摘 ?要 ?本文簡(jiǎn)要分析了連接控制組合集成電路功能，并通過分析555的典型線路，將555時(shí)基電路應(yīng)用在連接控制組合國產(chǎn)化設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了連接控制組合技術(shù)要求中的1 Hz脈沖振蕩電路功能。

關(guān)鍵詞 ?連接控制組合;多諧振蕩;無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩;555時(shí)基電路

中圖分類號(hào)：TN79 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0019-03

某型號(hào)產(chǎn)品是用戶某系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。該產(chǎn)品可與用戶的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行同車安裝，因而可隨車轉(zhuǎn)移，提高了系統(tǒng)的靈活性。目前用戶使用的產(chǎn)品是由國外引進(jìn)，國內(nèi)尚屬空白，因使用年久，又缺乏備件，致使部分設(shè)備不能正常工作。針對(duì)這種形勢(shì)，我們主動(dòng)承擔(dān)了該產(chǎn)品的維修、改制及零部件的國產(chǎn)化攻關(guān)工作，以滿足用戶需求。

1 ?產(chǎn)品用途

某型號(hào)產(chǎn)品具有完善的監(jiān)控、顯示、保護(hù)等功能，使用方便、操作簡(jiǎn)單，具有國內(nèi)先進(jìn)水平，該產(chǎn)品具有起動(dòng)時(shí)間短、控制先進(jìn)、電源穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率大、防護(hù)措施合理等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國防及石油勘探等領(lǐng)域。

該產(chǎn)品控制系統(tǒng)中的連接控制組合是它的主要電氣部件，用于傳遞控制系統(tǒng)的控制指令及信號(hào);發(fā)出前、后艙蓋控制程序;控制系統(tǒng)供電電源分配及其過流保護(hù);控制產(chǎn)生發(fā)電機(jī)組和外部電源接通負(fù)載的指令;控制遙控和本地狀態(tài)下供電方式轉(zhuǎn)換并實(shí)現(xiàn)連鎖功能，存儲(chǔ)及指示設(shè)備內(nèi)故障信號(hào)。

2 ?連接控制組合組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

連接控制組合主要由安裝在鋁合金制成的殼體內(nèi)直流電磁繼電器、接觸器和5塊功能不同的印制電路板等組成，通過7只電連接器與電源和控制系統(tǒng)相連。

連接控制組合的主要電氣功能由其5塊印制電路板完成。印制電路板是根據(jù)對(duì)連接控制組合的空間結(jié)構(gòu)和電氣性能要求而設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)為集成度高、安裝節(jié)省設(shè)計(jì)空間、可靠性高、安全性強(qiáng)等。

3 ?連接控制組合集成電路功能分析

由于遙控臺(tái)上“機(jī)組火警”信號(hào)、“工況1正在斷開”信號(hào)、“工況1正在接通”信號(hào)的1 Hz脈沖和控制盒“發(fā)電機(jī)組故障”信號(hào)的1Hz脈沖由連接控制組合產(chǎn)生，故連接控制組合內(nèi)有能產(chǎn)生1 Hz脈沖振蕩的電路單元。

分解俄制連接控制組合，其A1板內(nèi)裝有型號(hào)為М1006ВИ1的集成塊，其單元電路如圖1。

圖1中A點(diǎn)輸入連接控制組合的電源DC27V，測(cè)試R123：1端有1 Hz脈沖輸出，故1 Hz脈沖由此集成塊產(chǎn)生。B點(diǎn)為連接控制組合的輸出端并連接“機(jī)組火警”信號(hào)、“工況1正在斷開”信號(hào)、“工況1正在接通”信號(hào)，與機(jī)組的設(shè)計(jì)要求相符。

因此可以使用通用的時(shí)基振蕩電路模塊替換此部分電路，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

圖1

4 ?連接控制組合時(shí)基振蕩電路的設(shè)計(jì)

4.1 ?設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國產(chǎn)化技術(shù)要求，連接控制組合時(shí)基振蕩電路工作電壓等級(jí)、輸出信號(hào)指標(biāo)與原樣機(jī)相同，安裝方式必須與原樣機(jī)完全一致。綜上所述，采取功能仿制的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并保證其輸出為產(chǎn)生1 Hz脈沖的振蕩電路。

