電子線路課程設(shè)計講稿 2_課件

1、電子線路課程設(shè)計參考教材?電子線路課程設(shè)計指導(dǎo)?彭介華先修課程模擬電子技術(shù)根底數(shù)字電子技術(shù)根底電路分析理論 課程內(nèi)容提要 電子線路課程設(shè)計是電類專業(yè)學(xué)生重要根底實(shí)踐課，是工科專業(yè)的必修課。經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計電路、撰寫設(shè)計報告、使學(xué)生得到一次較全面的工程實(shí)踐訓(xùn)練。理論聯(lián)系實(shí)際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)后的工作打下根底。同時，結(jié)合EDA 技術(shù)，進(jìn)行仿真設(shè)計，可以表達(dá)現(xiàn)代化的設(shè)計方法和理念，使電子課程設(shè)計在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，得到比較大的提高。 開設(shè)本課程的目的 本課程是在前面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)根底上，進(jìn)行的更高層次的命題設(shè)計實(shí)驗(yàn)，是在教師指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立查閱資料、設(shè)計、安裝和

2、調(diào)試特定功能的電子電路的綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)。 綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)對于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計、自行制作和自行調(diào)試的綜合性試驗(yàn)。旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合模擬、數(shù)字等知識，解決電子信息方面常見實(shí)際問題的能力，促使學(xué)生積累實(shí)際電子制作經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備走向更復(fù)雜更實(shí)用的應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)方式與要求教學(xué)方式教師指導(dǎo)與學(xué)生設(shè)計相結(jié)合，以學(xué)生獨(dú)立設(shè)計為主學(xué)生按自愿，組成幾人的設(shè)計團(tuán)隊(duì)，完成指定或自定的設(shè)計題目，在本學(xué)期18周前完成全部設(shè)計，并上交設(shè)計報告。教學(xué)要求設(shè)計團(tuán)隊(duì)的全體成員要定期向指導(dǎo)老師匯報設(shè)計的進(jìn)展情況時間不限定，以此做為本課程的出勤率考核。成績評定成績評

3、定 根據(jù)學(xué)生在課程設(shè)計過程中的表現(xiàn)及設(shè)計成果和設(shè)計報告按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格確定成績。 電子線路設(shè)計的根本方法在設(shè)計一個常用的電子電路(模擬電路與數(shù)字電路)時，首先必須明確設(shè)計任務(wù)，根據(jù)設(shè)計任務(wù)按以下圖所示的一般電子電路設(shè)計步驟示意圖進(jìn)行設(shè)計。但電子電路的種類很多，器件選擇的靈活性很大。因此設(shè)計方法和步驟也會因不同情況而有所區(qū)別。有些步驟需要交叉進(jìn)行，甚至反復(fù)屢次，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活掌握。電子線路設(shè)計的根本方法第一步、功能和性能指標(biāo)分析明確設(shè)計任務(wù)一般設(shè)計題目給出的是系統(tǒng)的功能要求、重要技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求是電子系統(tǒng)設(shè)計的根本出發(fā)點(diǎn)。但僅憑題目所給要求，還不能進(jìn)行設(shè)計，

4、設(shè)計人員必須對題目的各項(xiàng)要求進(jìn)行分析，整理出系統(tǒng)和具體電路所需要的更具體，更詳細(xì)的功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求才是進(jìn)行電子電路系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。電子線路設(shè)計的根本方法第二步、方案論證與總體設(shè)計初步設(shè)計：有了功能和性能指標(biāo)分析的結(jié)果，就可以進(jìn)行初步的方案設(shè)計。方案設(shè)計的內(nèi)容是選擇實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的方法、準(zhǔn)備采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如系統(tǒng)功能框圖，同時還應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各局部的方法。方案比較提出幾種方案進(jìn)行初步比照，如果不能確定，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行關(guān)鍵電路分析包括中間實(shí)驗(yàn)，然后再做比較，評價各個方案的優(yōu)缺點(diǎn)、可行性和可能的達(dá)標(biāo)情況，選定最正確方案。實(shí)際設(shè)計電子線路設(shè)計的根本方法第二步、方案論證與總體設(shè)計注意兩點(diǎn)：1

