用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，包括相互间可通断连接的信号产生电路、波形选择开关、OCL功放电路、交直流转换电路、数字直流电压表、数字频率计电路以及电源电路。可以通过本实用新型实现分别对各电路进行通电定性测试、直流通路检修、信号通路检修以及设备的性能测试，更方便地进行电子电路故障诊断维修训练。
【专利说明】用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电路，尤其涉及一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路。
【背景技术】
[0002]电子行业人才需求非常旺盛，其中高职电子专业人才的需求量稳步增长。同时电子企业面临转型升级，从传统制造类企业逐步升级为技术密集型企业，更加需求、重视学生电子产品组装调试与维修能力。在此背景下，我们开设一门培养学生较强实践动手和维修能力的课程及实用的课程内容对电信专业学生进行维修能力的培训显得尤为重要，从前采用xd2信号发生器，其为整机成品电路，不好拆卸，维修起来难找到元器件替代，不利于课程中的分析和学习，对学习电子电路的故障诊断分析并不直观，因此提供一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路对学生学习电子电路的故障诊断是十分必要的。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，使得通过本实用新型可以实现分别对各电路进行通电定性测试、直流通路检修、信号通路检修以及设备的性能测试，更方便地进行电子电路故障诊断维修训练。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供提供一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，包括信号产生电路、波形选择开关、OCL功放电路、交直流转换电路、数字直流电压表、数字频率计电路以及电源电路，其中:
[0005]所述电源电路分别与信号产生电路、波形选择开关、OCL功放电路、交直流转换电路、数字直流电压表以及数字频率计电路可通断连接；
[0006]所述信号产生电路包括振荡电路以及正弦波形成电路，所述振荡电路中设有方波输出端和三角波输出端，所述三角波输出端分别可通断连接所述正弦波形成电路以及所述波形选择开关的输入端，所述方波输出端以及所述正弦波形成电路的输出端可通断连接所述波形选择开关的输入端；
[0007]所述波形选择开关选择所述信号产生电路产生的正弦波、三角波或方波；
[0008]所述OCL功放电路的输入端可通断连接所述波形选择开关的输出端，放大被选择的波形；所述所述OCL功放电路的输出端可通断连接所述交直流转换电路的输入端；
[0009]所述交直流转换电路的输出端可通断连接所述数字直流电压的输入端；
[0010]所述数字直流电压表接收并测试直流电压；
[0011]所述数字频率计电路可通断连接所述方波输出端，所述数字频率计电路对方波进行计数，并将计数结果锁存显示。
[0012]较佳地，所述电源电路包括依次连接的整流电路、滤波电路以及稳压电路。
[0013]较佳地，所述整流电路连接一电源变压器，为所述整流电路提供交流电压。
[0014]较佳地，所述交直流转换电路主要由半波整流电路、加法电路和滤波电路组成；所述半波整流电路将输入的正弦波信号进行半波整流，所述加法电路将半波整流后的半波波形与正弦波波信号进行波形合成，形成全波整流波形并放大，使电压平均值与输入信号的有效值相等；所述滤波电路滤除波形中的交流成分，输出直流电。
[0015]较佳地，所述振荡电路中包括积分电路和电压比较电路。
[0016]较佳地，所述数字电压表电路采用量程为20V的3位半直流电压表。
[0017]较佳地，所述数字频率计电路包括闸门电路、定时器、置零电路、十进制计数器、LED数码显示器、一位十进制计数器、信号选择电路、高低频率选择开关以及小数点及指示电路。
[0018]本实用新型由于采用以上技术方案，与之前的技术方案相比，具有以下的优点和积极效果:
[0019]本实用新型提供的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，每部分电路相互间的连接节点为可通断连接的，便于逐步对电源、信号产生、信号输出、频率显示、幅度显示各部分电路进行检查，分析判断电路故障，使得学生可以通过本电路实现对各电路的通电定性测试、直流通路检修、信号通路检修以及设备的性能测试，更方便地进行电子电路故障诊断维修训练。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构框图；
[0021]图2为本实用新型的波形产生电路、波形选择开关以及OCL功放电路的结构框图；
