电子技术课程设计方法

《电子技术课程设计方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术课程设计方法（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电子技术课程设计 目的运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路 的设计、安装和调试方法，在单元电路设计 的基础上，设计出具有各种不同用途和一定 工程意义的电子装置。深化所学理论知识， 培养综合运用能力，增强独立分析与解决问 题的能力。训练培养严肃认真的工作作风和 科学态度，为以后从事电子电路设计和研制 电子产品打下初步基础。 1要求根据题目的技术指标，独立进行电路选取、工程估算、实验测 试与调整，制作出实际电子产品和写出总结报告。步骤选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，计算机仿真 优化，硬件装配调试，测试性能指标，写出总结报告，进行 文档整理。 衡量标准 工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标

2、，并留有适当的 裕量；电路简单；成本低；功耗低；所采用元器件的品种少 、体积小且货源充足；便于生产、测试和维修 。 2设计方法与步骤一、 系统设计 二、 硬件组装、调试 三、 性能指标测试 四、 实验报告，文档整理 3一、 系统设计1.明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了 解系统的性能、指标、内容及要求，明确系 统应完成的任务。 42总体方案选择 把系统要完成的任务分配给若干个单元电路 ，画出一个能表示各单元功能和关系的整机 原理框图。 方案选择的重要任务是针对系统提出的任务、 要求和条件，查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比

3、较，从中选取合适的方案。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细，只要说明基本原理就可以了。最后设计出一 个完整框图。53单元电路的设计、参数计算和器件选择 根据系统指标和功能框图，明确任务，进行 各单元电路的设计、参数计算和元器件选择 。 （1）. 单元电路设计每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详 细拟定出单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合和前后级之间的关系 ，尽量简化电路结构。注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。选择单元电路的组成形式，可以模仿成熟的先进的电 路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求 。6（2）. 参数计算

4、 理解电路的工作原理，正确利用计算公式， 满 足设计要求。 （1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等 参数应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限参数必须留有足够裕量，一 般应大于额定值的1.5倍。 （3）电阻器和电容器的参数应选计算值附近的 标称值。7（3）. 元器件选择 阻容元件的选择。电阻器和电容器种类很 多，正确选择电阻器和电容器是很重要的 。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合 适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率 和耐压范围是否满足要求。8分立元件包括二极管、晶体三极管、场 效应管、光电二极管、光电三极管、晶 闸管等。根据其用途分别进行选择。分立元件的选择。9由于集成电路

5、可以实现很多单元电路甚至 整机电路的功能，所以选用集成电路设计单 元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使 系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及 安装，在设计电路时应首选。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现 设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价 格等多方面要求。集成电路的选择。一般优先选集成电路。集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。器 件的型号、功能、特性、管脚可查阅有关手册。 10集成电路的品种很多，选用方法一般是“先粗后细”， 即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然 后考虑具体性能，最后根据价格等因素选用某种型号的集 成电路 。应熟悉集成电路的品种和几种典型产晶的型号

6、、性能、 价格等，以便在设计时能提出较好的方案，较快地设计出 单元电路和总电路。 集成电路的常用封装方式有三种：扁平式、直立式和双 列直插式，为便于安装、更换、调试和维修，一般情况下 ，应尽可能选用双列直插式集成电路。114. 电路图的绘制 目前比较流行的或应用广泛的绘制软 件包有PROTEL和ORCAD/STD。亦可用 电子工作平台multisim。12(1)布局合理、排列均匀、图面清晰、便于 看图、有利于对图的理解和阅读。 绘制电路图时应注意：(2)注意信号的流向。(3)图形符号要标准，图中应加适当的 标注。 (4)连接线应为直线，并且交叉和折弯应 最少。 135. 计算机仿真优化 v电子

7、系统的方案选择、电路设计以及参数计 算和元器件选择基本确定后，方案的选择是 否合理，电路设计是否正确，元器件选择是 否经济，这些问题还有待于研究。传统的设 计方法只能通过实验来解决以上问题，这样 不仅延长了设计时间，而且需要大量元器件 ，有时设计不当可能要烧坏元器件，因此设 计成本高。而利用电子电路CAD技术，可对 设计的电路进行分析、仿真、虚拟实验，不 仅提高了设计效率，而且可以通过反复仿真 得到一个最佳方案。目前应用较为广泛的电 子电路仿真软件有PSPICE、和功能多、应用 方便的ELECTRONICS WORK BENCH和 multisim 。 146. 印刷电路板的设计 借助计算机对

8、印刷电路板进行辅 助设计已经取代了传统的手工设计，它 不仅可以使底图更整洁、标准，而且能 够解决手工布线印刷导线不能过细和较 窄的间隙不易布线等问题，同时可彻底 解决双面板焊盘严格的一一对应问题。PROTEL软件包是绘制印刷电路板的最 常用软件。15二、硬件组装与调试 1、电子电路的组装 （1）元器件的焊接技术 当印刷电路板设计好后，需要将元器件接在印刷板 上。焊接质量取决于四个条件：焊接工具、焊料、 焊剂、焊接技术。 焊接工具。电烙铁是焊接的主要工具。要根据不同的焊接对象选择不 同功率的电烙铁。焊接集成电路一般可选用 25 W的，元器件 管脚较粗或印刷板焊盘面积较大时可选用45W 或功率更大

