19世紀(jì)興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越來(lái)越重要的地位。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到彩色流水燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來(lái)裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場(chǎng)合、不同時(shí)間段的需要來(lái)調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間。因此，在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)，設(shè)計(jì)這款彩燈循環(huán)發(fā)光控制器，通過(guò)對(duì)NE555集成時(shí)基電路和計(jì)數(shù)器/譯碼分配器CD4017等集成塊的合理組建，實(shí)現(xiàn)了對(duì)彩燈的循環(huán)發(fā)光控制功能。動(dòng)態(tài)霓虹燈應(yīng)該聚而不散、不能為了追求“跳躍”而給人凌亂的感覺(jué)，不管采用何種色彩，何種圖案，都應(yīng)該有順序地漸變和跳躍，給受眾一種秩序感，主次感、并便于觀眾根據(jù)規(guī)律的節(jié)奏接著看第二次、第三次。在設(shè)計(jì)制作時(shí)，既要給人以變幻的吸引力，又要主次分明，沒(méi)有色彩和圖案紊亂的感覺(jué)。變換、閃爍、跳躍式的霓虹燈為促進(jìn)銷售，為營(yíng)造歡樂(lè)、多姿多彩的生活正越來(lái)越受到人們的重視與歡迎2.2實(shí)驗(yàn)元器件構(gòu)成及功能分析通過(guò)這次實(shí)踐，極大的鍛煉了電路設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，作為電氣專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能，這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書(shū)館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)對(duì)電路的仿真再到最后電路的成型，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)。同時(shí)，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)韌的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)模塊電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。節(jié)日彩燈使生活中常常用到的裝飾物品。它集中地運(yùn)用了數(shù)模電、LED、,自動(dòng)控制等技術(shù)。1.2課題來(lái)源隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的快速進(jìn)步，智能化技術(shù)的開(kāi)發(fā)速度越來(lái)越快,智能度越來(lái)越高,應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。在海洋開(kāi)發(fā)、宇宙探測(cè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、社會(huì)服務(wù)、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域。在娛樂(lè)方面，場(chǎng)地的裝飾離不開(kāi)彩燈。在建筑方面也采用彩燈來(lái)裝飾高樓大廈。彩燈又靈活多變的點(diǎn)亮方式，裝飾效果非常好，特別時(shí)晚上使得高樓大廈更加漂亮。是彩燈的應(yīng)用才使得城市的夜景非常迷人1.3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)外，控制系統(tǒng)有很多采用數(shù)電控制。因此，數(shù)電的發(fā)展將有助于簡(jiǎn)單實(shí)用電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。在本設(shè)計(jì)中，采用比較先進(jìn)的555集成定時(shí)器、74LS161四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、8選1數(shù)據(jù)選擇器等元器件1.4研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)本次設(shè)計(jì)主要研究循環(huán)彩燈的控制，并且伴隨著音樂(lè)變化彩燈也改變花樣。設(shè)計(jì)需用到我們?cè)诖髮W(xué)期間學(xué)的一些專業(yè)知識(shí)，例如數(shù)電知識(shí)、模電知識(shí)、傳感器知識(shí)等。因此，這就需要自己對(duì)知識(shí)進(jìn)行反復(fù)復(fù)習(xí)，弄懂這些知識(shí)點(diǎn)。自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中有些地方自己不明白，這就需要自己?jiǎn)柪蠋?、同學(xué)，還有就是上網(wǎng)查資料，去圖書(shū)館借閱相關(guān)知識(shí)的書(shū)籍。自己根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求來(lái)設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)方案的篩選分析，做到了連線簡(jiǎn)單，成本低，更好的理解。有很多不足，但我相信老師會(huì)理解自己的知識(shí)儲(chǔ)備不是很完善，希望老師對(duì)自己的不足之處指出與諒解。第2章研究方案2.1總體方案的設(shè)計(jì)針對(duì)題目設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)分析與思考，擬定以下二種方案：方案一：總體電路共四大塊。第一塊音樂(lè)開(kāi)始；第二塊實(shí)現(xiàn)彩燈節(jié)拍的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)彩燈花型的控制；第四塊實(shí)現(xiàn)花型演示電路的產(chǎn)生。主體框圖如下：彩燈節(jié)拍的控制花型演示電路音樂(lè)芯片彩燈節(jié)拍的控制花型演示電路音樂(lè)芯片控制方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為三塊。第一塊實(shí)現(xiàn)555時(shí)鐘信號(hào)電路輸出脈沖信號(hào)；第二塊彩燈節(jié)拍和花型的控制和實(shí)現(xiàn)音樂(lè)芯片開(kāi)始工作；第三塊是花型演示電路的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下：555時(shí)鐘信號(hào)電路彩燈節(jié)拍和花型的控制音樂(lè)芯片花型演示電路2.2總體方案的比較、分析、選擇。方案一與方案二有幾點(diǎn)不同，首先音樂(lè)芯片選擇的不同致使采用了不同的連線方案。方案一是音樂(lè)芯片中的樂(lè)曲節(jié)拍控制彩燈的亮滅；方案二則音樂(lè)芯片與彩燈是兩個(gè)獨(dú)立單元，但由于控制彩燈的節(jié)拍使之與音樂(lè)的節(jié)拍相同致使兩種方案效果相同-----隨音樂(lè)的節(jié)拍使彩燈亮滅。其次觸發(fā)出方式不同方案一是由音樂(lè)芯片單獨(dú)觸發(fā)的，方案二則由555時(shí)鐘信號(hào)電路芯片同時(shí)觸發(fā)的彩等部分與音樂(lè)部分。最后方案二將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對(duì)簡(jiǎn)單。