電子設(shè)計學(xué)習(xí)課件

電子技術(shù)課程設(shè)計第一頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計概述

電子技術(shù)課程設(shè)計是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，既涉及到許多理論知識（設(shè)計原理與方法），又涉及到許多實(shí)踐知識與技能（安裝、調(diào)試與測量技術(shù)）。通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一課題的設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成，因此它是對學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練。

第二頁，共三十九頁。1.課程設(shè)計是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。2.注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，掌握課程設(shè)計的主要內(nèi)容、步驟和方法。3.培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。4.提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。目的：第三頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計的基本要求知識要求課程設(shè)計通常采用以自學(xué)為主的學(xué)習(xí)方法。在設(shè)計之前教師給予學(xué)生必要的設(shè)計思路分析與提示，主要要靠學(xué)生自己去解決問題，從而讓學(xué)生在解決實(shí)際問題中得到提高。學(xué)生應(yīng)開動腦筋，多思考，復(fù)習(xí)與課程設(shè)計任務(wù)有關(guān)的單元電路，理清頭緒，按照電子電路的一般設(shè)計步驟進(jìn)行設(shè)計。技能要求

(1)能進(jìn)行簡單的電路仿真。熟悉仿真軟件Multisim及Protel的使用.(2)能制作簡單的印制電路板。了解手工制作印制電路板的方法和一般步驟，能用手工方法制作簡單的印制電路板。

(3)具備元器件檢測能力。

(4)具有裝配、調(diào)試和指標(biāo)測量的能力。能使用電子儀器對電路進(jìn)行測試，能根據(jù)要求調(diào)試出較好的性能。

(5)具備一定的分析、總結(jié)能力，寫出一份較為完備的課程設(shè)計報告。第四頁，共三十九頁。電路系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

(1)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求。

(2)電路簡單，成本低，體積小。

(3)電磁兼容性好。

(4)可靠性高。

(5)系統(tǒng)的集成度高。

(6)調(diào)試簡單方便。

(7)生產(chǎn)工藝簡單。

(8)操作簡單方便。

(9)耗電少。

(10)性能價格比高。通常希望所設(shè)計的電子電路能同時符合以上各項(xiàng)要求，但有時會出現(xiàn)相互矛盾的情況。例如，對于用交流電網(wǎng)供電的電子設(shè)備，如果電路總的功耗不大，那么功耗的大小不是主要矛盾，而對于用微型電池供電的航天儀表而言，功耗的大小則是主要矛盾之一。第五頁，共三十九頁。電路設(shè)計的內(nèi)容(1)功能和性能指標(biāo)分析。深入地了解所要設(shè)計的系統(tǒng)的特性。這是進(jìn)行電子電路系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。

(2)系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計包括初步設(shè)計、方案比較和實(shí)際設(shè)計3部分內(nèi)容。一個實(shí)用課題的理想設(shè)計方案深入的調(diào)查研究，進(jìn)行反復(fù)比較和可行性論證，結(jié)合實(shí)際工程實(shí)踐需要，才能最后確定下來。

(3)原理電路設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果提出了具體設(shè)計方案，確定了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，對各部分功能電路以及分電路連接的具體設(shè)計。這時要注意局部電路對全系統(tǒng)的影響等問題。平時要注意電路資料的積累。

(4)可靠性設(shè)計。系統(tǒng)的方案設(shè)計和電路設(shè)計中必須考慮可靠性因素(如器件的選擇、電路連接方式的選擇等)。第六頁，共三十九頁。

(5)電磁兼容特性設(shè)計。電子電路電磁兼容設(shè)計的任務(wù)是，對電子電路系統(tǒng)的電磁特性(特別是電磁耦合特性)進(jìn)行分析、計算，再根據(jù)分析、計算的結(jié)果來確定系統(tǒng)電磁兼容結(jié)構(gòu)和特性。要提高電子電路電磁兼容特性，在電路設(shè)計時應(yīng)注意：①選擇電磁兼容特性好的集成電路。

