電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2012.32電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)目的

運(yùn)用已基本掌握的具有不同功能的數(shù)字、模擬單元電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試方法，在單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出具有各種不同用途和一定工程意義的電子裝置。深化所學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力，增強(qiáng)獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力。訓(xùn)練培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)和研制電子產(chǎn)品打下初步基礎(chǔ)。3要求

根據(jù)題目的技術(shù)指標(biāo)，獨(dú)立進(jìn)行電路選取、工程估算、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與調(diào)整，制作出實(shí)際電子產(chǎn)品和寫(xiě)出總結(jié)報(bào)告。衡量標(biāo)準(zhǔn)

工作穩(wěn)定可靠，能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?；電路?jiǎn)單；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(cè)試和維修。4設(shè)計(jì)方法與步驟一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、仿真優(yōu)化三、器件準(zhǔn)備四、硬件組裝、調(diào)試五、性能指標(biāo)測(cè)試六、文檔整理，撰寫(xiě)報(bào)告5一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求

對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。2.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求查閱資料

在明確系統(tǒng)任務(wù)的基礎(chǔ)上，盡可能多地查閱各種相關(guān)資料。復(fù)習(xí)、學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)；開(kāi)闊思路。63．總體方案選擇

按照選定方案把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分配給若干個(gè)單元電路，確定各單元電路功能及它們之間的關(guān)系，畫(huà)出完整的整體系統(tǒng)框圖。

方案選擇的重要任務(wù)是針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，查閱資料，廣開(kāi)思路，提出盡量多的不同方案，仔細(xì)分析每個(gè)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，加以比較，從中選取合適的方案?？傮w框圖要能夠清晰地表示：系統(tǒng)的工作原理；各單元電路的功能；信號(hào)的流向；各單元電路間的關(guān)系。74．單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇

根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)和功能框圖，明確任務(wù)，進(jìn)行各單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇。（1）.單元電路設(shè)計(jì)每個(gè)單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬定出單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合和前后級(jí)之間的關(guān)系，盡量簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。注意各部分輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系。選擇單元電路的組成形式，可以模仿成熟的先進(jìn)的電路，也可以進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必須保證性能要求。8（2）.參數(shù)計(jì)算

理解電路的工作原理，正確利用計(jì)算公式，滿足設(shè)計(jì)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(biāo)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(jì)算值附近的標(biāo)稱(chēng)值。9（3）.元器件選擇設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。10

分立元件包括二極管、晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、光電二極管、光電三極管、數(shù)碼管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。

分立元件的選擇。選擇的器件種類(lèi)不同，注意事項(xiàng)也不同。例如選擇晶體三極管時(shí)，首先注意是NPN型還是PNP型管，是高頻管還是低頻管，是大功率管還是小功率管，并注意管子的參數(shù)PCM、ICM、BUCEO、BUEBO、ICBO、β、fT和fβ是否滿足電路設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，高頻工作時(shí)要求fT=(5-10)f，f為工作頻率。11

由于集成電路可以實(shí)現(xiàn)很多單元電路甚至整機(jī)電路的功能，所以選用集成電路設(shè)計(jì)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(jì)電路時(shí)應(yīng)首選。

選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，而且要滿足功耗、電壓、速度、價(jià)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(hào)、功能、特性、管腳可查閱有關(guān)手冊(cè)。12集成電路的品種很多，選用方法一般是“先粗后細(xì)”，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(jià)格等因素選用某種型號(hào)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(hào)、性能、價(jià)格等，以便在設(shè)計(jì)時(shí)能提出較好的方案，較快地設(shè)計(jì)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。13二、計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化電子系統(tǒng)的方案選擇、電路設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)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(jì)是否正確，元器件選擇是否經(jīng)濟(jì)，這些問(wèn)題還有待于研究。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決以上問(wèn)題，這樣不僅延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)時(shí)間，而且需要大量元器件，有時(shí)設(shè)計(jì)不當(dāng)可能要燒壞元器件，因此設(shè)計(jì)成本高。而利用電子電路CAD技術(shù)，可對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析、仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)，不僅提高了設(shè)計(jì)效率，而且可以通過(guò)反復(fù)仿真得到一個(gè)最佳方案。目前應(yīng)用較為廣泛的電子電路仿真軟件如：Proteus\multisim等。14(1)電路圖繪制利用電子工作平臺(tái)繪制。繪制電路圖時(shí)應(yīng)注意：15布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于看圖、有利于對(duì)圖的理解和閱讀。注意信號(hào)的流向。一般從輸入端或信號(hào)源畫(huà)起，從左到右或從上到下按信號(hào)的流向依次畫(huà)出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。

