紧急求助，一个模电数电结合的问题 点击：2223 | 回复：9
发表于：2008-11-07 20:05:06
楼主
已 知：
1、此电路是一个典型的模电（右边）和数电（左边）的隔离电路，实现采集外部IN0模拟信号ON、OFF的功能。
2、输入端IN0输入的电压有两种状态，0v 或24v。
3、U2为光电耦合器。
4、U1为芯片CD4070的部分逻辑。
5、实现的功能是，当IN0输入为0v时，A点（蓝色字体）为0v，当IN0输入为24v时，A点为VCC（5v）。ID0接入一个计数器T0。实现高速计数。
试分析：
1、 当IN0=0V和IN0=24V时，分析各个连接点的电平状态（器件引脚连接点）
2、 右边电路部分：R4和R5的功能是什么，参考U2的芯片资料解答，如果是你设计此电路，R4、R5的阻值应该选取什么范围，写出你的计算方法，以及计算的依据。
3、 中间电路部分：VCC、R3、R2、C2的作用是什么？如果是你设计此电路，它们的电阻值、电容值，应该选取多少范围？说出你的理由。
4、 R1、C1的作用是什么，A点信号经过后级电路，到达ID0，会产生什么变化，给出波形。
R1、C1的数值选择的依据是什么。试画出进入U2的1、2、3脚的电路波形。以及波形会受什么参数的影响，结合整个电路来分析。
5、整个电路，不用R2、C2会怎么样，使用用R2、C2会怎么样？
6、不考虑后面的ID0端，在A点可接受的IN0 的最大输入频率是多少，这个频率与什么参数有关，说出你的理由。
在ID0端，可接受IN0的最大输入频率是多少？同样，这个频率与什么参数有关，说出你的理由。
7、这电路有什么潜在的问题，按照你的知识和分析，它需要在哪些地方改进？
发表于：2008-11-07 23:33:57
4楼
4070是异或门，真值表为：
当in0=0v时，PC817截止其脚4为高电平，A点与4070的1脚也是高电平，当in0稳定接通时，4070的2脚也时高电平，对照真值表故此时输出为低电平0
当in0由0v转24v时，pc817导通其脚4为低电平，A点与4070的1脚也是低电平，同时，与4070的2脚相接的C1通过R1、PC817放电，放电初期2脚依然保持高电平1，根据真值表故此时输出为高电平，但很快C1放电完毕，2脚变为低电平，根据真值表，输出又变为低电平0。简单说：in0由0v变为24v，id0输出一个脉冲。
其他情况可据此自行分析
| 1脚（in1） | 2脚（in2） | 3脚（out） |
| L | L | L |
| H | L | H |
| L | H | H |
| H | H | L |
当in0由0v转24v时，pc817导通其脚4为低电平，A点与4070的1脚也是低电平，同时，与4070的2脚相接的C1通过R1、PC817放电，放电初期2脚依然保持高电平1，根据真值表故此时输出为高电平，但很快C1放电完毕，2脚变为低电平，根据真值表，输出又变为低电平0。简单说：in0由0v变为24v，id0输出一个脉冲。
其他情况可据此自行分析
发表于：2011-06-13 00:22:53
9楼
线路分析与参数的计算：
1、R4是限流电阻，有它来确保L1支路正向导通电流=10ma。L1的正向压降与U2的发光二极管的正向压降之和可视为4V左右，则：R4=(24-4) / 10 = 2K。R5在这里仅起在L1与U2的发光二极管正向导通时分流作用（其分流值= 4V / R5），如R5取值小于R4的1/6时，当IN0=0V时，R5的电压<3V，会使L1与U2的发光二极管的正向电流=0，即使U2不工作。本人认为该电路的R5可以去掉不用。
2、R3为U2的发光三极管集电极电阻，当IN0=0V时，U2的发光二极管正向导通，其发光三极管也导通，如集电极电流 >=5ma ，R3=1K，会使R3的电压=5V， 即使C点电压=5V - 5ma * 1K = 0V。当IN0=24V时，U2的发光二极管截止，发光三极管也截止，即集电极电流=0，使C点电压= 5V - 0 * 1K = 5V。
3、不考虑积分电路的影响，在C点可接受的IN0 的最大输入频率取决于U2器件的频响（PC817参数不知，故无法确定）
4、A点的波形由于受R2C2积分电路的影响，其波形前后沿不是突跳，而是变缓，见上图A点波形，这就限制了C点的最高 频率：R2*C2乘积越大，其信号的最高频率变的越小）。
5、R1C1与R2C2二级积分电路，不能省略，其作用是将C点的方波信号延迟不同的相位角，使方波的前后按不同的速率上升与下降（见A、B点波形图），使其有一段间隔，二种延迟波的逻辑电平不同（一个为高。另一个为低），使异或门输出为 高电位，见上图ID0 波形。采用此电路的作用，可使ID0输出的信号频率比IN0输入的信号频率提高一倍。
1、R4是限流电阻，有它来确保L1支路正向导通电流=10ma。L1的正向压降与U2的发光二极管的正向压降之和可视为4V左右，则：R4=(24-4) / 10 = 2K。R5在这里仅起在L1与U2的发光二极管正向导通时分流作用（其分流值= 4V / R5），如R5取值小于R4的1/6时，当IN0=0V时，R5的电压<3V，会使L1与U2的发光二极管的正向电流=0，即使U2不工作。本人认为该电路的R5可以去掉不用。
2、R3为U2的发光三极管集电极电阻，当IN0=0V时，U2的发光二极管正向导通，其发光三极管也导通，如集电极电流 >=5ma ，R3=1K，会使R3的电压=5V， 即使C点电压=5V - 5ma * 1K = 0V。当IN0=24V时，U2的发光二极管截止，发光三极管也截止，即集电极电流=0，使C点电压= 5V - 0 * 1K = 5V。
3、不考虑积分电路的影响，在C点可接受的IN0 的最大输入频率取决于U2器件的频响（PC817参数不知，故无法确定）
4、A点的波形由于受R2C2积分电路的影响，其波形前后沿不是突跳，而是变缓，见上图A点波形，这就限制了C点的最高 频率：R2*C2乘积越大，其信号的最高频率变的越小）。
5、R1C1与R2C2二级积分电路，不能省略，其作用是将C点的方波信号延迟不同的相位角，使方波的前后按不同的速率上升与下降（见A、B点波形图），使其有一段间隔，二种延迟波的逻辑电平不同（一个为高。另一个为低），使异或门输出为 高电位，见上图ID0 波形。采用此电路的作用，可使ID0输出的信号频率比IN0输入的信号频率提高一倍。
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