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1、数字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。 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。具体要求1. 每人一个题目；2. 题目的类型：数电、模电与数电综合；3. 每人完成课程设计一份，A4纸打印，手工绘图；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
2、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，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 。设计方法与步骤系统设计、硬件组装、调试、 性能指标测试、 实验报告，文档整理 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。 2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
3、的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，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。3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
4、须保证性能要求。（2）. 参数计算 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。（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。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。选择的器件种类不同，
5、注意事项也不同。例如选择晶体三极管时，首先注意是NPN型还是PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率管还是小功率管，并注意管子的参数PCM、ICM、BUCEO、ICBO、fT和f是否满足电路设计指标的要求。由于集成电路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。集成电
6、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、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。4. 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。绘制电路图时应注意：(1)布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利
7、于对图的理解和阅读。 有时一个总电路图由几部分组成，绘制时应尽量把总电路图画在一张纸上。如果电路比较复杂，需绘制几张图，则应把主电路图画在一张图纸上，而把一些比较独立或次要的部分画在另外的图纸上，并在图的断口两端做上标记，标出信号从一张图到另一张图的引出点和引入点，以此说明各图纸在电路连线之间的关系。有时为了强调并便于看清各单元电路的功能关系，每一个功能单元电路的元件应集中布置在一起，并尽可能按工作顺序排列。(2)注意信号的流向。一般从输入端或信号源画起，从左到右或从上到下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。 (3)图形符号要标准，图中应加适当的标注。 电路图中的中
8、、大规模集成电路器件，一般用方框表示，在方框中标出它的型号，在方框的边线两侧标出每根线的功能名称和管脚号。除中、大规模器件外，其余元器件符号应当标准化。(4)连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。 通常连接线可以水平布置或垂直布置，一般不画斜线。互相连通的交叉线，应在交叉处用圆点表示。根据需要，可以在连接线上加注信号名或其它标记，表示其功能或其去向。有的连线可用符号表示，例如器件的电源一般标电源电压的数值，地线用符号“”表示。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
9、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。 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。 焊
10、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。 （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
11、，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，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。导线的选用和连接。连接用的导线要求紧贴在面包板上，避免接触不良。连线不允许跨接在集成电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于查线和更换器件。组装电路时要注意，电路之间要共地。正确的组装方法和合理的布局，不仅使电路整齐美观，而且能够提高电路工作的可靠性，便于检查和排除故障。2、电子电路的调试 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
12、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。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。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、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。 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
13、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
14、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。 （2）对分法。 把有故障的电路分为两部分，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
15、查。 （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。（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，提高调试效率。 （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
