電子技術(shù)綜合指導(dǎo)書

1、電子技術(shù)綜合指導(dǎo)書電子信息學(xué)院2009.12第一章 概 述電子技術(shù)綜合本課程為電子類、信息類專業(yè)開設(shè)的實(shí)踐性很強(qiáng)的電子技術(shù)入門課，課 程設(shè)計(jì)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技 術(shù)的理論，對(duì)模擬電子線路、數(shù)字電子線路以及模擬與數(shù)字綜合電子線路進(jìn) 行設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。通過電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，既可加深學(xué) 生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，又能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力, 還能培養(yǎng)工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力。通過課程設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到如下要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和 指標(biāo)，初選電路；通過調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電路方案；選擇元器件， 安裝電路，獨(dú)立

2、進(jìn)行試驗(yàn)，并通過調(diào)試改進(jìn)方案；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì) 總結(jié)報(bào)告；學(xué)會(huì)自己分析、找出解決問題的方法；對(duì)設(shè)計(jì)中遇到的問題，能 獨(dú)立思考，查閱資料，尋找答案；掌握一些測試電路的基本方法，實(shí)踐中出 現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗(yàn)、再判斷”的基本方法獨(dú)立 解決；能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)；通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事 求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。第-13 -頁 共-10 -頁第二章課程設(shè)計(jì)基本步驟和方法1.方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的技術(shù)指標(biāo)和條件，初步設(shè)計(jì)出 完整的電路(這一階段又稱為“預(yù)設(shè)計(jì)”階段)。主要任務(wù)是準(zhǔn)

3、備好實(shí)驗(yàn)文件，其中包括：畫出方框圖；畫出構(gòu)成框圖 的各單元的邏輯電路圖；畫出整體邏輯圖；提出元器件清單；畫出連接圖。 要完成這一階段的任務(wù)，需要設(shè)計(jì)者進(jìn)行反復(fù)思考，大量參閱文獻(xiàn)和資料， 將各種方案進(jìn)行比較及可行性論證，然后才能將方案確定下來。具體步驟是:.明確待設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體方案；.把系統(tǒng)方案劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的單元，每個(gè)單元的功能再由若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)器件來實(shí)現(xiàn)，化分為單元的數(shù)目不宜太多，但也不能太少。(3).設(shè)計(jì)并實(shí)施各個(gè)單元電路。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能多地采用中、大規(guī)模 集成電路，以減少器件數(shù)目，減少連接線，提高電路的可靠性，降低成本。 這要求設(shè)計(jì)者應(yīng)熟悉器件的種類、功能和特點(diǎn)。.把單元電路組裝成待設(shè)

4、計(jì)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮各單元之間的連接問 題。各單元電路在時(shí)序上應(yīng)協(xié)調(diào)一致，電氣特性上要匹配。此外，還應(yīng)考慮 防止競爭冒險(xiǎn)及電路的自啟動(dòng)問題。衡量一個(gè)電路設(shè)計(jì)的好壞，主要是看是否達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)及能否長期可 靠地工作。此外還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用、容易操作、維修方便。為了設(shè)計(jì)出比較 合理的電路，設(shè)計(jì)者除了要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的想象力之外，還應(yīng)該盡 可能多地熟悉各種典型電路的功能。只要將所學(xué)過的知識(shí)融會(huì)貫通，反復(fù)思 考，周密設(shè)計(jì)，一個(gè)好的電路方案是不難得到的。2. 方案試驗(yàn)一一對(duì)所選定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行安裝調(diào)試由于生產(chǎn)實(shí)際的復(fù)雜性和電子元器件參數(shù)的離散性，加上設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足，一個(gè)僅從理論上設(shè)計(jì)出來的電路往往是

5、不成熟的，可能存在許多問題， 而這些問題不通過實(shí)驗(yàn)是不容易檢查出來的，因此，在完成方案設(shè)計(jì)之后， 需要進(jìn)行電路的裝配和調(diào)試，以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與設(shè)計(jì)要求不相符合的情況。 該內(nèi)容將在第五章詳細(xì)講述。3工藝設(shè)計(jì)一一完成制作實(shí)驗(yàn)樣機(jī)所必需的文件資料，包括整機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)及印制電路板設(shè)計(jì)等4 樣機(jī)制作及調(diào)試一一包括組裝、焊接、調(diào)試等。5 總結(jié)鑒定一一考核樣機(jī)是否全面達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，能否長期可 靠地工作，同時(shí)寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。第三章設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容3.1簡易信號(hào)發(fā)生器和簡易頻率計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)目的1、掌握正弦波、方波及三角波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法;2、掌握數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法;、

