步进电机

学习分析数字电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量例题来练习，并对照课本或老师提供的答案来核对答案。虽然这很好，但还有一个更好的方法。

实际上你会学到更多构建和分析真实电路，让您的测试设备提供“答案”，而不是一本书或其他人。要想成功地构建电路，请遵循以下步骤:

1. 绘制要分析的数字电路原理图。
2. 小心地在实验板或其他方便的介质上构建这个电路。
3. 检查电路结构的准确性，跟踪每根导线到每一个连接点，并在图上逐个检查这些元件。
4. 分析电路，确定给定输入条件下的所有输出逻辑状态。
5. 仔细测量这些逻辑状态，以验证您分析的准确性。
6. 如果有任何错误，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新分析和测量电路。

始终确保电源电压水平在您计划使用的逻辑电路的规格范围内。如果TTL，电源必须是一个5伏的稳压电源，调整到一个值尽可能接近5.0伏直流。

一个可以节省时间和减少错误可能性的方法是，从一个非常简单的电路开始，在每次分析后逐步增加组件来增加它的复杂性，而不是为每个实践问题建立一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的元件。这样，您就不必多次度量任何组件的值。

在这个电路中，一个微控制器控制着一种称为a的特殊类型的电动机的转动步进电机按顺序一次激活一个晶体管(因此，一次激活一个电机线圈)。每走一步，电机旋转固定的角度，通常是1.8度:

每个电机线圈通电时会产生相对较大的电流，需要晶体管在微控制器输出和电机线圈之间“插入”。

识别来自微控制器输出端口的逻辑信号类型(“高”或“低”)需要为每个晶体管供电。同时，在下面的图中展示如何用合适的MOSFET替换双极结晶体管来减少功率损耗和部件数量:

步进电机线圈通常会产生大量电流，这就需要使用功率晶体管来“缓冲”电机的控制电路。一个典型的步进电机最终驱动电路看起来是这样的(为了简洁起见，这里只显示了四个输出晶体管中的一个):

当然，安装二极管是为了防止每次关闭时高压冲击破坏输出晶体管。然而，这导致了一个不同的问题:当自由滚轮二极管就位时，当各自的晶体管关闭时，在每个线圈中形成的磁场需要更长的时间来“衰减”。这种时间延迟给步进电机施加了最大的转速，因为在前一步的磁场消散之前，电机不会移动到下一步。

该电路可以做什么修改，以允许晶体管切换更快，以更高的转速驱动步进电机?详细解释为什么你的解决方案会奏效。

这个移位寄存器电路驱动一个单极步进电机的四个线圈，每次一个线圈，以与时钟同步的方式旋转。驱动晶体管电路(Q₁,问₂，电阻R₂通过R₆)只显示了四个线圈中的一个。其他三个移位寄存器输出具有连接到各自电机线圈的相同驱动电路:

假设这个步进电机电路工作了好几年，然后突然停止工作。解释你将在哪里进行最初的几次测量来隔离问题，以及你为什么要在那里进行测量。

步进电机常用于低功率伺服机构，如小型机器人、计算机打印机和其他精密机电机械。解释为什么这种类型的电机比永磁直流电机或其他类型的电机更受欢迎。提示:答案与电机本身的名称(“步进器”)密切相关。