②盡量使關(guān)鍵電路數(shù)字化。

③盡量提高系統(tǒng)集成度。

④只要條件允許，盡量降低系統(tǒng)頻率。

⑤為系統(tǒng)提供足夠功率的電源。⑥電路布線合理，做到高低頻分開、功率電路與信號電路分開、數(shù)字電路與模擬電路分開，遠(yuǎn)距離傳輸信號使用電隔離技術(shù)等。

(6)調(diào)試方案設(shè)計。使設(shè)計人員在系統(tǒng)實(shí)際調(diào)試前就對調(diào)試的全過程有個清楚的認(rèn)識，明確要調(diào)試的項(xiàng)目、目的、應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)、可能發(fā)生的問題和現(xiàn)象、處理問題的方法、系統(tǒng)各部分調(diào)試時所需要的儀器設(shè)備等。第七頁，共三十九頁。電子產(chǎn)品研制的一般過程市場調(diào)研與可行性預(yù)測→選題→確定指標(biāo)→預(yù)設(shè)計→仿真與實(shí)驗(yàn)→修改→畫原理圖→工藝設(shè)計→生成PCB圖→印制板制作→制作樣機(jī)→試生產(chǎn)→鑒定→正式批量生產(chǎn)第八頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計的主要階段

在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中，電子系統(tǒng)設(shè)計的最終目標(biāo)是做出生產(chǎn)樣機(jī)或定型產(chǎn)品。整個設(shè)計過程大致可分為以下幾個階段：

1、方案設(shè)計

2、方案試驗(yàn)

3、工藝設(shè)計

4、樣機(jī)制做及調(diào)試

5、總結(jié)鑒定第九頁，共三十九頁。設(shè)計電路的第一步就是選擇總體方案。方案選擇就是按照系統(tǒng)總的要求，把電路劃分成若干個功能塊，得出能表示單元功能的整機(jī)原理框圖。按照系統(tǒng)性能指標(biāo)要求，規(guī)劃出各單元功能電路所要完成的任務(wù)，確定輸出與輸入的關(guān)系，確定單元電路的結(jié)構(gòu)。框圖應(yīng)能說明方案的基本原理，應(yīng)能正確反映系統(tǒng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能，清楚表示出系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。

方案選擇必須注意下面兩個問題：

(1)要有全局觀點(diǎn)，抓住主要矛盾。

(2)在方案選擇時要充分開動腦筋，不僅要考慮方案是否可行，還要考慮怎樣保證性能可靠，考慮如何降低成本，降低功耗，減小體積等許多實(shí)際的問題。方案選擇方案設(shè)計第十頁，共三十九頁。設(shè)計單元電路

(1)根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案原理框圖，確定對各單元電路的設(shè)計要求，擬定主要單元電路的性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系、分析電路的構(gòu)成形式。應(yīng)注意各單元電路之間的相互配合，注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。

(2)擬定好各單元電路的要求后，按信號流程順序分別設(shè)計各單元電路。

(3)選擇單元電路的組成形式。一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識，開闊眼界，從已掌握的知識和了解的各種電路中選擇一個合適的電路。如確實(shí)找不到性能指標(biāo)完全滿足要求的電路時，也可選用與設(shè)計要求比較接近的電路，然后調(diào)整電路參數(shù)。在單元電路的設(shè)計中特別要注意保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。第十一頁，共三十九頁。

為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求，常需計算某些參數(shù)。例如放大器電路中各電阻值、放大倍數(shù)，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。一般來說，計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?(2)對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算參數(shù)時應(yīng)按最不利的情況考慮。

(3)涉及元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按1.5倍左右考慮。例如，如果實(shí)際電路中三極管UCE0的最大值為20V，那么挑選三極管時應(yīng)按UCE030V考慮。

