输出为

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UD??R6?R6????Ui???UC???Ui??2Ui? R7?R4?从上式可以看出，D点波形幅度是UC波形的2倍，相位与UC波形相反。

在信号的负半周，即在（π～2π）间，D点的输出为

R6?R6?UD?????Ui???UC??Ui??0

R4?R7???从式中可以看出，D点波形幅度正比于输入信号波形，波形的大小与UC波形

相同。

由此，在信号的整个周期内，即在0～π～2π间，把上述两式加起来，得到

UD??Ui??2Ui??Ui??0?Ui??Ui?

从此式分析合成波形是一个全波波形，实现了电路的加法功能，D点的合成波形图可见图7-6所示。

输入信号ui通过半波整流器和加法器后得到的是全波整流波形UD，从有关正弦波形的有效值U与平均值U之间存在的确定系数（U/U=1.11）关系，实际上输出端的电压UD1与输入端电压Um要相差1.11倍。为了弥补这个差距，在电路上加上了可调电阻RP1（反馈电阻），通过调节RP1（反馈量），使最后的实际输出UD0与UD1增加了1.11倍，即UD0/UD1=1.11，使输出端电压的有效值与输入端信号电压的有效一致，实现了有效值与平均值之间的转换。

UDUi?Ui?0?图7-6 D点的合成波形图 2?

（三）滤波电路与失调零点调整电路

交流信号通过平均值检波器电路和加法器电路后，仍是一个脉动的直流电（图7-6），为了消除脉动成份，电路采用了电容器（C2、C3）滤波的原理对脉动波进行滤波，使输出获得了较好的直流成份。

为了保证“AC/DC平均值电压转换器”输入信号为零，输出也为零的要求，在集成运放LM358的输入端加了失调电压补偿电路，主要有RP2和R8、R9组成，通过调整补偿电路的RP2阻值，达到使输入信号为零，输出也为零的目的，减小电压表的误差。

三、调试方法

（一）测试所用仪器工具 示波器 1台 低频信号发生器 1台

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交流毫伏表 1只 三位半数字万用表 1只 直流稳压电源±12V 1台 万用表MF-47 1只 电烙铁等常用工具

（二）测试流程

装配质量检验→静态检查→连接开口点→调试接线→零点调整→满度调试→整流特性测量→整流波形绘测。

仪器连接图

直流稳压电源示波器低频信号发生器AC/DC平均值电压转换电路板毫伏表数字万用表

图7-7 AC/DC平均值电压转换电路主要技术参数调试接线图

（三）测试步骤 1、静态检查

（1）对电路进行装配检查。

（2）调节双路直流稳压电源输出，使输出为±12V。

阅读评分表上的调试要求及指标，阅读调试记录报告的项目及内容，明确调试的条件、方法、步骤及要求，进一步对照原理图及印刷板实物，参照图6-7接线，明确测量位置，作出测试点的选择。

（3）示波器校准

示波器预热10分钟，打开示波器校准信号，探头线接至校准信号输出端，对示波器进行校准，校准好后“X、Y微调”在测量过程中均不要再动。

（4）焊接线路板上的三处开口点（X1、X2、X3）。 （5）根据下式计算相对误差：

实测值?标称值相对误差??100%；

标称值2、零位调整

（1）按接线图接线，再将输入端AC（IN和GND）短接，在输出端DC（OUT和

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GND）接数字万用表（DC档）。

（2）调节RP2，使数字万用表读数为0.000V，要求≤±1个字，记录数值，保留三位小数，并计算相对误差。

3、满度调整（输入信号频率f=100Hz，幅度U=1V的正弦波，输出端电压为1.000V）

（1）将输入端AC短接除去，调低频信号发生器的输出频率为f=100Hz，幅度Ui=1V（输入端毫伏表的读数）。

（2）接通电源，用数字万用表直流档测输出端（DC），调节RP1使数字万用表读数为1.000V±1个字，记录数值，保留三位小数，并计算相对误差。

4、测量整流特性 （1）调节低频信号发生器使输出频率为f=20Hz，“幅度”调至使Ui=1Vrms（输入端毫伏表的读数）时，用数字万用表直流2V档测量输出端电压Uo1，记录读数，然后根据该点的示值计算相对误差，并将计算结果填入记录表中。

（2）再调节低频信号发生器输出频率为f=5KHz，“幅度”调至使Ui=1Vrms（输入端毫伏表的读数）时，用数字万用表直流2V档测量输出端电压Uo2，记录读数，然后根据上式计算该点的示值相对误差，并将计算结果填入记录表中。

（3）低频信号发生器的“频率”保持f=100Hz，“幅度”调至使Ui=20mVrms、200mVrms、0.5Vrms（输入端毫伏表的读数）时，输出端数字万用表直流档测出相应的输出电压Uo3、Uo4、Uo5，分别计算相对误差，记录入表中；

