電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、一題6組可實(shí)作，17周4下午發(fā)元件18周5、6交作品和報(bào)告；課程設(shè)計(jì)成績(jī)分3部分：平時(shí)成績(jī)：答疑簽到作品報(bào)告希望取得(qd)優(yōu)秀成績(jī)的同學(xué)請(qǐng)?zhí)岢錾暾?qǐng)、與指導(dǎo)教師答辯、有作品共四十頁一、目的掌握(zhngw)雙積分A/D轉(zhuǎn)換的工作原理和集成雙積分A/D轉(zhuǎn)換器件的設(shè)計(jì)方法掌握常用數(shù)字集成電路的功能和使用。第一(dy)題 直流數(shù)字電壓表共四十頁二、設(shè)計(jì)內(nèi)容(nirng)及要求設(shè)計(jì)直流數(shù)字電壓表；直流電壓測(cè)量范圍： 0V1.999V，0V19.99V，0V199.9V.直流輸入電阻大于100k。畫出完整的設(shè)計(jì)電路圖,寫出總結(jié)報(bào)告。選做內(nèi)容：自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換。共四十頁三、工作原理及框圖 直流數(shù)字電壓表測(cè)量(

2、cling)電路、雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電路、數(shù)碼顯示電路和量程轉(zhuǎn)換電路組成，原理框圖如圖1 所示。共四十頁 雙積分ADC是間接(jin ji)型ADC。它將取樣電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的時(shí)間寬度，在此時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)周期脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)就是取樣電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 當(dāng)QS=0時(shí)，積分(jfn)器對(duì)取樣電壓做定時(shí)積分(jfn)；當(dāng)QS=1時(shí)，積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓-VREF做定壓積分。取樣電壓與-VREF電壓極性相反，這里設(shè)取樣電壓為正，則-VREF為負(fù)。 電路主要由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器、JK觸發(fā)器和控制開關(guān)組成。 轉(zhuǎn)換過程：定時(shí)積分和定壓積分。共四十頁1定時(shí)(dn sh)積分:在確定的時(shí)間內(nèi)對(duì)

3、取樣電壓進(jìn)行積分。 啟動(dòng)信號(hào)S輸入(shr)負(fù)窄脈沖（S=0），使計(jì)數(shù)器、JK觸發(fā)器QS清零，開關(guān)S1選擇取樣電壓作積分器輸入。同時(shí)開關(guān)S2閉合，使積分電容放電，vo=0。 S=1后，開關(guān)S2斷開，積分器對(duì)取樣電壓做積分，積分器輸出電壓下降，比較器輸出邏輯1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)從0開始計(jì)數(shù)。共四十頁1定時(shí)積分:在確定(qudng)的時(shí)間內(nèi)對(duì)取樣電壓進(jìn)行積分。 當(dāng)進(jìn)位C=1時(shí)，下一個(gè)CP脈沖使計(jì)數(shù)器復(fù)零、JK觸發(fā)器QS=1，定時(shí)積分結(jié)束(jish)，定壓積分開始。積分時(shí)間：T1=2nTCP正比于取樣電壓共四十頁2定壓積分(jfn):對(duì)基準(zhǔn)電壓-VREF做定壓積分 。 定時(shí)積分結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)零，JK觸發(fā)

4、器QS=1，比較器輸出邏輯1，計(jì)數(shù)器從0繼續(xù)計(jì)數(shù)。開關(guān)(kigun)S1選擇基準(zhǔn)電壓-VREF，積分器開始對(duì)基準(zhǔn)電壓-VREF做定壓積分。 共四十頁2定壓積分(jfn): 比較器輸出邏輯0，計(jì)數(shù)器停止(tngzh)計(jì)數(shù)，并保持計(jì)數(shù)結(jié)果BZ（通常為自然二進(jìn)制數(shù)）。 輸出數(shù)字量正比于取樣電壓共四十頁雙積分(jfn)ADC的轉(zhuǎn)換精度高。 3. 雙積分(jfn)ADC的優(yōu)缺點(diǎn) 轉(zhuǎn)換過程中有2次積分，2次計(jì)數(shù)。2次積分相互抵消了同一個(gè)積分器的誤差，包括時(shí)間常數(shù)RC和運(yùn)放的誤差，它們不影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。2次計(jì)數(shù)的時(shí)鐘周期相同，周期的大小也不影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以，雙積分ADC的轉(zhuǎn)換精度高。共四十頁雙積分(jfn)

