电子电路设计、仿真与制作

    常用驱动电路设计及应用

    周润景 井探亮 编著内容简介

    本书介绍了19个典型的驱动电路设计案例，内容包含LED点阵驱动

    电路系统设计、LED荧光灯驱动电路系统设计、液晶显示器驱动电路系

    统设计、数码管驱动电路系统设计、MOS管驱动电路系统设计、蜂鸣器

    驱动电路系统设计、继电器驱动电路系统设计、扬声器驱动电路系统设

    计、霓虹灯驱动电路系统设计、L298N电机驱动电路系统设计、脉冲变

    压器驱动电路系统设计、H桥电机驱动电路系统设计、脉冲调制电机驱

    动电路系统设计、步进电机驱动电路系统设计、有刷直流电机驱动电路

    系统设计、IGBT驱动电路系统设计、双极性三极管对管驱动电路系统

    设计、电磁阀驱动电路系统设计、晶闸管驱动电路系统设计。这些案例

    均来源于作者多年的实际科研项目，因此具有很强的实用性。通过对本

    书的学习和实践，读者可以很快掌握常用驱动电路设计的基础知识及应

    用方法。

    本书适合电子电路设计爱好者自学使用，也可作为高等学校相关专

    业课程设计、毕业设计及电子设计竞赛的指导书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。

    版权所有，侵权必究。

    图书在版编目(CIP)数据

    常用驱动电路设计及应用 周润景，井探亮编著.—北京：电子工业

    出版社，2017.8

    (电子电路设计、仿真与制作)

    ISBN 978-7-121-32424-6

    Ⅰ.①常… Ⅱ.①周…②井… Ⅲ.①电力传动-电路设计

    Ⅳ.①TM921

    中国版本图书馆CIP数据核字(2017)第189160号

    策划编辑：张 剑 (zhang@phei.com.cn)

    责任编辑：靳 平

    印 刷：

    装 订：

    出版发行：电子工业出版社

    北京市海淀区万寿路173信箱 邮编 100036

    开 本：787×1092 116 印张：11 字数：278.4千字

    版 次：2017年8月第1版

    印 次：2017年8月第1次印刷

    定 价：39.80元

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    dbqq@phei.com.cn。

    本书咨询联系方式：zhang@phei.com.cn。前言

    驱动电路是一个电路系统最重要的组成部分之一，它可以使电路系

    统中某些元器件能正常且稳定地工作，解决一些元器件驱动问题。书中

    阐述了MOS管、IGBT、电机等常用元器件的驱动方法，使读者能够了

    解驱动电路的实现方法，同时也使读者掌握不同元器件的不同驱动方

    法，扩展了读者的视野。本书通过Proteus软件平台对电路进行了仿真，验证了电路工作的正确性，提高了开发效率，降低了开发成本，使读者

    能够深入理解电路的工作原理。

    本书项目1介绍了LED点阵驱动电路系统设计；项目2介绍了LED荧

    光灯驱动电路系统设计；项目3介绍了液晶显示器驱动电路系统设计；

    项目4介绍了数码管驱动电路系统设计；项目5介绍了MOS管驱动电路系

    统设计；项目6介绍了蜂鸣器驱动电路系统设计；项目7介绍了继电器驱

    动电路系统设计；项目8介绍了扬声器驱动电路系统设计；项目9介绍了

    霓虹灯驱动电路系统设计，项目10介绍了L298N电机驱动电路系统设

    计；项目11介绍了脉冲变压器驱动电路系统设计；项目12介绍了H桥电

    机驱动电路系统设计；项目13介绍了脉冲调制电机驱动电路系统设计；

    项目14介绍了步进电机驱动电路系统设计；项目15介绍了有刷直流电机

    驱动电路系统设计；项目16介绍了IGBT驱动电路系统设计；项目17介

    绍了双极性三极管对管驱动电路系统设计；项目18介绍了电磁阀驱动电

    路系统设计；项目19介绍了晶闸管驱动电路系统设计。

    本书内容来自作者的科研与实践，有关内容的讲解并没有过多的理

    论推导，而代之以实用的电路设计，因此实用是本书的一大特点。

    本书力求做到精选内容、推陈出新；讲清基本概念、基本电路的工

    作原理和基本分析方法。本书语言生动精炼，内容详尽，并且包含了大

    量可供参考的实例。

    本书由周润景、井探亮编著。其中，井探亮编写了项目1和项目2，周润景编写了其余项目。全书由周润景统稿、定稿。另外，参加本书编

    写的还有邢婧、陈萌、谢亚楠、丁岩、张赫、韩亦俍、刘艳珍、刘百

    灵、王洪艳、张红敏、张丽敏、周敬和宋志清。由于作者水平有限，书中可能存在一些错误、遗漏和不妥之处，敬

    请各位读者批评指正。

    编著者目 录

    内容简介

    前言

    项目1 LED点阵驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图1-2)

    模块详解

    软件设计

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图1-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目2 LED荧光灯驱动电路系统设计

    设计任务基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图2-2)

    模块详解

    软件设计

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图2-10)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目3 液晶显示器驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图3-2)

    模块详解

    PCB原理图 (见图3-11)

    实物测试思考与练习

    特别提醒

    项目4 数码管驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图4-2)

    模块详解

    软件设计

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图4-11)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目5 MOS管驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成电路原理图 (见图5-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图5-14)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目6 蜂鸣器驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图6-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图6-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目7 继电器驱动电路系统设计设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图7-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图7-14)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目8 扬声器驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图8-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图8-13)实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目9 霓虹灯驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图9-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图9-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目10 L298N电机驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成电路原理图 (见图10-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图10-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目11 脉冲变压器驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图11-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图11-12)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目12 H桥电机驱动电路系统设计设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图12-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图12-14)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目13 脉冲调制电机驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图13-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图13-15)实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目14 步进电机驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图14-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图14-14)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目15 有刷直流电机驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成电路原理图 (见图15-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图15-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目16 IGBT驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图16-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图16-13)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目17 双极性三极管对管驱动电路系统设计设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图17-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图17-12)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目18 电磁阀驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图18-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图18-11)实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    项目19 晶闸管驱动电路系统设计

    设计任务

    基本要求

    总体思路

    系统组成

    电路原理图 (见图19-2)

    模块详解

    调试与仿真

    PCB原理图 (见图19-10)

    实物测试

    思考与练习

    特别提醒

    反侵权盗版声明项目1 LED点阵驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的单片机电路，控制红绿双色点阵来循环显示相同的

    图形。基本要求

    采用单片机IO口与集成芯片74HC595结合来驱动红绿双色点阵，循环显示相同的图形，所以必须满足以下条件：

    使用5V供电电压；

    单片机IO口与74HC595共同实现锁存、时钟与发送数据的功能；

    用单片机编程来实现。总体思路

    首先为单片机设计一个最小系统，并设计一个串口下载电路，能从

    PCB上的单片机下载程序，由于给单片机供电需要的是5V电源，所以设

    计一个5V供电电路，给74HC595供电也采用5V，运用单片机和3片

    74HC595共同构成红绿双色点阵的驱动电路，驱动双色点阵循环显示相

    同的图形。系统组成

    整个LED点阵驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    串口下载电路，用于把PC上编写好的程序下载到单片机中；

    单片机电路；

    74HC595控制红绿双色点阵电路。

    整个系统框图如图1-1所示。

    图1-1 系统框图电路原理图 (见图1-2)

    图1-2 电路原理图

    注：图1-2中“uF”为软件生成，即为“μF”，全书下同。模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图1-3所示。

    图1-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V

    电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.串口下载模块

    由于程序代码都是在计算机上编写的，要把编写好的程序代码下载

    到PCB上的单片机内，就必须设计串口下载电路，这里设计的串口下载

    模块如图1-4所示。

    图1-3 电源模块图1-4 串口下载模块

    图1-4中，串口采用的是D9串口母座，与MAX232芯片连接共同构

    成下载电路，其中，MAX232芯片的12脚和11脚接单片机的P3.0口和

    P3.1口，程序下载到AT89C52单片机内。

    当单片机和PC进行串口通信时，由于单片机提供的信号电平与RS-

    232的标准不一样，须进行电平转化后才能通信，本设计采用MAX232

    芯片进行电平转化。

    MAX232是RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电

    源供电，其主要特点如下所述：

    符合所有的RS-232C技术标准；

    只需单一 +5V电源供电；

    片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V

    电压V+、V-；

    功耗低，典型5mA供电电流；

    内部集成两个RS-232C驱动器；

    高集成度，片外最低只需4个电容即可工作；内部集成两个RS-232C接收器。

    3.单片机模块

    单片机采用AT89C52，其模块如图1-5所示。

    图1-5 单片机模块

    图1-5中，电容C7、电阻R1及按钮B1构成单片机的复位电路，X1、C5、C6构成时钟电路，单片机的P1.0～P1.2口与P2.0～P2.2口分别控制3

    个74HC595芯片的锁存、时钟与发送数据，以控制红绿双色点阵的显

    示。

    4.74HC595控制红绿双色点阵模块

    74HC595控制红绿双色点阵模块由3片74HC595芯片和一个24线8×8

    红绿双色点阵共同构成，如图1-6所示。图1-6 74HC595控制红绿双色点阵模块

    图1-6中，运用3个74HC595芯片控制双色点阵，分别为U1、U2、U3。其中，双色点阵内部结构如图1-7所示，它的①～④、 ～ 是输

    入公共端，⑤～ 、 ～ 是颜色控制端。在U1、U2、U3中，U1控制

    两种颜色的公共端，U2、U3分别控制红绿两种颜色。但是，由于元件

    库没有24线8×8红绿双色点阵，所以在仿真时用红和绿两种8×8单色点阵

    代替，其仿真图如图1-8所示。图1-7 双色点阵内部结构

    图1-8 74HC595及红绿双色点阵模块仿真图

    74HC595是串行转并行的芯片，可以多级级联，由3个端口输入。

    其中，14引脚为串行数据输入端，11引脚为串行时钟输入端，12引脚为

    锁存端。写入数据的原理：由11引脚输入时钟信号，为输入数据提供时间基准，跟随时钟信号由14引脚输入对应的数据信号，输入完毕后，控

    制12引脚锁存端，使串行输入的数据锁存到输入端并保持不变。

    74HC595和单片机连接方式：单片机的P1.0口连接U2和U3的12引脚，P1.1口连接U2 和U3的11引脚，P1.2口连接U2的14引脚，U3的14引脚连

    接U2的9引脚；P2.0口连接U1的14引脚，P2.1口连接U1的11引脚，P2.2

    口连接U3的12引脚。

    将程序下载到单片机内，进行仿真，其仿真图如图1-9和1-10所示。

    图1-9 红灯亮仿真图图1-10 绿灯亮仿真图

    仿真时，可以看到红色和绿色灯循环亮。软件设计

    根据系统设计要求，首先画出程序流程图，如图1-11所示。

    按照程序流程图，编写程序如下：图1-11 程序流程图调试与仿真

    将程序下载到单片机内，对系统进行仿真，仿真图如图1-12所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图1-12 仿真图PCB原理图 (见图1-13)

    图1-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图1-14所示。

    图1-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)74HC595芯片的作用是什么？简述其写入数据原理。

    答：74HC595是串行转并行的芯片，其写入数据原理为：由11引脚

    输入时钟信号，为输入数据提供时间基准，跟随时钟信号由14引脚输入

    对应的数据信号，输入完毕后，控制12引脚锁存端，使串行输入的数据

    锁存到输入端并保持不变。

    (2)MAX232芯片的作用是什么？

    答：其作用是将PC输出的RS-232电平转换成单片机能接收的TTL电

    平。

    (3)LED点阵的构成及发光原理是什么？

    答：LED点阵由64个两种颜色的LED排列组成，且每个LED放置在

    行线和列线的交叉点上，列线接LED的负极，行线接LED的正极，当对

    应的某一行置1电平、某一列置0电平时，相应的二极管就亮。特别提醒

    (1)在电路板焊接过程中首先要检查PCB有无短路。

    (2)外接电源时千万不要把电源正、负极接反。项目2 LED荧光灯驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的单片机电路，利用8个发光二极管 (LED)模拟