6、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)的正弦波、方波和三角波方生器:(1)頻率可調(diào)范圍：2Hz20KHz，分為4檔：220Hz; 20200Hz; 200Hz 2KHz ; 220KHz ; 幅度可調(diào)范圍：0 5V;可調(diào)偏置。(2)(3)2、設(shè)計(jì)一個(gè)簡易數(shù)字頻率計(jì):(1)(2)(3)(4)測量頻率范圍：1100 KHz，顯示單位為Hz;輸入電壓幅度 Vpp: 100mV10V;輸入信號(hào)波形：任意周期信號(hào)；顯示方式：6位十進(jìn)制數(shù)顯示。三、總結(jié)報(bào)告1、總結(jié)簡易信號(hào)發(fā)生器和頻率計(jì)”的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試過程;2、3、分析安裝與調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除的方法； 寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙及心得體會(huì)。

7、3.1.2基本原理、信號(hào)發(fā)生器簡易信號(hào)發(fā)生器采用正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波， 通過電容和電位器調(diào) 節(jié)頻率，由4個(gè)電容進(jìn)行換檔，分別控制4個(gè)量程，量程確定后通過電位器進(jìn)行頻率的微調(diào)。為了得到對(duì)稱的正弦波，運(yùn)算放大器采用5V電源。三角波產(chǎn)生電路中，可根據(jù)信號(hào)頻率選擇不同數(shù)值的電容。電路中產(chǎn)生的正弦波、方波和三角波容易產(chǎn)生上下偏移，所以需要在電 路中設(shè)置偏置電路，來調(diào)節(jié)偏移。偏置電路可由運(yùn)算放大器組成的加法電路 來實(shí)現(xiàn)。為了使輸出波形的幅度可調(diào)，也可采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，具體電路自行 設(shè)計(jì)。原理框圖如3-1：、頻率計(jì)調(diào)偏電路正弦波振蕩電路頻率可調(diào)正弦波r方波三角波圖3-1信號(hào)發(fā)生器原理框圖1數(shù)字頻率計(jì)的

8、基本原理調(diào)節(jié)幅度頻率是單位時(shí)間（1S）內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果能在給定的1S 時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測信號(hào)的頻率。 數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)基信號(hào)，同時(shí)將被測信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來。數(shù)字頻率計(jì)的框圖見圖3-2。圖3-2頻率計(jì)原理框圖數(shù)字頻率計(jì)由放大整形電路、脈沖計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存電路、譯碼驅(qū)動(dòng)、LED顯示電路、時(shí)鐘電路和產(chǎn)生清零脈沖的單穩(wěn)態(tài)電路組成。2.框圖中各部分的實(shí)現(xiàn)方法及功能1）放大整形電路由雙運(yùn)算放大器NE5532組成，采用5V電源。其中一個(gè)運(yùn)

9、算放大器對(duì) 輸入信號(hào)進(jìn)行放大，另一個(gè)運(yùn)算放大器接成過零電壓比較器，對(duì)放大后的信 號(hào)進(jìn)行整形，產(chǎn)生 境V的脈沖信號(hào)，為了得到0 5V的TTL電平，可用帶限 幅的過零比較器。為了能夠?qū)χ绷髦芷谛盘?hào)的頻率進(jìn)行測量，需要在放大前加入濾波電 路。2）時(shí)鐘電路、鎖存和清零脈沖晶振采用平常較為多見的時(shí)鐘晶振，諧振頻率為32.786kHz，用CD4060對(duì)其進(jìn)行214分頻，得到2Hz的信號(hào)，再由J-K觸發(fā)器CD4027進(jìn)行2分頻得 到需要的1秒的時(shí)鐘信號(hào)。在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿用74HC374鎖存器進(jìn)行鎖存。CD4518的CLR端，使脈沖計(jì)數(shù)器清零后重新開始在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿用，用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CD4528產(chǎn)生周

10、期為一秒、寬 度25微秒的清零脈沖送至 計(jì)數(shù)?？梢员ＷC在鎖存器進(jìn)行鎖存之后，計(jì)數(shù)器才開始由于芯片的時(shí)間延時(shí)， 清零操作。3-3 :各信號(hào)的波形如下圖待測信號(hào)1S清零信號(hào)254S25旳時(shí)鐘信號(hào) 鎖存信號(hào)圖3-3 信號(hào)波形鎖存信號(hào)3）譯碼驅(qū)動(dòng)和LED顯示電路由四片BCD碼譯碼驅(qū)動(dòng)芯片CD4543和四個(gè)八段LED數(shù)碼管組成。CD4543 將74HC374鎖存器輸出的BCD碼進(jìn)行譯碼后驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示。第四章 課程設(shè)計(jì)涉及的主要儀器設(shè)備及工具1 .電路板一塊2. 5V直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)3. 雙蹤示波器一臺(tái)4萬用表一塊5. 烙鐵一個(gè)6. 鑷子一把7. 剪刀一把注：實(shí)驗(yàn)室常備元器件見附錄 A （僅供參考

