《[工学]电子技术课程设计基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]电子技术课程设计基础（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ian第一章 概论“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性教学环节，是对学生学习电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的。然而，要完成一个课题将涉及到许多方面的知识，既要涉及到许多理论知识（设计原理与方法），还要涉及到许多实际知识与技能（安装、调试与测量技术）。一、电子电路课程设计的目的、要求实验课、课程设计和毕业设计是大学阶段既互相联系又互有区别的三大实践性教学环节。实验课着眼于通过实验验证课程的基本理论，并培养学生的初步实验技能。而课程设计则是针对某一门课程的要求，通过一阶段课程的各教学环节（课堂教学、实习和实验）之后，对学生进行的综合性训练，旨
2、在培养学生运用课程中所学到的理论知识与实践紧密结合，培养学生能够独立地解决实际问题。毕业设计虽然也是一种综合性训练，但它不是针对某一门课程，而是针对本专业的要求所进行的更为全面的综合训练。通过电子技术课程设计，学生应能达到如下基本要求：1. 综合运用电子技术课程中所学到的理论知识去独立完成一个设计课题。2. 通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。3. 进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。4. 学会常用电子电路的正确安装与调试技能。5. 进一步熟悉常用电子仪器的正确使用方法；正确记录并分析实验结果。6. 学会撰写课程设计总结报告。7. 通过课程设计培
3、养实事求是的科学作风及严肃、认真的工作作风和严谨的科学态度。二、电子电路课程设计的教学过程课程设计是在教师指导下，通过学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。1. 设计、计算阶段（预设计阶段）：学生可根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中的单元电路进行选择和设计计算，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图）。2. 安装、调试阶段预设计方案经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，并在实验箱或实验板上组装电路。然后运用测试仪表或仪器对电路进行调试，通过调整元器件等，排除电路故障，修改原设计电
4、路，使之达到设计指标要求。3. 撰写总结报告阶段总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。学生应按规定的格式编写设计说明书。说明书的主要内容有：（1）课题名称。（2）设计任务和要求。（3）方案选择与论证。（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图，以及它们的说明；单元电路的设计方案与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。（5）电路调试。对电路调试过程中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；记录、整理测试结果并进行分析。（6）收获和体会及存在的问题和进一步的改进意见等。4. 成绩评定课程设计结束后，教师将根据以下几个方面来评定成绩：（1）设计方案的正确性与合理性。（2）实验动手能力：包括安装
5、工艺水平、调试过程中分析和解决问题的能力，以及创新精神等。（3）设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。（4）总结报告。三、电子电路课程设计的一般方法与步骤设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据设计任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。电子电路的一般设计方法和步骤为：1. 总体案的设计与选择2. 单元电路的设计与选择3. 元器件的选择与参数计算4. 画出总体电路图5. 总体电路的安装与调试6. 撰写课程设计实验总结报告第二章 电子电路课程设计的方法一个实用的电子电路通常是由若
6、干个单元电路组成的。因此，一个电子电路的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成块大量涌现，所以单元电路一般不再需要进行设计，而只需要正确选用集成块就可以了。因此，电子电路的系统设计就显得越来越重要。但从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路的内容。电子电路的设计包括模拟电路设计和数字电路设计两部分，两者的设计方法有所不同，现分别给予介绍。一、模拟电子电路设计电子电路设计一般包括拟订性能指标、电路的预设计、实验和修改设计等环节。衡量设计的标准：工作稳定可靠，能达
7、到所要求的性能指标，并留有适当的余量；电路简单、成本低、功耗低；所采用元器件的品种少、体积小；便于生产、测试和维修等。电子电路的一般设计方法和步骤可参考图2-1。由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而有所差异，因而设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现多次反复。因此在设计电路时，应根据情况灵活掌握。1. 总体方案的设计与选择设计电路的第一步就是选择总体方案，所谓选择总体方案是根据设计任务、指标要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干单元，分清主次和相互的关系，形成若干单元功能模块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究，查阅有关
8、的资料或集体讨论等方式，着重从方案能否满足要求、结构是否简单、实现是否经济可行等方面，对几个方案进行比较和论证，择优选取。对已选用的方案，常用方框图的形式表示出来。选择方案应注意的几个问题：（1）应当针对关系到电路全局的问题，开动脑筋，多提一些不同的方案，深入分析比较，有些关键部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行分析比较，从而找出最优方案。 图2-1 电子电路设计一般步骤（2）要考虑方案的可行性、性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。（3）选择一个满意的方案并非易事，在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善，出现一些反复在所难免，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。2.