4.2 ?電路選擇

時(shí)基電路555是一種將模擬功能和邏輯功能巧妙地結(jié)合在同一硅片上的線性集成電路。它是數(shù)字電路和模擬電路相結(jié)合的電路，能夠產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)。555時(shí)基電路具有線路簡(jiǎn)單、功能靈活和調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)。因此，選用555時(shí)基電路構(gòu)成的常見的典型多諧振蕩器電路替代俄制連接控制組合的脈沖振蕩電路。

4.2.1 ?555時(shí)基電路特點(diǎn)

1）定時(shí)精度、工作速度和可靠性高。

2）使用電源電壓范圍寬，為2 V～18 V，能和其他數(shù)字電路直接連接。

3）有一定的輸出功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器、繼電器等。

4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，用途廣泛，可由它組成各種波形的脈沖振蕩器及定時(shí)延時(shí)器等電路。

4.2.2 ?555時(shí)基電路類型與選擇

555時(shí)基電路有雙極型（TTL）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體型（CMOS）集成電路兩大類。由于雙極型的性能可靠性比互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體型的高，故選擇雙極型555時(shí)基電路。

4.2.3 ?555時(shí)基電路基本電路分類與選擇

555時(shí)基電路構(gòu)成的常見基本電路有：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、無穩(wěn)態(tài)工作電路等。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路有1個(gè)穩(wěn)態(tài)和1個(gè)暫態(tài);雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路有2個(gè)穩(wěn)態(tài);無穩(wěn)態(tài)工作電路有2個(gè)暫態(tài)。

無穩(wěn)態(tài)電路它的輸出狀態(tài)是不斷地在從高到低交替翻轉(zhuǎn)的。它的輸出是一個(gè)連續(xù)的矩形脈沖。因此，它實(shí)際上是一種脈沖振蕩器。又因?yàn)樗妮敵鍪蔷匦蚊}沖，根據(jù)脈沖的電路的理論，一個(gè)矩形脈沖可以看成是由這個(gè)脈沖的基頻的正弦波和許多頻率是基頻整數(shù)倍而幅度不等的正弦波疊加起來合成的。而且它還有不需要外脈沖觸發(fā)（也稱激發(fā)）就可以自動(dòng)啟動(dòng)振蕩的特點(diǎn)，所以脈沖振蕩器又稱多諧自激振蕩器，簡(jiǎn)稱多諧振蕩器。因此選擇無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器基本電路。

由555時(shí)基電路構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器較常見的有：直接反饋型無穩(wěn)態(tài)電路、間接反饋型無穩(wěn)態(tài)電路、占空比可調(diào)脈沖振蕩電路。

連接控制組合所需的頻率低，且占空比不需要可調(diào)，因此選擇間接反饋型無穩(wěn)態(tài)電路。

4.3 ?間接反饋型無穩(wěn)態(tài)振蕩電路在連接控制組合中應(yīng)用

4.3.1 ?間接反饋型無穩(wěn)態(tài)振蕩電路特點(diǎn)

間接反饋式555多諧振蕩器的電路如圖2所示。

圖2

由555時(shí)基電路的工作原理可以看出，其放電開關(guān)端DIS（⑦腳）與其輸出端Vo（③腳）間有著相同的邏輯功能，即：當(dāng)Vo=1，V=0，內(nèi)部放電開關(guān)SA1斷開，DIS端開路，相當(dāng)于高電平“1”;endprint

當(dāng)Vo=0，V=1，內(nèi)部放電開關(guān)SA1閉合，DIS端接地，相當(dāng)于低電平“0”。

因此，用放電端DIS代替輸出端Vo，從邏輯功能上分析是完全可以的。但為了得到充足的能源，必須要增加一個(gè)充電電阻，從而就成為有二個(gè)反饋電阻RA和RB的電路（見圖2）。經(jīng)采用上述方法改進(jìn)以后，就可以將負(fù)載電路與充放電電路完全分開。換句話說，就是充放電的電流不再受負(fù)載電流的影響。