5、ADC抗干擾和噪聲能力強(qiáng)。3. 雙積分(jfn)ADC的優(yōu)缺點(diǎn) 對(duì)于平均值為0的周期干擾電壓，取定時(shí)積分時(shí)間T1是其周期的整倍數(shù)，可消除周期干擾電壓對(duì)積分器輸出的影響。例如，對(duì)于工頻（50 Hz）干擾電壓，取T1=20或40 mS，可消除工頻干擾。 噪聲是平均值為0 的隨機(jī)電壓，積分器可以極大地抑制噪聲的影響。同樣，短時(shí)脈沖干擾電壓對(duì)積分器輸出影響也極小。 共四十頁雙積分ADC的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，一般(ybn)達(dá)到幾十個(gè)毫秒以上。3. 雙積分(jfn)ADC的優(yōu)缺點(diǎn)雙積分ADC的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，最長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)間TTR為共四十頁優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，精度高。 積分器可以抑制均值為0的各種噪聲2次積分(j

6、fn)和2次計(jì)數(shù)消除了時(shí)鐘周期T和電路參數(shù)（R、C）對(duì)測(cè)量精度的影響缺點(diǎn)：工作速度慢轉(zhuǎn)換(zhunhun)精度受制于：計(jì)數(shù)器位數(shù)，比較器靈敏度、運(yùn)放和比較器的零點(diǎn)漂移、積分電容的漏電、時(shí)鐘頻率的瞬時(shí)波動(dòng)。在實(shí)用的雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路中增加了零點(diǎn)漂移的自動(dòng)補(bǔ)償電路，以減小運(yùn)放和比較器的零點(diǎn)漂移對(duì)精度的影響。共四十頁四、雙積分(jfn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件 ICL7107自動(dòng)(zdng)0校準(zhǔn)（保證積分器輸出為零）定時(shí)積分（信號(hào)積分）定壓積分（反向積分）模數(shù)轉(zhuǎn)換原理圖參考電壓和輸入電路輸入緩沖隔離積分和比較器共四十頁數(shù)字和邏輯(lu j)控制時(shí)鐘產(chǎn)生(chnshng)電路邏輯控制電路計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)碼管譯

7、碼驅(qū)動(dòng)共陽極LED數(shù)碼管共四十頁五、ICL7107直流電壓表（02V） 器件的輸入電壓范圍是0VVref，Vref是基準(zhǔn)電壓（2V），從IN HI 和IN LO引腳輸入。輸出數(shù)字量直接驅(qū)動(dòng)(q dn)4個(gè)共陽極LED數(shù)碼管。數(shù)碼管段信號(hào)如下：千位：AB4和負(fù)POL。百位：A3G3。十位：A2G2。個(gè)位：A1G1。電路可用protues軟件仿真。共四十頁第二(d r)題 數(shù)字電子鐘一 、目的(md)掌握數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法； 掌握常用數(shù)字集成電路的功能和使用。共四十頁（2）設(shè)計(jì)要求畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；元器件及參數(shù)選擇(xunz)；電路仿真與調(diào)試；二、數(shù)字鐘的功能及要求 （1）數(shù)字電子

8、鐘功能具有計(jì)時(shí)、顯示“時(shí)、分、秒”和校時(shí)功能的。 顯示時(shí)、分、秒；具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確(zhnqu)須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。共四十頁三、設(shè)計(jì)(shj)原理及框圖共四十頁四、典型(dinxng)的單元電路（1）石英(shyng)晶體振蕩器 用CMOS反相器和石英晶體振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的方波信號(hào)，保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。共四十頁利用(lyng)HCC4060 產(chǎn)程秒脈沖。Reset：high-復(fù)位 low-工作(gngzu)電路可用pr

9、otues軟件仿真。共四十頁（2）校時(shí)電路(dinl)共四十頁（3）計(jì)數(shù)器用集成(j chn)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。共四十頁 課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo) 課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過寫報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行(jnxng)全面總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。（1）課題名稱。（2）內(nèi)容摘要。（3）設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。（4）比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖。（5）單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。（6）畫出完整的電路圖，并說明電路工作原理。（7）組裝調(diào)試。（8）總結(jié)設(shè)計(jì)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及價(jià)值，提出改進(jìn)意見和展望。（9

10、）列出系統(tǒng)需要的元器件。（10）列出參考文獻(xiàn)。（11）收獲、體會(huì)。共四十頁組裝調(diào)試的內(nèi)容使用的主要儀器和儀表。調(diào)試電路方法和技巧。測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)劃處結(jié)果比較分析。調(diào)試中出現(xiàn)的故障(gzhng)、原因及排除方法。共四十頁（4）LED顯示(xinsh)譯碼驅(qū)動(dòng)器共四十頁電子技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 電子電路設(shè)計(jì)方法1.2 電子電路的組裝(z zhun)、調(diào)試1.3 課程設(shè)計(jì)報(bào)告共四十頁 在設(shè)計(jì)一個(gè)電子電路系統(tǒng)時(shí)，首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)；根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇(xunz)；然后對(duì)方案中的各部分進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇(xunz)；最后將各部分連接在一起，畫出