5、、針對事關(guān)全局的主要問題，要開動腦筋，多提方案，便于合理選擇。2、電子設(shè)計需要不斷改進(jìn)和完善，出現(xiàn)反復(fù)是難免的，但應(yīng)防止方案上的大反復(fù)，以免浪費(fèi)時間和精力。 電子線路設(shè)計的根本方法第三步、單元電路設(shè)計原理電路設(shè)計在選定總體方案之后，便可畫出總體電路的框圖，著手進(jìn)行單元電路的設(shè)計。單元電路設(shè)計的一般步驟根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案原理圖，明確對各單元電路的要求，詳細(xì)擬定各單元電路的性能指標(biāo)，注意各單元電路輸入信號、輸出信號、控制信號之間的關(guān)系與相互配合，注意盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路。電子線路設(shè)計的根本方法設(shè)計各單元電路的結(jié)構(gòu)形式在選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式時，最簡單的方法是從過去學(xué)過的

6、和所了解的電路中選擇一個適宜的電路。同時還應(yīng)去查閱各種資料，通過學(xué)習(xí)、比較來尋找更好的電路形式。一個好的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該是滿足性能指標(biāo)的要求，功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單、合理，技術(shù)先進(jìn)等。主要參數(shù)的計算與選取元、器件的選擇注意的問題進(jìn)行各局部功能電路設(shè)計及電路連接的設(shè)計，這時要注意局部電路對全系統(tǒng)的影響。要考慮是否易于實(shí)現(xiàn)、是否易于檢測等問題。因此同學(xué)們平時要注意電路資料的積累。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇器件選用原那么眾所周知，由于集成電路具有體積小、功耗低、工作性能好、安裝調(diào)試方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子電路的重要組成局部之一。因此，在電子電路設(shè)計中，優(yōu)先選用集成電路已成為

7、人們所認(rèn)可的一致看法。但是也不要以為采用集成電路就一定比用分立元件好。例如有些功能相當(dāng)簡單的電路，只要用一只三極管或二極管就能解決問題，就不必選用集成電路了。如數(shù)字電路中的緩沖、倒相、驅(qū)動等應(yīng)用場合就是如此。另外有些特殊應(yīng)用情況(如高電壓、大電流輸出)，采用分立元件往往比用集成電路更切合實(shí)際。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇模擬集成電路選擇常用的模擬集成電路主要有運(yùn)算放大器、電壓比較器、模擬乘法器、集成穩(wěn)壓塊、鎖相環(huán)、函數(shù)發(fā)生器等。設(shè)計中選擇模擬集成電路的方法一般是先粗后細(xì):先根據(jù)總體設(shè)計方案考慮選用什么類型的集成電路，如運(yùn)算放大器有通用型、低漂移型、高阻型、高速型等，然后再進(jìn)一步考慮它的性

8、能指標(biāo)與主要參數(shù)，如運(yùn)算放大器的差模和共模輸人電壓范圍、輸出失調(diào)參數(shù)、開環(huán)差模電壓增益、共模抑制比、開環(huán)帶寬、轉(zhuǎn)換速率等。這些參數(shù)值是選擇集成運(yùn)算放大器的主要參考依據(jù)。最后應(yīng)綜合考慮價格等其它因素而決定選用什么型號的器件。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇數(shù)字集成電路(簡稱數(shù)字IC)的開展速度非?？?，經(jīng)過近幾十年的更新?lián)Q代，到目前為止，已形成多種系列化產(chǎn)品同時并存的局面，各系列品種的功能配套齊全，可供用戶自由選擇。在選擇數(shù)字集成電路時，必須了解：數(shù)字集成電路的種類和特點(diǎn)數(shù)字IC 系列產(chǎn)品大體上分為了TTL 型、ECL 型、CMOS 型等三大類電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇數(shù)

