電子線路課程設計任務書(給學生)

1、 電子技術課程設計及見習（電子信息工程學院2011 級各專業(yè)） （ 5 個班）一、課程設計的任務和目的使學生通過動腦動手解決一兩個實際問題，鞏固和運用在電子技術課程（ 模擬電子技術 、 數(shù)字電子技術等課程）中所學的理論知識和實驗技能，基本掌握常用電子線路的一般設計方法，提高設計能力和動手能力，為以后從事電子線路設計、研制電子產(chǎn)品打下基礎。二、課程設計的基本要求1 、掌握電子電路分析和設計的基本方法。包括：根據(jù)設計任務和指標初選電路；調(diào)查研究和設計計算確定電路方案；選擇元件、安裝電路、調(diào)試改進；分析實驗結果、寫出設計總結報告。2、培養(yǎng)一定的自學能力、獨立分析問題的能力和解決問題的能力。包括：學會

2、自己分析解決問題的方法；對設計中遇到的問題，能通過獨立思考、查詢工具書和參考文獻來尋找解決方案，掌握電路測試的方法和一般規(guī)律；能通過觀察、判斷、實驗、再判斷的基本方法解決實驗中出現(xiàn)的一般問題和各種故障；能對實驗結果獨立地進行分析，進而做出恰當?shù)脑u價。3、掌握普通電子電路的生產(chǎn)流程及安裝、布線、焊接等基本技能。4、鞏固常用電子儀器的正確使用方法，掌握常用電子器件的測試技能。5、通過嚴格的科學訓練和設計實踐，逐步樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風，并逐步建立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀和全局觀。6、從三個課題中任選一個，一人一組，要求完成實物制作和設計報告，課程設計報告格式符合要求，按老師要求的時

3、間交作品和報告，并進行現(xiàn)場答辯驗收。 推遲提交作品和答辯者分數(shù)較低或不及格。三、 課程設計報告主要內(nèi)容包括（詳見附件）1 ）設計任務及主要技術指標和要求；2）選定方案的論證及整體電路的工作原理說明；）單元電路的設計計算，元器件選擇，要求繪出原理圖，并用 Protel 畫出印制板圖（畫印制版圖的軟件工具可自選） （請在電路版清楚標出電源正負數(shù)值，輸入、出信號正負等主要特征量！ ） ；） 在 PCB 板上制作； （電路版上請標注清楚姓名、學號、班級） ；）實際電路性能指標測試結果，并與理論指標進行對比分析；6）按國家有關標準畫出整體電路圖，列出元件、器件明細表；7）對設計成果作出評價，說明本設計特

4、點和存在的問題，提出改進意見。四、學生成績評定方法：）設計方案的正確性、主要單元電路的設計計算占 30 ；）系統(tǒng)的電路制作及實驗占30% ；）設計說明書內(nèi)容及規(guī)范程度占 20 ；）答辯占20 。注： 1 、抄襲或拿別的同學或師兄姐的作品/制作來提交的，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按0 分計；2 、 電路版上請標注清楚姓名、學號、班級。五、時間按排要求第 7 周前完成， 第 8 、 9、 10 周答辯驗收、 提交作品； 推遲答辯和提交作品者分數(shù)較低或不及格。六、課程設計任務課題一 可編程070V步進直流穩(wěn)壓電源的設計和制作（一）設計目的1）學習直流穩(wěn)壓電源的設計方法；研究直流穩(wěn)壓電源的設計方案；掌握直流穩(wěn)壓電源的

5、穩(wěn)壓系數(shù)和 內(nèi)阻測試方法；2）熟悉常用數(shù)電路，掌握數(shù)字電路構成可編程控制信號的相關電路，熟悉常用數(shù)字集成電路的應用；3）熟悉步進的控制實現(xiàn)，熟悉模擬開關的使用。（二）設計要求和技術指標1、技術指標要求設計一個可編程070V步進輸出的直流穩(wěn)壓電源，具體指標如下：（1）輸入電壓為220V/50Hz交流電，電路中用的+5V直流電源自制，其它供電電源也自制；（2）可編程步進直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為010V,步進為1V;（3）最大輸出電流為Iomax=100mA ,紋波電壓4 Vop-pW5mV,穩(wěn)壓系數(shù)SrW5X10-3。2、設計要求A、基本要求：用計數(shù)器及門電路再配合集成模擬開關完成可編程循環(huán)輸出或直

