模擬電路課程設(shè)計2012

模擬電子技術(shù)課程設(shè)計2010級醫(yī)工專業(yè)

指導(dǎo)教師：劉文時：40學(xué)時生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院實驗中心

1具體安排（分組1）1、緒論+PROTEL2004電路板設(shè)計(第一、二章）2、PROTEL2004電路板設(shè)計(第三章）3、PROTEL2004電路板設(shè)計(第五章）4、PROTEL2004電路板設(shè)計(第六章）5、PROTEL2004電路板設(shè)計(考試）要求：最后一次課進行隨堂小測驗，占總成績的20%6、套件、工具發(fā)放（以組為單位領(lǐng)取套件、工具一套）7、套件組裝8、套件組裝9、安裝調(diào)試10、以組為單位考核答辯（占成績60％）另按要求撰寫論文（1000字），3月20日前上交電子稿給課代表（占成績40％）注意：論文電子版命名方式：學(xué)號+姓名+班級；由課代表收齊后于3月20日前打包發(fā)送到劉丹老師郵箱54367322@，并同時發(fā)一份最新版的班級名冊。備注：前五次課上課地點在實驗1號樓1201機房；后五次課上課地點在實驗2號樓電子實驗室。2具體安排（分組2）1、緒論+套件、工具發(fā)放（以組為單位領(lǐng)取套件、工具一套）2、套件組裝3、套件組裝4、安裝調(diào)試5、以組為單位考核答辯（占成績60％）6、PROTEL2004電路板設(shè)計(第一、二章）7、PROTEL2004電路板設(shè)計(第三章）8、PROTEL2004電路板設(shè)計(第五章）9、PROTEL2004電路板設(shè)計(第六章）10、PROTEL2004電路板設(shè)計(考試）要求：最后一次課進行隨堂小測驗，占總成績的20%另按要求撰寫論文（1000字），3月20日前上交電子稿給課代表（占成績40％）注意：論文電子版命名方式：學(xué)號+姓名+班級；由課代表收齊后于3月20日前打包發(fā)送到劉丹老師郵箱54367322@，并同時發(fā)一份最新版的班級名冊。備注：前五次課上課地點在實驗2號樓電子實驗室；后五次課上課地點在實驗1號樓1201機房。32010級醫(yī)工模電課程設(shè)計安排（40學(xué)時）

教學(xué)周專業(yè)分組人數(shù)第1次上課地點學(xué)習(xí)內(nèi)容第一周影像工程分組193實驗樓2號樓2樓電子實驗室收音機等組裝物理師、儀檢分組241+56=97實驗樓1號樓2樓1201機房Protel軟件第二周電子信息分組170實驗樓2號樓2樓電子實驗室收音機等組裝計算機、信工分組248+60=108實驗樓1號樓2樓1201機房Protel軟件上完20學(xué)時后（即周二晚上那次課）分組1、分組2交換上課地點上課

456789設(shè)計選題一、直流穩(wěn)壓電源二、萬用電表設(shè)計（在模電實驗箱上設(shè)計）10可選電路套件（3選1）一、收音機二、超聲遙控器三、萬用表注意：工具共用，不可帶離實驗室。11目的(1)綜合運用模擬電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識去獨立完成一個設(shè)計課題。(2)通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際問題的能力。(3)進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。(4)學(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能(5)進一步熟悉電子儀器的正確使用方法。(6)學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。(7)培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風(fēng)和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度.12要求根據(jù)題目的技術(shù)指標，獨立進行電路選取、工程估算、實驗測試與調(diào)整，制作實際電子產(chǎn)品寫出總結(jié)報告。步驟選擇總體方案，設(shè)計單元電路，選擇元器件，計算機仿真優(yōu)化，硬件裝配調(diào)試，測試性能指標，寫出總結(jié)報告，進行文檔整理。衡量標準工作穩(wěn)定可靠，能達到所要求的性能指標，并留有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚浑娐泛唵?；成本低；功耗低；所采用元器件的品種少、體積小且貨源充足；便于生產(chǎn)、測試和維修。13設(shè)計方法與步驟一、系統(tǒng)設(shè)計二、硬件組裝、調(diào)試三、性能指標測試四、實驗報告，文檔整理

14一、系統(tǒng)設(shè)計1.明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求對系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)進行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標、內(nèi)容及要求，明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。152．總體方案選擇

把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分配給若干個單元電路，畫出一個能表示各單元功能和關(guān)系的整機原理框圖。