5、测绘整流波形

调节低频信号发生器的“频率”f=100Hz，“幅度”调至使Ui=1V（输入端毫伏表的读数）示波器探头接至A端（输出端）；

（1）断开R7和C2，即断开线路板上X1和X2开口点，测A点的输出电压波形，画出波形图UA1。（半波整流）

（2）接通R7，断开R4和C2，即接通线路板上X1、断开X2和X3开口点，测A点的输出电压波形，画出波形图UA2。（相当于电压跟随）

（3）接通R4，断开C2，即接通线路板上X3开口点，断开X2开口点，测A点的输出电压波形，画出波形图UA3。（全波整流）

（4）接通C2即线路板上X2开口点，测A点的输出电压波形，画出波形图UA4，需将直流和交流分量同时画出。（有滤波器接入获得的波形）

【第（1）、（2）、（3）三种情况示波器用DC耦合，测出波形。第（4）种情况用分别用DC、AC耦合分别测出波形，在坐标图上现出两个波形，在各波形旁标出直流波形与交流波形。】

以上断开或接通只需将印制板上的开口点焊开或焊连即可。

四、问题解答

（一）全波整流电路原理及元器件作用是什么？

利用将整流二机管包含在高开环增益运算放大器的负反馈内，从而在ICA的输出端获得输入交流信号的半波线性整流输出，送至R4作为ICB，作为ICB加法器

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的另一路输入信号。两者按一定比例相加，由于两个信号相互反相，因此在加法器输出端可获得全波整流输出。

（1）由R1、R2、ICA、D2组成半波线整流电路，半波整流输出与输入交流电压的平均值成正比。（C1为输入耦合电容，R3为平衡电阻。VD1保证了电路的全负反馈，防止输入负半周时，运放开环，出现饱和甚至“堵塞”。）

（2）由ICB，R4，R6+RP1组成加法器电路，实现全波整流，以减小整流输出的脉动成分。（R5，R8，RP2组成外接调零电路，保证零输入下得到零输出。C3提供高频，防止寄生振荡。）

（3）C2接入ICB负反馈支路，实现有源滤波，大大减小了直流输出的波形。 （二）常用交流数字电压表的平均值响应、有效值读数的优缺点。

交流信号应用最广泛的是有效值，采用有效值读数便于对测量结果进行比较。由于有效值读数是由正弦信号来定量的，因此对于测量失真正弦信号时误差较大，测量非正弦信号时其读数无直接物理意义。

五、注意事项

1、测绘波形时，要按实测波形画，注意相位关系上下对应。 2、画UA4时，要将直流和交流分量同时画出。

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卷8：可编程控制定时报警器调试技术

可编程控制定时报警器电路主要采用三块CMOS集成电路（即：4543、4029、4011）和LED数字显示器（数码管）作为电路的主要元件，该电路具有定时、计数、报警等功能，电路具有操作简单直观的特点。如果给予一定的扩展，也可以作为生产或生活的定时报警器装置。

一、电路组成

可编程控制定时报警器电路有计数器、BCD七段译码器、数字显示、时基脉冲发生器、报警电路、预置数（编码）等六个单元电路组成，其原理框图如图8-1所示。

显示 QP七段码 译码器（4543） 报警 （4011A、B） BCD7时基脉冲振荡器 计数器（4029） （4011/C、D） 10151SA3S2编码 二、电路原理

加/减自锁开关 图8-1 可编程控制定时报警器组成框图

图8-2 可编程控制定时报警器电路原理图

（一）计数功能（信号）产生原理

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分析可编程定时报警器电路原理，由IC3:C和IC3:D、RP1、R12、C2、C3构成的可控多谐振荡器，产生一个频率为1/3Hz（频率大小根据需要可调整RP1的阻值）的脉冲信号，加到IC2的15脚计数输入端计数，达到定时的目的。IC2构成BCD码加/减计数器，开关SA3合上为加计数，断开为减计数。当加计数为9或减计数为0时，CO输出低电平，使可控振荡器停振。因此，振荡器又受控于IC2的7脚进位、借位输出，有输出时为“0”，使振荡器停振，IC2不计数。

（二）报警频率产生原理

IC3:A、IC3:B、R2、C1构成1000Hz左右（振荡频率根据需要可调C1或R2的数值）的可控多谐报警振荡器，产生音频振荡信号，通过限流电阻R1至三极管VT1放大并驱动蜂鸣器B发出报警声。同样，此振荡器也受控于IC2的7脚进位或借位输出，当CO有输出为“0”时，经电阻R4至反相器VT2的倒相输出为高电平“1”，使振荡器起振、工作并产生报警声（报警声的音量可调整电阻R1阻值）。

（三）编码控制

S1、S2、SA3设定、预置（或称编码）计数开始时的数字，经过R6～R11电阻加入IC2的预置输入端，P0～P3经控制端控制IC2的Q0～Q7输出，输出信号加至IC1，IC1将IC2输出的BCD码译成相应的七段码，驱动QP（LED数码管）显示计数的数字。

如果按1/3Hz调整时基振荡频率，通过预置、计数控制，本电路可编程定时0.1～0.9分钟（或更长）。

三、调试方法

（一）测试所用仪器工具 直流稳压电源+6V 1台 示波器 1台 扬声器 1只 万用表MF-47 1只 计时表 手表代 电烙铁等常用工具 （二）、调试流程

装配质量检验→静态检测→稳压电源6V→接通电源→测静态工作电压

调试接线→预置、定时、计时→报警功能→用示波器观测A、B、C三点波形 仪器连接图

示波器直流稳压电源低频信号发生器/计数器可编程控制定时报警器电路板图8-3 可编程控制定时报警器调试接线图

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