β數(shù)顯式測量電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試.doc

北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 自動化專業(yè) 課程設(shè)計題目：數(shù)顯式測量電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試班級： 學(xué)號：姓名：同組人：指導(dǎo)老師： 2013年9月 目錄一、課程設(shè)計的任務(wù)及基本要求二、邏輯框圖設(shè)計三、邏輯電路的設(shè)計及參數(shù)計算四、安裝調(diào)試步驟及遇到的問題五、印刷線路板設(shè)計六、體會及建議七、參考文獻八、附錄（元件使用說明）9、 附圖（框圖 邏輯圖 印刷線路板圖）1、 課程設(shè)計的任務(wù)及基本要求本課題要求設(shè)計一個“三極管值得數(shù)顯式測量電路”。即可以直觀的看出三極管的值。、具體任務(wù)和要求1 可測量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)199，測試條件為 IB=10uA。允許誤差2%。14VVCE16V，且對不同值的三極管，VCE的值基本不變。2 該測量電路制作好以后，在測試過程中不需要進行手動調(diào)節(jié)，便可自動滿足以上測試條件。3 用兩只LED數(shù)碼管和一只發(fā)光二極管構(gòu)成數(shù)字顯示器。發(fā)光二極管用來顯示最高位，它的亮狀態(tài)和暗狀態(tài)分別用來代表1和0。兩只數(shù)碼管分別用來顯示十位和各位，即數(shù)字顯示器可顯示不超過199的正整數(shù)和0.4 測量電路設(shè)有測三極管的三個插孔，分別標(biāo)上E、B、C。當(dāng)被測三極管的發(fā)射極，基極和集電極分別插入E、B和C插孔時，連通電源后，數(shù)字顯示器就會自動顯示出被測三極管的值，響應(yīng)時間不超過2秒鐘。5 在溫度不變的條件下，本測量電路的誤差之絕對值不超0.05N+1.這里的N是數(shù)字顯示器的讀數(shù)。6 數(shù)字顯示器顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，而且顯示周期的長短要合理。例如，=24.5時，個位數(shù)碼管可能交替顯示4和5.在這種情況下，如果顯示周期太短（例如：0.01S），由于人的眼睛的滯留效應(yīng)（滯留時間大約為0.1S），就不能清楚地看到4和5這兩個數(shù)字，反而看起來像9，他是4和5疊加的結(jié)果（對于LED七段數(shù)碼管而言）。顯然，不允許出現(xiàn)這種現(xiàn)象。、限定使用的主要元器件通用型集成運放LM324高阻型集成運放LF351通用型集成運放LM311集成定時器NE5552/5十進制計數(shù)器74LS90BCD七段譯碼器74LS47雙D上升沿觸發(fā)器74LS74六施密特反相器74LS14四2輸入與非門CC4011共陽極LED七段數(shù)碼管二、邏輯框架圖三 、邏輯電路的設(shè)計及參數(shù)計算要求對不同的，不變，故集電極不接任何電阻。根據(jù)運放LM324反相輸入端虛地以及IB=10A的條件，則R1=1.5M。R1=（15-0.7）V/10A運放LM324和R2、R3構(gòu)成的電壓并聯(lián)負反饋使 ，所以取為運放電路的輸入電流。由圖不難看出，由于運放虛地條件以及它不取電流，并且=，所以=R2，當(dāng)為最大值(199) 時=13V確定R，則R=6.5K。所以取R=5. 1K。2壓控振蕩器反相積分器 同相遲滯比較器注意：（1） 積分器用351高阻型放大器，積分效果好。電壓比較器用專用電壓比較器，轉(zhuǎn)換速度快。（2） 積分器中D1使正向積分與負向積分的回路不同、時間不同。上圖的D1應(yīng)反方向向左，原因是其與夾斷電壓的設(shè)計不同，這里VX極性為正。（3） R9100R9）則這個壓控振蕩器的震蕩周期就近似等于上圖中積分器的負向積分時間t1，即近似等于積分器的輸出電壓由下降到-所要的時間t1。因為=-+=-+當(dāng)t=時，=-，即有-=-+， 所以=2 式中的是積分器輸出電壓的峰值，在=-時，比較器的狀態(tài)發(fā)生變化這時比較器同相輸入端的電位=0,即=+,因此 = 將代入式得 =2故此壓控振蕩器的震蕩周期為 =+=2振蕩頻率為 =可見與成正比，由于=所以與成正比?？