    LED荧光灯，运用单片机点亮8个发光二极管。基本要求

    这里要求采用8个发光二极管模拟LED荧光灯，运用单片机同时点

    亮8个发光二极管，所以必须满足以下条件：

    发光二极管具有单向导电性，且发光二极管的工作电流在3～20mA

    之间，必须给发光二极管加上正向电压才可以使其导通，且要加上限流

    电阻来防止烧毁发光二极管；

    单片机使用5V供电电压；

    单片机IO口输出为低电平，加在发光二极管负极。总体思路

    LED荧光灯驱动电路是驱动LED荧光灯发光的重要电路，结合发光

    二极管导通条件及单片机电路的工作特点，来设计一个运用单片机驱动

    8个发光二极管的电路。系统组成

    整个LED荧光灯驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    串口下载电路，把PC上编写好的程序下载到单片机中；

    单片机电路，用单片机IO口输出低电平给发光二极管负端提供负

    电平；

    LED荧光灯电路，用8个发光二极管来模拟LED荧光灯，由于发光

    二极管的工作电流为3～20mV，工作电压为3～3.4V，所使用的供电电

    压为5V，所以每个发光二极管的负端都要接上一个560Ω的限流及限压

    电阻。

    整个系统框图如图2-1所示。

    图2-1 系统框图电路原理图 (见图2-2)

    图2-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图2-3所示。

    图2-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V

    电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.串口下载模块

    由于程序代码都是在计算机上编写的，要把写好的程序代码下载到

    PCB上的单片机内，就必须设计串口下载电路，这里设计的串口下载模

    块如图2-4所示。

    图2-3 电源模块图2-4 串口下载模块

    图2-4中，串口采用的是D9串口母座，与MAX232芯片连接，共同

    构成下载电路。其中，MAX232芯片的12脚和11脚接单片机的P3.0口和

    P3.1口，程序下载到AT89C52单片机内。

    当单片机和PC进行串口通信时，由于单片机提供的信号电平与RS-

    232的标准不一样，必须进行电平转化后才能通信，本设计采用

    MAX232芯片进行电平转化。

    MAX232是RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电

    源供电，其主要特点如下所述：

    符合所有RS-232C技术标准；

    只需单一 +5V电源供电；

    片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V

    电压V+、V-；

    功耗低，典型5mA供电电流；

    内部集成两个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需4个电容即可工作；内部集成两个RS-

    232C接收器。

    3.单片机模块

    单片机采用AT89C52，其模块如图2-5所示。

    图2-5 单片机模块

    图2-5中，电容C7、电阻R1及按钮B1构成单片机的复位电路，X1、C5、C6构成时钟电路，单片机的P2口控制8个LED荧光灯。

    4.LED荧光灯模块

    运用8个黄色发光二极管模拟LED荧光灯，发光二极管工作电压一

    般在3～3.4V，工作电流一般在10mA左右，由于这里所采用的供电电压

    为5V，所以在每个发光二极管负端都接了560Ω的电阻，起到限流的作

    用。LED荧光灯模块如图2-6所示。

    图2-6中，发光二极管的工作电压为3.3V，工作电流为10mA，即给

    8个D2～D9负端都接了560Ω的电阻再接到单片机的P2.0～P2.7口，发光二极管必须加上正向电压才能发光，由于8个发光二极管的正端都接上

    了5V电压，所以当单片机的P2.0～P2.7口输出为高电平时发光二极管不

    亮，当输出为低电平时发光二极管亮，对该模块进行仿真，其仿真图如

    图2-7所示。

    图2-6 LED荧光灯模块图2-7 LED荧光灯模块仿真图软件设计

    根据系统设计要求，首先画出程序流程图，如图2-8所示。

    图2-8 程序流程图

    按照程序流程图，编写程序如下：调试与仿真

    将程序下载到单片机内，对系统进行仿真，仿真图如图2-9所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图2-9 仿真图PCB原理图 (见图2-10)

    图2-10 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图2-11所示。

    图2-11 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)发光二极管的工作电流和工作电压一般为多少？使用5V供电

    时，一般限流电阻为多大？

    答：发光二极管的工作电流一般为10mA左右，工作电压一般为

    3.3V，所以用5V供电，为保险起见，为发光二极管配置560Ω的限流电

    阻。

    (2)简述单片机时钟电路的作用。

    答：单片机内部都是由触发器等构成的时序电路组成的，只有通过

    时钟才能使单片机一步步地工作。具体工作时，单片机外部接上振荡器

    (也可以是内部振荡器)，其提供高频脉冲，经过分频处理后，成为单

    片机内部时钟信号，作为片内各部件协调工作的控制信号。如果没有时

    钟信号，触发器的状态就不能改变，单片机内部的所有电路在完成一个

    任务后将最终达到一个稳定状态而不能再继续进行其他任何工作了。

    (3)如何让LED荧光灯发光？

    答：利用8个发光二极管代替LED荧光灯，8个发光二极管正端接

    5V电压，每个发光二极管负端通过一个560Ω的限流电阻接到单片机的

    IO口，由发光二极管工作原理可知，当单片机IO口输出低电平时发光

    二极管亮。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，须对各部分进行适当的连接，并

    考虑元器件之间的相互影响。

    (2)设计完成后要对电路进行测试，看接线是否正常、供电是否

    正常。项目3 液晶显示器驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的单片机电路，使LCD1602液晶屏第一行滚动显

    示“OK”，第二行滚动显示“www.IMUZDH.net”。基本要求

    这里采用单片机IO口驱动LCD1602液晶屏，由于LCD1602液晶显

    示原理是利用液晶的物理特性，通过电压对显示区域进行控制，有电就

    显示。市场上的LCD1602液晶屏带有HD44780控制器，对于内带字符发

    生器的控制器来说，显示字符比较简单，可以让控制器工作在文本方

    式，根据在LCD开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的

    地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可使其第一行滚动显

    示“OK”，第二行滚动显示“www.IMUZDH.net”。由于单片机的P0口驱动

    能力较差，所以必须满足以下条件：

    运用单片机编程控制LCD1602液晶屏显示字符；

    使用5V供电电压；

    单片机的P0口必须接上拉电阻；

    单片机要正常工作，必须为其设计最小系统。总体思路

    首先为单片机设计一个最小系统，并设计一个串口下载电路，能从

    PCB上的单片机内下载程序，由于给单片机供电需要的是5V电源，所以

    设计一个5V供电电路，用单片机的IO口驱动LCD1602液晶屏。系统组成

    整个液晶显示器驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    串口下载电路，把PC上编写好的程序下载到单片机中；

    单片机电路，用单片机IO口驱动LCD1602液晶屏；

    LCD1602液晶屏电路，用来显示自己设置的英文。整个系统框图如

    图3-1所示。

    图3-1 系统框图电路原理图 (见图3-2)

    图3-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图3-3所示。

    图3-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V

    电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.串口下载模块

    由于程序代码都是在计算机上编写的，要把写好的程序代码下载到

    PCB上的单片机内，就必须设计串口下载电路，这里设计的串口下载模

    块如图3-4所示。

    图3-3 电源模块图3-4 串口下载模块

    图3-4中，串口采用的是D9串口母座，与MAX232芯片连接，共同

    构成下载电路。其中，MAX232芯片的12引脚和11引脚接单片机的P3.0

    口和P3.1口，程序下载到AT89C52单片机内。

    当单片机和PC进行串口通信时，由于单片机提供的信号电平与RS-

    232的标准不一样，必须进行电平转化后才能通信，本设计采用

    MAX232芯片进行电平转化。

    MAX232是RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电

    源供电，其主要特点如下所述：

    符合所有的RS-232C技术标准；

    只需单一+5V电源供电；

    片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V

    电压V+、V-；

    功耗低，典型5mA供电电流；

    内部集成2个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需4个电容即可工作；

    内部集成2个RS-232C接收器。

    3.单片机模块

    单片机采用AT89C52，其模块如图3-5所示。

    图3-5 单片机模块

    图3-5中，电容C7、电阻R1及按钮B1构成单片机的复位电路，X1、C5、C6构成时钟电路，单片机的P2.4～P2.6口及P0口控制LCD1602液晶

    屏。

    4.LCD1602液晶屏模块

    运用一个较为简单的LCD1602液晶屏来显示文字，并且能手动调节

    亮度。由于单片机的P0口是漏极输出，须接上拉电阻拉高电平，才具有

    基本IO口正常驱动能力，给P0口接10kΩ的上拉电阻，设计的LCD1602

    液晶屏模块如图3-6所示。

    图3-6中，LCD1602液晶屏的D0～D7接单片机的P0口，接10kΩ的上拉电阻；LCD1602液晶屏的4～6引脚与单片机P2.4～P2.6口相连接，来

    控制LCD1602液晶屏的显示；3引脚接滑动变阻器，以控制LCD1602液

    晶屏的亮度，对该模块进行仿真，首先将滑动变阻器设置为0%，其仿

    真图如图3-7所示；再将滑动变阻器设置为100%，其仿真图如图3-8所

    示。从图3-7和图3-8可以看出，LCD1602液晶屏的亮度有所变化。

    图3-6 LCD1602液晶屏模块图3-7 滑动变阻器设置为0%的仿真图图3-8 滑动变阻器设置为100%的仿真图

    软件设计

    根据系统设计要求，首先画出程序流程图，如图3-9所示。图3-9 程序流程图

    按照程序流程图，编写程序如下：调试与仿真

    将程序下载到单片机内，对系统进行仿真，仿真图如图3-10所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图3-10 仿真图PCB原理图 (见图3-11)

    图3-11 PCB原理图实物测试

    对PCB进行焊接元器件，得到实物如图3-12所示。

    图3-12 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)用单片机设计电路，一般供电电压为多少？

    答：单片机的一般供电电压为5V。

    (2)PCB布局中，单片机的时钟电路与复位电路元器件放置有什

    么要求？

    答：一般时钟电路与复位电路要放在单片机时钟引脚与复位引脚的

    旁边，距离近点。

    (3)单片机的P0口要作为驱动IO口有什么要求？为什么？

    答：必须接上拉电阻，由于单片机的P0口是漏极输出，须接上拉电

    阻拉高电平，才具有基本IO口正常驱动能力。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，须对各部分进行适当的连接，并

    考虑元器件之间的相互影响。

    (2)设计完成后要对电路进行测试，看接线是否正常、供电是否

    正常。

    (3)在电路板焊接过程中首先要检查PCB有无短路。项目4 数码管驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的单片机电路，驱动一个数码管循环显示数字0～9。基本要求

    这里采用单片机IO口驱动一个共阳极数码管，数码管的某一字段

    阴极为低电平时，该字段就被点亮，某一字段阴极为高电平时，该字段

    就不亮，要使其循环显示数字0～9，必须满足以下条件：

    使用5V供电电压；

    数码管的公共端COM要接到VCC端，数码管的阴极接到单片机的

    IO口，只要单片机输出低电平就能点亮数码管；

    数码管的每一个段码都由单片机的一个IO端口驱动；

    数码管的工作电流为5～10mA。总体思路

    首先为单片机设计一个最小系统，并设计一个串口下载电路，能从

    PCB上的单片机内下载程序，由于给单片机供电需要的是5V电源，所以

    设计一个5V供电电路。系统组成

    整个数码管驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    串口下载电路，用于把PC上编写好的程序下载到单片机中；

    单片机电路，用单片机IO口驱动数码管的各个段码；

    数码管电路。整个系统框图如图4-1所示。

    图4-1 系统框图电路原理图 (见图4-2)

