電子設計實驗報告

1、電子技術課程設計報告學 院：計算機科學與技術學院專業(yè)班級：1404010701 學生姓名：卜青云 指導教師：沈永濱 完成時間：2015-12-30 成 績： 評閱意見：評閱教師 日期目錄1. 電子琴.2 （1.1）設計要求.2 （1.2）設計的作用.目的.2 (1.3）設計的具體實現(xiàn).3 （1.4)心得體會、存在問題和進一步的改進意見等.7 (1.5)附錄.8 （1.6）參考文獻.9 （1.7）附圖.92. 溫度控制電路.10 （2.1）設計要求.10 （2.2）設計的作用.目的.10 (2.3）設計的具體實現(xiàn).10 （2.4)心得體會、存在問題和進一步的改進意見等.12 (2.5)附錄.12

2、 （2.6）參考文獻.133. 信號發(fā)生器.13 （3.1）設計要求.13 （3.2）設計的作用.目的.13 (3.3）設計的具體實現(xiàn).14 （3.4)心得體會、存在問題和進一步的改進意見等.17 (3.5)附錄.17 （3.6）參考文獻.174. 音頻放大器.18 （4.1）設計要求.18 （4.2）設計的作用.目的.18 (4.3）設計的具體實現(xiàn).18 （4.4)心得體會、存在問題和進一步的改進意見等.21 (4.5)附錄.21 （4.6）參考文獻.21簡易電子琴設計報告一. 設計要求本設計是基于學校實驗室的環(huán)境，根據(jù)實驗室提供的實驗條件來完成設計任務，設計一個簡易電子琴。（1）按下不同琴

3、鍵即改變 RC值，能發(fā)出C調(diào)的八個基本音階， 采用運算放大器構成振蕩電路，用集成功放電路輸出。（2）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數(shù)并記錄對應不同音階時的電路參數(shù)值、元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（3）連接安裝調(diào)試電路。（4）寫出設計總結報告。二. 設計的作用、目的1. 學會用仿真軟件對設計的原理圖進行仿真。培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，鍛煉學生自學軟件的能力，通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。2. 培養(yǎng)學生正確的設計思想，理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。3. 通過課程設計，使學生在理論計算、結

4、構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。4. 掌握電子電路的一般設計方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程，鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能。5. 為今后從事電子技術領域的工程設計打好基礎基本要求。三. 設計的具體實現(xiàn)1 系統(tǒng)概述本課程設計采用模擬電路中的RC正弦振蕩原理。設計出的電子琴音階頻率滿足國際標準，La調(diào)頻率滿足國際標準音C調(diào)頻率440 Hz。模擬電路中的RC正弦波振蕩電路具有一定的選頻特性，樂聲中的各音階頻率也是以固定的聲音頻率為機理的。簡易電子琴是由RC選頻網(wǎng)絡、集成運算放大器、功率放大電路組成。其框圖如圖下所示：其核心是集成運

5、算放大器構成RC正弦波振蕩器，實驗板上提供了8個音節(jié)電阻和電容(C串=C并=0.068f固定) 構成RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡,分別取不同的電阻值（通過琴鍵開關接通RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的8對電阻）使振蕩器產(chǎn)生八個音階信號。最后，通過揚聲器發(fā)出樂音。2單元電路設計(仿真)與分析(1) 八個音階的頻率設計電子琴，就要進行八個音階的調(diào)試。查閱資料得知C調(diào)各音的振蕩頻率如下表。C調(diào)1234567if/Hz264297330352396440495528表一(2) 振蕩電路的選擇與設計接著我們選擇振蕩電路，由于 RC 振蕩電路，一般用來產(chǎn)生1HZ1MHZ范圍內(nèi)的低頻信號；而LC 振蕩電路一般用來產(chǎn)生1MHZ

6、 以上的高頻信號，由上表我們可以知道選擇RC 振蕩電路。其基本電路為RC 文氏電橋振蕩電路,如下圖所示：圖1原理如下：當f=f0=12RC 時Uo 與Ui 同相，并且|F|=UiUo=13。而同相比例運算電路的電壓放大倍數(shù)為|Au|= UiUo=1+RfR1，可見。Rf=2R1 時|Au|=3，|AuF|=1。Uo 與Ui 同相，也就是電路具有正反饋。起振時|AuF|1，|Au|3.隨著振蕩幅度的增大，|Au|能自動減小，直到滿足|Au|=3 或|AuF|=1 時，振幅達到穩(wěn)定，以后可以自動穩(wěn)幅。決定用 RC 振蕩電路后就可以根據(jù)其選頻特性畫出振蕩部分的電路圖，如下圖：圖2(3) 八個電阻的選