這樣設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡(jiǎn)單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點(diǎn)則是：中間單元電路連線過(guò)于繁多，容易出錯(cuò)。且可能出現(xiàn)線與關(guān)系。要4避免這些，則勢(shì)必造成門(mén)電路使用過(guò)多。導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而方案一則將以上兩種功能分開(kāi)設(shè)計(jì)，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)在于：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對(duì)后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來(lái)方便。缺點(diǎn)則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對(duì)復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂刂齐娐泛?jiǎn)單，花型也比較簡(jiǎn)單。基于以上原因，加上為了確保短時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，我選擇了連線少易于組裝和調(diào)試的方案一。5第3章單元電路的設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)所使用的元件3.1.1555定時(shí)器555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便的構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路，在工業(yè)控制、定時(shí)、仿聲、電子樂(lè)器及防盜報(bào)警等方面運(yùn)用很廣。1.電路組成555集成定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)圖，它由五個(gè)部分組成：(1)基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門(mén)組成，R是專門(mén)設(shè)置的可從外部進(jìn)行置0的復(fù)位端，當(dāng)R=0石，使Q=0、Q=1.C1、C2是兩個(gè)電壓比較器。比較器有兩個(gè)輸入端，分別標(biāo)有+號(hào)和—號(hào)，如果用U+和U-表示相應(yīng)輸入端所加的電壓，則當(dāng)U+>U-時(shí)其輸出為高電平，U+<U-時(shí)輸出為低電平，兩個(gè)輸入端基本上不向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于三個(gè)阻值均為5k2的電阻串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成分壓器(555也因此而得名),為比較器C1和C2提供參考電壓，C1+U+=2Vcc/3、C2-U-=Vcc/3。如果在電壓控制端CO另加控制電壓，則可改變C1、C2的參考電壓。工作中不使CO端時(shí)，一般過(guò)一個(gè)0.01UF的電容接地，以旁路高頻干擾。(4)晶體管開(kāi)關(guān)和輸出緩沖器晶體管1D構(gòu)成開(kāi)關(guān)，其狀態(tài)受Q端控制，當(dāng)Q為0時(shí)'D截止、為1時(shí)1D導(dǎo)通。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器G?,其作用是提高定時(shí)器帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對(duì)負(fù)載定時(shí)器的影響。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器G?,其作用是提高定時(shí)器帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對(duì)負(fù)載定時(shí)器的影響。綜上所述可知，555定時(shí)器不僅提供了一個(gè)復(fù)位電平為2Vcc/3、置位電平為Vcc/3,且可通過(guò)R端直接從外部進(jìn)行置0的基本RS觸發(fā)器，而且還給出了一個(gè)狀態(tài)受該觸發(fā)器Q端控制的晶體管開(kāi)關(guān)，因此使用起來(lái)極為靈活。2.基本功能—6—表6.0.1所示是555定時(shí)器的功能表，它全面的表示了555的基本功能。RU?TD的狀態(tài)XX0導(dǎo)通1導(dǎo)通1不變不變1截止觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變，因此也保持原來(lái)狀態(tài)不變。555定時(shí)器的電源電壓范圍較大，雙極性電路Vcc=4.5~16V,輸出高電平不低于電源電壓的90%,帶拉電流和灌電流負(fù)載的能力可達(dá)200MA;CMOS電路vo=3～18V,輸出高電平不低電源電壓的95%,帶拉電流負(fù)載的能力為1MA,帶灌電流的負(fù)載能力為3.2MA。圖3-2555定時(shí)器各管腳說(shuō)明：1接地2觸發(fā)3輸出4復(fù)位5控制電壓6門(mén)限(閾值)7放電8電源電壓Vcc。其功能主要用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)(脈沖信號(hào))。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。3.1.274LS161四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器在圖5.2.14中，CP是輸入計(jì)數(shù)脈沖，也就是加到各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端的時(shí)鐘脈沖，CR是清零端；LD是置數(shù)控制端；CT,和CT,是兩個(gè)計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)控制端；D?~D?是并行輸入數(shù)據(jù)端；CO是進(jìn)位信號(hào)輸出端；Q。~o?是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。CRCPD?D?D?D?CTp地圖3-3集成計(jì)數(shù)器74LS16表3-474LS161的狀態(tài)表輸入輸出注qN+1.QN+1qN+1,aN+1?0XXXXXXXOO010XXXXXX11X計(jì)數(shù)110XXXX保持X0XXX保持0由表5.2.1所示狀態(tài)表可以清楚的看出，同步加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能：異步清零功能當(dāng)CR=0時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。從表中可看出，在CR=0時(shí)，其他輸入信號(hào)都不起作用，由時(shí)鐘觸發(fā)器的邏輯特性知道，其異步輸入端信號(hào)是優(yōu)先的，CR=0正是通過(guò)復(fù)位計(jì)數(shù)器也即是異步清零的?！?—是一個(gè)具有異步清零、同置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二位同步加法計(jì)數(shù)器。3.1.374LS1518選1數(shù)據(jù)選擇器(1)圖所示是集成8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151的外引腳功能端排列圖。圖所741s151圖3-58選1數(shù)據(jù)選擇器型號(hào)輸入輸出DA?A?A?YXX01D?D?)0D?0D?D?D?0lD?0D?1D?1D?1D?l1D?