6、接設定輸出不同直流 電壓；B、提高要求：結合數(shù) A/D轉換、譯碼顯示，設計制作出數(shù)字顯示式直流穩(wěn)壓電源（即把上述輸出直 接按數(shù)字方式顯示）。（實現(xiàn)可加分）（三）設計提示1、設計電路框圖如圖所示在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，小功率的穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、 整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。穩(wěn)壓電路若使用分離元件要有取樣、放大、比較和調(diào)整四個環(huán)節(jié)，晶體管選用 3DD或3DG等型號；若用集成電路選 78XX和79XX穩(wěn)壓器。測量穩(wěn)壓系數(shù)：在負載電流為最大時，分別測得輸入交流比220V增大和減小10%勺輸出A Vo,并將其中最大一個代入公式計算 S,當負載不變時，S-=

7、AVoV/ AV iVOo測量內(nèi)阻：在輸入交流為220V,分別測得負載電流為0 （即空載時）及最大值時的A vo, r=AV/AI L。紋波電壓測量：疊加在輸出電壓上的交流分量，一般為 mV級?？蓪⑵浞糯蠛?，用示波器觀測其峰-峰值 Vop-p；用可用交流毫伏表測量其有效值Vo,由于紋波電壓不是正弦波，所以用有效值衡量存在一小洱關7E慶打。電源變壓器、整流、濾波部分的設計還可參見整流與穩(wěn)壓資料（課件 PPT和WORD文檔）。由于要求輸出010V步進電源，在此選用三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW317,有關芯片介紹和電路設計原理可參見課題二（數(shù)顯式穩(wěn)壓電源）。CW317輸出電壓范圍為1.25V-37V

8、,為了能滿足技術要求輸出0-10V,可再選用一片 CW337 （輸出-1.25V-37V ）,使之輸出-1.25V,與CW317的+1.25V相加，從而使 輸出電壓達到0V。參考電路如圖5-4-2所示。（注意：圖5-4-2中的下面的集成穩(wěn)壓器 CW317應改為CW337 ）圖5-4- 2 010V步進電源參考電路圖5-42 OlOH步進電源參考電路圖5-4-2修正圖圖中用4個開關的不同組合方式來調(diào)節(jié)CW317的輸出電壓Voi,由3.10可知R2Voi 1.25(1 1)Ri改變R 2即可改變Vo1，根據(jù)上式，讀者可以很容易的推導出四個開關不同的閉合方式下Vo1的值。CW337的輸出Vo2始終為

9、1.25V。A1組成同相加法器，將 Vo1與Vo2相加，即Vo=Vo1+Vo2。 rRP V01 V02、251A1 同相加法輸出：VoRf ( ) 300 - (V01 V02) V01 V02RN R1R275 100 TOC o 1-5 h z VOVO2VO11.25(1R2)VO11.25(1-R2)1.25 1.25-R2R1RR1提示：調(diào)試時，先完工成圖 5-4-2手動式步進電源，再加可編程控制部分(參照課題三)。2、實驗測試儀器設備自耦變壓器一臺、數(shù)字萬用表、交流毫伏表、智能電工實驗臺、示波器等。3、設計用主要器件變壓器、整流二極管(或整流硅堆)、集成穩(wěn)壓器(CW317/CW1

10、17/7912/7809/7909/7805/7905 )、電容、 電阻若干、電位器、4、主要參考書1）模擬電子技術基礎（第四版） ，成華英、童詩白編，高等教育出版社， 2006 年 5 月。2）數(shù)字電子技術基礎（第五版）閻石主編，高等教育出版社， 2006 年 5 月。3）電子線路設計與應用，藏春華主編，高等教育出版社， 2004 年。4）電子技術基礎實驗、綜合設計實驗與課程設計，侯建軍主編，高等教育出版社， 2007 年。5）晶體管直流穩(wěn)壓電源，遼寧科技出版社。6）電子線路設計實驗測試，華中科技大學出版社。7）電子技術課程設計指導書，彭介華編著，高等教育出版社，2000 年。8）模擬電子電

11、路設計性實驗指導書，大連理工大學自編教材，2005 年。（四）設計報告要求（詳見另附件）1 、選定設計方案；基本工作原理描述。2、擬出設計步驟，成型電路原理圖、畫出實際電路總圖，分析并計算主要元件參數(shù)值；3、技術指標測試過程并列出測試數(shù)據(jù)表格。4、調(diào)試過程及總結。5、本電路的優(yōu)缺點，能否改進。（五）設計總結、總結直流穩(wěn)壓電源的設計方法和運用到的主要知識點，對設計方案進行比較。2、總結直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù)的測試方法。課題二 可編程的可變多輸出直流穩(wěn)壓電源設計與制作（一） 設計目的）掌握由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器構成的穩(wěn)壓電路的設計與調(diào)試方法；掌握穩(wěn)壓電源一般性能指標的測試；2）熟悉常用數(shù)電路，掌握數(shù)字電