    图4-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图4-3所示。

    图4-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V

    电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.串口下载模块

    由于程序代码都是在计算机上编写的，要把写好的程序代码下载到

    PCB上的单片机内，就必须设计串口下载电路，这里设计的串口下载模

    块如图4-4所示。

    图4-3 电源模块图4-4 串口下载模块

    图4-4中，串口采用的是D9串口母座，与MAX232芯片连接，共同

    构成下载电路。其中，MAX232芯片的12脚和11脚接单片机的P3.0口和

    P3.1口，程序下载到AT89C52单片机内。

    当单片机和PC进行串口通信时，由于单片机提供的信号电平与RS-

    232的标准不一样，必须进行电平转化后才能通信，本设计采用

    MAX232芯片进行电平转化。

    MAX232是RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，使用+5V单电

    源供电，其主要特点如下所述：

    符合所有的RS-232C技术标准；

    只需单一+5V电源供电；

    片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V

    电压V+、V-；

    功耗低，典型5mA供电电流；

    内部集成2个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需4个电容即可工作；

    内部集成2个RS-232C接收器。

    3.单片机模块

    单片机采用AT89C52，其模块如图4-5所示。

    图4-5 单片机模块

    图4-5中，电容C7、电阻R1及按钮B1构成单片机的复位电路，X1、C5、C6构成时钟电路，单片机的P2口控制数码管。

    4.数码管模块

    如图4-6所示，运用一个数码管来循环显示数字0～9，使用VCC端

    对数码管进行供电，数码管的阴极接470Ω的电阻，然后接上单片机的

    P2.0～P2.7口，只要单片机的8个IO口输出低电平，就能点亮数码管。

    图4-6中，用单片机的P2.0～P2.7口驱动数码管，使其循环显示数字

    0～9，其单片机程序代码在附带的工程文件包里。数码管显示数字0的仿真图如图4-7所示。数码管显示数字9的仿真

    图如图4-8所示。

    图4-6 数码管模块

    图4-7 数码管显示数字0的仿真图图4-8 数码管显示数字9的仿真图软件设计

    根据系统设计要求，首先画出程序流程图，如图4-9所示。

    图4-9 程序流程图

    按照程序流程图，编写程序如下：调试与仿真

    将程序下载到单片机内，对系统进行仿真，仿真图如图4-10所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图4-10 仿真图PCB原理图 (见图4-11)

    图4-11 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图4-12所示。

    图4-12 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)简述数码管显示原理。

    答：数码管的段码本质就是发光二极管，当加上适当的正向电压

    时，就能点亮数码管的段码。

    (2)为什么要设计电源显示电路？

    答：因为设计了电源显示电路后，能直观确定外接电源是否正常。

    (3)单片机复位电路的作用是什么？

    答：单片机复位电路的主要作用是把特殊功能寄存器的数据刷新为

    默认数据，单片机在运算过程中由于干扰等外界原因造成寄存器中数据

    混乱，不能使其正常继续执行程序(称死机)或产生不正确的结果，这

    时均须复位，以使程序重新开始运行。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，须对各部分进行适当的连接，并

    考虑元器件间的相互影响。

    (2)设计完成后要对电路进行测试，看接线是否正常、供电是否

    正常。

    (3)元器件焊好后，加电测试，看能不能正常工作，如果不能，要逐级检查排错。项目5 MOS管驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，使其产生方波信号来驱动NPN三

    极管与MOS管交替开关。基本要求

    运用555芯片组成多谐振荡器，触发NPN三极管产生导通、关断与

    放大信号，从而来控制MOS管的开关，并运用发光LED来检查MOS管

    的开关情况，并且人眼要能观测到LED的发光情况，所以必须满足如下

    要求：

    555多谐振荡器产生0.5Hz左右的方波信号；

    使用5V和12V供电电压，555芯片使用5V供电电压，三极管和MOS

    管则接上12V供电电压；

    方波信号要有一定的占空比。总体思路

    运用555芯片组成多谐振荡器电路，产生具有一定占空比的方波信

    号给NPN三极管，使其关断或者导通，并运用三极管的放大作用控制

    MOS的管关断或导通，运用发光LED来检测。系统组成

    整个MOS管驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    9013NPN三极管控制MOS管电路，用三极管的导通与关断及其放大

    信号来触发MOS管的开、关，并运用发光LED的发光情况来检测MOS

    管是否开、关正常。

    整个系统框图如图5-1所示。

    图5-1 系统框图电路原理图 (见图5-2)

    图5-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V和12V或电源对系统进行供

    电，并运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图5-3所示。

    图5-3 电源模块

    图5-3中，J1外接12V电源和地，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接

    电源正常。

    2.555多谐振荡器模块

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而间接控制MOS的

    开、关，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设计的555多谐振

    荡器模块如图5-4所示。图5-4 555多谐振荡器模块

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构图和引脚如图5-5、图5-6所示。图5-5 555定时器的内部结构

    图5-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图5-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引脚

    与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚输出高电平，在C2放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R1+R3)C2ln2≈0.7(R1+R3)C2

    放电时间：

    T2=R3C2ln2≈0.7R3C2

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+2R3)C2ln2≈0.7(R1+2R3)C2

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此，改变R1、R3和C2就可以改变振荡频率，由于这里使用的是

    12V的MOS管，用发光二极管检测MOS管的闭合与断开，所以必须要利

    用555定时器设计一个能产生0.5Hz左右的方波信号的多谐振荡器，由于

    R1与R3的和一般要小于3.3MΩ，所以初步设

    R1=1MΩ、R3=1MΩ、C2=1μF，得出占空比q=23。对图5-4进行仿真，仿

    真结果如图5-7所示；从仿真结果来看，555多谐振荡器能产生0.5Hz、占空比为23的方波信号。图5-7 555多谐振荡器产生的方波信号

    3.NPN三极管与MOS管模块

    这里所使用的是N沟道增强型MOS管IRFP250N，其模块如图5-8所

    示。

    图5-8 NPN三极管与MOS管模块

    图5-8中，Q1为N沟道MOS管，由导通条件可知，当MOS管的栅极

    电压为4～10V时，MOS管就能导通；当MOS管的栅极电压小于4V时，就无法导通。Q2为NPN三极管，供电电压都为+12V。当Q2的基极为高电平时，Q2导通，则MOS管的栅极G电压被拉

    低，MOS管无法导通，发光二极管不亮，其仿真图如图5-9所示；当Q2

    的基极为低电平时，Q2截止，则MOS管的栅极G电压被拉高，与漏极S

    之间的电压差大于4V，MOS管导通，发光二极管发光，其仿真图如图

    5-10所示。这里就是利用NPN三极管的导通情况来控制MOS的开、关，并运用发光二极管的发光情况来检测其仿真波形，如图5-11所示，从仿

    真结果来看，验证了上述说法。

    图5-9 NPN三极管基极高电平仿真图图5-10 NPN三极管基极低电平仿真图

    图5-11 NPN三极管与MOS管的仿真波形调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图5-12所示，仿真波形如图5-

    13所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图5-12 仿真图图5-13 仿真波形图PCB原理图 (见图5-14)

    图5-14 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图5-15所示。

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。

    图5-15 实物思考与练习

    (1)漏极接地的NMOS管导通条件是什么？

    答：MOS管的漏极接地，由NMOS管导通条件可知，当MOS管的

    栅极电压为正，一般为4～10V时，MOS管就能导通，当MOS管的栅极

    电压小于4V时，就无法导通。

    (2)要让555脉冲发生器产生3Hz左右的方波信号，应如何配置电

    容电阻？

    答：根据 ，设C=0.1μF，则R≈1MΩ，R≈2MΩ。146

    (3)NPN三极管导通是什么？

    答：当NPN三极管基极加上正向电压、发射极接地时，NPN三极管

    即饱和导通。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分进行适当的连接，并考虑元器件之间相互的影响。

    (2)检查PCB有无短路。项目6 蜂鸣器驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，使其产生方波信号，以驱动2kHz

    的无源蜂鸣器发声。基本要求

    这里使用的是2kHz的5V无源电磁式蜂鸣器，要驱动其发声，必须

    满足如下要求：

    555多谐振荡器产生2kHz左右的方波信号；

    使用5V供电电压；

    方波信号有一定的占空比。总体思路

    蜂鸣器驱动电路是驱动蜂鸣器发声的重要电路，结合NPN三极管导

    通条件及蜂鸣器工作电压和工作频率来设计一个555多谐振荡器，以产

    生具有一定的占空比的方波信号驱动蜂鸣器发声。系统组成

    整个MOS管驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    8050NPN三极管控制蜂鸣器电路，用来控制蜂鸣器电路的导通与闭

    合，从而利用555脉冲发生器的输出信号频率来使蜂鸣器发声。

    整个系统框图如图6-1所示。

    图6-1 系统框图电路原理图 (见图6-2)

    图6-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图6-3所示。

    图6-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V

    电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，证明外接电源正常。

    2.555多谐振荡器模块

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而间接控制MOS的

    开、关，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设计的555多谐振

    荡器模块如图6-4所示。

    图6-3 电源模块图6-4 555多谐振荡器模块

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图6-5、图6-6所示。图6-5 555定时器的内部结构

    图6-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图6-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引脚

    与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚输

    出高电平，在C2放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R1+R3)C2ln2≈0.7(R1+R3)C2

    放电时间：

    T2=R3C2ln2≈0.7R3C2

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+2R3)C2ln2≈0.7(R1+2R3)C2

    则方波的振荡频率：方波的占空比：

    因此，改变R1、R3和C2就可以改变振荡频率，由于这里使用的是

    12V的MOS管，用发光二极管检测MOS管的闭合与断开，所以必须要利

    用555定时器设计一个能产生0.5Hz左右的方波信号的多谐振荡器，由于

    R1与R3的电阻和一般要小于3.3MΩ，所以初步设

    R1=2.4kΩ，R3=2.4kΩ，C2=0.1μF，得出占空比q=23。对图6-4进行仿

    真，仿真结果如图6-7所示；从仿真结果来看，555多谐振荡器能产生

    2kHz、占空比为23的方波信号。

    图6-7 555多谐振荡器产生的方波信号

    3.NPN三极管与蜂鸣器模块

    这里所使用的是2kHz的5V无源蜂鸣器，其模块如图6-8所示。

    图6-8中，LS1为蜂鸣器，Q2为NPN三极管，供电电压为+5V。当

    Q2的基极为高电平时，Q2导通，蜂鸣器发出声音；当Q2的基极为低电

    平时，Q2截止，蜂鸣器不发声，仿真图如图6-9所示。这里就是利用

    NPN三极管的导通情况来控制蜂鸣器的开、关，其仿真波形如图6-10所

    示。图6-8 NPN三极管与蜂鸣器模块

    图6-9 NPN三极管与蜂鸣器仿真图图6-10 NPN三极管与蜂鸣器的仿真波形调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图6-11所示，仿真波形如图6-

    12所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图6-11 仿真图图6-12 仿真波形PCB原理图 (见图6-13)

    图6-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图6-14所示。

    图6-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)简述无源蜂鸣器工作条件。

    答：无源蜂鸣器内部不带震荡波，直流信号无法令其鸣叫，必须使

    用1k到5kHz的方波信号去驱动它。

    (2)在本文中，电位器R6的作用是什么？

    答：起到改变三五多谐振荡器的振荡周期与振荡频率的作用。

    (3)在本文中，如果不使用电位器，要是555脉冲发生器产生2kHz

    左右的方波信号，应如何配置R1和R5的阻值？

    答：根据 ，本文中C1=0.1μF，所以要使

    f=2kHz，则R1+2R5=7.15×103

    Ω，则可设R1与R5都为2.4kΩ。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，对自己所设计的电路进行分析，看有没有不合理的地方。

    (2)PCB制好后，先不要焊接元器件，要先检查PCB有无短路。项目7 继电器驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，产生方波信号驱动12V继电器开

    关。基本要求

    这里使用的是一个12V的继电器，继电器的启动电流为25mA左

    右，继电器的内阻为500Ω，所以当继电器线圈两端加上12V电压，继电

    器线圈中有电流通过时，继电器的常闭触点断开，常开触点闭合，继电

    器工作。当继电器线圈两端没有电压时，继电器常闭触点闭合，常开触

    点断开，继电器不工作。为了验证继电器闭合与断开状态，我们接了一

    个发光二极管来检查，因此必须满足如下要求：

    555多谐振荡器产生0.5Hz左右的方波信号；

    继电器的工作电压为12V；

    方波信号有一定的占空比。总体思路

    运用555芯片组成多谐振荡器，以产生具有一定占空比的方波信号

    给NPN三极管，使其关断或者导通，从而控制继电器的关断或者导通，运用发光二极管来检测。系统组成

    整个继电器驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    NPN三极管控制继电器电路，用来控制继电器的导通与关断，并运

    用发光二极管来检测继电器的导通情况。

    整个系统框图如图7-1所示。

    图7-1 系统框图电路原理图 (见图7-2)

    图7-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V和12V电源对系统进行供

    电，并运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图7-3所示。

    图7-3中，J1外接12V电源和地，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接5V电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接

    电源正常。

    2.555多谐振荡器模块

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而间接控制MOS的

    开、关，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设计的555多谐振

    荡器模块如图7-4所示。

    图7-3 电源模块图7-4 555多谐振荡器模块

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图7-5、图7-6所示。图7-5 555定时器的内部结构