參數(shù)計算第十二頁，共三十九頁。(4)電阻值盡可能選在1MΩ范圍內(nèi)，最大一般不應(yīng)超過10MΩ，其數(shù)值應(yīng)在常用電阻標(biāo)稱值系列之內(nèi)，并根據(jù)具體情況正確選擇電阻的品種。

(5)非電解電容盡可能在100pF~0.1μf范圍內(nèi)選擇，其數(shù)值應(yīng)在常用電容器標(biāo)稱值系列之內(nèi)，并根據(jù)具體情況正確選擇電容的品種。

(6)在保證電路性能的前提下，盡可能設(shè)法降低成本，減少器件品種，減少元器件的功耗和減小體積，為安裝調(diào)試創(chuàng)造有利條件。

(7)有些參數(shù)很難用公式計算確定，需要設(shè)計者具備一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。如確實(shí)無法確定，個別參數(shù)可待仿真時再確定。第十三頁，共三十九頁。元器件的選擇

選擇元器件可從“需要什么”和“有什么”兩個方面來考慮。所謂“需要什么”是指根據(jù)具體問題的要求所選擇的方案需要什么樣的元器件，即每個元器件各應(yīng)具有哪些功能和什么樣的性能指標(biāo)。所謂“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市場上能買得到，它們的性能如何、價格如何、體積多大等。眾所周知，電子元器件的種類繁多，而且不斷出現(xiàn)新產(chǎn)品，這就需要用戶經(jīng)常關(guān)心元器件的新信息和新動向，多查資料。大量了解各種元器件特性、規(guī)格、參數(shù)、價格。一般優(yōu)先選用集成電路。建議：在保證電路性能的前提下，盡量選用常見的、通用性好的、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。注第十四頁，共三十九頁。常用元器件的選擇參數(shù)電阻器：阻值、功耗、噪聲、頻率特性電容器；容量、耐壓、精度、損耗電位器：功耗、阻值變化方式二極管：極限參數(shù)、頻率特性三極管：極限參數(shù)、頻率特性一般優(yōu)先選用集成電路集成電路的廣泛應(yīng)用（特別是數(shù)字電路、穩(wěn)壓電路），不僅減少了電子設(shè)備的體積和成本，提高了可靠性，使安裝調(diào)試和維修變得比較簡單，而且大大簡化了電子電路的設(shè)計。

但是，并不是采用集成電路就一定比采用分立元器件好，有時功能相當(dāng)簡單的電路，只要用一只二極管或三極管就能解決問題，若采用集成電路反而會使問題復(fù)雜化，而且增加成本。但在一般情況下，應(yīng)優(yōu)選集成電路，必要時可畫出兩種電路，進(jìn)行比較。第十五頁，共三十九頁。一切從實(shí)際需求出發(fā)，將分離元件與集成電路巧妙地結(jié)合起來，而且盡量應(yīng)用集成電路，以使系統(tǒng)簡化，體積小，可靠性提高。

怎樣選擇集成電路

“先粗后細(xì)”：粗即功能、細(xì)既性能指標(biāo)．查資料、手冊第十六頁，共三十九頁。在元器件應(yīng)用中，必須注意以下幾個方面：

①電源電壓的范圍是多少？是單電源供電還是需要雙電源供電？這點(diǎn)十分重要。若不注意，將+3.3V電源的器件加+5v，將+5V器件加+9V，甚至更高，那器件是必?zé)裏o疑。②元器件的主要指標(biāo)是什么？這不外乎是速度和精度兩方面。不要以為只要是運(yùn)放就能作放大器、濾波器。例如要求做一個2MHz帶寬的放大器，如果選用LM741，結(jié)果無論如何都達(dá)不到要求，因?yàn)長M741的單位增益帶寬積只有1MHz。③元器件互相之間的電平匹配如何？④元器件的輸入阻抗，允許的輸入電壓、電流范圍以及輸出驅(qū)動負(fù)載的能力等等。這一方面會涉及器件的安全，另一方面又可能影響到系統(tǒng)的某些指標(biāo)能否達(dá)到。第十七頁，共三十九頁。方案試驗(yàn)對所選定的方案進(jìn)行組裝調(diào)試。生產(chǎn)實(shí)際的復(fù)雜性電子元器件參數(shù)的分散性設(shè)計者經(jīng)驗(yàn)不足等