紤]Vam應(yīng)比V1m小些，按V6/V70.4s;Two應(yīng)遠遠小于計數(shù)脈沖最小周期TxminT xmin=30ms/199=150S因此0.4S0.7R13C4150S，取C4=470P，R13=56K.邏輯電路圖：4、 調(diào)試步驟及遇到的問題我們這組在安裝調(diào)試的過程中，沒有遇到太大的障礙，基本算是圓中滿完成任務(wù)。但安裝調(diào)試的過程中，還是遇到了幾個小問題。1、 面包板元件的布局和原來自己設(shè)計的印刷版電路布局有點出入，不能做到照圖連線，而是邊摸索，邊連線，導(dǎo)致進度不是很快。2、 反反復(fù)復(fù)地找合適的電阻，影響效率。后來通過和其他小組的討論，我們發(fā)現(xiàn)了一個好方法，就是在相應(yīng)的位置插上電阻、電容，用到哪個拿哪個，大大提高了效率和準(zhǔn)確率。3、 由于布局不是很合理，導(dǎo)致有些線不得不重疊，影響美觀。4、 電源接口接觸不良，導(dǎo)致示數(shù)閃爍。5、 印制電路板設(shè)計1. 印刷電路板的基本要求(1) 雙面板: 正面用紅色線(元件面，橫線為主) 反面用藍色線(連線面，豎線為主) 金屬化孔用藍色 (2) 走線原則: 線條橫平豎直,同面線不能交叉 線條盡量少 每個芯片下橫向最多走三條線 芯片相鄰管腳之間不能走線 每個金屬化孔只能插入一個元件管腳2、 其他要求 （1）坐標(biāo)紙大小: 31cm 23cm（2）比例尺: 2 : 1 （3）周邊留寬: 5 10 mm （4）線寬: 1 mm (200mA/mm)（5）電源和地線: 加寬（6）芯片跨度: 7.5mm （7）芯片管腳間距:2.5mm （8）金屬化孔: 內(nèi)徑0.8mm 外徑1.5mm （9）電位器: 兩腳間距5mm （10）電阻、電容跨度463、印刷電路板的注意事項(1) 元器件布位合理:應(yīng)考慮尺寸、重量、電器上的相互關(guān)系，以及散熱等。(2) 元器件一律安裝在正面，反面焊接。集成芯片同方向排列，標(biāo)注型號，畫出引腳焊盤；分立元件畫出符號；數(shù)碼管不裝，但要畫出限流電阻和引線焊點（直徑1.5）。(3) 用兩種顏色線表示雙面走線，每種走線以一種走向為主，不得走斜線或交叉，拐彎處畫小圓角。 (4) 芯片中間可走23根線，管腳中間不可走線。(5) 相鄰連線的間距不小于1。(6) 電源線和地應(yīng)有引出端。（地線應(yīng)采用多點接地法，不要串接）。(7) 引腳焊盤在反面，一個焊盤上只準(zhǔn)焊一個引腳。 4. 數(shù)顯式測量電路印刷線路板（手畫版）參見另外附圖。六、建議及體會 體會：通過這次課程設(shè)計，我終于可以親自把理論知識和實際操作結(jié)合起來。明白了理論與實踐的關(guān)系，理論是實踐的基礎(chǔ)，為實踐服務(wù)；實踐是理論的實現(xiàn)過程。良好的操作習(xí)慣，細心、連貫的思維是實驗成功的保障；信任隊友，團結(jié)協(xié)作，才能更好更快的完成任務(wù)。建議：理論知識講解不到位，時間跨度長了，有些知識遺忘； 應(yīng)該多設(shè)這樣的課程設(shè)計，提高學(xué)生的動手能力。七、參考文獻一、 電子技術(shù)基礎(chǔ)（康華光主編）二、 集成電路原理及應(yīng)用（錢為康編）三、 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（孫梅生等編）四、 電子技術(shù)課程設(shè)計指南（張誠慶、楊麗華編）八、附錄（元件使用說明)1、通用型集成運放LM324管腳圖如附圖8-1所示。LM324內(nèi)有四個結(jié)構(gòu)相同，互相獨立的運放。運放內(nèi)部已有頻率補償電路，應(yīng)用時可不用外接補償電容。LM324用雙電源工作，但也能單電源使用，其電壓范圍為330V，并具有很低的靜態(tài)功耗，當(dāng)電源電壓為5V時，其非線形應(yīng)用的輸出電平可和TTL 器件相容。圖8-12高阻型集成運放LF351 管腳圖如附圖8-2所示LF351具有很高的輸入電阻，特別適用于各種運算電路。