1、1,电子技术课程设计,2,电子技术课程设计,目的,运用已基本掌握的具有不同功能的数字、模拟单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。训练培养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。,3,要求,根据题目的技术指标，独立进行电路选取、工程估算、实验测试与调整，制作出实际电子产品和写出总结报告。,衡量标准,工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的裕量；电路简单；成本低；功耗低；所采用元器件的品种少、体积小且货源充足；便于生产
2、、测试和维修 。,4,设计方法与步骤,一、 系统设计 二、 仿真优化 三、 器件准备 四、 硬件组装、调试 五、 性能指标测试 六、 文档整理，撰写报告,5,一、 系统设计,1.明确系统的设计任务要求,对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，明确系统应完成的任务。,2.根据设计任务要求查阅资料,在明确系统任务的基础上，尽可能多地查阅各种相关资料。复习、学习相关理论知识；开阔思路。,6,3总体方案选择, 按照选定方案把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，确定各单元电路功能及它们之间的关系，画出完整的整体系统框图。, 方案选择的重要任务是针对系统提出的任务、要求和条件
3、，查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选取合适的方案。,总体框图要能够清晰地表示： 系统的工作原理； 各单元电路的功能； 信号的流向； 各单元电路间的关系。,7,4单元电路的设计、参数计算和器件选择,根据系统指标和功能框图，明确任务，进行各单元电路的设计、参数计算和元器件选择。,（1）. 单元电路设计,每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标。,注意各单元电路之间的相互配合和前后级之间的关系，尽量简化电路结构。,注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。,选择单元电路的组成形式，可以模仿成熟的先进的电路，
4、也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。,8,（2）. 参数计算,理解电路的工作原理，正确利用计算公式，满足设计要求。,（1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限参数必须留有足够裕量，一般应大于额定值的1.5倍。 （3）电阻器和电容器的参数应选计算值附近的标称值。,9,（3）. 元器件选择,设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。,10,分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、光电三极管、数码管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。,分立元件的选择。,选择的器件种类不同，
5、注意事项也不同。 例如选择晶体三极管时，首先注意是NPN型还是PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率管还是小功率管，并注意管子的参数PCM、ICM、BUCEO、BUEBO、ICBO、fT和f是否满足电路设计指标的要求，高频工作时要求fT=(5-10)f，f为工作频率。,11,由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能，所以选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及安装，在设计电路时应首选。,选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面要求。,集成电路的选择。一般优先选集成电路。,集成电路有
6、模拟集成电路和数字集成电路。器件的型号、功能、特性、管脚可查阅有关手册。,12,集成电路的品种很多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然后考虑具体性能，最后根据价格等因素选用某种型号的集成电路 。,应熟悉集成电路的品种和几种典型产晶的型号、性能、价格等，以便在设计时能提出较好的方案，较快地设计出单元电路和总电路。,集成电路的常用封装方式有三种：扁平式、直立式和双列直插式，为便于安装、更换、调试和维修，一般情况下，应尽可能选用双列直插式集成电路。,13,二、 计算机仿真优化,电子系统的方案选择、电路设计以及参数计算和元器件选择基本确定后，方案的选择是否合
7、理，电路设计是否正确，元器件选择是否经济，这些问题还有待于研究。传统的设计方法只能通过实验来解决以上问题，这样不仅延长了设计时间，而且需要大量元器件，有时设计不当可能要烧坏元器件，因此设计成本高。而利用电子电路CAD技术，可对设计的电路进行分析、仿真、虚拟实验，不仅提高了设计效率，而且可以通过反复仿真得到一个最佳方案。目前应用较为广泛的电子电路仿真软件如：Proteusmultisim等 。,14,(1) 电路图绘制,利用电子工作平台绘制。,绘制电路图时应注意：,15,布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于对图的理解和阅读。,注意信号的流向。一般从输入端或信号源画起，从左到右或从上到下