9、的 。焊接CMOS电路一般选用20W 内热式电烙铁，而且外壳要 连接良好的接地线。若用外热式电烙铁，最好采用烙铁断电， 用余热焊接，必要时还要采取人体接地的措施。 16 焊料。 常用的焊料是焊锡，焊锡是一种铅锡合金。市场 上出售的焊锡有两种：一种是将焊锡做成管状，管 内填有松香，称松香焊锡丝，使用这种焊锡丝时， 可以不加助焊剂；另一种是无松香的焊锡丝，焊接 时要加助焊剂。 焊剂。 焊接元器件通常使用的焊剂有松香和松香酒精溶 液，后者比前者焊接效果好。 17 焊接技术。 首先要求焊接牢靠、无虚焊，其次是焊点的大小 、形状及表面粗糙度等。焊接前，必须把焊点和 焊件表面处理干净，轻的可用酒精擦洗，重

10、的要 用刀刮或砂纸磨，直到露出光亮金属后再醮上焊 剂，镀上锡，将被焊的金属表面加热到焊锡熔化 的温度。焊接过程是这样的：把烙铁头放在焊件 上，待焊件的温度达到焊锡熔化的温度时，使焊 锡丝接触焊件，当适量的焊锡丝熔化后，立即移 开焊锡丝，再移开烙铁，整个过程只需几秒钟。 1819202122（2）在面包板上的插接技术 集成电路的装插。 插接集成电路时首先应认清方向，不要倒插，所 有集成电路的插入方向要保持一致。 元器件的位置。 根据电路图的各部分功能确定元器件在面包板上 的位置，并按信号的流向将元器件顺序地连接，以 易于调试。在学生进行电子系统设计或课程设计过程中， 为了提高元器件的重复利用率，

11、往往在面包板上插 接电路。下面介绍在面包板上用插接方式组装电路 的方法。2324252、电子电路的调试 q边安装边调试。把一个总电路按框图上的功能分 成若干单元电路，分别进行安装和调试，在完成各 单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围 ，最后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法 既便于调试，又可及时发现和解决问题。该方法适 于课程设计中采用。q整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法 适于定型产品。调试时应注意做好调试记录，准确记录电 路各部分的测试数据和波形，以便于分析 和运行时参考。26调试步骤： （1）通电前检查电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接 线是否正确，检查电源、地线

12、、信号线、元器 件引脚之间有无短路，器件有无接错。（2）通电检查接入电路所要求的电源电压，观察电路中各 部分器件有无异常现象。如果出现异常现象， 则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通 电。 27在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按 调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号 的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为 后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。电 路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数 据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除 故障，完成调试要求。（3）单元电路调试28各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础 。整机联调时应观察各单元电路连接

13、后各级之间的信 号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数 ，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现 的故障和问题及时采取处理措施。 （4）整机联调29电路故障的排除（1）信号寻迹法：寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级进 行。从电路的输入端加入适当的信号，用示波器或电 压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分传输的情况 ，根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如 果有问题，应及时处理。调试电路时也可以从输出级 向输入级倒推进行，信号从最后一级电路的输入端加 入，观察输出端是否正常，然后逐级将适当信号加入 前面一级电路输入端，继续进行检查。 30（2）对分法。把有故障的电路分为两

14、部分，先检查这两部分中究 竟是哪部分有故障，然后再对有故障的部分对分检测 ，一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试 工作量。（3）分割测试法。对于一些有反馈的环行电路，如振荡器、稳压器等 电路，它们各级的工作情况互相有牵连，这时可采取 分割环路的方法，将反馈环去掉，然后逐级检查，可 更快地查出故障部分。对自激振荡现象也可以用此法 检查。 31（4）电容器旁路法。如遇电路发生自激振荡或寄生调幅等故障，检测时 可用一只容量较大的电容器并联到故障电路的输入或 输出端，观察对故障现象的影响，据此分析故障的部 位。在放大电路中，旁路电容失效或开路，使负反馈 加强，输出量下降，此时用适当的电容并联在

15、旁路电 容两端，就可以看到输出幅值恢复正常，也就可以断 定旁路电容的问题。这种检查可能要多处实验才有结 果，这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法 也可用来检查电源滤波和去偶电路的故障。32（5）对比法。将有问题的电路的状态、参数与相同的正常电路进 行逐项对比。此方法可以比较快地从异常的参数中分 析出故障。 （6）替代法。把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同 的单元电路（注意共地），这样可以很快判断故障部 位。有时元器件的故障不很明显，如电容器漏电、电 阻器变质、晶体管和集成电路性能下降等，这时用相 同规格的优质元器件逐一替代实验，就可以具体地判 断故障点，加快查找故障点的速度，提

16、高调试效率。 33（7）静态测试法。故障部位找到后，要确定是哪一个或哪几个元器件 有问题，最常用的就是静态测试法和动态测试法。静 态测试是用万用表测试电阻值、电容器是否漏电、电 路是否断或短路，晶体管和集成电路的各引脚电压是 否正常等。这种测试是在电路不加信号时进行的，所 以叫静态测试。通过这种测试可发现元器件的故障。 （8）动态测试法。当静态测试还不能发现故障时，可采用动态测试法 。测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元器件 的工作情况，观察电路的工作状况，分析、判别故障 原因。 34三、性能指标测试v以系统的设计任务与要求为依据，应 用电子仪器进行各项指标测试，观察是 否达到要求。v记录测试条件，测试方法，详细测试 数据及波形。35四、文档整理和撰写实验报告电子系统设计的总结报告是对学生写科学论文和科研 总结报告的能力训练。通过写报告，不仅把设计、组装 、调试的内容进行全面总结，而且把实践内容上升到理 论高度。总结报告应包括以下几点： （1）课题名称。 （2）内容摘要。