電路往往是不成熟，可能存在許多問題電路裝配調(diào)試發(fā)現(xiàn)問題整改再裝配再調(diào)試……不斷完善“預(yù)達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計”方案第十八頁，共三十九頁。工藝設(shè)計工藝設(shè)計要求完成制做實(shí)驗(yàn)樣機(jī)所必須的文件資料，包括整機(jī)結(jié)構(gòu)和印刷線路板的設(shè)計等。樣機(jī)制做及調(diào)試在修改完善方案設(shè)計、工藝設(shè)計基礎(chǔ)上，完成樣機(jī)外殼和機(jī)架的加工、元件的組裝和焊接、整機(jī)調(diào)試和指標(biāo)測試等工作，最終做出符合技術(shù)指標(biāo)的樣機(jī)?？偨Y(jié)鑒定總結(jié)鑒定包括考核樣機(jī)是否全面達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，能否長期可靠地正常工作，寫出設(shè)計總結(jié)報告及產(chǎn)品說明書。一般只有通過技術(shù)鑒定之后才可投入試生產(chǎn)。第十九頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計的主要階段

綜上所述，一個完整的電子系統(tǒng)的設(shè)計與制作是比較復(fù)雜的。在課程設(shè)計中，由于受時間和設(shè)備條件的限制，不可能完成所有設(shè)計環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，只能選擇重要環(huán)節(jié)作為課程設(shè)計的基本內(nèi)容，一般選取“方案設(shè)計”、“方案試驗(yàn)”和“寫設(shè)計總結(jié)報告”三個環(huán)節(jié)，方案試驗(yàn)一般只在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。有條件時，也可以加入印刷線路板的設(shè)計、制作及元件組裝和焊接。通過這些基本環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的，逐步掌握工程設(shè)計的步驟和方法，提高分析問題和解決問題的能力。第二十頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)過程1、電子技術(shù)課程設(shè)計的實(shí)現(xiàn)手段2、電子技術(shù)課程設(shè)計的三個階段3、電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告的編寫格式4、電子技術(shù)課程設(shè)計的成績評定第二十一頁，共三十九頁。電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)過程電子技術(shù)課程設(shè)計的實(shí)現(xiàn)手段在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立完成課題來達(dá)到對學(xué)生的綜合性訓(xùn)練。學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其一,這些題目都可在Multisim等軟件平臺上設(shè)計、仿真和實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用PROTEL設(shè)計印制電路版。第二十二頁，共三十九頁。2、電子技術(shù)課程設(shè)計的三個階段（1）設(shè)計與計算學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計計算；最后畫出總體電路圖。（2）安裝與調(diào)試預(yù)設(shè)計經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。在Multisim等軟件平臺上學(xué)生可直接設(shè)計、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計要求。（3）撰寫設(shè)計總結(jié)報告設(shè)計總結(jié)報告是學(xué)生對課程設(shè)計全過程的系統(tǒng)總結(jié)。第二十三頁，共三十九頁。3、電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告的編寫格式（1）課題名稱、時間、班級、姓名、指導(dǎo)人；

（2）設(shè)計任務(wù)和要求；（3）方案選擇與論證；（4）方案的原理框圖，總體電路圖、布線圖、版圖以及它們的說明；單元電路設(shè)計與計算說明；元器件選擇和電路參數(shù)計算的說明等；（5）電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析；（6）收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。設(shè)計報告要求Word文檔，用A4紙打印。第二十四頁，共三十九頁。四、實(shí)驗(yàn)電路的布線電路設(shè)計完成后，可以在仿真軟件上構(gòu)建電路，完成仿真驗(yàn)證，同時完成印制電路板的設(shè)計。1、原理圖檢查