    图7-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图7-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引脚

    与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚输出高电平，在C2放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R1+R3)C2ln2≈0.7(R1+R3)C2

    放电时间：

    T2=R3C2ln2≈0.7R3C2

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+2R3)C2ln2≈0.7(R1+2R3)C2

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此，改变R1、R3和C2就可以改变振荡频率，由于这里使用的是

    12V的MOS管，用发光二极管检测MOS管的闭合与断开，所以必须要利

    用555定时器设计一个能产生0.5Hz左右的方波信号的多谐振荡器，由于

    R1与R3的和一般要小于3.3MΩ，所以初步设

    R1=1MΩ、R3=1MΩ、C2=1μF，得出占空比q=23。对图7-4进行仿真，仿

    真结果如图7-7所示；从仿真结果来看，555多谐振荡器能产生0.5Hz、占空比为23的方波信号。图7-7 555多谐振荡器产生的方波信号

    3.NPN三极管与继电器模块

    这里所使用的是12V的继电器，其模块如图7-8所示。

    图7-8中，RL1为继电器，Q2为NPN三极管，供电电压都为+12V。

    当Q2的基极为高电平时，Q2导通，12V电压便加在了继电器线圈上，线

    圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，继电器的铁芯就会在电

    磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触

    点与常开触点吸合，发光二极管发光，其仿真图如图7-9所示；当Q2的

    基极为低电平时，Q2截止，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧

    的反作用力返回原来位置，使动触点与原来的常闭触点吸合，发光二极

    管灭，其仿真图如图7-10所示。这里就是利用NPN三极管的导通情况来

    控制继电器的开、关，并运用发光二极管的发光情况来检测，其仿真波

    形如图7-11所示，从仿真结果来看，验证了上述说法。图7-8 NPN三极管与继电器模块

    图7-9 NPN三极管基极高电平仿真图图7-10 NPN三极管基极低电平仿真图

    图7-11 NPN三极管与继电器仿真波形调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图7-12所示，仿真波形如图7-

    13所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图7-12 仿真图图7-13 仿真波形PCB原理图 (见图7-14)

    图7-14 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图7-15所示。

    图7-15 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)12V继电器工作原理是什么？

    答：如果在继电器线圈两端加上12V电压，线圈中就会流过一定的

    电流，从而产生电磁效应，继电器的铁芯就会在电磁力吸引的作用下克

    服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与常开触点吸合，当继电器线圈两端电压转为0时，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在

    弹簧的反作用力返回原来位置，使动触点与原来的常闭触点吸合。

    (2)555脉冲发生器的作用是什么？

    答：555脉冲发生器的作用是产生1Hz左右的方波信号，使NPN三

    极管也按1Hz左右频率导通、截止，从而控制继电器工作。

    (3)为什么要设置555脉冲发生器产生1Hz左右的方波信号？

    答：因为这里主要用继电器控制发光二极管的亮与灭，由于人眼观

    察，所以频率不要太高，否则看不清LED灯的闪烁。特别提醒

    (1)设计原理图与PCB时，以及为PCB加供电电源时，电源的

    正、负极千万不要弄反。

    (2)PCB加工出来后，要首先与你设计的PCB原理图对照，看有

    没有错误。项目8 扬声器驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的扬声器驱动电路，使其驱动发声。基本要求

    要使放大通道的信号输入电压为(5～10)mV、等效负载电阻为

    8Ω，则放大通道应满足如下要求：

    额定输出功率POR≥2W；

    带宽BW为500～10000Hz；

    在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%；

    在POR下的效率≥55%；

    在前置放大级输入端交流短接到地时，负载上的交流声功率

    ≤10mW。总体思路

    扬声器驱动电路是声重放设备的重要组成部分，其作用是将传声器

    件获得的微弱信号放大到足够的强度去推动声重放系统中的扬声器或其

    他电声器件，使得原声重现。系统组成

    整个扬声器驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源，为整个电路提供稳定电压；

    放大电路，对音频输入信号进行放大；

    扬声器电路，经过功率放大后进行输出。

    整个系统框图如图8-1所示。

    图8-1 系统框图电路原理图 (见图8-2)

    图8-2 电路原理图

    图8-3 电源模块模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，如图8-

    3所示。

    图8-3中，采用4只整流二极管构成全桥整流电路。电路在三端稳压

    器的输入端接入电解电容C3=C4=1000μF，用于电源滤波。在三端稳压器

    输出端接入电解电容C5=C6=4.7μF，用于减小电压纹波。而并入陶瓷电

    容C7=C8=0.1μF，用于改善负载的瞬态响应并抑制高频干扰(陶瓷小电

    容的电感效应很小，可以忽略，而电解电容因为电感效应在高频段比较

    明显，所以不能抑制高频干扰)，D1、D2为保护电路。当输入正弦电

    压时，输出结果如图8-4所示。从输出结果来看，电源模块能产生+15V

    和-15V电压。

    图8-4 整流电路仿真波形

    2.放大模块

    由于信号源输出电压幅度往往很小，不足以驱动功率放大器输出额

    定功率，因此常在功率放大电路之前插入前置放大器将信号源输出的信

    号加以放大，同时对信号进行适当的音色处理。在这里，前级放大电路(包括一级放大电路和二级放大电路)对音色所做的处理就是滤波的作

    用，即前级放大电路同时充当带通滤波器，使扬声器驱动电路的带宽为

    50Hz～10kHz，如图8-5所示。

    图8-5 放大模块

    这个放大电路的放大倍数是400，其中U1∶A放大20倍，U1∶B放

    大20倍，输入5mV、1kHz的正弦电压，仿真结果如图8-6所示。

    3.扬声器模块

    欲使扬声器发声，必须要用足够的功率来驱动它。功率放大器不仅

    是电压放大或电流放大，更是功率放大。设计中采用OCL功率放大电

    路，在电路中引入了负反馈，可以减小非线性失真、展宽频带，其模块

    如图8-7所示。

    静态时，正、负电源的作用使晶体管Q1、Q2处于微导通状态。在

    输入信号的正半周主要是Q1发射级驱动负载，而输入信号的负半周主

    要是Q2发射极驱动负载，而且Q1、Q2的导通时间都比半个周期长，所

    以即使输入电压很小，总能保证至少有一只晶体管导通，因而消除了交

    越失真。图8-6 放大电路仿真波形图8-7 扬声器模块

    对输入5mV、1kHz的正弦电压信号进行仿真，仿真结果如图8-8所

    示。图8-8 仿真波形

    然后进行音频输入，如图8-9所示，进行仿真，其结果如图8-10所

    示。

    图8-9 音频输入波形图8-10 音频输入与输出仿真波形调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图8-11所示，仿真波形如图8-

    12所示。从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图8-11 仿真图图8-12 仿真波形PCB原理图 (见图8-13)

    图8-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图8-14所示。

    图8-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)在设计放大电路时，如何根据信号的特点对元器件进行选

    择？增益如何分配？

    答：根据信号的内阻、频率、幅值选择前置放大器。根据放大倍数

    及带宽决定增益。

    (2)如何通过仿真对电路的性能进行校验？

    答：通过对时域瞬态分析、频域参数扫描等对电路进行校验。

    (3)如何对电路进行测试？

    答：根据电路原理，提供激励信号，观察各级输出是否符合设计要

    求。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，须对各部分进行适当的连接，并

    考虑元器件间相互的影响。各部分的连接顺序：信号源→音调控制电路

    →一级放大电路→二级放大电路→工频陷波电路→功率放大电路。其

    中，工频陷波电路放在二级放大电路和功率放大电路之间，这是为了最

    大限度地对来自电源的工频干扰进行抑制。

    (2)设计完成后要对电路进行噪声分析、频率分析等测试。项目9 霓虹灯驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的霓虹灯驱动电路，以驱动霓虹灯发光，并可以通过

    开关控制霓虹灯的亮、灭。基本要求

    为了控制霓虹灯的亮、灭，加入了555多谐振荡器产生方波作为信

    号输入。同时，为了便于观察，产生的方波频率不宜过小，因此必须满

    足如下要求：

    555多谐振荡器产生0.5Hz左右的方波信号且有一定的占空比；

    开关可以控制发光二极管的亮、灭；

    发光二极管要有保护电路，要接限流电阻。总体思路

    霓虹灯驱动器是霓虹灯设施的重要组成部分，它的作用是驱动霓虹

    灯管，使其发出亮光。可以通过控制开关状态 (断开与闭合)来控制

    74LS138的输入，进而控制输出以改变发光二极管的状态 (熄灭与发

    光)。在本例中为了方便在实验中调试与测试，将霓虹灯用发光二极管

    代替。系统组成

    整个霓虹灯驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源供电显示电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    开关控制电路，用于控制电路的信号输入；

    霓虹灯电路。

    整个系统框图如图9-1所示。

    图9-1 系统框图电路原理图 (见图9-2)

    图9-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图9-3所示。

    图9-3中，J2外接5V电源和地，B4是开关，D17是LED灯。当外接

    5V电源后，闭合开关B4，如果D17亮了，证明外接电源正常。

    2.555多谐振荡器

    由于需要方波和开关共同控制整个电路的信号输入，从而间接控制

    发光二极管的亮、灭，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设

    计的555多谐振荡器电路如图9-4所示。

    图9-3 电源模块图9-4 555多谐振荡器

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图9-5、图9-6所示。图9-5 555定时器的内部结构

    图9-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图9-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引脚

    与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚输出高电平，在C2放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R17+R18)C2ln2≈0.7(R17+R18)C2

    放电时间：

    T2=R17C2ln2≈0.7R17C2

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R17+2R18)C2ln2≈0.7(R17+2R18)C2

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此改变R17、R18和C2就可以改变振荡频率，为了便于调试和观

    察，需要用555定时器设计一个能产生0.5Hz左右的方波信号的多谐振荡

    器，由于R17与R18的和一般要小于3.3MΩ，所以初步设

    R17=1MΩ、R18=1MΩ、C2=1μF，得出占空比q=23。对图9-4电路进行仿

    真，仿真结果如图9-7所示；从仿真结果来看，555多谐振荡器能产生

    0.5Hz、占空比为23的方波信号。图9-7 555多谐振荡器产生0.5Hz方波

    图9-8 开关电路模块

    3.开关电路模块

    为了实现通过控制3—8译码器的输入来控制3—8译码器的输出，采

    用555多谐振荡器的输出和电源开关组成的控制输入模块，如图9-8所

    示。当开关闭合且555多谐振荡器的输出为高电平时，与门输出高电平

    (即为1)，当开关断开或555定时器的输出为低电平时，与门输出为低

    电平 (即为0)，开关电路与555多谐振荡器的输出如表9-1所示。

    表9-1 开关电路与555多谐振荡器的输出4.霓虹灯电路

    这里设计了两个模块的霓虹灯驱动电路，如图9-9所示。

    图9-9 NPN三极管基极高电平仿真图

    驱动电路由74LS138与发光二极管构成，对于模块1，为了控制不同

    的发光二极管发光，在VCC处接入电源，通过74LS138控制，使发光二

    极管的阴极为低电平，此时二极管导通发光，否则发光二极管阴极为高

    电平 (不发光)；对于模块2，为了控制不同的发光二极管熄灭，在

    GND处接入电源负极，通过74LS138控制使发光二极管的阳极为低电

    平，此时发光二极管不导通不发光，否则发光二极管阳极为高电平

    (发光)。74LS138的输入与输出的真值表如表9-2所示。

    表9-2 74LS138输入与输出的真值表续表

    当开关控制电路输入“000”和“111”，对电路进行仿真，仿真图如图

    9-10和图9-11所示。从仿真结果来看，开关控制电路的输入和输出符合

    74LS138真值表。图9-10 开关控制电路输入“000”仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图9-12所示，从仿真的结果来

    看，系统满足设计要求。

    图9-11 开关控制电路输入“111”仿真图图9-12 仿真图PCB原理图 (见图9-13)

    图9-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图9-14所示。

    图9-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)请计算出由NE555组成的多谐振荡器的振荡频率。