另外，從電路特性角度分析，雙極型的555時(shí)基電路放電管的放電電流IDIS比較大，故采用上述方法改進(jìn)后的電路，所承受的電容充放電能力可以大大提高，電路的工作也會(huì)更加安全可靠。因此，實(shí)際應(yīng)用中555多諧振電路選擇改進(jìn)了的間接反饋式電路。

4.3.2 ?間接反饋式無穩(wěn)態(tài)振蕩電路原理分析

包含時(shí)基電路555部分內(nèi)電路的多諧振蕩電路見圖3。

首先，電容C上電壓為0。在接通電源的瞬間，電容C兩端電壓為0，觸發(fā)器②腳與⑥腳電壓低于VCC，A2輸出高電平，使R-S觸發(fā)器置位，故IC1③腳輸出高電平。

其次，電容C上電壓升至上閾值電壓VT+。隨后電源VCC經(jīng)電阻RA、RB對(duì)電容C進(jìn)行充電，使電容C兩端電壓UC上升，當(dāng)UC上升到大于比較器A1的基準(zhǔn)電壓VCC時(shí)，A1輸出高電平，使R-S觸發(fā)器復(fù)位，Q端輸出低電平，即③腳輸出低電平。此時(shí)，端輸出高電平，故晶體管VTD導(dǎo)通，電容C通過RB及VTD導(dǎo)通的c-e結(jié)進(jìn)行放電，使電容C兩端的電壓逐漸下降。

圖3

然后，電容C上電壓降至低于下閾值電壓VT-。隨著C電容的放電，其端電壓逐漸下降，一旦該電壓低于VCC時(shí)，下比較器A2輸出翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖?，使R-S觸發(fā)器置位，Q端為高電平，即③腳輸出為高電平;此時(shí)端為低電平，放電管VTD截止，電源VCC又通過RA與RB對(duì)電容C進(jìn)行充電。

最后，電容C上電壓又升至大于VT+。一旦VTD截止后電容又進(jìn)行充電，電容電壓由VCC開始上升，當(dāng)上升到大于VCC時(shí)，輸出又發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

上述過程循環(huán)往復(fù)，電容電壓UC（t）在VCC與VCC之間周期性地充電和放電，使③腳輸出電壓VO周期性跳變，形成自激振蕩。

根據(jù)上述分析，可得到間接反饋式555多諧振蕩器在充電時(shí)的等效電路及波形如圖4所示，圖4（a）和圖4（b）為等效電路，圖4（c）為波形圖。

圖4

從圖4（a）與（b）所示多諧振蕩器的充放電等效電路中可看出，電路在充電時(shí)有RA、RB兩個(gè)電阻，放電時(shí)只有RB一個(gè)電阻（R02電阻很小可以忽略不計(jì)）。從充放電曲線圖4（c）中也可以看出，它的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間t1和t2是不相等的。其中，t1為振蕩器輸出高電平的持續(xù)時(shí)間，t2為低電平的持續(xù)時(shí)間。

t1為電源通過RA、RB給C充電，使電容C端電壓UC上升到VCC所用的時(shí)間。

t1=0.693（RA+RB）×C，UC（0+）=VCC，UC（∞）= VCC，UC（t）=VCC;

t2為電容C通過電阻RB、放電管VTD放電，并使UC下降到VCC所用的時(shí)間。

t2=0.693×RB×C，由此可得振蕩周期為： T= t1+ t2=0.693（RA+2RB）×C

振蕩頻率是振蕩周期的倒數(shù)，即：f=1/T=1.443/（RA+2RB）×C

5 ?功能實(shí)現(xiàn)

連接控制組合的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)選用NE555時(shí)基電路安裝在A1板上替代型號(hào)為М1006ВИ1的集成塊，實(shí)現(xiàn)向遙控臺(tái)上輸出“機(jī)組火警”信號(hào)、“工況1正在斷開”信號(hào)、“工況1正在接通”信號(hào)的1 Hz脈沖和向控制盒輸出“發(fā)電機(jī)組故障”信號(hào)的1 Hz脈沖功能，對(duì)時(shí)基振蕩電路模塊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。國產(chǎn)化的連接控制組合的時(shí)基振蕩電路模塊原理圖見圖5。