7、擇知道了電容值通過公式 f=f0=12RC 結合表一，即可計算出八個音階對應的電阻值，分別為R6=36.3K，R7=28.65 K，R8=23.23 K，R9=20.4K，R10=16.13 K，R11= 13.06K，R12=10.32 K，R13=9.07 K，通過值選擇電阻器件（就近原則）。設計中所用電阻的實際阻值為R6=36.4K，R7=28.7 K，R8=23.3 K，R9=20.5K，R10=16.2K，R11= 13.1K，R12=10.3K，R13=9.1 K，(4) 穩(wěn)幅方式的選擇不光要使電路能夠振蕩，還要考慮穩(wěn)幅。穩(wěn)幅的方式有好幾種，比如R2用熱敏電阻代替，或者利用JFET

8、工作在可變電阻區(qū)，而本次試驗我們選擇的是采用兩個二極管進行穩(wěn)幅，如上圖，原理是當U1幅值很小時，兩個二極管相當于開路，則R2，兩個二極管的電阻為R2的大小，Av3，有利于起振，而當U1幅值較大時，兩個二極管有一個導通，總的電阻變小，Av變小，U1幅值達到穩(wěn)定。(5) 功率放大電路的設計圖3電路的接法如圖，通過三極管放大電路能較有效的放到功率使喇叭能正常在工作。為了防止出現(xiàn)高頻自激（輸出波形上疊加有毛刺），通過大小為10uF的電容C3，能較有效的解決這個問題。3電路的安裝與調(diào)試（1）在設計過程中，還是出現(xiàn)了比較多的問題，最簡單也是最經(jīng)常出現(xiàn)的問題是出現(xiàn)連線錯誤，通過逐步地檢查更正這些錯誤。實驗中

9、，我按照老師畫好的電路在插槽板上連接好之后，進行加電測試，結什么都沒顯示，果后來我又檢查了幾遍，和所給畫電路圖一樣，但始終實現(xiàn)不了，不僅浪費時間，最終也沒實現(xiàn)。最后經(jīng)過多方排查發(fā)現(xiàn)原來是三極管的b腳與e連接是短路。還有在連接電路時，應該先對電路總體進行規(guī)劃好位置，以節(jié)省導線，而且電路連接出來也好看，尤其是在真正設計電路時，合理布局將能節(jié)省成本。（2）在連線過程中，檢查好電路后，接入電源，在沒有按下無自鎖按鍵時，喇叭就開始出噪音，原因是八個無自鎖按鍵和電阻并聯(lián)且沒有接地。經(jīng)過修改，便能過真確的出聲音。在條件允許的情況下，有效的檢查電路故障的方法如下：a) 芯片測試將芯片插在模擬實驗包里面的芯片座

10、上，將缺口朝左，用導線連接成反相比例電路。如下圖所示：圖4接好之后將輸入端接地，然后用萬用表打在直流電壓檔，測試輸出端是否為零，如果不是則調(diào)零，如果能進行調(diào)零則說明芯片是好的。同理LM386也是如此。b) 振蕩電路測試將芯片插在事先安裝好的底座上面，然后根據(jù)引腳的功能在底座上面用導線連接， 11腳接模擬實驗箱上面的+12V，4 腳接-12V，打開開關，按住電路板上的開關，調(diào)節(jié)電位器，直到出現(xiàn)了相似的聲音即可。也可以通過將六腳連接在示波器的輸入端，觀察示波器上面數(shù)值算出各自的頻率和幅值，便可計算誤差。誤差分析：出現(xiàn)的誤差可能的原因是選擇的電阻值沒有很接近所計算的值，從而導致產(chǎn)生的頻率不是所給的頻