圖形符號(hào)要標(biāo)準(zhǔn)，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注。16（2）.單元電路仿真調(diào)試調(diào)試順序：按信號(hào)的流向?qū)卧娐愤M(jìn)行逐個(gè)調(diào)試。明確本部分電路的功能要求，按調(diào)試要求測(cè)試性能指標(biāo)和觀察波形。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，通過(guò)調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對(duì)電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障。按照題目要求，調(diào)整單元電路的結(jié)構(gòu)和器件參數(shù)，直到滿足要求，確定電路及器件參數(shù)。17(3).系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

各單元電路調(diào)試完成，電路及參數(shù)確定后就為整機(jī)調(diào)試打下了基礎(chǔ)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)應(yīng)觀察各單元電路連接后各級(jí)之間的信號(hào)關(guān)系，主要觀察動(dòng)態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測(cè)量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障和問(wèn)題及時(shí)采取處理措施。18(4).確定設(shè)計(jì)1.按照仿真調(diào)試結(jié)果確定電路結(jié)構(gòu)，保存或打??；2.按照仿真調(diào)試結(jié)果列出器件清單(包含型號(hào)、參數(shù)）。19三、器件準(zhǔn)備1.按照實(shí)驗(yàn)室提供的器件清單選擇確認(rèn)。2.實(shí)驗(yàn)室不能提供的器件與指導(dǎo)老師聯(lián)系購(gòu)買(mǎi)。20四、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)（略）（2）在面包板上的插接技術(shù)

在進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)過(guò)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。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。21222324連通連通連通連通連通不連25集成電路的裝插。插接集成電路時(shí)首先應(yīng)認(rèn)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。

整齊、均勻、疏密一致根據(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(hào)的流向?qū)⒃骷樞虻剡B接，以易于調(diào)試。2627導(dǎo)線的選用和連接。

導(dǎo)線應(yīng)盡可能少、短、不交叉

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?chē)ㄟ^(guò)，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。共地的問(wèn)題。組裝電路時(shí)，各模塊電路之間要共地；調(diào)整測(cè)試時(shí)，電路與儀器要共地。28292、電子電路的調(diào)試

邊安裝邊調(diào)試。把一個(gè)總電路按框圖上的功能分成若干單元電路，分別進(jìn)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(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。對(duì)于新設(shè)計(jì)的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。該方法適于課程設(shè)計(jì)中采用。整個(gè)電路安裝完畢，實(shí)行一次性調(diào)試。這種方法適于定型產(chǎn)品。調(diào)試時(shí)應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準(zhǔn)確記錄電路各部分的測(cè)試數(shù)據(jù)和波形，以便于分析和運(yùn)行時(shí)參考和撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。30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(hào)線、元器件引腳之間有無(wú)短路，器件有無(wú)接錯(cuò)。

（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(wú)異?，F(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。31

在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測(cè)試性能指標(biāo)和觀察波形。調(diào)試順序按信號(hào)的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過(guò)的輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，通過(guò)調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對(duì)電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試要求。（3）單元電路調(diào)試

