PCB制作的Hexo徽章

描述

描述

該項(xiàng)目使用 555 和 CD4017 隨機(jī)點(diǎn)亮六個(gè) LED 中的一個(gè)。

細(xì)節(jié)

Hexo 是對(duì) hexa- 的一種玩法，前綴為“有六個(gè)”，是一種電路，它使用 555 和 CD4017 隨機(jī)點(diǎn)亮六個(gè) LED 中的一個(gè)，類似于骰子。通過使用電容器和晶體管，電路將切換六個(gè) LED，依次閃爍，然后慢慢降低頻率，直到只剩下一個(gè)。

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動(dòng)機(jī)

Hexo 是一個(gè)旨在幫助我了解電路設(shè)計(jì)、原型制作、原理圖捕獲、仿真、PCB 布局、PCB 制造、訂購和組裝的步驟的項(xiàng)目。這是我的第一個(gè)模擬 PCB 項(xiàng)目，靈感來自Contextual Electronics 的 Getting to Blinky 5.0 。我很高興我的第一個(gè)項(xiàng)目使用了 555，這是一種無處不在的業(yè)余愛好電子產(chǎn)品，但我希望電路做的不僅僅是眨眼。

階段

電路設(shè)計(jì)。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，電路設(shè)計(jì)來自555 Timer Circuits的輪盤和骰子電路。

原型制作。最終的電路板使用 SMD 組件，但原型設(shè)計(jì)是使用面包板和 THT 組件完成的。（理論上）

原理圖捕獲。對(duì)于原理圖捕獲，我喜歡使用KiCAD 的 EESchema。

模擬與分析。瞬態(tài)仿真是使用LTspice和各種庫完成的，特別是該項(xiàng)目中鏈接的 Linear 的 CD4000 庫。因?yàn)槲覜]有示波器，所以仿真可以幫助我了解電路的行為和需求。為了更直觀的模擬，我也使用了Falstad 。對(duì)于靜態(tài)分析，筆、紙和谷歌是我的朋友。

PCB布局。PCB 布局是使用KiCAD 的 PCBNew設(shè)計(jì)的，用于組件和走線布置。

生產(chǎn)。對(duì)于PCB制造，我第一次使用PCBWay （推薦鏈接）。

訂購。零件訂購是通過Digikey 完成的。（專業(yè)提示：請(qǐng)務(wù)必在您的訂單中添加客戶參考號(hào)！）

集會(huì)。最后，使用Pinecil烙鐵手工完成 SMD 組件的組裝。

電路如何工作

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當(dāng) SW1 閉合時(shí)，C1 快速充電到 VCC（我認(rèn)為 C1 和 VCC 之間可能需要一個(gè)限流電阻，盡管可能 SW1 提供了這個(gè)）。C1 充電后，電流開始從 VCC 流過 R3 和 Q1 的發(fā)射極。由于 Q1 基極電壓相對(duì)于發(fā)射極電壓（Q1 基極-發(fā)射極電壓）為負(fù)，因此晶體管正向激活，電流流過集電極。（這是一個(gè) PNP）。

讓我們繼續(xù)，就好像 SW1 仍然關(guān)閉一樣。現(xiàn)在電流流過 Q1，555 開始振蕩，就好像它處于非穩(wěn)態(tài)模式一樣。將 C2 分別充放電到 2/3 和 1/3 VCC 并將引腳 3（輸出）設(shè)置為高電平和低電平。

引腳 2（觸發(fā)）和 6（閾值）連接在一起，這樣當(dāng) C2 放電且電壓達(dá)到 1/3 VCC 時(shí)，555 可以繼續(xù)“重新觸發(fā)”自身。在典型的非穩(wěn)定配置中，一個(gè)電阻器放置在引腳 7（放電）和連接在一起的引腳 6（閾值）和 2（觸發(fā)）之間。這具有通過改變 C2 的充電速度來調(diào)整占空比的效果。在這個(gè)電路中，占空比是通過改變 C2 的充電速度來控制的，而通過 Q1 的電流穩(wěn)定減小。

現(xiàn)在 555 正在振蕩，引腳 3（輸出）向 4017 引腳 14（時(shí)鐘）發(fā)送方波時(shí)鐘脈沖。4017 是一個(gè)十進(jìn)制定時(shí)器，在時(shí)鐘脈沖的每個(gè)上升沿，它將連續(xù)將其 10 個(gè)輸出引腳中的每一個(gè)設(shè)置為高電平。一次只有一個(gè)引腳為高電平，另一個(gè)為低電平。在這個(gè)電路的情況下，我們只對(duì)使用 10 個(gè)輸出中的 6 個(gè)感興趣，所以我們將第 5 個(gè)引腳（第 7 個(gè)引腳設(shè)置為高電平）連接到復(fù)位，這將導(dǎo)致 4017 設(shè)置它的第一個(gè)輸出（ Q0) 高。

所有這些輸出都用于驅(qū)動(dòng) LED，其陰極在接地之前連接到公共限流電阻器。只要時(shí)鐘脈沖繼續(xù)驅(qū)動(dòng)引腳 14（時(shí)鐘），這些 LED 將繼續(xù)連續(xù)打開和關(guān)閉。

現(xiàn)在讓我們繼續(xù)，就像 SW1 在關(guān)閉后打開一樣。一旦 SW1 開路，C1 開始放電，電流繼續(xù)通過 Q1 流經(jīng) VCC 和 GND。然而，當(dāng) C1 放電時(shí)，Q1 基極-發(fā)射極電壓開始上升，即基極電壓開始變得比發(fā)射極電壓的負(fù)值更小。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，流過 Q1 的電流越來越少，C2 的充電時(shí)間越來越長(zhǎng)，因此來自 555 引腳 3（輸出）的時(shí)鐘脈沖開始變慢（時(shí)鐘脈沖之間的時(shí)間正在增加）。這會(huì)降低 4017 循環(huán)通過 LED 的速度。

最終，Q1 的基極-發(fā)射極電壓達(dá)到截止閾值 (~-0.6v)，電流停止流過 Q1。然而，C1 繼續(xù)通過 R3 放電。此時(shí)，無論 4017 最后設(shè)置為高電平的哪個(gè) LED，都將保持亮起。