11、一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)電路圖。一、明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)(rn wu)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，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。1.1 電子電路設(shè)計(jì)方法共四十頁二、方案選擇 把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分解為若干個(gè)單元電路，并畫出一個(gè)能表示各單元功能的整機(jī)原理框圖。 方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握(zhngw)的知識(shí)和資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。在此過程中要敢于探索，勇于創(chuàng)新，爭(zhēng)取方案的設(shè)計(jì)合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對(duì)方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整框圖。共四十頁二、單元電路(dinl)的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)

12、算和器件選擇 根據(jù)系統(tǒng)的指標(biāo)和功能框圖，明確各部分任務(wù)，進(jìn)行各單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。（1）單元電路的設(shè)計(jì) 單元電路是整機(jī)的一部分，只有把單元電路設(shè)計(jì)好才能提高整機(jī)設(shè)計(jì)水平。 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)擬訂出單元電路的性能指標(biāo)，與前后級(jí)之間的聯(lián)系，分析電路的組成形式。 具體設(shè)計(jì)時(shí)，可以模仿成熟的先進(jìn)的電路，也可以創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必須保證(bozhng)性能要求。而且，不僅單元電路本身要求設(shè)計(jì)合理，各單元電路間也要互相配合，注意各部分的輸入、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系。共四十頁（2）參數(shù)計(jì)算 為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求，就需要用電子技術(shù)知識(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，例如放

13、大電路中各電阻值、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(jì)算公式，計(jì)算的參數(shù)才能滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算參數(shù)時(shí)，同一個(gè)電路可能有幾組數(shù)據(jù)(shj)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計(jì)功能、在實(shí)踐中真正可行的參數(shù)。計(jì)算電路參數(shù)(cnsh)時(shí)應(yīng)注意下列問題：元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求。元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍。電阻和電容的參數(shù)應(yīng)選計(jì)算值附近的標(biāo)稱值。共四十頁（3）器件選擇 阻容元件的選擇： 注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。 分立元件的選擇： 包括二極管、雙極型三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、光電二

14、（三）極管等。根據(jù)(gnj)他們的用途分別進(jìn)行選擇。 集成電路的選擇 ： 根據(jù)電路功能、性能指標(biāo)選擇集成電路。注意集成電路的功耗、電源電壓、工作速度是否滿足設(shè)計(jì)要求。 通過查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，進(jìn)行元器件的選擇。共四十頁（4）電路圖的繪制 電路圖通常是在系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算(j sun)和器件選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是電路組裝、調(diào)試和維修的依據(jù)。 繪制電路圖時(shí)，注意以下幾點(diǎn)： 元器件布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。注意信號(hào)流向。一般從輸入端或信號(hào)源開始(kish)，由左至右或上至下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)標(biāo)注。連線應(yīng)為直線

15、，盡量少交叉和折彎。共四十頁1.2 電子電路的組裝(z zhun)、調(diào)試1.集成電路的裝插 插接集成電路時(shí)首先(shuxin)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，注意管腳不能彎曲。2.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(hào)的流向?qū)⒃骷樀剡B接，以易于調(diào)試。 一、電子電路的組裝 在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行電路組裝，方便元器件的插解，便于電路調(diào)試，可提高器件重復(fù)利用率。共四十頁3.導(dǎo)線的選用和連接 為檢查電路的方便，根據(jù)不同用途，導(dǎo)線可以選用不同的顏色。一般習(xí)慣是正電源用紅線，負(fù)電源用藍(lán)線，地線用黑線，信號(hào)線用其他顏色的線等。 連接用的導(dǎo)線要求緊貼在實(shí)驗(yàn)

16、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(gnhun)器件。 組裝電路時(shí)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，而且能提高電路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。共四十頁二、電子電路的調(diào)試(dio sh)一般調(diào)試步驟如下：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短路，器件有無接錯(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異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排隊(duì)故障(gzhng)后方可重新通電。共四

17、十頁3.單元電路調(diào)試 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(csh)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)試標(biāo)要求。4.整機(jī)聯(lián)調(diào) 各單元電路調(diào)試過錯(cuò)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)的故障和問題及時(shí)采取處理措施。共四十頁1.3 課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo) 課程

18、設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過(tnggu)寫報(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。（1）課題名稱。（2）內(nèi)容摘要。（3）設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。（4）比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖。（5）單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。（6）畫出完整的電路圖，并說明電路工作原理。（7）組裝調(diào)試。（8）總結(jié)設(shè)計(jì)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及價(jià)值，提出改進(jìn)意見和展望。（9）列出系統(tǒng)需要的元器件。（10）列出參考文獻(xiàn)。（11）收獲、體會(huì)。共四十頁組裝調(diào)試(dio sh)的內(nèi)容。使用的主要儀器和儀表。調(diào)試電路方法和技巧。測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)劃處結(jié)果比較分析。調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。共四十頁內(nèi)容摘要一題6組可實(shí)作，17周4下午發(fā)元件。雙積分ADC是