11、率；還有一種可能就是示波器的問題，這就是儀器硬件問題了。c) 電子琴的測試再接好功放電路，進行最后的測試。將模擬實驗箱上面的+12V 接到 6腳上的+VCC 上，依次按住電路板上面的開關，看是否能通過揚聲器發(fā)出八種聲音，如果能則說明成功了，否則要耐心地檢查電路那邊接錯了或少接了，或者芯片在測試過程中由于接的不恰當被燒壞了，這些都是需要考慮的問題。四心得體會、存在問題和進一步的改進意見等本次的電子琴課程設計讓我們初次接觸到了模擬電子電路的課程設計，此次設計中我們通過了相關的設計計算和電路的連接調(diào)試讓我們深層次的了解了我們之前所學的基礎知識，不僅提高了我們自主學習的能力，更重要的是鍛煉了我們動手和

12、自主分析解決問題的能力。設計電路的過程當中，我發(fā)現(xiàn)很多平時不懂的地方漸漸地懂了。整個課設完成之后我明白了把理論運用于實際比單單學習理論知識更重要，因為在平時的學習過程當中我們只是把知識點一學，覺得懂了會做題了就一切無憂了，可是在這次設計的過程當中發(fā)現(xiàn)這是遠遠不夠的。在設計的過程當中還是有很多不會的，而且就算會但是有很多地方還需要注意到實際的應用性以及節(jié)省性。畢竟實際當中是需要利益的最大化，所以還是要學會很多的技巧。這次課程設技我學會了很多，也發(fā)現(xiàn)有很多地方要改善，我想這對于以后的學習會有很大的幫助。對于本次實驗最大的感受是實際的應用是很重要的，以前學習的東西都是些理論知識，從沒有接觸過具體的實

13、物，不知道做一個東西從哪里下手，如何去規(guī)劃，很是茫然。在接觸了之后，慢慢的從中尋找到了它的樂趣，當一件完整并且成功的電子琴奏出了聲音時，那種感覺是很激動美妙的。雖然實驗中也出現(xiàn)了很多問題，首先我們注意的事項是很多的，這是課程設計中必備的要求，接線要注意不能短路和斷路等等。最后調(diào)試的時候我們也出現(xiàn)了些問題，線路連接的錯誤，以及沒有把振蕩電路調(diào)試好就照成了最后出現(xiàn)了失真的問題，經(jīng)過老師的指點和建議后取得了很好的效果。此次課程設計我們學到很多東西，不僅僅是知識上還包括與同學之間的合作都是我們所需要的。最后由衷的感謝老師的悉心指導！五附錄序號名稱、型號及規(guī)格數(shù)量1LM32412LM38613電解電容（

14、4.7uF/25V）24電解電容（100uF/25V）15電容（104 uF）36電阻（10）17電阻（10K）28電阻（36K）19電阻（6.8K）110電阻（9.1K）111電阻（10.3K）112電阻（13.1K）113電阻（16.2K）114電阻（20.5K）115電阻（23.3K）116電阻（28.7K）117電阻（36.4K）118電位器（5K）219喇叭120無自鎖按鍵821插槽2六參考文獻1·房國志·模擬電子技術基礎·國防工業(yè)出版社·20112·邱關源·電路（第5版）·高等教育出版社·20063&#

15、183;閻石·數(shù)字電子技術（第5版）·高等教育出版社·2006七附圖溫控裝置設計報告一. 設計要求本設計是基于學校實驗室的環(huán)境，根據(jù)實驗室提供的實驗條件來完成設計任務，設計一個溫度控制電路。（1）通過調(diào)節(jié)電位器，使電路從保溫狀態(tài)切換至加熱狀態(tài)。（2）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數(shù)并記錄對應不同音階時的電路參數(shù)值、元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（3）連接安裝調(diào)試電路。（4）寫出設計總結報告。二.設計的作用、目的6. 學會用仿真軟件對設計的原理圖進行仿真。培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，鍛煉學生自學軟件的能力，通過查閱手冊和文獻資料，

16、培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。7. 培養(yǎng)學生正確的設計思想，理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。8. 通過課程設計，使學生在理論計算、結構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。9. 掌握電子電路的一般設計方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程，鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能。10. 為今后從事電子技術領域的工程設計打好基礎基本要求。三.設計的具體實現(xiàn)2 系統(tǒng)概述本次試驗設計通過使用等效的思想，模擬出一個簡單的溫度控制電路，用滑動變阻器分壓原理代替溫度測量系統(tǒng)，其中不同分壓比相當于不同溫度，用紅燈代表

