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1、 电子技术基础培训 电子设计介绍 电子设计是利用基本电子电路原理，设计、制作 出合乎要求的电子装置的过程。他是考察学生电 子技术基本应用技能、实践创新能力的重要实践 过程。主要侧重以下方面： n设计内容具有实际意义和应用背景，并考虑到目 前教学的基本内容和新技术的应用趋势。 n学习者综合运用基础知识进行理论设计的能力、 创新精神和独立工作能力。 一、电子电路的设计方法自顶向下 1、明确系统设计任务和要求 n对设计任务分析，了解性能、指标、内容及要求 这点十分重要，充分理解题目的要求、每项指标的含义， 这是完成综合设计和实验的前提。 2、制订方案与构筑总体框图 n对于同一个题目，实现的方案可能是
2、多个，实现的途径和技 术路线也可能是多方面的。可以将不同的方案与途径加以对 比。从中选择一种方案来实现。 选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性价比高”。 n 一旦方案选定，就着手构筑总体框图，将系统分解成若干个 模块，明确每个模块的大体内容和任务、各模块之间的连接 关系以及信号在各模块之间的流向等等。总体方案与框图十 分重要，可以先来构建总体方案与框图，再将总体指标分配 给各个模块，指挥与协调各模块的工作，以达到总体项目的 完成。 3、单元电路设计、参数计算与计算机仿真 n单元电路设计：要注意考虑前后级的关系。 n各元件参数计算：电路电压、电流、阻抗、功率和标称值。 n 在这一阶段，可以充
3、分利用EDA软件帮助设计电路，优化调 整电路结构和元、器件数值，直到达到指标要求。 4、器件选择： 电路是由若干元、器件构成的，对元、器件性能的深入了解 和应用是保证正确设计和达到设计指标的关键之一。有时候， 一个元器件的应用或一个新的元器件的出现，将会使系统变得 十分容易实现，所以应尽量地了解元器件，除教材以外，平时 多看参考资料，上网去查一查，到电子市场去逛一逛，使自己 的头脑中“存储”更多的元、器件。需要的时候，将会熟能生巧 ，应用自如。 一、电子电路的设计方法自顶向下 n应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。 （如工作频率、功率、工作电压等其他指标，可以参 阅器件技术手册） 一
4、般情况下，在元、器件选择方面，建议在保证电路性能 的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手 头有的或容易买到的。 n尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果 。 一切从实际需求出发，将分壹元件与集成电路巧妙地结合起 来，而且尽量应用集成电路，以使系统简化，体积小，可靠性 提高。 一、电子电路的设计方法自顶向下 在元器件应用中，必须注意以下几个方面： 电源电压的范围是多少？是单电源供电还是需要双电源供 电？这点十分重要。若不注意，将+33 V电源的器件加 +5 v，将+5 V器件加+9 V，甚至更高，那器件是必烧无疑 。 注意元器件的主要技术指标。不要以为只要是运放就能作 放
5、大器、滤波器。例如要求做一个2MHz带宽的放大器， 如果选用LM741，结果无论如何都达不到要求，因为 LM741的单位增益带宽积只有1 MHz。 元器件互相之间的电平匹配如何？ 元器件的输入阻抗，允许的输入电压、电流范围以及输出 驱动负载的能力等等。如音频功放LM386是不能推动0.5W 以上的负载。这一方面会涉及器件的安全，另一方面又可 能影响到系统的某些指标能否达到。 二、电路的组装、调试与总结 1、组装 n注意器件极性。 n注意信号之间的相互干扰，按照信号流程布局，连线最短。 n做好输入、输出、电源和其它必要的关键点标示。 n布局合理、美观、整齐。 n整个调试过程应分层次进行，先单元电
6、路，再模块电路，最 后系统联调。按照分配的指标、分解的模块，一部分一部分 调试，然后将各模块连接起来统调。 n 这一阶段，要充分利用电子仪器来观察波形，测量数据，发 现问题，解决问题，以达到最终的目标。 n通电前检查：连接是否错误 n通电检查：加入正常电压，观察电路情况有无异常 n单元电路调试：利用信号源或其他实验仪器判断各单元电路 的工作状态 n整机联调：从最前端到末级进行统调，检查各级动态信号工 作情况，分析是否满足设计要求。 2、调试 3、故障诊断与排除方法 n信号寻迹法：逐级检查（检查前级时应断开后级电路 ） n对分法：缩小故障范围 n分割测试法：切断电路间的相互联系，查找原因 n电容
7、器旁路法：用于自激或排查干扰的时候 n对比法：相同电路对比 n替代法：用已知正常的电路、器件代替怀疑的电路 n静态测试法：确定单一故障元件 n动态测试法：观察动态工作状况 4、课程设计总结报告 n课程名称、内容摘要 n设计内容与要求 n比较和选定设计的系统方案，画出系统方框图 n单元电路设计、参数计算和器件选择 n画出完整的电路图，并说明工作原理（用Protel绘图 ） n组装调试内容（主要调试仪器、调试方法技巧、测试 数据与分析、故障以及排除方法） n总结方案优缺点，指出实用价值并提出改进方案 n列出器件清单 n附上关键点测试数据、波形等 n列出参考文献 n收获、体会 参考资料下载地址 ww
8、w.tai- 杨笔锋老师课件（课件无密码） 邹云海老师课件（课件无密码） 赵建老师课件（课件密码：stud） 杨明欣老师课件（课件密码：5588） 王建波老师课件（课件密码：12345） 电子设计中必备的器件知识 1、常用无源器件：电阻、电容、电感等。 应注意使用功率、工作频率、噪声系数、 工作损耗等参数进行选择。 2、常用有源器件：半导体晶体管、集成电路等。 使用中应注意关键的直流、交流参数，器件手册 中推荐使用的条件和典型应用电路等。 例如：极限工作参数、测试工作条件等等。 热敏电阻 nNTC热敏电阻 nPTC热敏电阻 光敏电阻 n一结构与原理 n 光敏电阻利用光电导效应制成。当入射光子使
9、电 子由价带跃升到导带时，导带中的电阻和价带中的空 穴二者均参与导电，因此电阻显著减小，称为光敏电 阻。 n 二光敏电阻有以下优点 n 1.光谱响应相当宽。 n 2.所测的光强范围宽，即可对强光响应，也可对弱 光响应。 n 3.无极性之分，使用方便，成本低，寿命长。 n 4.灵敏度高，工作电流大，可达数毫安。 光敏电阻的符号和连接电路: 3、特殊器件与应用 气敏电阻 有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报警， 甚至启动脱排油烟机通风。这种报警器内就是装置 了一种气敏电阻。这种半导体在表面吸收了某种自 身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值 改变。它一般有四个电极，两个为加热电极，另两 个