由表所示真值表可以明顯看出：當(dāng)選通輸入端信號(hào)S=1時(shí)選擇器被禁止，輸入數(shù)據(jù)和地址均不起作用。當(dāng)S=0時(shí)選擇器被選中，或者說(shuō)使能(工作)。3.1.474LS1944位雙向移位寄存器(1)引出端排列圖和邏輯功能示意圖圖所示是4位雙向移位寄存器74LS194的引腳排列圖和邏輯功能示意圖。是清零端；是工作狀態(tài)控制端；和分別為右移和左移串行數(shù)碼輸入端；是并行數(shù)碼輸出端.。CP是時(shí)鐘脈沖——移位操作信號(hào)。圖3-74位雙向移位寄存器74LS1943.1.5音樂(lè)芯片圖3-8音樂(lè)芯片TE1300音樂(lè)芯片是一種比較簡(jiǎn)單的語(yǔ)音電路.它通過(guò)內(nèi)部的振蕩電路.再外接小量分立元件.就能產(chǎn)生各種音樂(lè)信號(hào).音樂(lè)芯片是語(yǔ)音集成電路的一個(gè)重要分支.目前廣泛用于音樂(lè)卡.電子玩具.電子鐘.電子門(mén)鈴.家用電器等場(chǎng)合.根據(jù)音樂(lè)輸出的特點(diǎn)我們將音樂(lè)電路分為以下幾類：?jiǎn)吻?復(fù)音.音樂(lè)帶閃燈.唱歌.按封裝形式有COB黑膏軟封裝和三極管封裝形式.音樂(lè)芯片由以下幾個(gè)部分組成(芯片內(nèi)部原理圖):邏輯控制電路.振蕩器.地址計(jì)數(shù)器.音符節(jié)拍存貯器(ROM).音階發(fā)生器.輸出驅(qū)動(dòng)器.—11—(3)、工作電壓：直流4~6伏，干電池即可(4)、特點(diǎn)：1、具有信號(hào)輸出指示。2、單路信號(hào)輸出。3、輸出有效信號(hào)為低電平。4、當(dāng)有聲音時(shí)輸出低電平。5、可以用于聲控?zé)簦浜瞎饷魝鞲衅髯雎暪鈭?bào)警，以及聲音控制，聲音檢測(cè)的場(chǎng)合。6、輸出為數(shù)字量為，和1。7、內(nèi)置聲音傳感器及555時(shí)鐘信號(hào)電路3.1.6電阻/可變電阻圖3-9本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中選用的電阻/可變電阻導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻。主要職能就是阻礙電流流過(guò),應(yīng)用于限流、分流、降壓、分壓、負(fù)載與電容配合作濾波器及阻匹配等。電阻器簡(jiǎn)稱電阻(Resistor,通常用“R”表示)是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。電阻都有一定的阻值，它代表這個(gè)電阻對(duì)電流流動(dòng)阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號(hào)“Ω”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一個(gè)電阻器的兩端加上1伏特的電壓時(shí)，如果在這個(gè)電阻器中有1安培的電流通過(guò)，則這個(gè)電阻器在國(guó)際單位制中，電阻的單位是Q(歐姆),此外還有KQ(千歐)MΩ(兆歐)。其中：電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法，數(shù)字法。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見(jiàn)。由于一些電路中的電阻比較小，很少被標(biāo)上阻值，即使有，一般也采用數(shù)字法，即：10^1——表示10Q的電阻；10^2——表示100Q的電阻；10^3——表示1KΩ的電阻；10^4——表示10KΩ的電阻；10^6——表示1MΩ的電阻；10^7——表示10MΩ的電阻。如果一個(gè)電阻上標(biāo)為22×10^3,則這個(gè)電阻為22KΩ、數(shù)碼法是用三位數(shù)字表示元件的標(biāo)稱值。從左至右，前兩位表示有效數(shù)位，第三位表示10n(n=0～8)。當(dāng)n=9時(shí)為特例，表示10^(-1)。塑料電阻器的103表示10×10^3=10k。片狀電阻多用數(shù)碼法標(biāo)示，如512表示5.1KΩ。電容上數(shù)碼標(biāo)示479為47×10^(-1)=4.7pF。而標(biāo)志是0或000的電阻器，表示是跳線，阻值為0Q。數(shù)碼法標(biāo)示時(shí)，電阻單位為歐姆，電容單位為PF,電感一般不用數(shù)碼標(biāo)示。電阻器的電氣性能指標(biāo)通常有標(biāo)稱阻值，誤差與額定功率等。它與其它元件一起構(gòu)成一些功能電路，如RC電路等。電阻是一個(gè)線性元件。說(shuō)它是線性元件，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經(jīng)一個(gè)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比——即它是符合歐姆定律：I=U/R常見(jiàn)的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恒定，且電壓和電流值限制在額定條件之內(nèi)時(shí)，可用線性電阻器來(lái)模擬。如果電壓或電流值超過(guò)規(guī)定值，電阻器將因過(guò)熱而不遵從歐姆定律，甚至還會(huì)被燒毀。電阻的種類很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。測(cè)試：使用萬(wàn)用表判斷出電阻的好壞：將萬(wàn)用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬(wàn)用表的兩個(gè)表筆放在電阻的兩端，就可以從萬(wàn)用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)注意的是，測(cè)試電阻時(shí)手不能接觸到表筆的金屬部分。3.1.7電容若干電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號(hào)的旁路、交直流電路的交流耦合等。電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示(如C13表示編號(hào)為13的電容)。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開(kāi)而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)。在國(guó)際單位制里，電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等，換1法拉(F)=1000毫法(mF)=1000000微法(μF)的一種介質(zhì)有電解液涂層有極性，分正負(fù)不可接錯(cuò)。電容(Electriccapacity),由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣材料(介質(zhì))構(gòu)成。電解電容有以下幾個(gè)特點(diǎn)：a、單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。b、額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬(wàn)μf甚至幾f(但不能和雙電層電容比)。c、價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。電解電容器通常是由金屬箔(鋁/鉭)作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層(氧化鋁/鉭五氧化物)作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過(guò)電解質(zhì)液(液態(tài)電解質(zhì))的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極(注意和電介質(zhì)區(qū)分),電解電容器因而得名。