[0022]图3为本实用新型的实施例中的电源电路原理图；
[0023]图4为本实用新型的实施例中振荡电路原理图；
[0024]图5为本实用新型的实施例中正弦波形成电路原理图；
[0025]图6为本实用新型的实施例中交直流转换电路原理图；
[0026]图7为本实用新型的实施例中数字频率计电路原理图；
[0027]图8为本实用新型的实施例中直流电压表原理图。
【具体实施方式】
[0028]下面参照附图和具体实施例来进一步说明本实用新型。
[0029]如附图1-8所示，本实用新型提供的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，包括信号产生电路10、波形选择开关20、0CL (Output CapacitorLess)功放电路30、交直流转换电路40、数字直流电压表50、数字频率计电路60以及电源电路70，每部分电路相互间的连接节点为可通断连接的。
[0030]电源电路70分别与信号产生电路10、波形选择开关20、OCL功放电路30、交直流转换电路40、数字直流电压表50以及数字频率计电路60可通断连接。本实施例中，可通断连接的方式可以在连接节点采用焊锡连接，并不限于此种方式，也可以采用接插件连接或通断开关连接来实现可通断连接。
[0031]在本实施例中，电源电路70包括依次连接的整流电路、滤波电路以及稳压电路。电源变压器80为外接部件，采用中心抽头方式，输出对称的双16V交流电压给整流电路。整流电路由4只1N4001 (1V1?1V4)整流二极管组成，构成了桥式双全波整流电路，而桥式双全波整流电路能输出正、负两组对称电压。滤波电路由电容ICl和电容1C2组成。本单元电路的稳压电路由三端稳压集成电路MC7812、MC7912和MC7805组成。电路中电容1C3、电容1C4、电容1C5是输出滤波电容。电阻IRl是MC7912的负载电阻，因MC7912空载时输出电压不稳定。电阻1R2是MC7805的保护电阻，若MC7805输出端短路，1R2会首先烧毁，从而起到保护MC7805的作用。
[0032]信号产生电路10包括振荡电路101以及正弦波形成电路102，振荡电路101产生方波和三角波后，正弦波形成电路102将三角波转换成正弦波。振荡电路101中有方波输出端和三角波输出端，三角波输出端分别可通断连接正弦波形成电路102以及波形选择开关20的输入端，方波输出端以及正弦波形成电路的输出端可通断连接波形选择开关20的输入端。
[0033]本实施例中，振荡电路101以集成运放TL084中的4IC1A、4IC1B为主，构成积分电路和电压比较电路并连接成振荡器。其中，可调电阻RPl、电阻4R6、电阻4R7、电容4C1、电容4C2、SW2-1、4IC1B构成了积分电路，其输入端连接在4IC1A输出端。
[0034]当4IC1A输出高电平时(+IOV左右)，4IC1B向下积分，即输出电压线性下降，当4IC1A输出低电平时(-10V左右)，4IC1B向上积分，输出电压线性上升。
[0035]4IC1A及电阻4R1、电阻4R2、电阻4R3、电阻4R5、可调电阻4RP1构成了史密特电压比较电路。即当输入电压上升到设定阀值Ui时，电路输出端由低电平翻转为高电平。当输入电压下降至另一设定阀值U2时，电路输出端由高电平翻转为低电平。
[0036]可调电阻RPl可连续调节输出信号的频率。SW2-1用于选择高、低频段。4IC1B第7脚输出三角波，4IC1A第I脚输出方波。
[0037]本实施例中，正弦波形成电路102是将波形产生电路输出的三角波变换成正弦波。将三角波分五个阶段(5级)逐渐变弯，每级变换都由二极管控制，由于二极管是非线性元件，其导通后的阻值逐渐变小，所以，波形的变弯可以很平滑，就能够将三角波变换成较为理想的正弦波。如图5所示，4IC1D、R26构成电压跟随器。
[0038]波形选择开关20选择信号产生电路产生的正弦波、三角波以及方波。
[0039]本实施例中，波形选择开关20采用4SW1，是由4把独立的开关组合而成。起选择输出何种波形的作用。
[0040]OCL功放电路30的输入端可通断连接波形选择开关20的输出端，OCL功放电路30放大被选择的波形，并输出给交直流转换电路，OCL功放电路的输出端可通断连接交直流转换电路的输入端。本实施例中，OCL功放电路30是用集成电路运放4IC电容IC作为前置放大器和推动级的OCL功放电路，因为集成电路运放在正负电源工作状态下，其输出端的电位约为0V，且非常稳定，加上又有足够大的电压放大倍数和一定的输出能力，非常适合做前置放电器和推动级。4V11(D325)和4V12(D551)以及周围元件构成功率放大电路。
[0041]数字频率计电路60，可通断连接信号产生电路的方波输出端，对方波进行计数，并将计数结果锁存显示。本实施例中，如图7所示，其中包括闸门电路、定时器、置零电路、十进制计数器、LED数码显示器、I位十进制计数器、信号选择电路、高低频率选择开关以及小数点及指示电路。