    答：f=1.43(R1+2R2)C1=1025.5Hz

    (2)当3—8译码器的输入为110时，输出为Y3对吗？为什么？当3

    —8译码器的输入为011时，输出为什么呢？

    答：当3—8译码器的输入为110时，输出为Y3是错误的，此时的输

    出应为Y6；当3—8译码器的输入为011时，输出应为Y3。特别提醒

    (1)设计时可根据需要对555定时器组成的多谐振荡器的频率进行

    改变 (f=1.43 (R1+2R2)C1)。

    (2)在工作时可根据需要将灯色彩变换。

    (3)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分电路进行适当的连

    接，并考虑元器件的散热与元器件的相互干扰。项目10 L298N电机驱动电路系统设

    计

    设计任务

    设计一个基于L298N的电机驱动电路，以实现直流电机的正转、反

    转、停止的功能。基本要求

    这里使用的是直流电机，为了检查直流电机的正、反转状态，我们

    接了一个发光二极管，因此必须满足如下要求：

    控制信号电压为直流5V；电机电压为直流3～46V

    带正、反转指示灯和电源指示灯

    能够实现两路直流电机的正、反转功能总体思路

    L298N电机驱动电路是驱动电机的重要方式，本设计主要运用

    L298N芯片来驱动电机，可以在输出端口分别驱动两个直流电机，用发

    光二极管来判断直流电机的转向。系统组成

    整个L298N电机驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源和电源供电显示电路，为整个电路提供稳定电压；

    控制信号电路，+5V、GND为模块5V供电端口，IN1～IN4为直流

    电机PWM调速接口；

    L298N电机驱动电路，可驱动两路直流电机。

    整个系统框图如图10-1所示。

    图10-1 系统框图电路原理图 (见图10-2)

    图10-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V或12V电源对系统进行供

    电，并运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图10-3所示。

    图10-3中，P1外接12V电源和地，P2外接5V电源和地，B2是开关，D13是LED灯。当外接5V电源后，闭合开关B2，如果D13亮了，证明外

    接电源正常。

    2.控制信号模块

    由于需要外界输入来控制直流电机的转动和转动方向，所以要外接

    控制接口电路，这里设计的控制信号模块如图10-4所示。

    图10-3 电源模块图10-4 控制信号模块

    图10-4中，1～4接口分别接L298N的IN1～IN4引脚，IN1～IN4引脚

    的输入与直流电机转动和转向的关系如表10-1所示。为了便于仿真，用

    开关代替，如图10-5所示。图10-5 开关输入

    表10-1 IN1～IN4输入与直流电机转动和转向的关系

    3.L298N电机驱动模块

    这里所使用的是L298N电机驱动芯片，如图10-6所示。

    图10-6中，U1为L298N电机驱动芯片，D2～D9为二极管。L298N是

    一种高电压、大电流电机驱动芯片，其内部包含4通道逻辑驱动电路，该芯片采用15引脚封装，主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达

    46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；最大功

    率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直

    流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信

    号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁

    止元器件工作，有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压

    下工作，可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。将L298N芯片

    的ENA和ENB置高电平，对电机不进行调速，8个二极管D2～D9起保护

    电路的作用。图10-6 L298N电机驱动模块

    4.直流电机模块

    这里采用的是直流电机，如图10-7所示。图10-7 直流电机模块

    当IN1输入高电平、IN2输入低电平时，电机1正转，且发光二极管

    D1亮；当IN3输入高电平、IN4输入低电平时，电机2正转，且发光二极

    管D11亮，如图10-8所示。当IN1输入低电平，IN2输入高电平时，电机1

    反转，且发光二极管D12亮；当IN3输入低电平，IN4输入高电平时，电

    机2正转，且发光二极管D10亮，如图10-9所示。当IN1和IN2输入相同电

    平时，电机1停转；IN3和IN4输入相同电平时，电机2停转，如图10-10

    和图10-11所示。图10-8 IN1与IN3高电平和IN2与IN4低电平仿真图图10-9 IN1与IN3低电平和IN2与IN4高电平仿真图

    图10-10 IN1和IN2电平相同时仿真图图10-11 IN3和IN4电平相同时仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图10-12所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图10-12 仿真图PCB原理图 (见图10-13)

    图10-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图10-14所示。

    图10-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)L298N电机驱动模块中的8个二极管的作用是什么？

    答：由于我们使用的电机是线圈式的，当电机从运行状态突然转换

    到停止状态或从顺时针状态突然转换到逆时针状态时，都会在电路中形

    成很大的反向电流。在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的

    时候进行泄流，保护芯片的安全。

    (2)如何实现电机的正转、反转和停止？

    答：要实现电机正、反转，输入信号端IN1接高电平，输入端IN2接

    低电平，则使电机M1正转；如果信号端IN1接低电平，IN2接高电平，电机M1反转。以同样的方式控制另一台电机，输入信号端IN3接高电

    平，输入端IN4接低电平，电机M2正转；反之，如果信号端IN3接低电

    平，IN4接高电平，电机M1反转。当输入处于相同电平时，电机处于停

    止状态。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，须对各部分进行适当的连接，并

    考虑元器件之间相互的影响。各部分的连接顺序：信号源→L297步进电

    机驱动部分→L298N电机驱动部分→电机控制接口部分。

    (2)设计完成后，要测试电路看电路能否驱动两路电机，并能完

    成正转、反转、停止测试。项目11 脉冲变压器驱动电路系统设

    计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，使其产生方波信号，并经达林顿

    管放大以驱动脉冲变压器。基本要求

    根据脉冲变压器工作特性，利用555多谐振荡器产生20kHz的具有一

    定占空比的方波信号，其中占空比要小于50%。用555多谐振荡器及达

    林顿管2SD633共同构成脉冲变压器驱动电路，所以必须满足如下要

    求：

    555多谐振荡器产生20kHz左右且占空比小于50%的方波信号；

    使用12V供电电压；

    运用达林顿管放大555多谐振荡器输出信号来驱动脉冲变压器工

    作。总体思路

    这里主要设计的是脉冲变压器驱动电路，脉冲变压器及555多谐振

    荡器的供电电压为12V，首先要设计电源电路，由于使用的脉冲变压器

    的最佳工作频率为20kHz，要驱动脉冲变压器工作，脉冲信号的占空比

    必须小于50%，所以这里利用555定时器设计了一个能产生20kHz的、占

    空比小于50%的方波信号的多谐振荡器，并运用达林顿管来放大信号以

    达到驱动脉冲变压器的目的。系统组成

    整个脉冲变压器驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    达林顿管驱动脉冲变压器电路。

    整个系统框图如图11-1所示。

    图11-1 系统框图电路原理图 (见图11-2)

    图11-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V和12V电源对系统进行供

    电，并运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图11-3所示。

    图11-3中，J2是外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外

    接5V电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.555多谐振荡器

    这里设计的555多谐振荡器如图11-4所示。

    图11-3 电源模块图11-4 555多谐振荡器

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图11-5、图11-6所示。图11-5 555定时器的内部结构

    图11-6 555定时器的引脚图

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图11-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引

    脚与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚输出为高电平，在C2放电过程中，3引脚输出为低电平，因此得到方波

    信号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时

    间。

    充电时间：

    T1=R2C1ln2≈0.7R2C1

    放电时间：

    T2=R1C1ln2≈0.7R1C1

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+R2)C1ln2≈0.7(R1+R2)C1

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此改变R1、R2和C1就可以改变振荡频率，由于这里使用的是12V

    的MOS管，用发光二极管检测MOS管的闭合与断开，所以必须要利用

    555定时器设计一个能产生20kHz左右且占空比小于50%的方波信号的多

    谐振荡器，初步设定R1=430Ω、R2= 300Ω、C2=0.1μF，得出占空比

    q=41.1%。对图11-4进行仿真，仿真结果如图11-7所示。从仿真结果来

    看，555多谐振荡器能产生20kHz、占空比小于50%的方波信号。图11-7 555多谐振荡器产生方波

    3.达林顿管驱动脉冲变压器模块

    这里所使用的是12V20kHz的脉冲变压器，如图11-8所示。

    图11-8 NPN三极管与MOS管模块

    图11-8中，Q1为达林顿管，J1电压输出，TR1是脉冲变压器。脉冲

    变压器是电子变压器一种特殊类型，它所变换的不是正弦电压，是接近

    矩形的单极性脉冲；脉冲变压器现已广泛地应用于各种电子设备之中。

    脉冲变压器与一般普通变压器的区别：所有脉冲变压器的基本原理与一般普通变压器(如音频变压器、电力变压器、电源变压器等)相

    同，但就磁芯的磁化过程这一点来看是有区别的，分析如下。

    (1)脉冲变压器是一个工作在暂态中的变压器，也就是说，脉冲

    过程是在短暂的时间内发生的，脉冲是一个顶部平滑的方波，而一般普

    通变压器是工作在连续不变的磁化过程中，其交变信号是按正弦波形变

    化的。

    (2)脉冲信号是周期重复的，具有一定间隔的，且只有正极或负

    极的电压；而交变信号是连续重复的，既有正的也有负的电压值。

    (3)脉冲变压器要求波形传输时不失真，也就是要求波形的前

    沿、顶降都要尽可能小，然而这两个指标是矛盾的。

    脉冲变压器采用若干个二次绕组，以便得到几个不同幅值的脉冲，使电子管的板极回路和栅极回路，或晶体管的集电极与基极间形成正反

    馈，以便产生自激振荡。脉冲变压器还可作为功率合成及变换元件等。

    在不同的脉冲设备中，广泛地应用着各种各样的脉冲变压器，它们的参

    数包括：脉冲电压从几伏到几百千伏；脉冲电流从若干微安到数百毫

    安；重复频率从几赫兹到几千赫兹。其中，高压大功率脉冲变压器主要

    应用在雷达、高能物理、量子电子学、变换技术等领域的设备中。低压

    小功率脉冲变压器主要应用在自动控制、计算技术、电视设备及工业自

    动化等方面的线路上。这里所使用的脉冲变压器的工作电压为12V，工

    作频率为20kHz，当555多谐振荡器3引脚输出为高电平时，达林顿管Q1导通；当3引

    脚输出为低电平时，达林顿管Q1截止，达林顿管还起到放大电流的作

    用，用来驱动脉冲变压器正常工作。为了便于仿真，对电路进行简化，其仿真图如图11-9所示，仿真波形如图11-10所示。图11-9 仿真图

    图11-10 仿真波形

    从仿真结果来看，当输入5V20kHz的脉冲信号，使变压器的输入为

    12V20kHz的脉冲电压，将一、二次侧线圈的比值改为1∶400，这样就

    可以输出120V20kHz的脉冲电压，以满足设计要求。调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图11-11所示，从仿真的结果

    来看，此系统设计理论上可行。

    图11-11 仿真图PCB原理图 (见图11-12)

    图11-12 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图11-13所示。

    图11-13 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)使脉冲变压器正常工作的条件是什么？

    答：要使脉冲变压器正常工作，必须要给脉冲变压器的一次侧线圈

    加上占空比小于50%的一定频率的方波信号。

    (2)达林顿管的导通条件是什么？

    答：达林顿管的导通条件为Ue>Ub。

    (3)若用三五多谐振荡器产生20kHz的、占空比为40%左右的方波

    信号，如何配置电容电阻？

    答：由振荡频率公式为 ，们配置电容C1为

    0.1μF，电阻R3为300Ω，电阻R5为430Ω。 ，所以

    我特别提醒

    (1)焊接PCB之前首先要测试PCB有无短路。

    (2)接入电源时，千万不要把电源正、负极接反，烧毁元器件。项目12 H桥电机驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个通过MOS管的导通和截止来控制电机正转、反转、抱死和

    滑行的电路。此外，它还具有通过555定时器设计的占空比可调的方波

    发生器，以实现电机调速的功能。基本要求

    由于这里是通过MOS管组成H桥来驱动电机转动，电机的转速由

    555多谐振荡器产生的方波的占空比决定，因此应满足如下要求：

    555多谐振荡器产生占空比可调的方波信号；

    电机的供电电压为12V；

    控制引脚的电平可以实现电机的正、反转。总体思路

    由555定时器设计的占空比可调的方波产生电路，作为H桥电机驱

    动电路的PWM输入，实现电机的调速，通过控制对应引脚的电平实现

    电机的正转、反转、抱死和滑行。系统组成

    整个H桥电机驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源、电源供电显示与升压电路；

    555多谐振荡器，用于输出可调占空比和一定频率的方波信号；

    以IR2102芯片和IRF3205MOS管为核心的H桥电机驱动电路。

    整个系统框图如图12-1所示。

    图12-1 系统框图电路原理图 (见图12-2)