方案選擇的重要任務(wù)是針對系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，查閱資料，廣開思路，提出盡量多的不同方案，仔細分析每個方案的可行性和優(yōu)缺點，加以比較，從中選取合適的方案。在選擇過程中，常用框圖表示各種方案的基本原理。框圖一般不必畫得太詳細，只要說明基本原理就可以了。最后設(shè)計出一個完整框圖。163．單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇

根據(jù)系統(tǒng)指標和功能框圖，明確任務(wù)，進行各單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇。（1）.單元電路設(shè)計每個單元電路設(shè)計前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細擬定出單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的相互配合和前后級之間的關(guān)系，盡量簡化電路結(jié)構(gòu)。注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。選擇單元電路的組成形式，可以模仿成熟的先進的電路，也可以進行創(chuàng)新或改進，但都必須保證性能要求。17（2）.參數(shù)計算理解電路的工作原理，正確利用計算公式，滿足設(shè)計要求。（1）元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標的要求。（2）元器件的極限參數(shù)必須留有足夠裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍。（3）電阻器和電容器的參數(shù)應(yīng)選計算值附近的標稱值。18（3）.元器件選擇

首先應(yīng)考慮滿足單元電路對元器件性能指標的要求

其次是考慮價格、貨源和元器件體積等方面的要求。我們應(yīng)當(dāng)盡量選用實驗室已有的元器件，除非必要才到市場上去購買。19一塊集成電路常常就是一個具有一定功能的單元電路，它的性能、體積、成本、安裝調(diào)試和維修等方面一般都優(yōu)于由分立元件構(gòu)成的單元電路

集成電路與分立元件電路的選擇問題

在某些特殊情況，如:在高頻、寬頻帶、高電壓、大電流等場合，集成電路往往還不能適應(yīng),有時仍需采用分立元件。另外一些功能十分簡單的電路，往往只需一只三極管或一只二極管就能解決問題，就不必選用集成電路，因為采用集成電路反而使電路復(fù)雜化，而且導(dǎo)致成本增加。20

由于集成電路可以實現(xiàn)很多單元電路甚至整機電路的功能，所以選用集成電路設(shè)計單元電路和總體電路既方便又靈活，它不僅使系統(tǒng)體積縮小，而且性能可靠，便于調(diào)試及安裝，在設(shè)計電路時應(yīng)首選。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面要求。

集成電路的選擇。一般優(yōu)先選集成電路。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路。器件的型號、功能、特性、管腳可查閱有關(guān)手冊。21集成電路的品種很多，選用方法一般是“先粗后細”，即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體性能，最后根據(jù)價格等因素選用某種型號的集成電路。應(yīng)熟悉集成電路的品種和幾種典型產(chǎn)晶的型號、性能、價格等，以便在設(shè)計時能提出較好的方案，較快地設(shè)計出單元電路和總電路。集成電路的常用封裝方式有三種：扁平式、直立式和雙列直插式，為便于安裝、更換、調(diào)試和維修，一般情況下，應(yīng)盡可能選用雙列直插式集成電路。22電子電路整體安裝布局的原則

1.注意電子裝置的重心平衡與穩(wěn)定。

2.注意發(fā)熱部件的通風(fēng)散熱。

3.注意發(fā)熱部件的熱干擾。

4.注意電磁干擾對電路正常工作的影響，

5.注意電路板的分塊與布置。

6.注意連線的相互影響。

7.操作按鈕、調(diào)節(jié)按鈕、指示器與顯示器等都應(yīng)安裝在裝置的面板上。8.注意安裝、調(diào)試和維修的方便，并盡可能注意整體布局的美觀。

23電路板結(jié)構(gòu)布局

1.首先布置主電路的集成塊和晶體管的位置

2.安排其他電路元器件(電阻、電容、二極管等)的位置。其原則是，按級就近布置。

3.連線布置。其原則是，第一級輸入線與末級的輸出線，強電流線與弱電流線、高頻線與低頻線等應(yīng)分開走，其間距離應(yīng)足夠大，以避免相互干擾。

4.合理布置接地線。5.電路板的布局還應(yīng)注意美觀和檢修方便。為此，集成塊的安置方式應(yīng)盡量一致，不要橫的橫、豎的豎，電阻、電容等元器件亦應(yīng)如此。