12、路構成可編程控制信號的相關電路，熟悉常用數(shù)字集成電路的應用；3）熟悉步進的控制實現(xiàn)，熟悉模擬開關的使用。（二）設計要求和技術指標、技術指標1）可實現(xiàn) 5V、 9V、 12V 和 15V 的可編程多輸出直流穩(wěn)壓電源。輸出最大直流電流Io 400mA ，電壓調(diào)整率 0.1% ，電流調(diào)整率1% ，紋波抑制比 60dB ；2）輸入電壓為220V/50Hz 交流電，可編程等電路中用的 +5V 直流電源自制，其它供電電源也自制。2、設計要求A、基本型：實現(xiàn)基本功能和達到指標要求。B 、提高型：參考相關資料，完成指標所提要求，電壓輸出值誤差 5% ；或完成為數(shù)字顯 示形式 （實現(xiàn)可加分）（三）設計提示（原理

13、）、原理普通穩(wěn)壓電源及其工作原理與設計請參考有關書籍。這里主要介紹如何實現(xiàn)輸出電壓的可編程。實現(xiàn)原理框圖見圖 6-1-1 所示，通過控制端選擇輸出量程，產(chǎn)生相應量程編碼信號，控制相應電壓開關接通，使輸出穩(wěn)定電壓調(diào)整為預設值。圖6-1-1原理框圖圖6-1-2為實現(xiàn)可編程輸出電壓檔位切換原理圖。D1IN4002W317 IC1D2IN4002R1240 -JVRR2C210Vo1310INHVEE16V+VDDIC2X0X1X2X3Y0CD4052BY1Y2Y3121415112 4VSSSS圖6-1-2可編程電壓檔切換原理圖用CD4052B雙4選1模擬開關實現(xiàn)輸出電壓的變化，輸出電壓大小可由下式

14、求得： *Vo （1； R ）Vref（6-1-1）Ri、二,一* 一 ，一 、， * ,一、一、 一一一一 、一 一 、,一式中，Vref=1.25V , R為R3R6中任意一個。假定輸入 Vi=20V,則量程定為5V、9V、12V和15V時分別可利用上式求出 R3=910 Q, R4=3k Q , R5=6.8kQ和R6=22k 。這里取R2=3kQ是為了保證開關切換不正 常時穩(wěn)壓器輸出電壓不致過高。它與輸入信號大小有關。因 V|=20V,故最高輸出 Vomax=Vl-3V=17V。C1是為了防止負載產(chǎn)生的波動，C2是為了防止開關切換時產(chǎn)生的波動。D1和D2為保護二極管，防止輸入失壓時穩(wěn)壓

15、器不致?lián)p壞，可統(tǒng)一選用IN4002。CD4052B的電源電壓可單獨供電。在 +5V供電若工作性能不佳，可適當提高電壓?？刂贫薃、B的控制信號電路可參照課題三。預置信號端由四個按鈕構成。分別實現(xiàn)上述5V、9V、12V、15V的檔位功能。2、調(diào)試步驟1）分塊完成電路各部分功能，最后連試。2）指標測試，部分參數(shù)可能須多次調(diào)試才能完成。3、注意及提不1、穩(wěn)壓器性能指標以選擇器件為準。故三端穩(wěn)壓器本身性能指標應優(yōu)于設計要求。2、模擬開關的使用一定要了解相關器件結構及使用方法及要求。4、主要儀器與器件1、儀器 雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等。2、器件 TOC o 1-5 h z CW3171 只CD4052B

16、（ CD4052B為一個雙4選1模擬開關）1只74LS00 （四2輸入與非門）2只IN40022只微動按鈕4只橋堆1A50V1只變壓器18%5W1只7805L 或 7809L1只電容、電阻、導線若干5、主要參考書（同上）（四）設計報告要求（詳見另附件） 同上（五）設計總結 同上課題三可編程的可變增益放大器設計與制作（一）設計目的1）熟悉各類放大器的基本計算與設計，熟悉可編程放大器原理；2）熟悉常用數(shù)字集成電路的應用，掌握用邏輯電路控制放大器增益的方法；3）熟悉常用數(shù)電路，掌握數(shù)字電路構成可編程控制信號的相關電路， 4）熟悉模擬開關的使用。（二）設計要求和技術指標 基本要求：1）設計一可編程放大