17、溫度升高（及溫度加熱過程），用綠燈代表溫度不變，但跟讀低于所控制溫度時，會啟動加熱系統(tǒng)，當溫度高于控制溫度時會啟動保溫系統(tǒng)同時終止加熱系統(tǒng)。如此往復，以達到溫度控制的目的。實驗仿真圖如下：單元電路設計(仿真)與分析（）分壓計原理通過改變的值，從而改變差動放大電路輸入的值。（） 差動放大器：由于電信號變化微弱，故而用信號放大處理。此運算放大器的特點是雙端輸入，單端輸出，輸入電阻很小，輸出電阻很大。（） 反向比較器（） 電壓比較器的電壓傳輸特性電壓比較器的輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關系成為電壓傳輸特性，輸入電壓是模擬線號，而輸出電壓只有兩種可能的狀態(tài)，不是高頻電壓就是低頻電壓，用以表示比較的結果。4

18、 心得體會、存在問題和進一步的改進意見等本次的課程設計讓我們接觸到了模擬電子電路的課程設計，此次設計中我們通過了相關的設計計算和電路的連接調(diào)試讓我們深層次的了解了我們之前所學的基礎知識，不僅提高了我們自主學習的能力，更重要的是鍛煉了我們動手和自主分析解決問題的能力5 附錄電阻：2k 6個10k 6個芯片：LM324D電位器：5k 3個綠LED燈 1個紅LED燈 1個六參考文獻1·房國志·模擬電子技術基礎·國防工業(yè)出版社·20112·邱關源·電路（第5版）·高等教育出版社·20063·閻石·數(shù)字電

19、子技術（第5版）·高等教育出版社·2006信號發(fā)生器設計報告一. 設計要求本設計是基于學校實驗室的環(huán)境，根據(jù)實驗室提供的實驗條件來完成設計任務，設計一個信號發(fā)生器。（1）設計一函數(shù)信號發(fā)生器，能輸出的正弦波、方波和三角波共三種波形，振幅固定。（2）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數(shù)并記錄對應不同音階時的電路參數(shù)值、元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（3）連接安裝調(diào)試電路。（4）寫出設計總結報告。二. 設計的作用、目的11. 學會用仿真軟件對設計的原理圖進行仿真。培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，鍛煉學生自學軟件的能力，通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)獨立

20、分析問題和解決問題的能力。12. 培養(yǎng)學生正確的設計思想，理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。13. 通過課程設計，使學生在理論計算、結構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。14. 掌握電子電路的一般設計方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程，鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能。15. 為今后從事電子技術領域的工程設計打好基礎基本要求。三.設計的具體實現(xiàn)3 系統(tǒng)概述函數(shù)信號發(fā)生器是具有兩種或兩種以上波形信號輸出的信號發(fā)生器。把幾種不同類型的基本電路組合在一起就可以構成一個函數(shù)發(fā)生器。我的設計方案是，由一個

21、RC振蕩電路，過零比較電路，積分電路，電壓跟隨電路和直流穩(wěn)電路組成。其工作原理是：首先由RC振蕩電路產(chǎn)生一個所需頻率的正弦波振蕩信號，該正弦信號一部分由電壓比較器引出，另一部分由電壓跟隨器耦合到過零比較電路的輸入端，經(jīng)比較器處理后，將在輸出端產(chǎn)生一個相同頻率的方波信號，同理，一部分方波信號由電壓跟隨器引出作為發(fā)生器方波信號輸出；另一部分繼續(xù)由跟隨器送入下一級積分電路，方波信號被積分電路處理后，在輸出端輸出一個相同頻率的三角波信號，并由跟隨器引出作為發(fā)生器又一信號輸出。在整個過程中，直流穩(wěn)壓電路作為所有集成運放提供電源。單元電路設計(仿真)與分析（1）. 正弦波發(fā)生電路的工作原理 正弦波振蕩電路