圖5

由于連接控制組合的振蕩頻率低，所以實(shí)際輸出的頻率值和用公式計(jì)算出的數(shù)值基本相符。頻率的計(jì)算公式為

f=1/T=1.443/（R1+2R2）×C2，同時(shí)，由于NE555的電源電壓為4.5 V～16 V，當(dāng)A點(diǎn)輸入DC27V時(shí)，在圖5中利用R117進(jìn)行調(diào)整NE555的電源電壓;輸出端B也要輸出DC27V電壓，在輸出端VO處，增加了電壓放大電路單元。

經(jīng)過測(cè)試在A點(diǎn)輸入DC27V電壓，B點(diǎn)能夠產(chǎn)生1Hz振蕩頻率的脈沖，滿足連接控制組合總體的技術(shù)要求。

6 ?解決技術(shù)難點(diǎn)

俄制連接控制組合振蕩電路的集成塊М1006ВИ1為國外型號(hào)，既沒產(chǎn)品樣本，又沒技術(shù)參數(shù)，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，首先要繪制出準(zhǔn)確無誤的電氣原理圖，對(duì)樣機(jī)每條指令、傳遞信號(hào)都進(jìn)行了通電試驗(yàn)、反復(fù)測(cè)量和校對(duì)，并詳細(xì)分析其在系統(tǒng)中的功能后，對(duì)振蕩電路進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)。查閱了大量的國內(nèi)有關(guān)資料后，優(yōu)選出了可靠的國產(chǎn)軍用替代元器件NE555實(shí)現(xiàn)了與俄制集成電路在連接控制組合中相同的功能。

7 ?結(jié)束語

俄制連接控制組合振蕩電路的國產(chǎn)化成功，進(jìn)一步提高了本人的集成電路的設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，連接控制組合的1Hz振蕩電路已經(jīng)調(diào)試成功，達(dá)到了連接控制組合技術(shù)要求，保證了國產(chǎn)化連接控制組合的設(shè)計(jì)完成，奠定了連接控制組合國產(chǎn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介

劉鈺瓊，女，遼寧沈陽人，工程師，工學(xué)學(xué)士。endprint

當(dāng)Vo=0，V=1，內(nèi)部放電開關(guān)SA1閉合，DIS端接地，相當(dāng)于低電平“0”。

因此，用放電端DIS代替輸出端Vo，從邏輯功能上分析是完全可以的。但為了得到充足的能源，必須要增加一個(gè)充電電阻，從而就成為有二個(gè)反饋電阻RA和RB的電路（見圖2）。經(jīng)采用上述方法改進(jìn)以后，就可以將負(fù)載電路與充放電電路完全分開。換句話說，就是充放電的電流不再受負(fù)載電流的影響。

另外，從電路特性角度分析，雙極型的555時(shí)基電路放電管的放電電流IDIS比較大，故采用上述方法改進(jìn)后的電路，所承受的電容充放電能力可以大大提高，電路的工作也會(huì)更加安全可靠。因此，實(shí)際應(yīng)用中555多諧振電路選擇改進(jìn)了的間接反饋式電路。

4.3.2 ?間接反饋式無穩(wěn)態(tài)振蕩電路原理分析

包含時(shí)基電路555部分內(nèi)電路的多諧振蕩電路見圖3。

首先，電容C上電壓為0。在接通電源的瞬間，電容C兩端電壓為0，觸發(fā)器②腳與⑥腳電壓低于VCC，A2輸出高電平，使R-S觸發(fā)器置位，故IC1③腳輸出高電平。