有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號(hào)耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時(shí)，其陽(yáng)極(正極)應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極(負(fù)極)與電源電壓的負(fù)極端相連接，不能接反，否則會(huì)損壞電容器。無(wú)極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機(jī)S校正電路及單相電動(dòng)電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為1~1000μF,差較大(容抗般為1~1000μF,差較大(容抗差為+100%、-20%),耐高溫性較差，存放時(shí)間長(zhǎng)容易失效。(f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量)電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨(dú)石電容、鉭電容和滌綸電容等。容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10μF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000LF1P2=1.2pF1n=1000PF數(shù)字表示法：三位數(shù)字的表示法也稱電容量的數(shù)碼表示法。三位數(shù)字的前兩位數(shù)字為標(biāo)稱容量的有效數(shù)宇，第三位數(shù)宇表示有效數(shù)字后面零的個(gè)數(shù)，它們的單位都是pF。如：102表示標(biāo)稱容量為1000PF。221表示標(biāo)稱容量為220pF224表示標(biāo)稱容量為22x10(4)pF。在這種表示法中有一個(gè)特殊情況，就是當(dāng)?shù)谌粩?shù)字用”9”表示時(shí)，是用有效數(shù)宇乘上10-1來(lái)表示容量大小。如：229表示標(biāo)稱容量為22x(10-1)pF=2.2pF。允許誤差±1%±2%±5%±10%±15%±20%3.1.8發(fā)光二極管圖3-10本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)選用的二極管晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的P-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于P-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，P-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中使用二極管進(jìn)行了整流、檢波等功能的應(yīng)用。圖3-11發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵(Ga)與砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串!人控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低(有的僅一點(diǎn)幾伏);工作電流很小(有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光);抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)中選用了普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管和變色發(fā)光二極管。a、普通單色發(fā)光二極管普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。b、高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，—16—所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵(GaP)或磷砷化鎵(GaAsP)等材c、變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色(有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色)發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。本次選用的是二端變色發(fā)光二極管。3.1.9固定三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，本次選用的是固定三端穩(wěn)壓器。CW7812的管腳判斷：1腳輸入端，2腳輸出端，3腳接地端。圖3-12CW7812的管腳圖3.2音樂(lè)演示電路由于自己選擇的音樂(lè)芯片就是可以外接彩燈的一種，所以芯片內(nèi)部具有穩(wěn)壓整流播放音樂(lè)等功能，當(dāng)接通電源時(shí)，功能所以音樂(lè)演示電路部分只有音樂(lè)芯片。并且音樂(lè)是一首兒歌，需要64拍，與設(shè)定的彩燈閃爍完三種花樣正好相符都是64拍。演唱一遍后芯片會(huì)自己周而復(fù)始的演唱致使后面彩燈不停閃爍直到電源切斷。3.3花型演示電路由二片移位寄存器194級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號(hào)端連接八個(gè)發(fā)光二極管，用其輸出信號(hào)控制發(fā)光二級(jí)管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。三種花型變換樣式花型1:8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。花型2:從中間到兩邊對(duì)稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。花型3:從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。表3-14移存器輸出狀態(tài)編碼節(jié)排序號(hào)花型120000000000000000000110000000000030011110040111111056011101117001100118000100019我的設(shè)計(jì)是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結(jié)拍數(shù)為64,即1~16顯示第一個(gè)花型，17~32顯示第二個(gè)花型，33~64顯示第三要用194實(shí)現(xiàn)三個(gè)花型的連續(xù)顯示必須對(duì)兩片194的S1、SO和SL、SR一句節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變。現(xiàn)將兩片194分為低位片1和高位片2,再將其輸出端從低位到高位記為L(zhǎng)1~L8。列出各花型和其對(duì)應(yīng)的194的S1、SO、SL、SR的輸入信號(hào)及節(jié)拍控制信號(hào)列表如下：(用^Li表示Li的取非)表3-16節(jié)拍控制信號(hào)列表低位片高位片節(jié)拍控制信號(hào)花型XL40X0000000002X10X0000010003XL80X000000100L5X10X1000010100經(jīng)過(guò)分析可以得到控制194高低位片的左移右移變化的控制量。用示161從低位到高位的個(gè)輸出端?？刂平Y(jié)果表達(dá)式如下： 表3-17194低位片和高位片194低位片194高位片SL=L1·QF+L5·QFSR=L4·QF+L8·QFS1=QE·QF+QD·QFSR=L8·OF+L4·OFS1=QD·QF電路圖如下：圖3-18花型電路圖3.4花型控制信號(hào)電路由二片161級(jí)聯(lián)的模128(三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復(fù)一遍的總節(jié)拍數(shù))計(jì)數(shù)器。