10、为测量电极。气敏电阻根据型号对不同的气体敏 感。有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对 酒精敏感。 220V市电经电源变压器T1降压至5.5V左右，不用整流、滤波直接作 为气敏半导体传感器QMN10的加热电压。控制电路的供电则是由 U全桥整流、C1滤波后供给的。QMN10气敏半导体传感器在洁净 空气中的阻值大约有几十k，接触到有害气体时，电导率增大，电 阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。由与非门 IC1A、IC1B构成一个门控电路，IC1C、IC1D组成一个多谐振荡器 。当QMN10气敏传感器未敏感到有害气体时，由于电导率极小， IC1A脚处于低电位，IC1A的脚处于高电
11、位，故IC1A的脚为高 电位，经IC1B反相后其脚为低电位，多谐振荡器不起振，三极管 VT2处于截止状态，故报警电路不发声。 一旦QMN10敏感到有害气体时，其电导率 增大，阻值急剧下降，在电阻R2、R3上的压 降使IC1A的脚处于高电位，此时IC1A的 脚变为低电平，经IC1B反相后变为高电平，多 谐振荡器起振工作，三极管VT2周期地导通与 截止，于是由VT1、T2、C4、HTD等构成的正 反馈振荡器间歇工作，发出报警声。与此同时 ，发光二极管LED1闪烁。从而达到有害气体 泄漏告警的目的。 n湿敏电阻 湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸收环境中的水分，直接把 湿度变成电阻值的变化。 n压敏电阻
12、压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联 ，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用。一旦超过保 护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流 过（很有牺牲精神！），从而保护了电路。正规的电话机 中少不了压敏电阻，其实你的MODEM中也有这东西。 n霍尔器件 霍尔器件几乎是每台计算机中都用的器件，另外在各种精密 的工业设备中也有它的身影。它主要用来检测磁力，而且基本 上都是以“集成霍尔传感器”的形式出现。用高灵敏的霍尔器件 还可以制作电子罗盘呢。 n干簧管 （干簧继电器） 初听这个名字很怪，（习惯了就好），干簧管是一 种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成， 被封装在真空 的玻
13、璃管里。只要用磁铁接近它，干簧 管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以 作为传感器用，用于计数，限位等等。有一种自行车 公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧 管构成的。装在门上，可作为开门时的报警、问候等 。在“断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。！ 热释电红外探测器： 利用人体发出的红外线进行检测，产生 电信号输出，常用于防盗报警等电路中 。 红外防盗报警电路 几种电阻说明： n碳膜电阻器：稳定性差，噪音大、误差大，用于初始精度和随温 度变化的稳定性认为不重要的普通电路 n金属氧化膜电阻器 ：优点:体积小、精度高、稳定性好、噪音 小、电感量小，适合用于要求高初始精度、低温
14、度系数和低噪声的精密应 用场合 n线绕电阻器 ：优点:功率大。缺点:有电感，体积大，不宜作阻值 较 大的电阻 n水泥绕线电阻器 ：优点:功率大。缺点:有电感，体积大，不宜 作 阻值较大的电阻 红外发光二极管 它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部 材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定 电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大 量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm(0.94m)左右，外形与普通发光二极管LED相 同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深 蓝、透明三种颜色。 判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极 管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二
15、极管的正 、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专 门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法 来粗略判定。 n n 常用的红外发光二极管，其外形和发光二 极管LED相似，发出红外光 （近红外线约0.93m ）。管 压降约1.4V ，工作电流一般小 于20mA。为了适应不同的工 作电压，回路中常串有限流电阻。 n常见的红外发光二极管，其功率分为： n 小功率（1mW10mW） n 中功率(20mW50mW) n 大功率(50mW100mW以上) 红外接收管 n 红外接收管是一种光敏二极管。在实际应 用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能 正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用 时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。 红外接收二极管一般有圆形和方形两种。 n 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（ 100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比 较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用 PC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最 近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成 品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种： 一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚 ，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（ VO或