其次，電容C上電壓升至上閾值電壓VT+。隨后電源VCC經(jīng)電阻RA、RB對(duì)電容C進(jìn)行充電，使電容C兩端電壓UC上升，當(dāng)UC上升到大于比較器A1的基準(zhǔn)電壓VCC時(shí)，A1輸出高電平，使R-S觸發(fā)器復(fù)位，Q端輸出低電平，即③腳輸出低電平。此時(shí)，端輸出高電平，故晶體管VTD導(dǎo)通，電容C通過RB及VTD導(dǎo)通的c-e結(jié)進(jìn)行放電，使電容C兩端的電壓逐漸下降。

圖3

然后，電容C上電壓降至低于下閾值電壓VT-。隨著C電容的放電，其端電壓逐漸下降，一旦該電壓低于VCC時(shí)，下比較器A2輸出翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖剑筊-S觸發(fā)器置位，Q端為高電平，即③腳輸出為高電平;此時(shí)端為低電平，放電管VTD截止，電源VCC又通過RA與RB對(duì)電容C進(jìn)行充電。

最后，電容C上電壓又升至大于VT+。一旦VTD截止后電容又進(jìn)行充電，電容電壓由VCC開始上升，當(dāng)上升到大于VCC時(shí)，輸出又發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

上述過程循環(huán)往復(fù)，電容電壓UC（t）在VCC與VCC之間周期性地充電和放電，使③腳輸出電壓VO周期性跳變，形成自激振蕩。

根據(jù)上述分析，可得到間接反饋式555多諧振蕩器在充電時(shí)的等效電路及波形如圖4所示，圖4（a）和圖4（b）為等效電路，圖4（c）為波形圖。

圖4

從圖4（a）與（b）所示多諧振蕩器的充放電等效電路中可看出，電路在充電時(shí)有RA、RB兩個(gè)電阻，放電時(shí)只有RB一個(gè)電阻（R02電阻很小可以忽略不計(jì)）。從充放電曲線圖4（c）中也可以看出，它的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間t1和t2是不相等的。其中，t1為振蕩器輸出高電平的持續(xù)時(shí)間，t2為低電平的持續(xù)時(shí)間。

t1為電源通過RA、RB給C充電，使電容C端電壓UC上升到VCC所用的時(shí)間。

t1=0.693（RA+RB）×C，UC（0+）=VCC，UC（∞）= VCC，UC（t）=VCC;

t2為電容C通過電阻RB、放電管VTD放電，并使UC下降到VCC所用的時(shí)間。

t2=0.693×RB×C，由此可得振蕩周期為： T= t1+ t2=0.693（RA+2RB）×C

振蕩頻率是振蕩周期的倒數(shù)，即：f=1/T=1.443/（RA+2RB）×C

5 ?功能實(shí)現(xiàn)

連接控制組合的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)選用NE555時(shí)基電路安裝在A1板上替代型號(hào)為М1006ВИ1的集成塊，實(shí)現(xiàn)向遙控臺(tái)上輸出“機(jī)組火警”信號(hào)、“工況1正在斷開”信號(hào)、“工況1正在接通”信號(hào)的1 Hz脈沖和向控制盒輸出“發(fā)電機(jī)組故障”信號(hào)的1 Hz脈沖功能，對(duì)時(shí)基振蕩電路模塊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。國產(chǎn)化的連接控制組合的時(shí)基振蕩電路模塊原理圖見圖5。

圖5

由于連接控制組合的振蕩頻率低，所以實(shí)際輸出的頻率值和用公式計(jì)算出的數(shù)值基本相符。頻率的計(jì)算公式為

f=1/T=1.443/（R1+2R2）×C2，同時(shí)，由于NE555的電源電壓為4.5 V～16 V，當(dāng)A點(diǎn)輸入DC27V時(shí)，在圖5中利用R117進(jìn)行調(diào)整NE555的電源電壓;輸出端B也要輸出DC27V電壓，在輸出端VO處，增加了電壓放大電路單元。

經(jīng)過測(cè)試在A點(diǎn)輸入DC27V電壓，B點(diǎn)能夠產(chǎn)生1Hz振蕩頻率的脈沖，滿足連接控制組合總體的技術(shù)要求。

6 ?解決技術(shù)難點(diǎn)