2、芯片封裝的建立3、芯片的放置

4、布線規(guī)則

5、整體布線

6、布線檢查

注意器件極性注意信號之間的相互干擾，連線最短做好輸入、輸出和其他必要的關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)示布局合理、美觀、整齊第二十五頁，共三十九頁。整個調(diào)試過程最好也分層次進(jìn)行，先單元電路，再模塊電路，最后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。按照分配的指標(biāo)、分解的模塊，一部分一部分調(diào)試，然后將各模塊連接起來總調(diào)。這一階段，要充分利用電子儀器來觀察波形，測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，以達(dá)到最終的目標(biāo)。通電前檢查：連接是否錯誤通電檢查：加入正常電壓，觀察電路情況有無異常單元電路調(diào)試：利用信號源或其他實(shí)驗(yàn)儀器判斷各單元電路的工作狀態(tài)整機(jī)聯(lián)調(diào)：從最前端到末級進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，檢查各級動態(tài)信號工作情況，分析是否滿足設(shè)計要求。五、實(shí)驗(yàn)電路的調(diào)試第二十六頁，共三十九頁。故障診斷與排除方法信號尋跡法：逐級檢查對分法：縮小故障范圍分割測試法：切斷電路間的相互聯(lián)系，查找原因電容器旁路法：用于自激或排查干擾的時候?qū)Ρ确ǎ合嗤娐穼Ρ忍娲ǎ河靡阎５碾娐贰⑵骷鎽岩傻碾娐缝o態(tài)測試法：確定單一故障元件動態(tài)測試法：觀察動態(tài)工作狀況第二十七頁，共三十九頁。六、調(diào)試報告（1）課題名稱；（2）設(shè)計任務(wù)和要求；（3）方案選擇與論證；（4）方案的原理框圖，總體電路圖、印制板圖以及它們的說明；單元電路設(shè)計與計算說明；元器件選擇和電路參數(shù)計算的說明等；（5）電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析；（6）收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。第二十八頁，共三十九頁。電子設(shè)計中必備的器件知識1、常用無源器件：電阻、電容、電感等。應(yīng)注意使用功率、工作頻率、噪聲系數(shù)、工作損耗等參數(shù)進(jìn)行選擇。第二十九頁，共三十九頁。2、常用有源器件：半導(dǎo)體晶體管、集成電路等。使用中應(yīng)注意關(guān)鍵的直流、交流參數(shù)，器件手冊中推薦使用的條件和典型應(yīng)用電路等。例如：極限工作參數(shù)、測試工作條件等等。第三十頁，共三十九頁。3、特殊器件與應(yīng)用

氣敏電阻

有一種煤氣泄漏報警器，在瓦斯泄漏后會報警，甚至啟動脫排油煙機(jī)通風(fēng)。這種報警器內(nèi)就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導(dǎo)體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會發(fā)生反應(yīng)，而使自身的電阻值改變。它一般有四個電極，兩個為加熱電極，另兩個為測量電極。氣敏電阻根據(jù)型號對不同的氣體敏感。有的是對汽油，有的是對一氧化碳，有的是對酒精敏感。第三十一頁，共三十九頁。濕敏電阻

濕敏電阻對環(huán)境濕度敏感，它吸收環(huán)境中的水分，直接把濕度變成電阻值的變化。壓敏電阻

壓敏電阻用作電路的過壓保護(hù)。將壓敏電阻和電路并聯(lián)，其兩端電壓正常時電阻值很大，不起作用。一旦超過保護(hù)電壓，它的電阻值迅速變小，使電流盡量從自己身上流過（很有犧牲精神?。?，從而保護(hù)了電路。正規(guī)的電話機(jī)中少不了壓敏電阻，其實(shí)你的MODEM中也有這東西。第三十二頁，共三十九頁?；魻柶骷?/p>

霍爾器件幾乎是每