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1、1,数显式测量电路的 设计、安装与调试,电子课程设计,2,数显式测量电路的设计、安装与调试,意义：,继学习模拟电路和数字电路理论知识后的实践教学环节： 经历由给定的设计任务书查资料、选方案 框图设计，选择元器件 单元电路和整体电路设计安装调试印刷电路板图设计、绘制写总结报告的全过程；,3,教学方法：教师指导，学生自学相结合。教师只针对每一阶段的重点、难点进行讲解，整个设计过程、安装调试过程要求由同学自己完成。,教学安排 分四阶段：,第一阶段：框图和原理电路设计 ； 30分； 第二阶段：安装调试；40分 第三阶段：印刷电路板图设计； 10分； 第四阶段：总结 、答辩。20分。,4,时间安排： 框
2、图和原理电路设计 安装调试 印刷电路板图设计 写总结报告 答辨,两组班级交叉进行,5,任务书：,1、可测量NPN硅三极管的电流放大系数 199，测试条件为：,（1）IB=10A，允许误差2%； （2）14VVCE16V，且对不同值的三极管， VCE的值基本不变。,设计一个数显式测量电路，要求：,2、用两只数码管分别用来显示十位和个位,发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0，,6,3、数字显示器显示的数字应当清晰，显示周期的长短要合适，应大于人眼的滞留时间（0.1S)。,5、限定使用的主要元器件如P16所示。,4、设B、C、E三个插孔，当被测三极管插入时，打开电源，显示器即显示该
3、三极管的值。,7,第一阶段 框图和原理电路设计,2、框图设计：就是方案设计。即由给定的任务书，定出实现它的整体方案（确定主要功能块单元电路及相互联系），并用方框图表示出来。参考 P4图1-3，比较二者的异同点，用B5纸画出。,1、查阅资料：了解物理参数数显式测量电路的基本原理和设计方法、步骤（主要资料是设计指南P2P13介绍的一个设计实例：结型场效应管夹断电压VP数显式测量电路的设计）。,8,明天（周二）上午8:00 每人交框图（B5纸）、总体电路图（A4纸）各1份,VPVX转换电路； 压控振荡器； 计数时间产生电路； 计数、译码、显示电路； 清0信号产生电路等。,4、绘制整体电路图：用A4纸
4、画出。参考 P14图1-13。,如 VP数显式测量电路中的,3、主要单元电路的设计和参数计算（根据性能、指标要求）：,9,一、数显式测量电路的基本结构：,10,工作波形图：,说明：如果计数时间远小于人眼的滞留时间（0.1S），锁存器可以省略；利用译码器的消隐端，使数码管在计数时间内为暗状态，效果更佳。显示时间远大于人眼的滞留时间（0.1S） 。,显示时间,TC,Td,V1,V2,V3,清0信号,锁存信号,11,二、结型场效应管夹断电压数显式测量电路设计要求,a.漏源电压VDS = 10V， 允许误差5%； b.漏极电流ID = 10A， 允许误差1 A;,此时的栅源电压VGS 即为夹断电压VP
5、 。,（1）可测量N型沟道结型场效应管夹断电压VP（负值，绝对值9.9)，测试条件为：,12,（2）用两只LED数码管构成十进制数字显示器，高位与低位间显示小数点，即最大显示数字为9.9 。数字显示器显示的数字应当清晰，显示周期的长短要合适，（应大于人眼的滞留时间0.1S)。,（3）设D、G、S三个插孔，当被测场效应管插入时，打开电源，显示器即显示该场效应管的夹断电压VP的绝对值。,13,三、方框图设计：,14,四、主要单元电路设计和参数计算：,VPVX转换电路：,15,问题：如何实现 VX转换？,难点！,16,只需选择合适的VCC 、Rb。,此时，电路中不能有RC 。,17,后面应加一个电流
6、到电压的转换电路,电压并联负反馈,如何把两部分电路连接起来，同时又能保证BJT工作在放大状态,IC = IB 。IC与成正比。,18,压控振荡器：,A2：反相积分电路， A3：迟滞比较器， V1m=13V（VCC= 15V）,工作波形如图所示：,19,由波形图可知,而,取,例如，R4=15K，R5=24K,思考：数显式测量电路与此有何异同？,20,计数时间产生电路：,21,由TC=30ms，Td=0.5s， 并取C2=0.33F， 可定R11、R12 。,C3是滤波电容， 可取0.01 F或0.022 F 。,22,在计数时间TC内，计数器记录的脉冲个数N为,应令N=10VP ，取C1=330
7、p，则由R12、C2、R4、R5、V1m可求出R2,计数、译码、显示电路： 原电路采用74LS90计数器、 74LS49译码器和共阴极LED数码管。,注意：数显式测量电路与此有何异同？,23,两位十进制计数器的连接方式如下：,74LS90：2/5异步十进制计数器，包含1个二进制计数器 和1个五进制计数器，下降沿触发； 有2个异步清0端、 2个异步置9端，均为高电平有效。,思考：数显式测量电路与此有何异同？,24,说明： 指南采用的七段译码器49是高电平输出有效，后接共阴极数码管。由于TTL门电路IOH很小, 不适于用拉电流驱动，即不能直接驱动LED数码管，必须加驱动电路。,而数显式测量电路要求
8、采用的七段译码器47是低电平输出有效，后接共阳极数码管。是灌电流驱动， TTL门电路IOL很大, 可以直接驱动LED数码管。,R=?,限流电阻,25,译码器的消隐信号？,26,清0信号产生电路：,清0信号的宽度tW00.7R13C4tW0选择的原则: a.应远大于74LS90的清0信号的延迟时间(40ns); b.应远小于计数脉冲的最小周期Tmin（由计数时间TC/99决定）为什么？ 即：0.4s0.7R13C4300 s。,74LS90的清0信号为正脉冲，且必须产生在计数时间V2 （高电平）上升沿到来的时刻。由此可采用下列电路：,思考：数显式测量电路与此是否相同？,27,（3）总体电路绘制（
9、注意事项）,布局合理，疏密有致。（纸张尺寸:A4 ） 注意信号流向：通常从输入端或信号源画起，按信号流向的主通道，由左至右，由下至上（或反之），将各单元电路依次排列成S形。 集成电路用示意图（非管脚图）表示，并标出型号和有用管脚号。与非门和反相器按单个门电路的符号画出。,分立元件，包括电源、地线用符号表示，标出数值，电阻、电容等应选用标称值。 连线应横平竖直，不准画斜线，交叉点应用黑圆点标出。,28,（3）总体电路绘制,可对所设计电路进行multisim仿真,29,通知：,end,1、明天（本周二） 上午1-2节 讲课。,2、明天（本周二）上午10:00甲 班进实验室 3、 9月17日（下周一）上午8:00乙 班进实验室 4、 9月20日（下周四）下午1:00 答辩,课代表留电话,30,（4）关于溢出报警电路,74LS74：双D上升沿触发器，异步清0端低电平有效。 74LS74-2在此作反相器，清0端接90-2的QD， 当VP的绝对值大于9.9时, QD出现下降沿,此前，74-1先开机清0，而后D端又被充电至高电平（在计数时间）。则触发信号来到，74-1翻转，输出高电平，使与门74LS11开启；CC4010和电阻、电容构成的多谐振荡器输出的方波信号经与门6，使蜂鸣器闹响，发出报警信号。,数显式测量电路对此没有要求。,