8、按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。,图形符号要标准，图中应加适当的标注。,16,（2）. 单元电路仿真调试,调试顺序：按信号的流向对单元电路进行逐个调试。,明确本部分电路的功能要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除故障。,按照题目要求，调整单元电路的结构和器件参数，直到满足要求，确定电路及器件参数。,17,(3) . 系统联调,各单元电路调试完成，电路及参数确定后就为整机调试打下了基础。整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能
9、和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。,18,(4) . 确定设计,1.按照仿真调试结果确定电路结构，保存或打印；,2.按照仿真调试结果列出器件清单(包含型号、参数）。,19,三、器件准备,1.按照实验室提供的器件清单选择确认。,2.实验室不能提供的器件与指导老师联系购买。,20,四、硬件组装与调试,1、电子电路的组装,（1）元器件的焊接技术（略）,（2）在面包板上的插接技术,在进行电子系统设计或课程设计过程中，为了提高元器件的重复利用率，往往在面包板上插接电路。,正确的组装方法和合理的布局，不仅使电路整齐美观，而且能够提高电路工作的可靠性，便于检查
10、和排除故障。,21,22,23,24,25,集成电路的装插。插接集成电路时首先应认清方向，不要倒插，所 有集成电路的插入方向要保持一致。,元器件的位置。整齐、均匀、疏密一致根据电路图的各部分功能确定元器件在面包板上 的位置，并按信号的流向将元器件顺序地连接，以易于调试。,26,27,导线的选用和连接。导线应尽可能少、短、不交叉连接用的导线要求紧贴在面包板上，避免接触不 良。连线不允许跨接在集成电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于查线和更换器件。,共地的问题。组装电路时，各模块电路之间要共地；调整测试时，电路与仪器要共地。,28,29,2、电子电路的调试,边安装边调试。把一
11、个总电路按框图上的功能分成若干单元电路，分别进行安装和调试，在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试，又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。,整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适于定型产品。,调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的测试数据和波形，以便于分析和运行时参考和撰写设计报告。,30,调试步骤：,（1）通电前检查电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。,（2）通电检查接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象
12、。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。,31,在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除故障，完成调试要求。,（3）单元电路调试,各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础。整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。,（
13、4）整机联调,32,电路故障的排除,（1）信号寻迹法：寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号，用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分传输的情况，根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如果有问题，应及时处理。调试电路时也可以从输出级向输入级倒推进行，信号从最后一级电路的输入端加入，观察输出端是否正常，然后逐级将适当信号加入前面一级电路输入端，继续进行检查。,33,（2）对分法。把有故障的电路分为两部分，先检查这两部分中究竟是哪部分有故障，然后再对有故障的部分对分检测，一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试工作量。,（3）分割测试法。对于一些
14、有反馈的环行电路，如振荡器、稳压器等电路，它们各级的工作情况互相有牵连，这时可采取分割环路的方法，将反馈环去掉，然后逐级检查，可更快地查出故障部分。对自激振荡现象也可以用此法检查。,34,（4）电容器旁路法。如遇电路发生自激振荡或寄生调幅等故障，检测时可用一只容量较大的电容器并联到故障电路的输入或输出端，观察对故障现象的影响，据此分析故障的部位。在放大电路中，旁路电容失效或开路，使负反馈加强，输出量下降，此时用适当的电容并联在旁路电容两端，就可以看到输出幅值恢复正常，也就可以断定旁路电容的问题。这种检查可能要多处实验才有结果，这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法也可用来检查电源滤波和去偶