22、是一種選頻網(wǎng)絡和正反饋網(wǎng)絡的放大電路。其自震蕩的條件是環(huán)路增益為1，即AF=1,。其中A為放大電路的放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋系數(shù)。為了使電璐能夠震起來，還應該是環(huán)路增益略大于1。RC振蕩電路主要用于產(chǎn)生小于1MHZ的低頻信號。振蕩電路是大多數(shù)信號發(fā)生器電路的核心技術，文氏橋振蕩電路為其中的一種，在電路中選擇合適的元器件參數(shù)，便可得到相應的輸出頻率和振幅。 經(jīng)過多次調(diào)試，定數(shù)據(jù)R=1600歐姆，C=100nm, R2=9970歐姆，R2=20000歐姆。原理圖為這種電路不可實現(xiàn)頻率可調(diào)，為彌補缺陷，可用下一個電路實現(xiàn)頻率或周期可調(diào)如下圖所示：2.3 正弦波-方波工作原理電路比較器具有兩個閾值，當輸入為

23、正弦波是，輸入由小變大，又有大變小，發(fā)生變化，輸出的不是高電平就是低電平，利用穩(wěn)壓二極管的電壓鉗制作用，輸出結果。原理圖：2.4 方波-三角波工作原理積分電路主要用于信號的處理，若要向積分器出入方波信號，由于方波的高低電平為恒定值，所以輸出電壓為三角波。四.心得體會、存在問題和進一步的改進意見等本次的程設計讓我們接觸到了模擬電子電路的課程設計，此次設計中我們通過了相關的設計計算和電路的連接調(diào)試讓我們深層次的了解了我們之前所學的基礎知識，不僅提高了我們自主學習的能力，更重要的是鍛煉了我們動手和自主分析解決問題的能力五.附錄電阻：20k 1個10k 4個芯片：LM324D電容 1uf 2個電容 1

24、00nf 1個示波器 1個六參考文獻1·房國志·模擬電子技術基礎·國防工業(yè)出版社·20112·邱關源·電路（第5版）·高等教育出版社·20063·閻石·數(shù)字電子技術（第5版）·高等教育出版社·2006數(shù)字電子秒表設計報告（自主設計）1. 設計要求1. 秒表由2位七段LED顯示器顯示，其中1位顯示“s”,二位顯示“0.1s”，顯示分辯率為0.1 s；2. 計時最大值為9.9s；3. 計時誤差不得超過1s；具有清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時等控制功能；4. 安裝并調(diào)試電路；5

25、. 寫設計總結報告；二.設計的作用、目的1. 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設計思想，訓練綜合運用已經(jīng)學過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力。2. 學習較復雜的電子系統(tǒng)設計的一般方法，提高基于模擬、數(shù)字電路等知識解決電子信息方面常見實際問題的能力，由學生自行設計、自行制作和自行調(diào)試。3. 進行基本技能訓練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用的能力，掌握設計資料、手冊、標準和規(guī)范以及使用仿真軟件、實驗設備進行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。4. 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。三.設計的具體實現(xiàn)1.具體流程圖圖 1 工作流程圖圖1中1單元為用集成與非門74LS00構成的基本RS觸發(fā)器。屬低電平

26、直接觸發(fā)的觸發(fā)器,有直接置位,復位的功能。 圖1中2單元為集成與非門74LS00構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它的職能是為計數(shù)器提供清零信號。 圖1中555定時器構成了多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。 圖1中4單元74LS160構成的計數(shù)器/分頻器 圖1中5單元譯碼顯示單元2.電路圖的基本實現(xiàn) 原理電路圖 本電路中使用兩個基本RS觸發(fā)器提供置位、復位、和清零信號，555定時器提供時鐘脈沖信號，三塊74LS160作為譯碼/分頻單元，有效、簡潔地完成了秒表所具備的所有功能（清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時）。3.單元電路的設計（圖1）為用集成與非門74LS00構成的基本RS觸發(fā)器。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器,有直接置位,復位的功能。 邏輯符號（圖1） 基本RS觸發(fā)器電路圖（圖2） 基本RS觸發(fā)器功能表: 基本RS觸發(fā)器功能表RSQ10101011保持00不確定它的一路輸出Q作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入,另一路輸出Q作為與非門5的輸入控制信號。 按動開關，則門1輸出Q非為1；門2輸出Q為0；復位后Q、Q非狀態(tài)保持不變。再按動，則Q由0變?yōu)?/p>