一般工作時采用?15v電源，它的輸出級有過流保護電路，因而輸出對地短路也不會損壞器件，但使用中應(yīng)盡量防止發(fā)生短路，當(dāng)需要調(diào)零時，可把電位器動端連負電流，兩個固定端分別與調(diào)零端相連。圖8-23、通用型集成電壓比較器LM311管腳圖如附圖8-3所示LM311具有較低的偏置電流和失調(diào)電流，用它構(gòu)成的電壓比較器其影響速度比用一般運放組成的電壓比較器快，可用單電源供電，例如+15v，也可用雙電源供電，例如?15v。圖8-34、集成定時器NE555管腳圖如附圖8-4所示NE555是一種模擬、數(shù)字混合式定時器集成電路，外接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菥湍軜?gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用555定時器組成的多諧振蕩器，振蕩頻率比較穩(wěn)定。為便于頻率調(diào)整，可外接電位器。圖8-45. 六施密特反相器74LS14 管腳圖如附圖8-5所示圖8-56. 四2輸入與非門CC4011管腳圖如附圖8-6所示圖8-67. 雙D上升沿觸發(fā)器74LS74管腳圖如附圖8-7所示74LS74是具有直接置位端和復(fù)位端的雙D觸發(fā)器。邏輯功能如表3-1所示。表中的“ ”表示時鐘CP的上升沿觸發(fā)，帶“*”的狀態(tài)是不穩(wěn)定的。圖8-7表8-1 74LS74邏輯功能表輸入輸出預(yù)置清除時鐘CPSDQLHXXHLHLXXLHLLXHHHHLHHLXLHHHLX8. 十進制計數(shù)器74LS90管腳如附圖8-8所示74LS90內(nèi)部含有一個二進制計數(shù)和一位五進制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)脈沖由輸入， QA與相連時就構(gòu)成BCD計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)脈沖由輸入，QD與相連時，可完成五二進制時序，在輸出端QA可得到一個占空比為50%的十分頻方波。另外，除計數(shù)輸入和為下降沿作用外，置0端和，置9端和都是高電平起作用，因此在使用中不要將它們隨意懸空。圖8-8表8-2 74LS90復(fù)位計數(shù)功能表復(fù)位輸入端輸入端 HHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXL計數(shù)LXLX計數(shù)XLLX計數(shù)9、BCD七段譯碼器74LS47管腳如附圖8-9所示圖中D、C、B、A為輸入的8421BCD碼，為七段輸出。圖8-974LS 47的邏輯功能如表所示，關(guān)于此表說明一下幾點十進制或功能輸入端說明DCBA0123456789101112131415HHHHHHHHHHHHHHHHHXXXXXXXXXXXXXXXLLLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHHHLLLLHHHHLLHHLLHHLLHHLLHHLHLHLHLHLHLHLHLHHHHHHHHHHHHHHHHHLHLLHLHLLLHHHLHHLLLLLHHLLLHHLHHHLLHLLLLLLLHLHHHHLHLLHLLHLHLLHLLHLHLHHHLHLHLHHHLHLHHHLLLHLLHHLLLHHHLLLLLHLLLLLLLH消隱XXXXXXLHHHHHHH串行消隱HLLLLLLHHHHHHH燈測試LXXXXXHLLLLLLL表中015項為正常譯碼輸出，其條件是燈測試端，消隱輸入端都接高電平或者懸空，串行消隱輸入端至少在輸入為低電平時是高電平。正常譯碼輸出時，可驅(qū)動共陽極LED數(shù)碼管顯示的015共16個字形。消隱：當(dāng)直接加低電平到消隱輸入端時,均為高電平，此時數(shù)碼管呈暗狀態(tài)。串行消隱：74LS74的管腳4既可作為輸入端,也可作為輸出端。當(dāng)管腳3為高電平，管腳5為低電平時，對于低電平輸入信號，數(shù)碼管呈暗狀態(tài)，同時輸出變?yōu)榈碗娖?，若用連下級的管腳5，則下級的數(shù)碼管在該級輸入為低電平時也呈暗狀態(tài)。依此類推，可實現(xiàn)不顯示無效數(shù)字的目的。燈測試：在消隱輸入端為高電平時，若使為低電平，則為低電平，數(shù)碼管各段全亮。74LS74的有效輸出電平為低