    图12-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源和一个升

    压电路，这里为了设计方便，直接用一个两脚排针，外接6V电源对系

    统进行供电，并运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图12-3所

    示；对6V电源进行升压，并对元器件进行供电，如图12-4所示，其仿真

    图如图12-5所示。

    图12-3 电源模块图12-4 升压电路模块

    图12-5 升压电路仿真图

    图12-3中，J1外接6V电源和地，B1是开关，D1是LED灯。当外接

    6V电源后，闭合开关B1，如果D1亮了，证明外接电源正常；图12-4

    中，U2是升压器件MC34063，当供电正常后，升压电路输出为12V，给

    其他元器件供电。2.555多谐振荡器

    由于需要方波来控制电机的转速，所以设计了555多谐振荡器来产

    生占空比可调的方波，这里设计的555多谐振荡器如图12-6所示。

    为了便于仿真观察，555多谐振荡器产生频率为1Hz、占空比可调的

    方波。当滑动变阻器处于50%位置时，方波占空比为12，其波形如图

    12-7所示；当滑动变阻器处于100%位置时，占空比为23，其波形如图

    12-8所示。

    图12-6 555多谐振荡器图12-7 滑动变阻器处于50%位置时的波形

    3.H桥驱动模块

    本模块电路由控制信号输入电路和H桥驱动电路组成，控制信号输

    入电路如图12-9所示，H桥驱动电路如图12-10所示。

    图12-10中，Q1～Q4为MOS管，U2、U3为IR2104芯片。IR2104芯

    片是一款半桥驱动芯片，12V工作电压，用两个引脚和一路PWM即可在

    输出端实现对MOS管的开、关及对电机的驱动。

    图12-8 滑动变阻器处于100%位置时的波形图12-9 控制信号输入电路

    当SW1输入高电平、SW2输入低电平时，通过IR2104芯片驱动MOS

    管Q1和Q4导通，电机正转，如图12-11所示。

    当SW1输入低电平、SW2输入高电平时，通过IR2104芯片驱动MOS

    管Q2和Q3导通，电机反转，如图12-12所示。

    控制电路开关SW1和SW2都输入高电平时，电机滑行；低电平时，电机抱死。改变输入不同占空比的方波，电机的转速也随着变化。图12-10 H桥驱动电路图12-11 电机正转仿真图图12-12 电机反转仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图12-13所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图12-13 仿真图PCB原理图 (见图12-14)

    图12-14 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图12-15所示。

    图12-15 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)SW1和SW2输入不同电平时，电机的状态如何？

    答：当SW1和SW2都是高电平时，电机处于滑行状态；当SW1和

    SW2都是低电平时，电机是抱死状态；当SW1为高电平，SW2为低电平

    时，电机正转；当SW1为低电平、SW2为高电平时，电机反转。

    (2)555多谐振荡器产生的方波占空比如何计算？

    答：电容充电时间与方波周期之比就是占空比。

    (3)H桥如何决定电机的转向？

    答：只有当H桥对角两个的MOS管导通时电机才能转动；当H桥另

    外对角的两个MOS管导通时电机转向发生变化。特别提醒

    (1)在连接电源时不要将正、负极接反。

    (2)改变开关IN1和IN2的频率不要太高，防止烧坏MOS管。

    (3)电源接通后，再对电机供电。项目13 脉冲调制电机驱动电路系统

    设计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，使其产生可调制脉冲驱动NPN三

    极管和直流电机的转动及控制转速。基本要求

    运用555芯片组成多谐振荡器，产生可调制脉冲触发NPN三极管导

    通、关断与放大信号，从而来控制直流电机转动和转速，由于电机在断

    电的一瞬间，线圈会释放出电能，影响周围的电路，所以必须满足如下

    要求：

    555芯片组成多谐振荡器产生有一定占空比的可调制脉冲；

    使用12V供电电压，为555芯片和直流电机供电；

    直流电机电路要有保护，在电机两端并联二极管。总体思路

    本电路的设计核心就是555多谐振荡器产生可调制脉冲信号，由三

    极管驱动电机转动且可调制的脉冲可以改变电机的转速。其中，脉冲波

    占空比的变化由改变滑动电阻器来实现。系统组成

    整个脉冲调制电机驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    555多谐振荡器电路，用于输出可调制脉冲信号；

    NPN三极管控制直流电机电路，用三极管的导通、关断及其放大信

    号来控制直流电机的转动。

    整个系统框图如图13-1所示。

    图13-1 系统框图电路原理图 (见图13-2)

    图13-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接12V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图13-3所示。

    图13-3中，J2外接12V电源和地，B2是开关，D1是LED灯。当外接

    5V电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，说明外接电源正常。

    2.555多谐振荡器

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而间接控制直流电机

    的转动，所以设计了555多谐振荡器来产生可调制脉冲，这里设计的555

    多谐振荡器如图13-4所示。

    图13-3 电源模块图13-4 555多谐振荡器

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图13-5、图13-6所示。图13-5 555定时器的内部结构

    图13-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图13-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引

    脚与6引脚之间的电容C1起到充放电的作用，在C1充电过程中，3引脚输出高电平，在C1放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信

    号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R2+RV1)C1ln2≈0.7(R1+R3)C1

    放电时间：

    T2=RV2C1ln2≈0.7R3C2

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R2+RV)C2ln2≈0.7(R2+RV)C2

    注：RV=RV1+RV2。

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此改变RV就可以改变振荡频率，这里使用的是12V的直流电机，电机的转动和转速需要利用555多谐振荡器产生可调制的脉冲信号，所

    以初步设R2=10kΩ、RV=100kΩ、C2=0.1μF。对图13-4进行仿真，滑动变

    阻器处于0%位置时，仿真结果如图13-7所示；滑动变阻器处于100%位

    置时，仿真结果如图13-8所示。从仿真结果来看，本设计555多谐振荡

    器可以产生可调制脉冲。图13-7 滑动变阻器处于0%位置时555多谐振荡器产生的方波波形

    图13-8 滑动变阻器处于100%位置时555多谐振荡器产生的方波波形

    3.NPN三极管与直流电机模块

    这里所使用的12V直流电机如图13-9所示。图13-9中，Q1和Q2为NPN三极管，M1是直流电机，供电电压都为

    +12V。

    当Q2的基极为高电平时，Q2导通，电机通电转动，Q2截止后电机

    回路断路，如图13-10所示。通过导通时间的长短来改变电机转速，即

    占空比越大导通时间越长，电机转速越快，占空比越小导通时间越短，电机转速越慢。滑动变阻器RV为0%时，仿真波形如图13-11所示；滑

    动变阻器RV为100%时，仿真波形如图13-12所示。从仿真结果可以看

    出，当脉冲的占空比变化时，电机的转速也在变化。

    图13-9 NPN三极管与直流电机模块图13-10 直流电机转动仿真图

    图13-11 滑动变阻器处于0%位置时电机转速波形图13-12 滑动变阻器处于100%位置时电机转速波形调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图13-13所示，仿真波形如图

    13-14所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图13-13 仿真图图13-14 仿真波形PCB原理图 (见图13-15)

    图13-15 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图13-16所示。

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。

    图13-16 实物思考与练习

    (1)通过可控整流电路来实现直流电机的调压调速的优越性有哪

    些？

    答：①电源的能量能得到充分利用，电路的效率高。

    ②采用脉宽调制 (PWM)方式可以使负载在工作时得到最大电源

    电压，这样有利于克服电机内的线圈电阻使电机产生更大的力矩。

    ③主电路线路简单，所用的功率器件少。

    ④开关频率高，电流容易连续，谐波少，电极损耗及发热都较小。

    ⑤低速性能好，稳态精度高，调速范围宽，可达1∶20000左右。

    ⑥若是与快速响应的电机配合，则系统频带宽、动态响应快、动态

    抗干扰能力强。

    ⑦功率开关器件工作在开关状态，通道损耗小，当开关频率适中

    时，开关损耗也不大，因而装置效率高。

    (2)什么是脉冲宽度调制？

    答：脉冲宽度调制 (PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码

    的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制以用来对一

    个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给

    定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有 (ON)，要么完全无

    (OFF)。电压或电流源是以一种通 (ON)或断 (OFF)的重复脉冲

    序列被加到模拟负载上的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时

    候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可

    以使用PWM进行编码。

    (3)怎样可以改变占空比的值？

    答：在PWM调速时，占空比α是一个重要参数，以下三种方法都可

    以改变占空比的值。

    ①定宽调频法：这种方法是保持t1不变，只改变t2，从而使周期T(或频率)也随之改变。

    ②调频调宽法：这种方法是保持t2不变，只改变t1，从而使周

    期T(或频率)也随之改变。

    ③定频调宽法：这种方法是使周期T(或频率)保持不变，而同时

    改变t1和t2。前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期 (或频

    率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因

    此这两种方法用得很少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用定频

    调宽法。特别提醒

    (1)一定不要将二极管接反，否则会使电路无法正常工作。

    (2)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分进行适当的连接，并考虑元器件之间的相互影响。项目14 步进电机驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个步进电机驱动电路，以实现对步进电机的正转、反转、停

    止的功能。基本要求

    这里使用的是步进电机，由于步进电机需要时钟信号，所以要用

    555多谐振荡器产生脉冲作为时钟信号，因此必须满足如下要求：

    控制信号电压为直流5V，步进电机电压为直流12V；

    带电源指示灯；

    能够实现步进电机的正反转功能；

    555多谐振荡器产生一定频率和占空比的脉冲。总体思路

    这里的步进电机驱动电路采用的是L297作为驱动芯片，这是驱动步

    进电机的重要方式，可以在L297输出端口驱动步进电机，用转向角度来

    判断步进电机的转向。系统组成

    整个步进电机驱动电路系统主要分为以下4个部分：

    直流稳压电源，为整个电路提供稳定电压；

    控制信号电路；

    L297步进电机驱动电路；

    555多谐振荡器，使其产生脉冲作为时钟信号。

    整个系统的模块框图如图14-1所示。

    图14-1 系统框图电路原理图 (见图14-2)

    图14-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接5V或12V电源对系统进行供

    电，并运用发光三极管指示电源是否供电正常，如图14-3所示。

    图14-3中，J1外接12V电源和地，J2外接5V电源和地，B2是开关，D6是LED灯。当外接5V电源后，闭合开关B2，如果D6亮了，说明外接

    电源正常。

    2.控制信号模块

    由于需要外界输入来控制步进电机的转动和转动方向，所以外接控

    制接口，这里设计的控制信号模块如图14-4所示。

    图14-3 电源模块

    图14-4 控制信号模块图14-4中，控制模块的1引脚与L297芯片的10引脚相连，来控制步

    进电机的停转；控制模块2引脚与L297芯片19引脚相连，来控制步进电

    机的转动方式；控制模块的3引脚与L297芯片的17引脚相连，来控制步

    进电机的转向。为了仿真，用开关代替了控制模块，如图14-5所示。

    输入的时钟信号采用的是555多谐振荡器产生一定频率的方波，为

    了便于仿真，产生1Hz的方波，其仿真图如图14-6所示，其波形如图14-

    7所示。

    图14-5 开关输入图14-6 时钟信号仿真图

    图14-7 时钟信号波形

    3.L297步进电机驱动模块

    这里所使用的L297步进电机驱动模块如图14-8所示。图14-8 L297步进电机驱动模块

    L297芯片是步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于

    计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。芯片内的PWM斩波器电路可在开关模式

    下调节步进电机绕组中的电流。该集成电路采用了SGS公司的模拟数字

    兼容的I

    2

    L技术，使用5V的电源电压，全部信号的连接都与TFLCMOS

    或集电极开路的晶体管兼容。

    L297芯片的4、6、7、9引脚输出的是A、B、C、D相四个驱动信

    号；10引脚是使能输入端，处于低电平时，A、B、C、D输出0101；11

    引脚是斩波控制端，高电平时，A、B、C、D四相起作用；17引脚是方

    向控制端，当次引脚电平发生变化时，电机方向也变化；18引脚是时钟

    信号输入端；19引脚是控制电机的转动方式，高电平时为半步方式，低

    电平时是全步方式；20引脚是复位端。4.步进电机模块

    这里采用的步进电机模块如图14-9所示。

    图14-9 步进电机模块

    当L297芯片的10引脚处于高、低电平时，步进电机的状态如图14-

    10所示。

    图14-10 10引脚处于高、低电平时步进电机的状态

    当L297芯片的17引脚处于高、低电平时，步进电机的状态如图14-

    11所示。图14-11 17引脚处于高、低电平时步进电机的状态

    当L297芯片的19引脚处于高、低电平时，步进电机的状态如图14-

    12所示。

    从仿真的结果来看，L297芯片可以驱动步进电机，且能实现对步进

    电机的停转、转动方式和转向。

    图14-12 19引脚处于高、低电平时步进电机的状态调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图14-13所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图14-13 仿真图PCB原理图 (见图14-14)