各單元電路調(diào)試完成后就為整機(jī)調(diào)試打下了基礎(chǔ)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)應(yīng)觀察各單元電路連接后各級(jí)之間的信號(hào)關(guān)系，主要觀察動(dòng)態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測(cè)量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障和問(wèn)題及時(shí)采取處理措施。（4）整機(jī)聯(lián)調(diào)32電路故障的排除（1）信號(hào)尋跡法：尋找電路故障時(shí)，一般可以按信號(hào)的流程逐級(jí)進(jìn)行。從電路的輸入端加入適當(dāng)?shù)男盘?hào)，用示波器或電壓表等儀器逐級(jí)檢查信號(hào)在電路內(nèi)各部分傳輸?shù)那闆r，根據(jù)電路的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處理。調(diào)試電路時(shí)也可以從輸出級(jí)向輸入級(jí)倒推進(jìn)行，信號(hào)從最后一級(jí)電路的輸入端加入，觀察輸出端是否正常，然后逐級(jí)將適當(dāng)信號(hào)加入前面一級(jí)電路輸入端，繼續(xù)進(jìn)行檢查。33（2）對(duì)分法。把有故障的電路分為兩部分，先檢查這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對(duì)有故障的部分對(duì)分檢測(cè)，一直到找出故障為止。采用“對(duì)分法”可減少調(diào)試工作量。（3）分割測(cè)試法。對(duì)于一些有反饋的環(huán)行電路，如振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級(jí)的工作情況互相有牽連，這時(shí)可采取分割環(huán)路的方法，將反饋環(huán)去掉，然后逐級(jí)檢查，可更快地查出故障部分。對(duì)自激振蕩現(xiàn)象也可以用此法檢查。34（4）電容器旁路法。如遇電路發(fā)生自激振蕩或寄生調(diào)幅等故障，檢測(cè)時(shí)可用一只容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對(duì)故障現(xiàn)象的影響，據(jù)此分析故障的部位。在放大電路中，旁路電容失效或開(kāi)路，使負(fù)反饋加強(qiáng)，輸出量下降，此時(shí)用適當(dāng)?shù)碾娙莶⒙?lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅值恢復(fù)正常，也就可以斷定旁路電容的問(wèn)題。這種檢查可能要多處實(shí)驗(yàn)才有結(jié)果，這時(shí)要細(xì)心分析可能引起故障的原因。這種方法也可用來(lái)檢查電源濾波和去偶電路的故障。35（5）對(duì)比法。將有問(wèn)題的電路的狀態(tài)、參數(shù)與相同的正常電路進(jìn)行逐項(xiàng)對(duì)比。此方法可以比較快地從異常的參數(shù)中分析出故障。（6）替代法。把已調(diào)試好的單元電路代替有故障或有疑問(wèn)的相同的單元電路（注意共地），這樣可以很快判斷故障部位。有時(shí)元器件的故障不很明顯，如電容器漏電、電阻器變質(zhì)、晶體管和集成電路性能下降等，這時(shí)用相同規(guī)格的優(yōu)質(zhì)元器件逐一替代實(shí)驗(yàn)，就可以具體地判斷故障點(diǎn)，加快查找故障點(diǎn)的速度，提高調(diào)試效率。36（7）靜態(tài)測(cè)試法。故障部位找到后，要確定是哪一個(gè)或哪幾個(gè)元器件有問(wèn)題，最常用的就是靜態(tài)測(cè)試法和動(dòng)態(tài)測(cè)試法。靜態(tài)測(cè)試是用萬(wàn)用表測(cè)試電阻值、電容器是否漏電、電路是否斷或短路，晶體管和集成電路的各引腳電壓是否正常等。這種測(cè)試是在電路不加信號(hào)時(shí)進(jìn)行的，所以叫靜態(tài)測(cè)試。通過(guò)這種測(cè)試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。（8）動(dòng)態(tài)測(cè)試法。當(dāng)靜態(tài)測(cè)試還不能發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)測(cè)試法。測(cè)試時(shí)在電路輸入端加上適當(dāng)?shù)男盘?hào)再測(cè)試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判別故障原因。37五、性能指標(biāo)測(cè)試以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)與要求為依據(jù)，應(yīng)用電子儀器進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，觀察是否達(dá)到要求。記錄測(cè)試條件，測(cè)試方法，詳細(xì)測(cè)試數(shù)據(jù)及波形。38六、文檔整理和撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過(guò)寫(xiě)報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度?？偨Y(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)題目名稱(chēng)。（2）內(nèi)容摘要。（3）設(shè)計(jì)任務(wù)及要求。（4）總體方案論證比較，系統(tǒng)框圖、分解后的各模塊的功能及指標(biāo)。（5）單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇說(shuō)明。（6）畫(huà)出完整的