9、字集成電路選擇TTL 型：7474H74S74AS高速化開展7474LS74ALS 低功耗高速度方向開展特點(diǎn)： 不同系列的產(chǎn)品相互兼容，選擇余地大。 參數(shù)穩(wěn)定，使用可靠。 工作速度和功耗均介于ECL 型與CMOS 型之間，具有較寬的工作速度范圍。 采用+5V 電源供電電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇ECL型ECL 和TTL 一樣也是雙極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有ECL-10K 與ECL-100K 兩種系列。ECL 電路的品種不多，產(chǎn)品限于中小規(guī)模集成電路。特點(diǎn)： 工作速度快。ECL 門電路的傳輸延遲時間可縮短至1ns 以內(nèi)，是現(xiàn)代數(shù)字IC 中工作速度最快的一種。適用工作頻率

10、范圍為1001000MHZ。 輸出內(nèi)阻低，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。 功耗大;輸出電平穩(wěn)定性較差;噪聲容限比較低;抗干擾能力較差。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇CMOS 型CMOS 數(shù)字IC 是用MOSFET 作開關(guān)元件，屬單極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有標(biāo)準(zhǔn)型、40H 型、74HC 型與74AC 型等4 種。特點(diǎn): 靜態(tài)功耗極低。中規(guī)模集成電路的靜態(tài)功耗小于100mW。 輸入阻抗非常高。正常工作時，直流輸入阻抗可大于100M。 扇出能力強(qiáng)。低頻工作時，一個輸出端可驅(qū)動50 個以上的CMOS 器件輸入端。 抗干擾能力強(qiáng)。電壓噪聲容限可達(dá)電源電壓的45%。 電源電壓范圍寬，工作電壓范圍

11、為318V。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇各類數(shù)字IC 的性能比較ECL 電路速度最快，但功耗較大;而CMOS 電路速度慢，功耗很低；TTL 電路的性能介于ECL 和CMOS 集成電路之間，應(yīng)該說，各類數(shù)字IC 都各具特點(diǎn)，都在開展，也都存在著應(yīng)用的局限性。在各種應(yīng)用場合中，應(yīng)該綜合考慮各類數(shù)字集成電路的性能，以求得到最正確的應(yīng)用歸宿。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇半導(dǎo)體三極管的選擇半導(dǎo)體三極管是應(yīng)用較廣的分立器件，它對電路的性能指標(biāo)影響很大。其次是二極管和穩(wěn)壓管。如何選擇半導(dǎo)體三極管呢?大致有以下幾方面： 從滿足電路所要求的功能如放大作用、開關(guān)作用等出發(fā)，選擇適宜的類

12、型。如大功率管、小功率管、高頻管、低頻管、開關(guān)管等。 根據(jù)電路要求，選擇值。一般情況下，值越大，溫度穩(wěn)定性越差，通常取50100。電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇半導(dǎo)體三極管的選擇 根據(jù)放大器通頻帶的要求，選擇管子適當(dāng)?shù)墓不刂诡l率f或特征頻率fT。 根據(jù)條件選擇管子的極限參數(shù)。一般要求： 最大集電極電流ICM 2Ic 擊穿電壓V(BR)CEO 2VCC 最大允許管耗PCM(1.52)PCmax電子線路設(shè)計的根本方法元、器件選擇阻容元件的選擇電阻和電容也是兩種應(yīng)用最廣的分立元件，它們的種類繁多，性能各異。在選擇阻容元件的過程中，有以下幾個方面需要考慮： 根據(jù)不同電路對電阻和電容性能的要求，選

13、用適合的電阻、電容器。如根本運(yùn)算電路中的外接電阻，大都宜選用0.1%的金屬膜電阻，不宜選用電感效應(yīng)大的線繞電阻。又如，低頻濾波回路中的電容，宜選用大容量(1003300F)的鋁電解電容.由于其對高次諧波的濾波效果差，通常還需并聯(lián)小容量(0.010.1F)的瓷片電容。 選擇適宜的阻容元件時，應(yīng)盡量選用標(biāo)稱系列，并注意電阻器的允許誤差范圍與功率。注意電容器的容量與耐壓值。電子線路設(shè)計的根本方法參數(shù)計算計算參數(shù)的具體方法已在“模擬電子技術(shù)根底、“數(shù)字電子技術(shù)根底等課程中學(xué)習(xí)過且做了不少習(xí)題。但設(shè)計電路時的參數(shù)計算與做習(xí)題不一樣。習(xí)題求解時通常的參數(shù)值為量，需要求解的只有12 個參數(shù)，正確的答案一般也