161的級(jí)聯(lián)用的是同步，并用^QH清零。當(dāng)三種花型全新顯示一遍后(總共64拍)161的輸出變?yōu)?0000100所以將161高位片的Q2(即QG)信號(hào)輸給節(jié)拍電路的151的A來(lái)通過(guò)節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來(lái)自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。電路圖如下：給151+WccVecCOQ0VccCOQ0Q1Q2Q3CTtLDCRCPD0D1D2D3CTpGNDCRCPD0D1D2D3CTpGND74的Y端輸出給這里的圖3-19花型控制信號(hào)電路3.5節(jié)拍控制電路由一片151和一片74級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。令74的Vcc,CLR,PR都接高電平，將^Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151的D1端。令151的DO,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,G’,GND接低電平，Vcc接高電(Q是74D觸發(fā)器的輸出端)由D觸發(fā)器具有記憶功能，記錄上一個(gè)狀態(tài)，所以在每一個(gè)CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄(即一個(gè)脈沖)。也就比時(shí)鐘信號(hào)電路的CP脈沖慢了一拍。所以通過(guò)A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當(dāng)?shù)竭_(dá)第64拍時(shí)QG為1接下來(lái)的65~128拍為變慢后的脈沖輸出。電路圖如下：—21—D6D7.…AD3D2D1D0Y+Vcc+他電路的+Vcc=VccVccV*IVI1Vco4.7Lf(1)對(duì)數(shù)字電路知識(shí)的鞏固與提高這次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程中，都離不開(kāi)對(duì)數(shù)字電路課程知識(shí)的再學(xué)習(xí)。我在最開(kāi)始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識(shí)通過(guò)翻閱數(shù)電書(shū)回顧了一遍(這也是對(duì)這門(mén)課的復(fù)習(xí)，給以后的復(fù)習(xí)備考減少了很多負(fù)擔(dān)),這樣的回顧讓我對(duì)知識(shí)的理解更加透徹，對(duì)后來(lái)的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。(2)學(xué)會(huì)了理論聯(lián)系實(shí)際課程設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來(lái)完成。這并不是在課堂上的單純聽(tīng)懂，或者課后看書(shū)過(guò)程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問(wèn)題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒(méi)錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然。比如在動(dòng)筆做題時(shí)我們是不用考慮導(dǎo)線的電阻的，但在實(shí)際中，導(dǎo)線電阻有時(shí)是會(huì)帶來(lái)時(shí)延造成花型變化的錯(cuò)亂，所以我們應(yīng)盡量在連接電路時(shí)選擇最短路徑。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一步。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐，極大的鍛煉了電路設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，作為電氣專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能，這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書(shū)館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)對(duì)電路的仿真再到最后電路的成型，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)。同時(shí)，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)韌的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)模塊電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。雖然馬上要畢業(yè)了，但是這次實(shí)踐使我明白自己知識(shí)還很淺薄，自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，我會(huì)爭(zhēng)取把本系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工作中，使之產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。電子技術(shù)發(fā)展日新月異，我會(huì)在以后的研發(fā)中加入新技術(shù)，使之更趨完善，總之本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我的電子研發(fā)之路的良好開(kāi)端。我會(huì)以此為契機(jī)以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻明白了理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的道理，從總得到了以前書(shū)本知識(shí)所不曾得到的知識(shí)。更加明白了如今信息時(shí)代電子技能知識(shí)的重要性。增強(qiáng)了我對(duì)對(duì)實(shí)際工藝技術(shù)、電子技術(shù)和設(shè)備技術(shù)等方面的認(rèn)識(shí)，掌握了分析處理方法，調(diào)試、計(jì)算等基本技能的訓(xùn)練，具有一定程度的實(shí)際工作能力。面對(duì)如此激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)體系，只有努力掌握好電子技能知識(shí)放可在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，我對(duì)從事電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研究產(chǎn)生了良好的興趣。希望自己以后能通過(guò)自己的不斷努力獲的更多的工藝和電子技術(shù)。參考文獻(xiàn)[1]楊暉等主編·大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]·上海：電子出版社[2]王兆安、黃俊主編.電力電子技術(shù)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1996[3]楊暉等主編.大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].上海：電子出版社.[4]王港元主編.電子技能基礎(chǔ)[M].四川大學(xué)出版社.第2版1998[5]焦智.基于CPLD的彩燈控制器[M].廊坊：華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).