    图14-14 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图14-15所示。

    图14-15 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)步进电机是一种怎样的装置？具有怎样的优势？

    答：步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。其主

    要优点是具有较高的定位精度，无位置积累误差；特有的开环运行机制

    降低了系统生产成本，并具有可靠性。

    (2)LM297芯片控制步进电机的输出方式有哪几种？

    答：有单四拍、双四拍、四相八拍三种方式。特别提醒

    (1)一定不要将S14接反，否则会使电路无法正常工作。

    (2)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分进行适当的连接，并考虑元器件之间的相互影响。项目15 有刷直流电机驱动电路系统

    设计

    设计任务

    设计一个555多谐振荡器，使其产生PWM信号，并通过三极管放大

    此信号来驱动直流电机。基本要求

    使用555芯片构成可调占空比的多谐振荡器，输出PWM信号及运用

    三极管共同构成有刷直流电机驱动电路，改变输出的PWM波占空比来

    调节有刷直流电机的速度，此系统设计必须满足如下要求：

    5V稳压电路给555多谐振荡器和电机供电；

    555多谐振荡器产生一定频率和占空比的方波；

    三极管放大555多谐振荡器产生的微弱电流，来驱动有刷直流电

    机。总体思路

    运用555电路组成多谐振荡器电路，产生具有一定占空比的方波信

    号，并能够调节信号的占空比，从而达到改变有刷直流电机速度的目

    的，由于数字集成电路输出的电流比较小，所以运用三极管来放大电

    流，以达到能驱动有刷直流电机的目的。系统组成

    整个有刷直流电机驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源和7805稳压电路；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定占空比和一定频率的方波信

    号；

    NPN三极管控制有刷直流电机电路，三极管放大集成电路中毫安级

    的小电流，使其达到直流电机正常工作的电流。

    整个系统框图如图15-1所示。

    图15-1 系统框图电路原理图 (见图15-2)

    图15-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接6V电源对有刷直流电机供

    电，经过7805稳压电路后，对555多谐振荡器供电，如图15-3所示。

    图15-3 电源模块

    图15-3中，J2外接6V电源和地，SW1是开关，U2是7805。当外接

    6V电源后，闭合开关SW1，7805稳压电路的输出端产生+5V的电压，如

    图15-4所示。图15-4 7805稳压电路产生5V电压

    2.555多谐振荡器

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而来间接控制MOS管

    的开、关，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设计的555多谐

    振荡器如图15-5所示。

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图15-6、图15-7所示。

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。图15-5 555多谐振荡器

    图15-6 555定时器的内部结构图15-7 555定时器的引脚

    由图15-4中555定时器构成的多谐振荡器电路可知，555定时器2引

    脚与6引脚之间的电容C2起到充放电的作用，在C2充电过程中，3引脚

    输出高电平，在C2放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信

    号，其振荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=(R2+RV1)C1ln2≈0.7(R2+RV1)C2

    放电时间：

    T2=(R1+RV2)C1ln2≈0.7(R1+RV2)C1

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+R2+RV)C1ln2≈0.7(R1+R2+RV)C1

    则方波的振荡频率为：

    方波的占空比为：

    因此改变R1、R2、RV和C1就可以改变振荡频率，改变滑动变阻器

    上、下部分阻值，就可以改变输出信号占空比了，RV1越大，RV2阻值越

    小，输出的信号占空比越大，电机的转速越快，这样就可以调节有刷直

    流电机的速度。这里初步设定 R1=200kΩ、R2= 200kΩ、C1=0.1μF，RV为500kΩ的滑动变阻器。对图15-5进行仿真，当滑动变阻器处于0%位置

    时，仿真结果如图15-8所示；当滑动变阻器处于100%位置时，仿真结

    果如图15-9所示。从仿真结果来看，改变滑动变阻器上、下部分阻值，可以改变占空比。

    图15-8 滑动变阻器处于0%位置时的波形

    图15-9 滑动变阻器处于100%位置时的波形

    3.NPN三极管控制有刷直流电机模块

    这里所使用的6V有刷直流电机模块如图15-10所示。图15-10 NPN三极管控制有刷直流电机模块

    图15-10中，LS1为蜂鸣器，Q1为NPN三极管，M1是有刷直流电

    机。当Q1的基极为高电平时，Q1导通，有刷直流电机转动；当Q1的基

    极为低电平时，Q1截止，但是由于三极管有放大电流作用，可以驱动

    有刷直流电机，其仿真图如图15-11所示。经过仿真测试，改变脉冲的

    占空比可以改变有刷电机的转速，满足设计要求。

    图15-11 NPN三极管控制有刷直流电机仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图15-12所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图15-12 仿真图

    图15-12 仿真图 (续)PCB原理图 (见图15-13)

    图15-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行焊接元器件，得到的实物如图15-14所示。

    图15-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)本设计中三端稳压器7805的作用是什么？

    答：它的作用是将外接的电源稳压到5V给555多谐振荡器供电。

    (2)本设计中针对555多谐振荡器加上二极管D2和D3的作用是什

    么？

    答：加入了二极管D2和D3，电容的充电电流和放电电流流经不同

    的路径，充电电流只流经R2与R31，放电电流只流经R4与R32，这时候

    调节滑动变阻器不改变产生的方波频率，只改变方波的占空比。

    (3)本设计中运用NPN三极管的作用是什么？

    答：本设计中主要用NPN三极管来放大电流，从而达到驱动电机转

    动的作用。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分进行适当的连接，并考虑元器件之间的相互影响。

    (2)电源正、负极千万别接反；NPN三极管千万别接错，把集电

    极与发射极接反会导致电路不能正常工作。项目16 IGBT驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个IGBT驱动电路，用三极管可以控制IGBT的开、关。基本要求

    这里采用三极管控制IGBT的开、关，由于开关电路控制三极管的

    导通，开关电路是光耦合器，所以必须满足以下条件：

    用555多谐振荡器产生一定频率的脉冲作为光耦合器的输入；

    使用+15V供电电压；

    用指示灯显示IGBT的导通与关断。总体思路

    555多谐振荡器产生脉冲使光耦合器导通，光耦合器导通后，使三

    极管导通，这样就可以驱动IGBT的导通，指示灯亮。系统组成

    整个IGBT驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源与电源供电显示电路；

    开关电路，包括555多谐振荡器和光耦合器，控制三极管的导通和

    关闭；

    IGBT驱动电路，控制 IGBT的开关。

    整个系统框图如图16-1所示。

    图16-1 系统框图电路原理图 (见图16-2)

    图16-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接15V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图16-3所示。

    图16-3中，J2外接15V电源和地，B2是开关，D4是LED灯。当外接

    15V电源后，闭合开关B2，如果D4亮了，说明外接电源正常。

    图16-3 电源模块

    2.开关模块

    这里的开关模块采用光耦合器，输入信号由555多谐振荡器产生的

    方波提供，如图16-4所示。

    图16-4中，U2是光耦合器，555芯片组成多谐振荡器。为了便于仿

    真观察，555多谐振荡器产生0.5Hz频率的方波，其波形如图16-5所示。图16-4 开关模块

    图16-5 555多谐振荡器产生方波波形

    当555多谐振荡器产生方波处于高电平时，光耦合器导通；处于低电平时，光耦合器不导通。

    3.IGBT驱动模块

    这里采用三极管驱动IGBT，如图16-6所示。

    图16-6 IGBT驱动模块

    图16-6中，Q1为IGBT，Q2～Q4为三极管。

    当光耦合器导通以后，三极管Q2导通，Q2导通使Q3、Q4也导通，前面三极管全部导通，使IGBT、Q1导通，发光二极管D1亮，其仿真图

    如图16-7所示；当光耦合器没导通，三极管Q2截止，Q2截止使Q3、Q4

    也截止，前面三极管全部截止，使IGBT、Q1截止，发光二极管D1灭，其仿真图如图16-8所示。三极管导通、截止波形如图16-9所示；IGBT导

    通、截止波形如图16-10所示。其中，稳压管D2、D3是保护IGBT的，以

    防其被损坏。图16-7 IGBT管导通仿真图

    图16-8 IGBT截止仿真图图16-9 三极管导通、截止波形

    图16-10 IGBT导通、截止波形调试与仿真

    对设计好的电路进行仿真，仿真图如图16-11所示，仿真波形如图

    16-12所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图16-11 仿真图图16-12 仿真波形PCB原理图 (见图16-13)

    图16-13 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图16-14所示。

    图16-14 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)光耦合器的原理是什么？

    答：当输入高电平时，光耦合器内部发光二极管发光，使三极管导

    通，从而使电路导通。

    (2)三极管前为什么加一个电阻？

    答：防止三极管被烧，起到保护作用。

    (3)如何判断IGBT是否导通？

    答：IGBT驱动电路是使用三极管驱动IGBT导通的，通过观察LED

    的亮灭情况来判断IGBT是否导通。特别提醒

    (1)加电测试之前要检查PCB有无短路。

    (2)加电源测试时一定要注意不要接触到电，防止触电。项目17 双极性三极管对管驱动电路

    系统设计

    设计任务

    设计一个简单的555多谐振荡器，使NPN与PNP三极管循环导通，使LED灯循环闪烁。基本要求

    根据PNP与NPN三极管饱和导通条件，运用三五芯片构成多谐振荡

    器，使其产生正、负电平方波信号，并通过一个NPN三极管、一个PNP

    三极管共同构成双极性三极管对管驱动电路，使两路发光二极管循环闪

    烁，所以必须满足以下条件：

    运用7805稳压电路构成5V稳压电路，给555芯片正极供电；

    运用555芯片构成的555多谐振荡器产生一定频率的方波信号；

    NPN与PNP三极管循环导通，使这两个三极管控制的LED灯循环闪

    烁。总体思路

    运用7805稳压电路产生5V稳压源，给555芯片的电源端供电，这样

    就可以运用555电路组成能够产生一定频率的方波信号的多谐振荡器电

    路，提供给由NPN和PNP三极管构成的双极性三极管对管驱动电路，使

    两路发光LED循环发光。系统组成

    整个双极性三极管对管驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    7805稳压电路，把外接的直流电源的供电电压稳压至5V，给555多

    谐振荡器电路供电；

    555多谐振荡器，用于输出具有一定频率的方波信号；

    双极性三极管对管电路，使两路LED循环闪烁。

    整个系统框图如图17-1所示。

    图17-1 系统框图电路原理图 (见图17-2)

    图17-2 电路原理图模块详解

    1.7805稳压电路

    我们在前面直流稳压源中已提到这个电路，由于给555多谐振荡器

    正电源供电使用5V，外接直流电源，所以运用7805芯片构成三端稳压

    器，外接正电压转换成5V给555多谐振荡器电路供电，如图17-3所示。

    图17-3 电源模块

    图17-3中，7805芯片的输入端接入VCC，经过稳压器输出5V电压给

    555多谐振荡器的正端供电，电容C3、C4、C5、C6起到滤波的作用，二

    极管D6起到保护电路的作用，发光二极管D5起到电源指示的作用，电

    阻R6起到限流的作用，防止烧毁D5。

    2.555多谐振荡器

    由于需要方波来控制NPN三极管的开、关，从而间接控制MOS管的

    开关，所以设计了555多谐振荡器来产生方波，这里设计的555多谐振荡

    器如图17-4所示。图17-4 555多谐振荡器

    555定时器成本低、性能可靠，只要外接几个电阻、电容，就可以

    实现多谐振荡器、单稳态触发器及斯密特触发器等变换电路产生脉冲。

    它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控

    制等方面。555定时器的内部结构和引脚如图17-5、图17-6所示。图17-5 555定时器的内部结构

    图17-6 555定时器的引脚

    555定时器的功能主要由两个电压比较器决定。两个电压比较器的

    输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源和地之间加上电压，当5引脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC3，C2的