15、电路的故障。,35,（5）对比法。将有问题的电路的状态、参数与相同的正常电路进行逐项对比。此方法可以比较快地从异常的参数中分析出故障。,（6）替代法。把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同的单元电路（注意共地），这样可以很快判断故障部位。有时元器件的故障不很明显，如电容器漏电、电阻器变质、晶体管和集成电路性能下降等，这时用相同规格的优质元器件逐一替代实验，就可以具体地判断故障点，加快查找故障点的速度，提高调试效率。,36,（7）静态测试法。故障部位找到后，要确定是哪一个或哪几个元器件有问题，最常用的就是静态测试法和动态测试法。静态测试是用万用表测试电阻值、电容器是否漏电、电路是否断或短路
16、，晶体管和集成电路的各引脚电压是否正常等。这种测试是在电路不加信号时进行的，所以叫静态测试。通过这种测试可发现元器件的故障。,（8）动态测试法。当静态测试还不能发现故障时，可采用动态测试法。测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元器件的工作情况，观察电路的工作状况，分析、判别故障原因。,37,五、性能指标测试,以系统的设计任务与要求为依据，应用电子仪器进行各项指标测试，观察是否达到要求。,记录测试条件，测试方法，详细测试数据及波形。,38,六、文档整理和撰写实验报告,电子系统设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且把实
17、践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下几点： （1）设计和实验题目名称。 （2）内容摘要。 （3）设计任务及要求。 （4）总体方案论证比较，系统框图、分解后的各模块的功能及指标。 （5）单元电路设计、参数计算和元器件选择说明。 （6）画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。,39,（7）组装调试的内容。包括：使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。 （8）总结设计电路和方案的优缺点，指出课题的核心 及实用价值，提出改进意见和展望。 （9）列出系统需要的元器件。 （10）收获、体会。 （11）参考文献。,40,多功能函
18、数发生器,一、 设计任务书 二、 仪器与器件 三、 参考文献 四、 设计思路提示 五、 系统安装调试方法步骤,41,一设计任务书,（1）设计一个能产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波的电路，要求波形的频率在一定范围内可调，矩形波占空比在一定范围内可调； （2） 用数码管显示波形频率； （3）用中、小规模集成电路（双列直插式）组件和阻容元件实现所选定的电路。 （4）在计算机上用multisim仿真优化。 （5）在模拟实验装置和逻辑实验箱上安装、调试。 （6）写出设计总结报告。,1题目 多功能函数发生器,2设计要求,42,（1）频率范围：150300Hz，连续可调；（2）矩形波占空比：30%60%，
19、连续可调；（3）输出电压：矩形波UP-P 12V；三角波UP-P 12V；正弦波UP-P 1V； 。（4）由三个数码管实时显示输出频率。（5）波形特性： （略）（6）负载能力： （略）,3主要技术指标,43,译码、显示部分可直接利用实验箱上的三位LED显示器。,二、仪器与器件,1、仪器,直流稳压电源 1台 示波器 1台 万用表 1台 模拟实验装置 1台 数字实验箱 1台,注意！,44,2、器件,四运放LM324 1块 2-5-10进制计数器74LS90 3块 四位寄存器74LS194 3块 四2输入与非门74LS00 1块 555定时器 1块 二极管、稳压管 若干 电位器、电阻器、电容器 若干
20、,45,“模拟电子技术基础”清华大学 童诗白主编 “数字电子技术基础”清华大学 阎石主编 “电子技术基础” 康华光主编 “现代电子线路和技术实验简明教程 孙肖子主编,三、 参考文献,46,四、 设计思路提示,1、系统简要框图,47,2、单元电路设计思路,（1）函数发生器,用模拟电路实现。多种方案： 建议C选0.1F 或0.01F,48,（2）计数器,用74LS90构成3位十进制计数器。 注意：清0方式及控制。,（3）秒脉冲产生,利用555定时器构成秒脉冲发生器正脉冲宽度为1S取C=1F 或 0.47 F,49,（4）寄存器锁存,用74LS194构成3个四位寄存器。,（5）译码显示,50,五、系
21、统安装调试方法步骤,1在九孔板上搭接函数发生器电路：按仿真调试后的原理图分别搭接正弦波发生器、矩形波发生器、三角波发生器等单元电路。,2在数字逻辑实验箱上搭接电路：按仿真调试后的原理图分别搭接秒脉冲发生器、十进制计数器、寄存器锁存及置数控制等单元电路。,51,（1）先按顺序调整好函数发生器；（2）调整好计数器和锁存器电路；（3）调好秒脉冲发生器；（4）将秒脉冲引入计数器电路，在秒脉冲作用下， 调整计数译码显示电路。（5）在模拟部分和数字部分均调试完毕，将两部分之间的连线接好，系统就可以按照设计要正常工作。,3调试过程：,52,53,进实验室前的准备工作：,1. 根据题目要求，分析题目，查阅资料
22、，学习复习相关理论知识； 2. 查阅全部所需元件功能及管脚图。并画出管脚图； 3. 讨论设计思路及方案； 4. 画出整体系统框图和单元电路的草图； 熟悉仿真软件的应用。 搜集所需资料。 买齐自备件。,按照规定时间进实验室仿真和制作。,54,实验室及时间安排：,教1 5楼,仿真、面包板安装、调试测试,电源板焊接,具体时间安排：各班班长在16周周四前与任课教师确认。,教1 5楼,55,进实验室作仿真时必须带设计方案草图和相关资料，仿真完成须经老师检查记录；,4. 完成后所有器材、器件保持原状，经老师检查、签字后才能离开。,注意事项!,进实验室作硬件安装时必须带仿真方案和器件清单;,5. 第18周五前将报告收齐交交到教二。,报告打印，画图必须规范，完整。,安装调试时，集成电路管脚一定要正确，分立元件用前一定要测试；,56,END,