[6]張慧、馮英主編.電源大全[M].成都：西南交通大學(xué)出版社.1993[7]閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社.第4版.[8]康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社.第五版·[9]李銀華主編.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空大學(xué)出版社·[10]陳有卿主編.集成電路原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[11]楊素行主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].第2版.1998[12]余孟嘗主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].第2版.1996[13]Coulthard,M.AnIntroduct[14]Cook,G.TheDiscourseofAdvertisingMcGraw-Hill,200-210首先衷心地感謝我的導(dǎo)師李光。本文從選題到完成，從理論上的探討到實(shí)際問(wèn)題的解決，無(wú)處不飽含著李光老師的心血。李老師的悉心指導(dǎo)和建議給了我極大的幫助和支持，使我受益匪淺。在老師給我們?nèi)握n的四年多來(lái)，傳授了我們?cè)S多終身受益的知識(shí)，幫我的學(xué)業(yè)在最后階段劃上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。在此論文完成之際，謹(jǐn)向李老師致以深深的謝意和崇高的敬意。附錄AAfewexampleswillrefreshyourmemoryaboutthecontentofChapter8andthegeneralapproachtoanodal-anaEXAMPLE17.12DeterminethevoltageacrosstheinductorforthenetworkofFigStep3:NoteFig.17.23fortheapplicationofKirchhoff"scurrentlawtonodeV1:ZIi=ZI0Rearrangingterms:V1[1/Z1+1/Z2+1/Z3]-V2[1/Z3]=E1/Z1(17.1)NoteFig.17.24fortheapplicationofKirchhoff'scurrentlawtonodeV2:O=I3+I4+IV2-V1/Z3+V2/Z4+I=0RearrangingtermsV2[1/Z3+1/Z4]-V1[1/Z3]=-IGroupingequations:V1[1/Z1+1/Z2+1/Z3]-V2[1/Z3]=E1/Z1V1[1/Z3]-V2[1/Z3+1/Z4]=IandV1[2.5ms∠-2.29°]-V2[0.5mS∠0°]=24mA∠0°=(24mA∠0°)(-0.539mS∠21.80°)+(0.5mS∠0°)(4mA-2.29°)(-0.539mS∠21.80°)+(0.5mS∠0°)(0.5mS∠0°)]MathCadThelengthandcomplexityoftheabovemathematicaldevelopmentstronglysuggesttheuseofanalternativeapproachsuchasMathCad.No(17.2).BothV1andV2weregenerated,butbecauseonlyV1wasaskedfor,itwasthetheimpedancesinkilohms.Theresultwillthenbeinvolts.K:=103m:=0.01rad:=1V1:=1+jV2:=1+jdeg:=π/180V1·[1/5·k+1/10j·k+1/2·k]-V2·1/2·k≈24·mV1·[1/2·k]-V2[1/2·k+1/-5j·k]≈4·mFind(V1,V2)=9.944+0.319jVoltsV1:=9.944+0.319jV1=9.949arg(V1)=1.837·degV1·[1/5+1/10j+1/2]-V2·1/2≈24V1·1/2-V2[1/2+1/-5j]≈4Find(V1,V2)=9.944+0.319jV1:=9.944+0.319jV1=9.949arg(V1)=1.837·degmodifiedasfollows:independentsourcewhenKirchhoff'scurrentlawappliedtoeachdefinednode.However,oncetheequationsareestablished,substitutetheequationforthedependentcurrentsource.AtnodeV2,I=I1+I2V1/Z1+V1-V2/Z2-I=0V1[1/Z1+1/Z2]-V2[1/Z2]=IV2-V1/Z2+V2/Z3+K[V1-V1[1-K/Z2]-V2[1-K/Z2+1/Z3]=0resultingintwoequationsandtwounknowns.IndependentVoltageSourcesbetweenAssignedNodesForindependentvoltagesourcesbetweenassignednodes,theprocedureismodifiedasfollows:1.Steps1and2arethesameasthoseapplied2.Step3ismodefiedasfollows:Treateachsourcebetwwendefinednodesasashortcircuit(recallthesupernodeclassificationofChapter8),andwritethenodalequationsforeachremainingindependentnode.Thenrelatethechosennodalvoltagestotheindependentvoltagesourcetoensurethattheunknownsoftheginalequationsarelimitedsolelytothenodalvoltages.EXAMPLE17.14WritethenodalequationsforthenetworkofFig.17.26havinganindependentsourcebetweentwoassignednodes.Step3:ReplacingtheindependentsourceEwithashort-circuitequivalentresultsinasupernodethatwillgeneratethefollowingequationwhenKirchhoff'scurrentlawisappliedtonodeV1I1=V1/Z1+V2/Z2+I2withV2-V1=Eandwehavetwoequationsandtwounknowns.DependentVoltageSourcebetweenDefinedNodesFordependentvoltagesourcesbetweendefinednodes,theprocedureismodifiedasfollows:1.Steps1and2arethesameasthoseappliedforindependentvoltagesources.2.Step3ismodifiedasfollows:Theprocedureisessentiallythesameasthatappliedforindependentvoltagesources,exceptnowthedependentsourcesshavingtobedefinedintermsofthechosennodalvoltagetoensurethatthefinalequationshaveonlynodalvoltageastheirunknownquantities.WritethenodalequationsforthenetworkofFig.17.27havingadependentvoltagesourcebetweentwodefinednodes.Step3:ReplacingthedependentsourceμVxwithashort-V1/Z1+(V1-V2)/Z2-I=0orV2=μV1/1+μresultingintwoequationsandtwounknowns.NotethatbecausetheimpedanceZ3isinparallelwithavoltagesource,itdoesnotappearintheanalysis.Itwill,however,affectthecurrentthroughthedependentvoltagesource.FormatApproachAcloseexaminationofEqs.