17、器，其增益可變?yōu)?.01、0.1、1、5、10、50、100倍，帶寬不低于 20kHz,負載 RL=10k Q ；2）要用LED簡單指示控制信號是高電平還是低電平；3）輸入信號電壓在-5V至+5V可調(diào)并自制，電路中用的-5V和+5V直流電源自制，其它供電電源也自制，答辯驗收時老師處只提供220V、50Hz的交流電源。（若不自備直流電源和輸入信號源將減分）提高要求：在上面要求基礎上實現(xiàn)電路既可循環(huán)輸出又可實現(xiàn)增益直接給定輸出（增益直接給定輸出即為不強制走循環(huán)但可得不同增益）。（若實現(xiàn)可加分）（三）設計提示1、原理（A）可變增益放大器分類（1）普通放大器實現(xiàn)增益可變的方式如圖5-7-1所示，這是一

18、個典型的通過改變反饋電阻大小而實現(xiàn)增益可變的放大電路。其增益可在 1100之間改變。（2）采用模擬電子開關實現(xiàn)增益可變?nèi)鐖D5-7-2所示一組模擬開關在控制信號作用，每次只有一個開關接通，這樣就實現(xiàn)了反饋電阻可變 的目的，最終實現(xiàn)了增益的改變。圖5-7-1采用電位器的可變增益放大器圖5-7-2采用電子開關的 增益可變放大器（3）電壓控制增益可變增益放大器如圖5-7-3所示，改變場效應管的控制電壓，其 D S間電阻也隨之變化，故反饋量產(chǎn)生變化，最終 增益實現(xiàn)了改變。以上三種類型，都能實現(xiàn)增益可調(diào)，（2）和（3）中都是源于（1）而加以改進的。后兩種更有利于實現(xiàn)可編程增益控制。我們以（2）類為范例，討

19、論如何設計可編程放大器。（B）可編程放大器及其設計方法我們采用模擬電子開關實現(xiàn)增益可調(diào)，每檔分別取 ,、工、1、5、10、50和100共七檔。如圖5-7-4100 10所示。這是一個典型的反相放大器，元件的阻值就是按以上要求選取。CD4051B為一個8選1模擬開關，這里只用了七路。通過控制端的數(shù)碼組合，選擇相應的電阻接入回路。電源電壓選擇+5V,是為了與控制信號TTL電平兼容。如果要使放大器具有較好的寬帶，運放的性能很重要。這一部分主要為增益控制級， 基本完成。下面，我們來分析一下要完成一個簡單實用的放大器，還應具備哪些相應的電路。為了保證增益級的 變化不對前后級相應電路產(chǎn)生影響，一般應增加前

20、后兩級隔離電路。最后一級輸出級，采用固定增益，一 般后可接各類驅動電路。復雜的控制可由微處理器芯片完成，這里采用手動控制，可有兩種方案，一種為循環(huán)式，一種為直接選擇式。我們才較簡單的循環(huán)式，僅需一個單脈沖發(fā)生器和計數(shù)器即可實現(xiàn)。圖5-7-5為其實現(xiàn)原理框圖。圖5-7-3電壓控制增益可變放大器+ 12VCD4051B 應用圖5-7-6就是按上述思路完成的可編程增益放大器。此電路通常適用于各類測量電路中，為了保證增益的準確性，實際使用時相關元器件按使用要求選定，與增益有關的電阻元件誤差應小于1% ,電路中應有調(diào)零電路。耳圖5-7-5設計電路原理框圖U+5V圖5-7-6可編程放大器參考圖圖中其它部分

21、設計比較簡單，這里就不再詳述。圖中運放為TL084四運放，也可用CA3140單運放四只替代。性能差不多，可查閱相關手冊。電路中 3只LED用于指示狀態(tài)，應注意選用有一定驅動能力的 芯片帶動，否則可能亮度不夠。計數(shù)通過一個開關給出，通過計數(shù)器編碼，實現(xiàn)循環(huán)增益可調(diào)控制。2、調(diào)試步驟1）先調(diào)試控制部分，正常后，再調(diào)放大回路。2）調(diào)試過程中，要注意元件值可能要根據(jù)實際情況做些調(diào)整。 3、提示1）循環(huán)增益可調(diào)控制，用無鎖定按鈕S加單脈沖電路實現(xiàn)。但強制走循環(huán)，例如，想得 50倍的放大倍數(shù)，可能要按幾次用無鎖定按鈕So2）技術要求中提高要求部分，考慮計數(shù)器的直接置數(shù)的方法和清零方法同時用，可應用三個撥動開 關置74LS161置數(shù)端切換高低電平（1或0）,且改用清0端連成7進制計數(shù)器，置數(shù)端作直接置數(shù)用。注 意：74LS161為同步置數(shù)異步清零，連成7進制計數(shù)器要連接正確。4、主要儀器與器件1）儀器設備雙蹤示波器（一臺）；多路穩(wěn)壓源（一臺）（輸出正負5V直流電）2）器件 TOC o 1-5 h z CD4501 （ CD4051B為一個8選1模