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张小哥 发布

科技竞赛RC简易测电阻电容

 
设计简介

本作品共使用了STC89C52、LCD1602、NE555、SN74LS153N、等器件。控制部分采用STC89C52作为主控芯片,震荡电路采用NE555作为输出芯片。


NE555组成的振荡器电路由NE555芯片和电容、电阻构成的,其中电容的容值取为0.1uf。从左图可以看出,NE555将高电平触发端子TH和低电平触发端子TR连接在一起。在NE555的放电电路中,我们还连接了非常高精度的定时电阻R1。NE555电路的工作原理可以与右图进行比较,右图中上面的类似于锯齿波的波形是电源VCC通过对电阻R1、R2向电容C的充放电实现的周期波形,右图中下面的波形是上面的波形通过NE555输出的方波,其周期频率与谐振产生的频率一致,因此我们就可以认为方波的频率就是谐振频率。下面为具体的分析过程,当电路接通电源VCC后,此时可以认为电容C上积累的电荷为零,即初始电压为零,高电平触发端子TH和低电平触发端子TR通过电阻器R1和R2连接到电源VCC。此时,从NE555输出端子输出的波形为直线,并且处于近乎于5V的状态,并且DIS内部的三极管T在NE555中处于闭合状态。零时间后,电源VCC将通过电阻器R2和R1对电容器C充电。在一段时间t1之后,电容器C上积累的电荷可以达到高电平(即2/3VCC),此时的DIS端口导通,C上的电压通过R2流进DIS端口在经过放电管与大地相连实现放电,当电容C正极与负极之间的电压值降至1/3VCC的时候,NE555的输出在示波器上显示为0V。此时,放电管发生翻转,并且电源再次开始对电容器C充电。一遍又一遍地重复此过程。你可以得到输出连续的矩形波信号。现在我们就可以计算电路的振荡周期,为了更加方便计算和化简,我们假定组件内部运算放大器的输入电阻是无限的,并且当内部的三极管的基极处于高电位时,三极管的集电极与DIS端口相连,这时端口对地的等效电阻是趋于无限的,而当放电管T导通时,放电管的压降就会变为零。现以t2为起点t3为终点,根据公式T=(R+R2)Ch2=0.693R+R2)C就可以得到充电时间T,若以t3 为起点t4为终点,根据公式72=R2Cln2=0.693C就可以得到电容C的放电时间。振荡电路产生的频率大小受时间常数R和C所掌控,不断修改R的电阻值和电容C的电容值就会导致振荡电路的频率发生变化,如果参数改变过大可能会导致不起振[4]。而且振荡电路波形的大小受电源电压所控制,且不会超过电源电压的范围。因此,在测电阻时要选用精确值较高的R和C。那么,在上述电路图中电阻R2是测得的电阻。换句话说,原始R位置的电阻连接到测量电阻Rx。这样,通过测量NE555振荡器的输出方波的频率,可以使用上式计算R2的值。

如上图所示测电容和电阻是电路结构基本相同,测量Cx的RC振荡电路与测Rx的振荡电路完全一样。取R1=R2,测

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更新时间2024-11-20 05:10:38

 
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