[0042]闸门电路就是利用了与非门电路的上述特点，将输入端I脚作为控制端，另一脚2脚作为信号输入端，使与非门电路变成了一个受控的闸门。
[0043]定时器提供精确的计数时间，控制计数和置零电路工作。该电路由集成电路4541(2IC1)及电阻2R1、可调电阻2RPU2C1组成。
[0044]置零电路产生正的窄脉冲信号，使计数器置零。由集成电路4528 (2IC2A)和电阻2R2、电容2C2组成。电路实质，是受上升延触发的单稳态电路。电阻2R2、电容2C2决定脉冲宽度。时间常数t ^ R2XC2=10KX0.01uF=0.1ms。脉冲宽度应远小于计数时间Is。当触发端受定时器上升沿触发后，产生一正的窄脉冲信号，使计数器置零。脉冲过后，计数器开始计数。
[0045]十进制计数器用于计数、译码、驱动LED显示器。电路由四只集成电路4026十进制计数器构成(2IC4~2IC7)。集成电路4026具有十进制计数、7段译码和驱动LED数码显示器的功能。计数脉冲送到末位计数器的输入端，末位计数器的进位信号是前一位计数器的计数信号。
[0046]LED数码显示器用于显示频率值(该LED数码显示器为共阴连接)。
[0047]I位十进制计数器用于高频段时计数使用。电路由集成电路4026 (2IC8)十进制计数器构成。当高频段时选择该电路输出的信号进入“4位十进制计数器”进行计数。
[0048]信号选择电路用于在低频段时选择直接从“闸门电路”输出的信号，在高频段时选择从“I位十进制计数器”输出的信号进入“4位十进制计数器”进行计数。该电路由(2IC3B~3D)组成。电路原理也是利用了与非门电路的特点，构成了 3个闸门电路，再组合而成。当“高、低频率选 择开关”选择高频(kHz)时，2IC3C的控制端9脚为“1”，2IC3C的闸门打开。2IC3B的控制端6脚为“0”，2IC3B的闸门关闭，并输出高电平“I”。使2IC3D的闸门也打开，输出2IC3C的闸门输出的信号，也就是“I位十进制计数器”输出的十位数信号，当“高低频率选择开关”选择低频(Hz)时，2IC3D的闸门也打开，输出2IC3B的闸门输出的信号，也就是直接进来的个位数信号。
[0049]高低频率选择开关，控制“信号选择电路”选择所需的信号，同时使“小数点和指示电路”选择相应的指示和小数点的亮、暗。开关是SW2-2，为2W2D按钮开关的一组开关。另一组在信号产生电路中使用。通过按下与弹起控制开关切换。
[0050]小数点及指示电路,在SW2-2的作用下,选择相应的指示和小数点的亮、暗。该电路由二极管2V2、二极管2V3、电阻2R8、电阻2R9组成。当开关打在高频段时，5V电源经电阻2R9、二极管2V2和数码管上的小数点到地，使二极管2V2和小数点发光点亮。而二极管2V3不通电，不发光，当开关打在低频段时，二极管2V3得电发光，二极管2V2和小数点不通电而不发光。
[0051]交直流转换电路40将放大后的波形的电压平均值变换成直流电压；主要由半波整流电路、加法电路和滤波电路组成。其中半波整流电路是将输入的正弦波信号进行半波整流。加法电路是将半波整流后的半波波形与正弦波波形进行波形合成，形成全波整流波形，并进行一定的放大，使其电压平均值，与输入信号的有效值相等。滤波电路是滤除波形中的交流成分，使之成为平滑的直流电。电源电路为交直流转换电路提供±12V的直流电源。
[0052]直流数字电压表50接收交直流转换电路的直流电压，交直流转换电路的输出端可通断连接数字直流电压50的输入端；[0053]本实施例中，直流数字电压表的核心是大规模集成电路ICL7107，采用双积分A/D转换原理，将模拟信号转换成数字信号显示出来，并能直接驱动LED数码显示器，显示位数为3位半，量程为20V。直流电压表中还包括负电压产生电路、量程扩展电路、基准电压电路以及时钟信号频率外接调整电路。
[0054]负电压产生电路，由于集成电路ICL7107工作时，数字电路部分的地与模拟电路部分的地是分开的，且数字地需负电位。这样电路正常工作就需要两组电源，为了仍采用单电源工作，该单元电路采用负电压产生电路，为数字地提供负电位。
[0055]量程扩展电路由电阻3R2和电阻3R6组成。工作原理是将输入电压经电阻3R2、电阻3R6分压衰减10倍后，送入集成电路ICL7107输入端，再将小数点位置放在第2位上，这样就实现了量程扩展。基准电压电路由电阻3R3、3V6、可调电阻3RP1构成的并联型稳压电路组成。可调电阻3RP1用以调节输入到ICL7107基准电压输入端(35、36脚)的电位。时钟信号频率外接调整电路由电阻3R4、电容3C7、可调电阻3RP2组成。可调电阻3RP2可调节时钟信号频率。