    反相输入端的电压为VCC3。若输入端TR的电压小于VCC3，则比较器C2

    输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的

    电压大于2VCC3，同时TR端的电压大于VCC3，则C1的输出为0，C2的输

    出为1，可将RS触发器置0，使其输出为0电平。

    由图1.4中555芯片构成的多谐振荡器电路可知，555芯片2引脚与6

    引脚之间的电容C1起到充放电的作用，在C1充电过程中，3引脚输出高电平，在C1放电过程中，3引脚输出低电平，因此得到方波信号，其振

    荡周期为T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

    充电时间：

    T1=R1C1ln2≈0.7R1C1

    放电时间：

    T2=R2C1ln2≈0.7R2C1

    方波的振荡周期：

    T=T1+T2=(R1+R2)C1ln2≈0.7(R1+R2)C1

    则方波的振荡频率：

    方波的占空比：

    因此改变R1、R2和C1就可以改变振荡频率，所以初步设

    R1=430kΩ、R2=300kΩ、C2=10μF，得出占空比q=25。对图1.4进行仿

    真，仿真结果如图17-7所示。图17-7 555多谐振荡器产生方波波形

    3.双极性三极管对管模块

    这里所使用的NPN和PNP三极管如图17-8所示。

    图17-8 双极性三极管对管模块

    图17-8中，由于NPN三极管饱和导通条件为Ub>Ue，且Ub>Uc，而

    PNP三极管饱和导通条件为Ue>Ub，且Uc>Ub，如图17-8所示，三极管

    Q1与Q2组成三极管对管电路，其中Q1为NPN管，Q2为PNP管，Q1的发

    射极接地，Q2的集电极接地，它们的基极都通过一个1kΩ电阻连接到

    555多谐振荡器的输出端，这里设计的555电路能输出正、负5V电平，当555电路输出为+5V电平时，Q1饱和导通，Q2截止，发光二极管D1亮，如图17-9所示，当555电路输出为-5V电平时，Q2饱和导通，Q1截

    止，发光二极管D4亮，如图17-10所示，因此能驱动D1与D4循环闪烁。

    图17-9 NPN导通时的仿真图

    图17-10 PNP导通时的仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图17-11所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图17-11 仿真图

    图17-11 仿真图 (续)PCB原理图 (见图17-12)

    图17-12 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图17-13所示。

    图17-13 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)NPN三极管饱和导通条件是什么？

    答：NPN三极管饱和导通条件为Ub>Ue，且Ub>Uc。

    (2)PNP三极管饱和导通条件什么？

    答：PNP三极管饱和导通条件为Ue>Ub，且Uc>Ub。

    (3)若用三五多谐振荡器产生0.7Hz的方波信号，如何配置电容电

    阻？

    答：振荡频率公式为 ，所以我们配置电容

    C11为1μF，电阻R6和R8都为1MΩ即可。特别提醒

    (1)焊接PCB之前首先要测试PCB有无短路。

    (2)接入电源时，千万不要把电源正、负极接反，烧毁元器件。项目18 电磁阀驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的电磁阀驱动电路，通过按钮开关控制市场上的12V

    常闭电磁阀打开和闭合。基本要求

    由于这里使用的是12V常闭电磁阀，要驱动电磁阀，应满足如下要

    求：

    使用12V供电电压；

    带有光耦合控制电路；

    用发光二极管来判断电磁阀的开关状态。总体思路

    电磁阀驱动电路是通过光耦合器控制三极管的导通，进而控制电磁

    阀的打开与闭合。电磁阀导通的同时，与之并联的LED灯也随之亮，来

    显示电磁阀正在工作。由于电磁阀导通时电流特别大，选用大功率管

    TIP122来控制电路的导通、截止和大功率二极管1N4007与电磁阀形成

    回路消弱逆流电流的冲击。系统组成

    整个电磁阀驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    直流稳压电源和电源供电显示电路；

    开关电路，采用光耦合器；

    NPN三极管控制电磁阀电路，用于控制电磁阀的导通与闭合。

    整个系统框图如图18-1所示。

    图18-1 系统框图电路原理图 (见图18-2)

    图18-2 电路原理图模块详解

    1.电源模块

    由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源，这里为

    了设计方便，直接用一个两脚排针，外接12V电源对系统进行供电，并

    运用发光二极管指示电源是否供电正常，如图18-3所示。

    图18-3中，J2外接12V电源和地，B2是开关，D3是LED灯。当外接

    12V电源后，闭合开关B2，如果D3亮了，证明外接电源正常。

    2.开关模块

    由于需要控制三极管的导通来控制电磁阀的开关，所以用光耦合器

    作为开关电路，来控制三极管的导通、截止，如图18-4所示。

    图18-4中，U1是光耦合器，B1是开关。仿真运行时，闭合开关

    B1，D4灯亮，说明光耦合器正常工作，其仿真图如图18-5所示。

    3.NPN三极管控制电磁阀模块

    本文所使用的是12V电磁阀，模块电路图，如图18-6所示。

    图18-3 电源模块图18-4 开关模块

    图18-5 开关电路仿真图图18-6 NPN三极管控制电磁阀模块

    图18-6中，J1是电磁阀，Q1为NPN三极管，供电电压为+12V。因

    为电磁阀导通电流比较大，即选用Q1为大功率三极管，D2是大功率二

    极管，对电路进行保护。由于仿真没有电磁阀模型，但是，当电磁阀调

    好以后就相当于一个电阻，所以用电阻代替电磁阀，如图18-7所示。

    图18-7 NPN三极管控制电磁阀仿真图

    仿真运行时，闭合开关B1，光耦合器导通，使三极管导通，让电磁

    阀打开，即发光二极管D1亮了，也说明电磁阀打开了。RV是滑动变阻

    器，当滑动变阻器处于100%时，其仿真图如图18-8所示；当滑动变阻

    器处于0%时，其仿真图如图18-9所示。当电磁阀两端的电压有变化

    时，则说明电磁阀的开口大小也有所变化。图18-8 滑动变阻器处于100%位置时电磁阀电路仿真图

    图18-9 滑动变阻器处于0%位置时电磁阀电路仿真图调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图18-10所示，从仿真的结果

    来看，系统满足设计要求。

    图18-10 仿真图PCB原理图 (见图18-11)

    图18-11 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图18-12所示。

    图18-12 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)PC817是什么芯片？

    答：一种常用的光耦合器。

    (2)电路仿真时没有电磁阀怎么办？

    答：可以用继电器代替，它们的原理差不多。

    (3)图18-2中，1kΩ电位器是否可以换成定值电阻？

    答：不可以，仿真时用的是继电器，与实际的电磁阀有一定的区

    别，加一个电位器方便电路调试。特别提醒

    (1)当电路各部分设计完毕后，必须对各部分进行适当的连接，并考虑元器件之间的相互影响。

    (2)设计完成后要对电路进行噪声分析、频率分析等测试。项目19 晶闸管驱动电路系统设计

    设计任务

    设计一个简单的晶闸管驱动电路，能方便地调整市电的输出电压，供用电器使用。基本要求

    由于使用的是双向晶闸管，要驱动双向晶闸管，必须满足如下要

    求：

    使用220V50Hz的交流供电电压；

    设计电路防止浪涌损坏晶闸管；

    输出电压范围是140～220V。总体思路

    通过RC充电电路对晶闸管的控制极与阳极放电，使晶闸管导通，同时还需要一个滑动变阻器来改变输出电压；另外，设计RC串联电路

    防止浪涌。系统组成

    整个晶闸管驱动电路系统主要分为以下3个部分：

    交流电输入电路浪涌吸收电路，防止浪涌电流电压损坏晶闸管；

    晶闸管触发电路，通过RC充放电以及双向触发二极管来实现对晶

    闸管的触发；

    负载电路，通过改变滑动变阻器的阻值，来改变负载两端的电压。

    整个系统框图如图19-1所示。

    图19-1 系统框图电路原理图 (见图19-2)

    图19-2 电路原理图模块详解

    1.交流电输入模块

    图1.2中，V1输入220V50Hz的交流电，输入波形如图19-3所示。

    图19-3 输入波形

    2.浪涌吸收模块

    为防止晶闸管被市电220V交流电压的浪涌电流电压损坏，选择

    0.1μF的电容与100Ω的电阻串联，降低晶闸管之间的变化速率，防止晶

    闸管误导通，吸收电压尖峰。

    3.晶闸管触发模块

    这里所使用的是双向晶闸管，晶闸管触发模块如图19-4所示。图19-4 晶闸管触发模块

    图19-4中，U1是双向晶闸管，D1是双向二极管，输入电压是

    220V50Hz。输入交流电单相正弦半波由零开始增大时，电源通过RV和

    R2对电容C2充电，当电容C2的电压升高到大于双向触发二极管D1的击

    穿电压时，双向触发二极管D1导通，电容C2通过双向触发二极管D1向

    双向晶闸管U1的控制极和阳极放电，使双向晶闸管U1导通。当电源电

    压由正半波过零变负时，双向晶闸管U1阻断，电容C2开始反向充电，当充电电压高于双向稳压二极管D1的击穿电压时，双向稳压二极管D1

    导通，电容C2通过双向晶闸管U1的阳极和控制极放电，晶闸管U1又导

    通，如此循环。其中，当调节滑动变阻器时，可以改变电容C2的充电电

    流，因此改变了晶闸管的导通角，即改变晶闸管的输出电压。当滑动变

    阻器处于0%位置时，其输出波形如图19-5所示；当滑动变阻器处于

    100%位置时，其输出波形如图19-6所示。从输出波形来看，改变滑动

    变阻器的有效输入阻值，可以改变晶闸管电压输出。图19-5 当滑动变阻器处于0%位置时晶闸管的输出波形

    图19-5 当滑动变阻器处于100%位置时晶闸管的输出波形

    4.负载模块

    本次使用灯泡作为负载，如图19-6所示。由于有效电压最大为

    153V，所以灯泡额定电压设置为150V。当滑动变阻器改变时，晶闸管

    输出变化，灯泡的亮度也有变化，如图19-7所示。

    图19-6 负载模块图19-7 灯泡亮度及电压值调试与仿真

    对所设计的系统进行仿真，仿真图如图19-8所示，仿真波形如图19-

    9所示，从仿真的结果来看，系统满足设计要求。

    图19-8 仿真电路图图19-9 仿真波形PCB原理图 (见图19-10)

    图19-10 PCB原理图实物测试

    对PCB进行元器件焊接，得到的实物如图19-11所示。

    图19-11 实物

    最后通过实物测试，系统满足设计要求。思考与练习

    (1)2000W晶闸管调压器的输出电压要调到50V，其输出功率有多

    大 (市电电压按220V计算)？

    答：晶闸管调压器的输出功率不是恒定的，也就是说，当它的输出

    电压变化时，它的输出功率并不是能够一直保持额定功率不变，而是额

    定输出电流不变，因为晶闸管的最大输出电流是受到元件本身性能限制

    的。如果是2000W的晶闸管调压器，市电为220V的话，有效电流最大是

    2000220=18.2(A)，那么它的输出电压要调到50V时它的最大输出功

    率大概是455W左右。

    (2)晶闸管驱动电路应用于电感负载应该注意哪些问题？

    答：RC浪涌吸收电路是为了抑制晶闸管导通时的自感电势尖峰。

    如果不加入此电路，不但晶闸管极易击穿，负载电路的电感线圈也会产

    生匝间、或电机绕组间击穿，这是不能忽视的。

    (3)使用晶闸管驱动电路对LED灯进行调光时，为什么LED灯会

    闪烁？

    答：市电电压几乎同时施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加

    到电感的电压阶跃变化会导致振荡。如果调光器电流在振荡期间低于晶

    闸管电流，晶闸管将停止导电。晶闸管触发电路充电，然后重新导通调

    光器。这种不规则的多次晶闸管重启动，可使LED灯产生不需要的音频

    噪声和闪烁。特别提醒

    (1)因输入电压为市电电压，故测试时要小心。

    (2)注意晶闸管过载的保护。反侵权盗版声明

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    面许可，复制、销售或通过信息网络传播本作品的行为；歪曲、篡改、剽窃本作品的行为，均违反《中华人民共和国著作权法》，其行为人应

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