俄制連接控制組合振蕩電路的集成塊М1006ВИ1為國外型號(hào)，既沒產(chǎn)品樣本，又沒技術(shù)參數(shù)，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，首先要繪制出準(zhǔn)確無誤的電氣原理圖，對(duì)樣機(jī)每條指令、傳遞信號(hào)都進(jìn)行了通電試驗(yàn)、反復(fù)測(cè)量和校對(duì)，并詳細(xì)分析其在系統(tǒng)中的功能后，對(duì)振蕩電路進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)。查閱了大量的國內(nèi)有關(guān)資料后，優(yōu)選出了可靠的國產(chǎn)軍用替代元器件NE555實(shí)現(xiàn)了與俄制集成電路在連接控制組合中相同的功能。

7 ?結(jié)束語

俄制連接控制組合振蕩電路的國產(chǎn)化成功，進(jìn)一步提高了本人的集成電路的設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，連接控制組合的1Hz振蕩電路已經(jīng)調(diào)試成功，達(dá)到了連接控制組合技術(shù)要求，保證了國產(chǎn)化連接控制組合的設(shè)計(jì)完成，奠定了連接控制組合國產(chǎn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介

劉鈺瓊，女，遼寧沈陽人，工程師，工學(xué)學(xué)士。endprint

當(dāng)Vo=0，V=1，內(nèi)部放電開關(guān)SA1閉合，DIS端接地，相當(dāng)于低電平“0”。

因此，用放電端DIS代替輸出端Vo，從邏輯功能上分析是完全可以的。但為了得到充足的能源，必須要增加一個(gè)充電電阻，從而就成為有二個(gè)反饋電阻RA和RB的電路（見圖2）。經(jīng)采用上述方法改進(jìn)以后，就可以將負(fù)載電路與充放電電路完全分開。換句話說，就是充放電的電流不再受負(fù)載電流的影響。

另外，從電路特性角度分析，雙極型的555時(shí)基電路放電管的放電電流IDIS比較大，故采用上述方法改進(jìn)后的電路，所承受的電容充放電能力可以大大提高，電路的工作也會(huì)更加安全可靠。因此，實(shí)際應(yīng)用中555多諧振電路選擇改進(jìn)了的間接反饋式電路。

4.3.2 ?間接反饋式無穩(wěn)態(tài)振蕩電路原理分析

包含時(shí)基電路555部分內(nèi)電路的多諧振蕩電路見圖3。

首先，電容C上電壓為0。在接通電源的瞬間，電容C兩端電壓為0，觸發(fā)器②腳與⑥腳電壓低于VCC，A2輸出高電平，使R-S觸發(fā)器置位，故IC1③腳輸出高電平。

其次，電容C上電壓升至上閾值電壓VT+。隨后電源VCC經(jīng)電阻RA、RB對(duì)電容C進(jìn)行充電，使電容C兩端電壓UC上升，當(dāng)UC上升到大于比較器A1的基準(zhǔn)電壓VCC時(shí)，A1輸出高電平，使R-S觸發(fā)器復(fù)位，Q端輸出低電平，即③腳輸出低電平。此時(shí)，端輸出高電平，故晶體管VTD導(dǎo)通，電容C通過RB及VTD導(dǎo)通的c-e結(jié)進(jìn)行放電，使電容C兩端的電壓逐漸下降。

圖3

然后，電容C上電壓降至低于下閾值電壓VT-。隨著C電容的放電，其端電壓逐漸下降，一旦該電壓低于VCC時(shí)，下比較器A2輸出翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖?，使R-S觸發(fā)器置位，Q端為高電平，即③腳輸出為高電平;此時(shí)端為低電平，放電管VTD截止，電源VCC又通過RA與RB對(duì)電容C進(jìn)行充電。

最后，電容C上電壓又升至大于VT+。一旦VTD截止后電容又進(jìn)行充電，電容電壓由VCC開始上升，當(dāng)上升到大于VCC時(shí)，輸出又發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