(17.1)and(17.2)inExample17.12willrevealthattheyarethesameequationsthatwouldhavebeenobtainedusingtheformatapproachintroduceinChapter8.Recallthattheapproachrequiredthatthevoltagesourcefirstbeconvertedtoacurrentsource,butthewritingoftheequationswasquitedirectandminimizedanychancesofanerrorduetolostsignormissingterm.Thesequenceofstepsrequiredtoapplytheformatapproachisthefollowing:1.Chooseareferencenodeandassignasubscriptedvoltagelabletothe(N-1)remainingindependentnodesofthenetwork2.Thenumberofequationsrequiredforacompletesolutionisequaltothenumberofsubcriptedvoltages(N-1).Column1ofeachequationisformedbysummingtheadmittancestiedtothenodeofinterestandmultiplyingtheresultbythatsubscriptednodalvoltage.3.Themutualtermsarealwayssubtractedfromthetermsofthefirstcolumn.Itispossibletohavemorethanonemutualtermifthenodalvoltageofinteresthasanelementincommonwithmorethanoneothernodalvoltage.Eachmutualtermisproductofthemutualadmittanceandtheothernodalvoltagetiedtothatadmittance.4.Thecolumntotherightoftheequalitysignisthealgebraicsumofthecurrentsourcestiedtothenodeofinterest.Acurrentsourceisassignedapositivesignifitsuppliescurrenttoanode,andanegativesignifitdrawscurrentfromthenode.Solveresultingsimultaneousequationsforthedesirednodalvoltages.Thecommentsofferedformeshanalysisregardingindependentanddependentsourcesapplyherealso.Usingtheformatapproachtonodalanalysis,findthevoltageacrossthe4-QresistorinFig.17.28.V?V?Z?Z?Z?Z?Z?PReferenceSolution:Choosingnodes(Fig.17.29)andwritingthenodalequations,wehaveZ1=R=4ΩZ2=jX1=j5ΩZ3=-jXc=-j2ΩV1(Y1+Y2)-V2(Y2)=-I1V2(Y3+Y2)-V1(Y2)=+I2OrV1(Y1+Y2)-V2(Y2)=-I1Y1=1/Z1Y2=1/Z2Y3=1/Z3+I2Y2+Y3二-Y2Y3+Y2Ω)+(1/j5Ω)(1/-j2Ω)+(1/4Ω)(1/j5Ω)=(-0.3∠90°)(6∠0°)+4∠0°(-j0.2)j0.125+0.1-j0.05MathCadUsingMathCadandthematY:=[1/Z1+1/Z2]-1/Z2I:=-6-1/Z2[1/Z2+1/Z3]4V1:=-12.48-16.64jV2:=8.32-2.24jV1=20.8ViZ?(雪Z.Z?ZZZZ1=R1+jX11=7Q+j8QE1=20v∠0°Z3=-jXc=-j10ΩZ2=R2+jX12=4Q+j5ΩI1=10A∠20°Z4=R3=8Ωimpedances.WorkingdirectlywithFig.17.30wouldbemorediffiproduceerrors.V1(Y1+Y2+Y3)-V2(Y3)=+I2V2(Y3+Y4)-V1(Y3)=+I1Y1=1/Z1Y2=1/Z2Y3=1/Z3V1(Y1+Y2+Y3)-V2(Y3)=+I2Y4=1/Z4-V1(Y3)+V2(Y3+Y4)=+I1EXAMPLE17.18WritethenodalequSolution:Choosenodes(Fig.17.34):Z1=R1Z2=jX11Z3=R2-jXc2Z4=-jXc1Z5=R3Z6=jX12Y1=1/R1V1(Y1+Y2)-V2(Y2)=+I1V2(Y2+Y3+Y4)-V1(Y2)-V3(Y4)=-I2V3(Y4+Y5+Y6)-V2(Y4)=+I2V1(Y1+Y2)-V2(Y2)+O=+I1-V1(Y2)+V2(Y2+Y3+Y4)-V3(Y4)=-I20-V2(Y4)+V3(Y4+Y5+Y6)=+I2Y3=1/R2-jXc2Y4=-1/jXc1NotethesymmetryabouttheEXAMPLE17.19ApplynodalanalysistothenetworkofFig.17.35.DeterminethevoltageVlSolution:Inthiscasethereisnoneedforasourceconversion.ThenetworkisredrawninFig.17.36withthechosennodalvoltageandsubscriptedimpedances.Applytheformatapproach:=-j0.5mS=-jB1Y3=1/Z3=1/2kΩ∠90°=0.5mS∠-90°V1:(Y1+Y2+Y3)V1=-100IV1=-100I/Y1+Y2+Y3=-100I/0.25mS+1mS-j0.5mS-21.80°V1=V1=-(74.28Vi)V∠21.80°17.6BRIDGENETWORKS(ac)ThebasicbridgefigurationwasdiscussedinsomedetaliinSection8.11fordcnetworks.Wenowcontinuetoexaminebridgenetworksbyconsideringthosethathavereactivecomponentsandasinusoidalacvoltageorcurrentapplied.Wewillfirstanalyzevariousfamiliarformsofthebridgenetworkusingmeshanalysisandnodalanalysis(theformatapproach).Thebalanceconditionswillbeinvestigatedthroughoutthesection.ApplymeshanalysistothenetworkofFig.17.37.Z2=R2Z3=R3Z4=R4+jX1Z5=R5Applyingtheformatapproach:(Z1+Z3)I1-(Z1)I2-(Z3)I3=ENotethesymmetryaboutthediagonalIz5=I2-I3=0(Z1+Z2+Z5)I2-(Z1)I1-(Z5)I3=0(Z3+Z4+Z5)I3-(Z3)I1-(Z5)I2=0(Z1+Z3)I1-(Z1)I2-(Z3)I3=E-(Z1)I1+(Z1+Z2+Z5)I2-(Z5)I3=0-(Z3)I1-(Z5)I2+(Z3+Z4+Z5)I3=0oftheaboveequations.Forbalabce,Iz5=0where△signifiesthedeterminantofthedenominator(orcoefficients).Similarly;I3=E(Z1Z3+Z3Z2+Z1Z5+Z3Z5)/△andIz5=I2-I3=E(Z1Z4-Z3Z2)/△—35—舉幾個(gè)例子就刷新你對(duì)第8章的內(nèi)容和一般方法一節(jié)點(diǎn)，分析解決內(nèi)存。