项目三--CD4060多彩灯(葛中海).doc

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1、项目三CD4060多彩灯一、教学目标●掌握电容降压供电电路的结构和特点，了解它的用途和负载能力。●熟悉CD4060内部功能框图，掌握CD4060的逻辑功能。●掌握带控制门的时钟振荡器电路的结构和特点。●掌握CD4060分频的工作原理。●了解LED驱动电路的结构特点，掌握它的工作原理。二、电路结构本电路可分为几大部分，它们分别是电源变换电路、稳压滤波电路、时钟振荡电路、复位电路和分频驱动电路。1．电源变换电路：由高压电容C1和D1～D4，R7、D5和C2等组成；2．时钟振荡电路：由C3、R9、R10与CD4060组成；3．复位电路：由C4、R8与CD40

2、60组成；4．分频驱动电路：由CD4060输出（Q4～Q14）与三极管及多只发光管组成。三、认识特殊器件1.CD4060CD4060是十四阶递进累计二进制计数器，是双列直插式脚塑封，引脚和特征参数如图3.1。图3.1CD4060引脚图和特征参数2.高压电容薄膜电容器是电容器的一大类，市场上对其型号的叫法非常不统一。CBB（聚丙烯电容）电容是对CBB18、CBB21、CBB22电容的统称，人们常说的CBB电容主要是指CBB21是内部串式高压金属化聚丙烯电容。电容CBB的优点是抗电流电压能力强、损耗小（是大多数工程师最保险的选择）。电容CBB的缺点是价格贵

3、、体积大、脚距一般在15-20mm。思考题：你能说出图3.2两个电容上标示的字符的具体含意吗？图3.2CBB电容实物图3.稳压二极管稳压二极管又称齐纳二极管（ZenerDiode）或电压调整二极管，简称稳压管。当反向电压加到某一定值时，反向电流急增，产生反向击穿，其特性如图3.3。图中的表示反向击穿电压，即稳压管的稳定电压。稳压管的稳压作用原理在于电流有很大增量时，只引起很小的电压变化。a）稳压二极管应用电路b）稳压二极管特性曲线图3.3稳压二极管特性曲线及应用电路四、工作原理1．电源变换电路如图3.4，JP1是接市电插头，其中一路由高压电容C1降压、

4、另一路经保险电阻R5（也叫熔断电阻，兼具电阻和保险丝的双重功能，后级短路时烧毁，从而保护其它元器件），两路进线加到D1～D4组成的桥式整流电路上。整流后的脉动直流电压分成两路：一路去LED供电电路，另一路经R7限流（思考：如何确定R7参数的大小？），二极管稳压和电容C2滤波，做为集成电路C4060稳定的电压源。实测脉动直流电压的平均值大约25V～30V。图3.4电源变换电路这种电路是非隔离式电容降压电路，电路中的GND只是参考电平，并不是真正的大地，对人体而言它是危险电压。R6是C1的放电电阻，对正常工作的电路来说，并没有什么作用。但是断电后C1上可能

5、残存较高电压，若没有电阻泄放掉，人接触时会有触电的危险！整流输出电流的大小与高压电容C1的容量有关。跟据经验：1uF的电容在全波整流时大约能输出电流60mA～80mA，半波整流时大约输出40mA由欧姆定律得，电容同样有类似的情形。电容的容抗用表示，，是通过电容的交流信号的角频率。因此，流过电容的电流。。R7和D5组成二极管稳压电路，C2是滤波电容滤除杂波电源的纹波，提高电压的稳定度。2．时钟振荡电路CD4060内含逻辑门电路，可以与外接阻容元件组成多谐振荡电路，如图3.5。①．当RESET=1，第一个非门输出“0”，与非门输出恒为“1”振荡电路不工作，

6、此时振荡电路处于封锁状态。②．当RESET=0，第一个非门输出“1”，此时与非门输出状态由⑾端的状态决定，分析发现此时的与非门相当于非门。观察图2.3，看看它们的电路结构是不是一样？！图3.5RC振荡电路示意图图图3.6CH1、CH2是CD4060的⑾、⑽端3．振荡电路波形图3.7CH1是R1、R2和C节点，CH2是CD4060的⑨端注：电阻R1、R2和电容C节点电压波形类似于图2.4之点。当然，CD4060也可以和晶体及电容组成振荡电路，如图3.8。一般来说，由电阻、电容组成的RC振荡电路结构简单、成本低、振荡频率精度低；晶体振荡电路电路复杂、成本高

7、、振荡频率精度高。图3.8晶体振荡电路示意图3．复位电路已知CD4060复位端RESET=0，第一非门输出“1”，电路正常振荡系统随之正常工作。RESET=1时，第一非门非门输出“0”，振荡电路的与非门被封死，输出恒为“1”，电路不能正常振荡，则整个系统也不能正常工作。初始上电时，电容C4瞬间短路（电容两端电压不能突变），Vcc直接加到RST端系统复位。电容C4充电满了以后，RST由R8接电源地，系统进入工作模式。4．分频驱动电路CD4060是十四阶递增二进制计数器，它具有十个输出Q4～Q14，其中Q4是最低位，Q1是最高位。分频驱动电路由CD4060

8、输出（Q4～Q14）与三极管Q1～Q4及多只发光二极管组成。图3.9显示CD4060的Q4信号