11、）.第五章參考文獻(xiàn)1任為民.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社,200123焦寶文.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2002.北京：電子工業(yè)出版社，20024王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版）.北京：高等教育出版社，2005789余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)簡明教程.北京：高等教育出版社,2003 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.北京：高等教育出版社,2001 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社,2004 王 楚.數(shù)字邏輯電路.北京：高等教育出版社，1999 歐陽星明.數(shù)字邏輯（第二版）.湖北：華中科技大學(xué)出版社,2005

12、10 王永軍.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)（第3版）.北京：電子工業(yè)出版社，2005附錄A常用邏輯器件引腳排列示意圖Vcc YfYgYa%YCYdYe崗冏尚両尙島咼嗇BCD-七段譯碼器74LS47BCD-七段譯碼器74LS48也兇兇旦LLI也口色AtA2 LT bi/rbo RBI AAo gndU辺旦 1旦Ld U曲A A2 LT BI/RBORBI a Ao GND電子技術(shù)綜合第-17 -頁共-10 -頁VDDf g a b c d eP6i5 円 P3 網(wǎng)円網(wǎng)冋BCD-七段譯碼器CC4511U日吐巴巴 LUAA2 LT B /RBORBI a a VssVcc Q D7 D6 Q Q D5 D4

13、QCPm迢色凹巴凹凹色四 cr Qo Do Di Q Q D2 D3 Q GNDVcc Q D7 D6 Q Q D5 D4 Q LE 阿阿阿網(wǎng)阿阿網(wǎng)P3P2冋8D鎖存器CT54/74LS 373輸入輸岀LT RBI BI a3 A2 A1 A0a - gX XL XXXX H L L L L L LL X H XXXXH X H 8421BCD 碼無效（消隱） 無效（消零） 有效（測燈） 正常顯示8D鎖存器54AC273功能表輸入輸出CR CP DnQn （備注）lX XHtLHt HL (清零)L (Qn=Dn) H (Qn=Dn)8D鎖存器CT54/74LS373 功能表輸入輸岀74LS4

14、7/48 和 CD4511 功能表EN LE DnQn (備注)EN Q Do Di Q Q D2 D3 Q3 GNDLLLHHHLXHLXXH (Qn=Dn) L (Qn=Dn)保持Z (高阻)網(wǎng)阿岡網(wǎng)r6P5網(wǎng)r3P2冋輸入輸岀8D鎖存器74LS374 / 377EN CP DnQn （備注）L t L l P hL (Qn=Dn) H (Qn=Dn)已巴凹巴凹巴已凹 EN Q)D0 D1 Q1 Q D2 D3 Q3 GNDHXX l:Z （高阻）X保持VDD Q4 D4 D3 Q3 Q3 Q2 Q2 屈阿網(wǎng)冋阿阿冋阿4D鎖存器CC4042功能表輸入輸出4D鎖存器CC4042M CP Dn

15、Qn （備注）LLXLtXQn=Dn（透明） Qn=Dn（鎖存）Q4Q1Q1D1C PM D2 VssHH XHXQn=Dn（透明） Qn=Dn（鎖存）8D鎖存器74LS374/377 功能表Vcc Q DrD6 Q Q D5 D4 Q CPWd 4R 4S3S 3R 3Q 2QVcc 4S 4R 4Q 3Sa 3Sb 3R 3Q阿岡網(wǎng)冋同冋網(wǎng)冋4Q1Q4R-S鎖存器CC40444R-S鎖存器74LS279凹H色凹U LU1R 1S EN 2S 2R Vss1R1Sa 1Sb 1Q 2R 2S 2Q GNDII1611網(wǎng)冋雙十進(jìn)制CD，45,r數(shù)器182Q3 2Q2 2Q 2Q 2EN 2CP

16、Vdd2CR78inH1CP1EN1Q01Q1Q21Q3V)d2CexT 2REXT / CExt 2CR2A2B冋冋冋1CR Vss輸入輸岀CRENCPQ3 Q2 Q1 Q0LHf加法計(jì)數(shù)L1L加法計(jì)數(shù)HXXL L L L其它狀態(tài)保 持CD4518功能表2Q 2Q冋雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4538U LI 巴匕Ld1CeXT 1REXT / CEXT 1CR 1A 1B1Q1QETVssVcc 1Rext /Cext 1Cext 1Q 2Q 岡両冋冋冋2CR冋2B回2A回雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS1231A 1B 1CR 1Q 2Q 2Cext 2Rext /Cext GND輸入輸 岀CR aBQ QLXX HXXXLHL丨HtH L H L H L HJL TT-TL TT雙單穩(wěn)態(tài)74LS123功能表輸入輸出CR aBQ QLXX HXXXLHLtHHtLHX L H L H L H-TL it-TL -LT TL IT雙 單穩(wěn)態(tài)CD4538功能表電子技術(shù)綜合第-18 -頁 共-10 -頁