例17.12確定電感上的圖17.21電網(wǎng)電壓。N]44mA20°mA20°圖17.21解決方案：步驟1和2一樣在圖17.22。圖17.23ZIi=ZI0O=I1+I2+I3圖17.24O=I3+I4+IV2-V1/Z3+V2/Z4+I=0V1[1/Z3]-V2[1/Z3+1/Z4]=I1/Z1+1/Z2+1/Z3=1/0.5kΩ+1/10kΩ+1/2kΩ=2.5mS∠-2.29°1/Z3+1/Z4=1/2kΩ+1/-5kΩ=0.539mS∠21.80°和V1[2.5ms∠-2.29°]-V2[0.5mS∠0°]=24mA∠0°V1[0.5mS∠0°]-V2[0.539mS∠21.80°]=4mA∠0°4mA∠0°-0.539mS∠21.80°0.5mS∠0°-0.539mS∠21.80°=(24mA∠0°)(-0.539mS∠∠0°)(4mA∠0°)/[(2.5ms∠-2.29°)(-0.539mS∠21.80°)+(0.5mS∠0°)(0.5mS=-10.01v-j4.81v/-1.021-j0.45=11.106v∠-154.33°/1.116∠-156.21°認(rèn)識(shí)到毫安結(jié)果目前伊恩Z是在格式下，其他格式如下：鑒于式子中的長(zhǎng)度和復(fù)雜性，上述數(shù)學(xué)發(fā)展的強(qiáng)烈暗示一個(gè)如在式子17.2替代方法使用的方程，在與均衡。(17.1相同格式輸入)和(17.2)。均V1和V2在產(chǎn)生，但因?yàn)橹挥蠽1是要求的，這是唯一的解決方案轉(zhuǎn)換為極地的降低解決方案的復(fù)雜性明顯降低，只需認(rèn)識(shí)到，在毫安電流和阻抗的結(jié)果，然后在伏。K:=103m:=0.01radV1:=1+jV2:=1+jdeg:=π/180GivenV1·[1/5·k+1/10j·k+1/2·k]-V2·1/2·k≈24·mV1·[1/2·k]-V2[1/2·k+1/-5j·k]≈4·mV1:=9.944+0.319jV1=9.949V1·1/2-V2[1/2+1/-5j]≈4arg(V1)=1.837·deg—37—Find(V1,V2)=9.944+0.319jVolts17.2軟件供養(yǎng)電流源依賴電流源，這個(gè)過(guò)程是修改如下：1。步驟1和2是作為獨(dú)立的消息來(lái)源所適用的相同。2。第三步是修改如下：把每個(gè)依賴一個(gè)獨(dú)立的源電流源時(shí)基爾霍夫現(xiàn)行法律適用于每個(gè)定義，一旦方程成立，取代了控制數(shù)量方程，以確保未知是只限于所選擇的節(jié)點(diǎn)電壓。3。第4步為過(guò)。例17.13寫(xiě)出了具有電流源圖17.25依賴網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方程。圖17.25解決方案：步驟1和2是定義圖17.25。第三步：在節(jié)點(diǎn)V1的，I=I1+I2和在節(jié)點(diǎn)2版，和V1/Z1+V1-V2/Z2-I=0V1[1/Z1+1/Z2]-V2[1/Z2]=II2+I3+KI=0V2-V1/Z2+V2/Z3+KV1[1-K/Z2]-V2[1-K/Z2+1/Z3]=0導(dǎo)致兩個(gè)方程和兩個(gè)未知數(shù)。獨(dú)立電壓節(jié)點(diǎn)之間的分配渠道獲得的節(jié)點(diǎn)之間分配獨(dú)立電壓源，這個(gè)過(guò)程是修1。步驟1和2是作為獨(dú)立的消息來(lái)源所適用的相同。2。第三步是例子如下：把每個(gè)源點(diǎn)定義為短路節(jié)點(diǎn)(記得第8章超節(jié)點(diǎn)分類),并編寫(xiě)其余每個(gè)獨(dú)立點(diǎn)。這個(gè)的節(jié)點(diǎn)方程與所選擇的節(jié)點(diǎn)電壓獨(dú)立電壓源確保邊際方程的未知是只限于參加節(jié)點(diǎn)電壓。3。第4步為過(guò)。例17.14寫(xiě)出了圖17.26有一兩個(gè)獨(dú)立源節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方程。圖17.26解決方案：步驟1和2界定圖17.26。第三步：用短路的超級(jí)節(jié)點(diǎn)，將產(chǎn)生下面的公式時(shí)，基爾霍夫電流定律適用于節(jié)點(diǎn)V1的：I1中=V1/Z1+V2/Z2等同的結(jié)果獨(dú)立源E的關(guān)系，V2-V1的二我們有兩個(gè)例子的兩個(gè)未知數(shù)。之間定義為節(jié)點(diǎn)之間的依賴電壓源定義節(jié)點(diǎn)依賴電壓源，程序修改如下：1。步驟1和2是作為獨(dú)立的電壓源采用相同。2。第三步是修改如下：程序基本上是相同的，申請(qǐng)獨(dú)立電壓源，但現(xiàn)在不得不以確保最終方程只結(jié)電壓，其未知數(shù)量。3。第4步為過(guò)。例17.15寫(xiě)出了圖17.27有一個(gè)定義的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的依賴電壓源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方程。圖17.27解決方案：步驟1和2中定義圖17.27。第三步：用短路等效供養(yǎng)來(lái)源μVx將導(dǎo)致下面的公式時(shí)，基爾霍夫電流定律是I=I1+I2V1/Z1+(V1-V2)/Z2-I=0和V2=μVx=μ[V1-V2]或者V2=μV1/1+y導(dǎo)致兩個(gè)方程和兩個(gè)未知數(shù)說(shuō)，由于在節(jié)點(diǎn)阻抗Z3的電壓源，它不會(huì)出現(xiàn)在任何地方，不過(guò)將影響電流電壓源的依賴。一種均衡。(17.1仔細(xì))和17.12例(17.2),就會(huì)發(fā)現(xiàn)，他們是將已經(jīng)獲得使用的格式方法引入章8.Recall這個(gè)辦法要求的第一個(gè)相同的電壓源轉(zhuǎn)換方程于一個(gè)電流源，但方程的寫(xiě)作是相當(dāng)直接和最小的一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)閬G失或失蹤簽署長(zhǎng)期的機(jī)會(huì)。所需的應(yīng)用格式的方法步驟的順序如下：1。選擇一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，并分配一個(gè)下標(biāo)電壓標(biāo)簽，可以的(n-1)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。2。在一個(gè)完整的解決方案所需的方程數(shù)目等電壓數(shù)(N-1)。列每個(gè)方程1是總結(jié)掛鉤的利益節(jié)點(diǎn)的求診，再乘以該下標(biāo)節(jié)點(diǎn)電壓形成。3。在互惠條件總是從第一條款減去可能有多個(gè)共同的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓在共同有一個(gè)以上的其他節(jié)點(diǎn)相互長(zhǎng)期的元素，是產(chǎn)品相互準(zhǔn)入和其他節(jié)點(diǎn)電壓掛鉤的準(zhǔn)入。4。到了等號(hào)右邊一欄，是聯(lián)系在一起的電流源節(jié)點(diǎn)的電流源的代數(shù)和分配一個(gè)積極的跡象，如果供應(yīng)電流節(jié)點(diǎn)和一個(gè)負(fù)號(hào)，如果從目前的繪制節(jié)點(diǎn)。5。為解決網(wǎng)格造成有關(guān)獨(dú)立和依賴來(lái)源的分析提供了所需的節(jié)點(diǎn)聯(lián)立方程組的意見(jiàn)也適用于此。例17.16利用格式節(jié)點(diǎn)分析方法，發(fā)現(xiàn)對(duì)面的4Q電阻器的電壓在圖17.28。圖17.28Z?