14、只有一個。而電路設(shè)計時除了對電路的性能指標(biāo)有要求外，通常沒有其它任何參數(shù)，幾乎全部由設(shè)計者自己選擇和計算，這樣理論上滿足要求的參數(shù)值就不會是唯一的了，這需要設(shè)計者根據(jù)價格、貨源等具體情況靈活選擇。所以設(shè)計電路中的參數(shù)計算，首先是計算，然后是根據(jù)計算值，對參數(shù)進(jìn)行合理選擇。如RCL的標(biāo)稱值電子線路設(shè)計的根本方法第四步、可靠性設(shè)計1、定出合理的設(shè)計指標(biāo)。2、系統(tǒng)本身所能到達(dá)的指標(biāo)。3、容錯能力。電子線路設(shè)計的根本方法第五步、電路兼容設(shè)計電磁兼容特性是指確保儀器或者系統(tǒng)正常工作時對周圍電磁環(huán)境和內(nèi)部電路相互之間電磁作用的限制、要求和特點(diǎn)?？垢蓴_能力，干擾源在電路設(shè)計時應(yīng)注意：選用電磁兼容特性好的集成

15、電路；盡量提高系統(tǒng)集成度；只要條件允許盡量降低系統(tǒng)工作頻率；為系統(tǒng)提供足夠功率的電源；電路布局、布線要合理，做到上下頻分開、功率電路與信號電路分開數(shù)字電路與模擬電路分開。 電子線路設(shè)計的根本方法第六步、調(diào)試安裝調(diào)試經(jīng)過對電子電路的理論設(shè)計之后，便可進(jìn)入電路的安裝調(diào)試階段。電子電路的安裝調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有很重要的地位，它是把理論付諸于實(shí)踐的過程，也是知識轉(zhuǎn)化為能力的一種重要途徑。當(dāng)然這一過程也是對理論設(shè)計做出檢驗(yàn)、修改，使之更加完善的過程。安裝調(diào)試工作能否順利進(jìn)行，除了與設(shè)計者掌握的調(diào)試測量技術(shù)、對測試儀器的熟練使用程度以及對所設(shè)計電路的理論掌握水平等有關(guān)之外，還與設(shè)計者工作中的認(rèn)真、仔細(xì)

16、、耐心的態(tài)度有關(guān)。各單元電路調(diào)試之后逐步擴(kuò)大到整體電路的聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)主要是觀察動態(tài)結(jié)果，測試電路的性能指標(biāo)，檢查電路的測試指標(biāo)與設(shè)計指標(biāo)是否相符，逐一比照，找出問題，然后進(jìn)一步修改參數(shù)，直至滿意為止。實(shí)驗(yàn)調(diào)試完結(jié)之后，還應(yīng)注意最后校核與完善總體電路圖。電子線路設(shè)計的根本方法第六步、調(diào)試調(diào)試方案設(shè)計目的是為設(shè)計人員提供一個有序、合理、迅速的系統(tǒng)調(diào)試方法，使設(shè)計人員在實(shí)際調(diào)試前就對調(diào)試的全過程有清楚的認(rèn)識，明確要調(diào)試的工程、目的應(yīng)到達(dá)的指標(biāo)、可能發(fā)生的問題和現(xiàn)象、處理問題的方法以及各局部調(diào)試時所需要的儀器設(shè)備等。還包括測試結(jié)果記錄的格式設(shè)計，記錄格式必須明確反映系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能特性和到達(dá)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo) 電子線路調(diào)試方法1、電子元器件的一般安裝原那么引腳盡量短、模擬和數(shù)字分開、按功率分布2、電路調(diào)試前的直觀檢測3、電子電路調(diào)試本卷須知?電子線路課程設(shè)計指導(dǎo)?P284、電子干擾的抑制措施 ?電子線路課程設(shè)計指導(dǎo)?P32電子線路調(diào)試方法5、電路故障及故障排除方法1) 直接觀察法