9、 单元电路的设计与选择在确定了总体方案，画出详细框图之后，即可进行单元电路设计。任何复杂的电子电路，都是由若干具有简单功能的单元电路组成的，这些单元电路的性能指标往往比较单一。在明确每个单元电路的技术指标后，要分析清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式，尽量采用学过的或熟悉的单元电路，要善于通过查资料，分析研究一些新型电路，开发利用新型器件，亦可在与设计要求相近的电路基础上进行适当改进或进行创造性设计。设计单元电路的一般方法和步骤：（1）根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合，但要尽
10、量少用或不用电平转换之类的接口电路，已简化电路结构、降低成本。（2）拟定出各单元电路的要求后应全面检查一遍，确实无误后方可按一定顺序分别设计各单元电路。（3）选择单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界，从而找到适用的电路。当确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。各单元电路之间要注意在外部条件、元器件使用、连接关系等方面的配合，尽可能减少元器件的数量、类型、电平转换和接口电路，以保证电路最简单、工作最可靠、经济实用。各单元电路拟定后应全面地检查一次，看每个单元各自的功能是否能实现，信息是否能畅通，总体功能是否满足
11、要求，如果存在问题必须及时做出局部调整。3. 元器件的选择与参数计算（1）元器件的选择选择元器件只要能清楚“需要什么”和“有什么”，问题就比较好解决了。“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案，需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标；“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能、价格如何，体积大小等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查阅资料。 集成电路的选择集成电路的广泛应用，不仅减少了电子设备的体积和成本，提高了可靠性，使安装调试和维修变得比较简单，而且大大简化电子电路的设计。
12、但是，并不是采用集成电路就一定比采用分立元器件好，有时功能相当简单的电路，只要用一只二极管或晶体管就解决问题，若采用集成电路反而会使问题复杂化，而且增加成本。但在一般情况下，应优选集成电路，必要时可画出两种电路进行比较。集成电路的种类繁多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据主体方案考虑应选用什么功能的集成电路，再进一步考虑它的具体性能，然后再根据价格等因素决定选用什么型号。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，满足功耗、电压、温度、价格等多方面的要求，而且应考虑到封装方式。集成电路常见的封装方式有双列直插式、扁平式、和直立式三种（其他封装方式还有：引线载体式等十余种），一般尽可能选
13、用双列直插式，因为这种封装易于安装和更换。选用集成电路时，还应尽量选择全国集成电路标准化委员会提出的优选集成电路系列中的产品。 电阻器的选择电阻器除阻值和功耗等参数以外，还应从以下几个方面进行考虑：A. 掌握所设计电路对电阻器的特殊要求，即对高频特性、过载能力、精度、温度系数等方面的技术要求。B. 优先选用通用型的电阻器，因为此类电阻器价格低、货源足。C. 根据电路的工作频率要求，选用相应的电阻器。各种电阻器由于他们的结构与制造工艺不同，分布参数也不同。RX型线绕电阻器的分布电容和分布电感较大，仅用于工作频率低于50KHZ的电路中；RH型合成膜电阻器和RS型有机实心电阻器的工作频率在几十MHZ
14、左右；RT型碳膜电阻器的工作频率可达100MHZ；RJ型金属膜电阻和RY型氧化膜电阻器的工作频率可高达几百MHZ。D. 按照电路对温度稳定性的要求，选择温度系数不同的电阻器。在实际的电路中，有时需要选用正（或负）温度系数的电阻器作为温度补偿元件。E. 在高增益前置放大电路中，应选用噪声电动势小的电阻器。RJ型、RX型电阻器以及RT型电阻器均具有较小的噪声电动势。F所选用电阻器的额定功率必须大于实际承受功率的两倍。 电容器的选择选择电容器除容量和耐压等主要参数以外，还应从以下几个方面进行考虑：A合理确定对电容器精度的要求。在延时电路、音调控制电路、滤波器以及接收机的本振电路和中频放大电路中，对某
15、些电容器的精度要求较高或很高，应选用高精度的电容器来满足电路的要求。而在旁路、去耦合、低频耦合等电路中对电容量及精度没有很严格的要求，因此仅需按设计值选用相近容量或稍大容量的电容器。B注意所设计电路对电容器绝缘电阻和损耗角正切值tan的要求。绝缘电阻小的电容器，漏电流较大，漏电流产生的功率损耗将使电容器发热升温，从而导致电流进一步上升，轻则导致电路性能恶化，重则使电容器失效甚至爆炸。对在高温和高压下工作的电容器尤其要注意绝缘电阻参数。在采样保持电路以及电桥电路中作为桥臂使用的电容器，其绝缘电阻值的高低将直接影响测量精度。电容器的损耗有时也直接影响到电路的性能，在振荡电路中、中频回路和滤波器等电路中，要求tan尽可能小，以提高电路的品质因数Q。C注意对电容器高频特性的要求。在高频应用时，某些电容器不可忽视的自身电感、引线电感和高频损耗，会使电容器的自身性能下降，导致电路不能正常工作。有时为了解决电容器自身分布电感的影响，常在自身电感较大的电容器的两端并接一个自身等效电感很小的小容量电容器。 电位器的选择电位器的主要参数有标称阻值、精度、额定功率、电阻温度系数、阻值变化规律、躁声、分辨率、绝缘电阻、耐磨寿命、平滑性、零位电阻、启动力矩、耐潮性等。其制作