[0056]本实用新型由多个相互独立的功能电路构成的一个数字信号发生器。可产生正弦波、方波、三角波，并可显示波形幅度和频率。用于电子电路故障诊断维修训练使用。多个功能各电路间通过节点相互连接，若与其它电路断开，就可对独立的功能电路进行单独调试检修。节点可根据需要任意连接切断。检测时，依次对电源、信号产生、信号输出、频率显示、幅度显示各部分电路进行检测，判断出哪一个单元电路出现了故障，然后再根据电路的工作原理判断出故障的部位，并进行故障修复，修复后再对实训电路进行设备的性能测试，如还存在有其他故障应进一步检修排除。
[0057]通电的定性测试:表象检查中确定设备内部无明显短路故障后，可进行通电检查，可检查输出幅度、频率有无显示，用示波器检查输出有无波形的输出，以确定设备是无输出、输出不足、输出不稳定还是波形失真，以便于判断故障的性质、范围和程度。
[0058]直流通路检修:首先用万用表检查交直流电源进行检查，然后对各部分的供电的直流电源电压以及各关键位置的工作电压进行检查，找出不正常的电压位置，然后对不正常的电压引起的原因进行分析和判断，直至发现问题和解决问题。
[0059]信号通路检修:利用现有的各种设备(示波器、信号源、毫伏表等)，根据电路内信号的产生、流向逐步检查信号的情况是否正常，找出信号消失、变小、失真的部位，对该部位电路进行分析和判断，找出引起信号不正常的原因，直至发现问题和解决问题。
[0060]设备的性能测试:故障修复后，应该对设备进行性能指标的测试，以便判断设备是否真正意义上已经修复，或者了解在维修过程中，由于调整、测试、元器件的更换等原因是否对设备的性能指标引起了变化，如有变化，应该对电路进行调试，以恢复到原来的性能指标。
[0061]上述公开的仅为本实用新型的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本实用新型所用，而并非对本实用新型的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，包括信号产生电路、波形选择开关、OCL功放电路、交直流转换电路、数字直流电压表、数字频率计电路以及电源电路，其中: 所述电源电路分别与信号产生电路、波形选择开关、OCL功放电路、交直流转换电路、数字直流电压表以及数字频率计电路可通断连接； 所述信号产生电路包括振荡电路以及正弦波形成电路，所述振荡电路中设有方波输出端和三角波输出端，所述三角波输出端分别可通断连接所述正弦波形成电路以及所述波形选择开关的输入端，所述方波输出端以及所述正弦波形成电路的输出端可通断连接所述波形选择开关的输入端； 所述波形选择开关选择所述信号产生电路产生的正弦波、三角波或方波； 所述OCL功放电路的输入端可通断连接所述波形选择开关的输出端，放大被选择的波形；所述OCL功放电路的输出端可通断连接所述交直流转换电路的输入端； 所述交直流转换电路的输出端可通断连接所述数字直流电压的输入端； 所述数字直流电压表接收并测试直流电压； 所述数字频率计电路可通断连接所述方波输出端，所述数字频率计电路对方波进行计数，并将计数结果锁存显示。
2.如权利要求1所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述电源电路包括依次连接的整流电路、滤波电路以及稳压电路。
3.如权利要求2所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述整流电路连接一电源变压器，所述电源变压器为所述整流电路提供交流电压。
4.如权利要求3所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述交直流转换电路包括半波整流电路、加法电路和滤波电路；所述半波整流电路将输入的正弦波信号进行半波整流，所述加法电路将半波整流后的半波波形与正弦波波信号进行波形合成，形成全波整流波形并放大，使电压平均值与输入信号的有效值相等；所述滤波电路滤除波形中的交流成分，输出直流电。
5.如权利要求1所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述振荡电路中包括积分电路和电压比较电路。
6.如权利要求1所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述数字电压表电路采用量程为20V的3位半直流电压表。
7.如权利要求1所述的一种用于电子电路故障诊断维修训练的实训电路，其特征在于，所述数字频率计电路包括闸门电路、定时器、置零电路、十进制计数器、LED数码显示器、一位十进制计数器、信号选择电路、高低频率选择开关以及小数点及指示电路。
【文档编号】G09B9/00GK203773818SQ201420144362
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】孟桂芳, 周步新, 翟红, 金薇 申请人:苏州工业职业技术学院