245.計算機仿真優(yōu)化電子系統(tǒng)的方案選擇、電路設(shè)計以及參數(shù)計算和元器件選擇基本確定后，方案的選擇是否合理，電路設(shè)計是否正確，元器件選擇是否經(jīng)濟，這些問題還有待于研究。傳統(tǒng)的設(shè)計方法只能通過實驗來解決以上問題，這樣不僅延長了設(shè)計時間，而且需要大量元器件，有時設(shè)計不當(dāng)可能要燒壞元器件，因此設(shè)計成本高。而利用電子電路CAD技術(shù)，可對設(shè)計的電路進行分析、仿真、虛擬實驗，不僅提高了設(shè)計效率，而且可以通過反復(fù)仿真得到一個最佳方案。目前應(yīng)用較為廣泛的電子電路仿真軟件有PSPICE、和功能多、應(yīng)用方便的ELECTRONICSWORKBENCH和multisim

。256.印刷電路板的設(shè)計借助計算機對印刷電路板進行輔助設(shè)計已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工設(shè)計，它不僅可以使底圖更整潔、標準，而且能夠解決手工布線印刷導(dǎo)線不能過細和較窄的間隙不易布線等問題，同時可徹底解決雙面板焊盤嚴格的一一對應(yīng)問題。

PROTEL軟件包是繪制印刷電路板的最常用軟件。26二、硬件組裝與調(diào)試1、電子電路的組裝

（1）元器件的焊接技術(shù)當(dāng)印刷電路板設(shè)計好后，需要將元器件接在印刷板上。焊接質(zhì)量取決于四個條件：焊接工具、焊料、焊劑、焊接技術(shù)。焊接工具。電烙鐵是焊接的主要工具。要根據(jù)不同的焊接對象選擇不同功率的電烙鐵。焊接集成電路一般可選用25W的，元器件管腳較粗或印刷板焊盤面積較大時可選用45W

或功率更大的。焊接CMOS電路一般選用20W內(nèi)熱式電烙鐵，而且外殼要連接良好的接地線。若用外熱式電烙鐵，最好采用烙鐵斷電，用余熱焊接，必要時還要采取人體接地的措施。27焊料。常用的焊料是焊錫，焊錫是一種鉛錫合金。市場上出售的焊錫有兩種：一種是將焊錫做成管狀，管內(nèi)填有松香，稱松香焊錫絲，使用這種焊錫絲時，可以不加助焊劑；另一種是無松香的焊錫絲，焊接時要加助焊劑。焊劑。焊接元器件通常使用的焊劑有松香和松香酒精溶液，后者比前者焊接效果好。28焊接技術(shù)。首先要求焊接牢靠、無虛焊，其次是焊點的大小、形狀及表面粗糙度等。焊接前，必須把焊點和焊件表面處理干凈，輕的可用酒精擦洗，重的要用刀刮或砂紙磨，直到露出光亮金屬后再醮上焊劑，鍍上錫，將被焊的金屬表面加熱到焊錫熔化的溫度。焊接過程是這樣的：把烙鐵頭放在焊件上，待焊件的溫度達到焊錫熔化的溫度時，使焊錫絲接觸焊件，當(dāng)適量的焊錫絲熔化后，立即移開焊錫絲，再移開烙鐵，整個過程只需幾秒鐘。29（2）在面包板上的插接技術(shù)

集成電路的裝插。插接集成電路時首先應(yīng)認清方向，不要倒插，所有集成電路的插入方向要保持一致。元器件的位置。根據(jù)電路圖的各部分功能確定元器件在面包板上的位置，并按信號的流向?qū)⒃骷樞虻剡B接，以易于調(diào)試。在學(xué)生進行電子系統(tǒng)設(shè)計或課程設(shè)計過程中，為了提高元器件的重復(fù)利用率，往往在面包板上插接電路。下面介紹在面包板上用插接方式組裝電路的方法。30導(dǎo)線的選用和連接。連接用的導(dǎo)線要求緊貼在面包板上，避免接觸不良。連線不允許跨接在集成電路上，一般從集成電路周圍通過，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。組裝電路時要注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊美觀，而且能夠提高電路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。312、電子電路的調(diào)試

邊安裝邊調(diào)試。把一個總電路按框圖上的功能分成若干單元電路，分別進行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機調(diào)試。對于新設(shè)計的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。該方法適于課程設(shè)計中采用。整個電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。這種方法適于定型產(chǎn)品。調(diào)試時應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準確記錄電路各部分的測試數(shù)據(jù)和波形，以便于分析和運行時參考。32調(diào)試步驟：

（1）通電前檢查電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯。

（2）通電檢查接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異常現(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。33在調(diào)試單元電路時應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指標和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為