滤波不良导致抢答器不能锁定号码

维修家电

接修一台某学校用于知识竞赛的抢答器，其故障现象是数码管能显示最先按下按钮的选手编号，但该选手松开按钮后数码管又立即显示“0”，即不能对最先按下按钮的选手编号进行锁定显示。

               该抢答器由一个控制盒和5个按钮[4个按钮(S1~S4)安装在参赛选手的桌面上，一个按钮(S5)安装在主持人的桌面上]组成，可供四组选手进行知识抢答。正常时，S1~S5均处于常开状态，当主持人宣布“抢答开始”并同时按一下S5后数码管显示数字“0”)，最先按下按钮的选手编号立即被锁存，同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答，并在数码管上显示最先按下按钮的选手编号，直到主持人再次按下S5(进入下轮抢答)。 测量S1~S5，均正常 ，看来故障点在控制电路中。该抢答器的控制电路主要由抢答锁存、编码、译码驱动、多谐振荡等电路组成，其实绘电路如图1所示。
                S1~S4为四路抢答开关，S5为清零按钮。锁存电路由4D触发器SN74LS175N (U1)和双4输入与非门CD4012BE(U2 )组成。编码电路由四2输入与非门CD4011(U3 )组成，将触发器输出的信号编成相应的8421BCD码。CD4511(U4)、限流电阻R6~R12等元件组成译码驱动电路，驱动七段数码管显示抢答成功的选手编号。NE555(U5 )及其外围元件组成多谐振荡器，产生频率约为1.1kHz 的矩形波，供给U1，作为U1的时钟脉冲信号(CP)。
        接通电源，当主持人按下S5时，U1①脚(RST)接地(低电平)，U1复位，芯片内部的4个D触发器的Q输出端(②、⑦、10、15脚)为低电平(“0”，下同)，Q输出端(③、⑥、11、14脚)为高电平(“1”，下同)，此时与非门U2A因4个输入端(②~⑤脚)全为1，则①脚输出0;与非门U2B的4个输入端(⑨~12脚)全为0，则13脚输出1。此时与非门U3A等同于一个反相器，CP脉冲经U3A反相后送给u1⑨脚。同时，U3B内部的两个与非门因输入端(⑤、⑥脚和⑧、⑨脚)全为1，则输出端④脚、10脚均输出0;由于U4②脚接U1 15脚，U4⑥脚接地，即U4的输入端DCBA的值为“0000" ，数码管显示数字“0”，抢答器处于清零状态。

                 当主持人宣布“开始抢答”时(同时松开S5)，U1处于等待数据输入状态，即进入抢答状态。当S1~S4中某一个按钮按下时，锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关信号，为防止其他开关随后触发，最先产生的输出信号将触发器锁定。例如:S2最先按下，此时U1⑤脚为高电平，则U1⑥、⑦脚分别输出0、1，U2A因输入端③脚为0，则①脚输出1，U2B因⑨~12脚全为1，则13脚输出0，U3A因②脚输入为0，此时无论①脚输入的CP脉冲是高电平还是低电平，其输出端③脚均为1，即CP脉冲不能通过U3A进入U1，触发器不能翻转，相当于S2被锁定，其他按钮无效。同时，U3B因⑨脚为0，则U3B 10脚输出1，此时U4的输入端DCBA的值为"0010" ，数码管显示数字“2”，表示选手2抢答成功。
                 根据故障现象，结合上述工作原理分析，判断编码、译码、多谐振荡和数码管均正常，故障原因应是U1或U3A工作异常。检查U1和U3A外围元件及连线，未见异常，难道芯片有问题?由于该校有多台同型号抢答器，于是在路测量并记录正常机器中U1~U3的各脚对地电阻(见表1)。经过对比，未发现问题。在检测中发现故障机偶尔能对号码进行锁定并正常显示，难道电路中存在接触不良现象? -番检查后无果。会不会是.某元件性能不良?根据经验，电容易出现性能不良现象，尤其是电解电容。拆下C1、C2检查，发现C2容量已降至1.2uF。更换C2后试机，故障排除。
       
                 该机控制电路采用电源适配器供电，适配器标称输出电压是DC5V(空载时实测约4.1V)，适配器内部采用工频变压器降压+全桥整流滤波方式，但滤波电容容量仅为10uF。分析认为:由于该机所配电源适配器无稳压电路，加之滤波电容容量较小，所以输出的直流电压在带载后纹波较大。C2容量大幅减小后，U1~U4的5V供电滤波不良，导致U1或U3A状态异常，从而引发号码不能锁定故障。