上述過程循環(huán)往復(fù)，電容電壓UC（t）在VCC與VCC之間周期性地充電和放電，使③腳輸出電壓VO周期性跳變，形成自激振蕩。

根據(jù)上述分析，可得到間接反饋式555多諧振蕩器在充電時(shí)的等效電路及波形如圖4所示，圖4（a）和圖4（b）為等效電路，圖4（c）為波形圖。

圖4

從圖4（a）與（b）所示多諧振蕩器的充放電等效電路中可看出，電路在充電時(shí)有RA、RB兩個(gè)電阻，放電時(shí)只有RB一個(gè)電阻（R02電阻很小可以忽略不計(jì)）。從充放電曲線圖4（c）中也可以看出，它的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間t1和t2是不相等的。其中，t1為振蕩器輸出高電平的持續(xù)時(shí)間，t2為低電平的持續(xù)時(shí)間。

t1為電源通過RA、RB給C充電，使電容C端電壓UC上升到VCC所用的時(shí)間。

t1=0.693（RA+RB）×C，UC（0+）=VCC，UC（∞）= VCC，UC（t）=VCC;

t2為電容C通過電阻RB、放電管VTD放電，并使UC下降到VCC所用的時(shí)間。

t2=0.693×RB×C，由此可得振蕩周期為： T= t1+ t2=0.693（RA+2RB）×C

振蕩頻率是振蕩周期的倒數(shù)，即：f=1/T=1.443/（RA+2RB）×C

5 ?功能實(shí)現(xiàn)

連接控制組合的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)選用NE555時(shí)基電路安裝在A1板上替代型號(hào)為М1006ВИ1的集成塊，實(shí)現(xiàn)向遙控臺(tái)上輸出“機(jī)組火警”信號(hào)、“工況1正在斷開”信號(hào)、“工況1正在接通”信號(hào)的1 Hz脈沖和向控制盒輸出“發(fā)電機(jī)組故障”信號(hào)的1 Hz脈沖功能，對(duì)時(shí)基振蕩電路模塊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。國產(chǎn)化的連接控制組合的時(shí)基振蕩電路模塊原理圖見圖5。

圖5

由于連接控制組合的振蕩頻率低，所以實(shí)際輸出的頻率值和用公式計(jì)算出的數(shù)值基本相符。頻率的計(jì)算公式為

f=1/T=1.443/（R1+2R2）×C2，同時(shí)，由于NE555的電源電壓為4.5 V～16 V，當(dāng)A點(diǎn)輸入DC27V時(shí)，在圖5中利用R117進(jìn)行調(diào)整NE555的電源電壓;輸出端B也要輸出DC27V電壓，在輸出端VO處，增加了電壓放大電路單元。

經(jīng)過測(cè)試在A點(diǎn)輸入DC27V電壓，B點(diǎn)能夠產(chǎn)生1Hz振蕩頻率的脈沖，滿足連接控制組合總體的技術(shù)要求。

6 ?解決技術(shù)難點(diǎn)

俄制連接控制組合振蕩電路的集成塊М1006ВИ1為國外型號(hào)，既沒產(chǎn)品樣本，又沒技術(shù)參數(shù)，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，首先要繪制出準(zhǔn)確無誤的電氣原理圖，對(duì)樣機(jī)每條指令、傳遞信號(hào)都進(jìn)行了通電試驗(yàn)、反復(fù)測(cè)量和校對(duì)，并詳細(xì)分析其在系統(tǒng)中的功能后，對(duì)振蕩電路進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)。查閱了大量的國內(nèi)有關(guān)資料后，優(yōu)選出了可靠的國產(chǎn)軍用替代元器件NE555實(shí)現(xiàn)了與俄制集成電路在連接控制組合中相同的功能。

7 ?結(jié)束語

俄制連接控制組合振蕩電路的國產(chǎn)化成功，進(jìn)一步提高了本人的集成電路的設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，連接控制組合的1Hz振蕩電路已經(jīng)調(diào)試成功，達(dá)到了連接控制組合技術(shù)要求，保證了國產(chǎn)化連接控制組合的設(shè)計(jì)完成，奠定了連接控制組合國產(chǎn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介

劉鈺瓊，女，遼寧沈陽人，工程師，工學(xué)學(xué)士。endprint