數(shù)顯式電路設(shè)計(jì)方案之北京化工大學(xué)

1、北京化工大學(xué)理學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)顯式b測(cè)量電路的設(shè)計(jì)說(shuō)明書：頁(yè)圖紙：3頁(yè)班級(jí):電科0802姓名:黃振金學(xué)號(hào):200863057同組人:張廣文 蔡曉春指導(dǎo)教師:2010年12月28日目錄一 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及基本要求二 邏輯框圖設(shè)計(jì)三 邏輯電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算四 安裝調(diào)試步驟及遇到的問(wèn)題五 印刷線路板設(shè)計(jì)六 體會(huì)及建議七 參考文獻(xiàn)八 附錄(元件使用說(shuō)明)九 附圖(框圖邏輯圖印刷線路板圖)一 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及基本要求（1）1. 測(cè)量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)£199。測(cè)試條件：、IB10mA ，允許誤差± 2 。B、14V£VCE £

2、16V，對(duì)不同值的三極管，VCE基本不變。 （2）用兩只LED數(shù)碼管和一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成十進(jìn)制數(shù)字顯示器，二極管作為百位顯示，兩只LED作為十位與各位顯示，即最大顯示數(shù)字為199。數(shù)字顯示器顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰，顯示周期的長(zhǎng)短要合適，（應(yīng)大于人眼的滯留時(shí)間0.1S)。（3）設(shè)B、C、E三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)二極管插入時(shí)，打開(kāi)電源，顯示器即顯示該二極管的值(4)測(cè)量電路誤差絕對(duì)值不超過(guò)1+5N/100(5)限定使用的主要元器件通用型集成運(yùn)放LM324高阻型集成運(yùn)放LF351 通用型集成電壓比較器LM311集成定時(shí)器NE5552/5十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90BCD七段譯碼器74LS47雙D上升沿觸發(fā)器74L

3、S74四2輸入與非門CC4011共陽(yáng)極LED七段數(shù)碼管二 邏輯框圖設(shè)計(jì)值測(cè)量的方框圖 VX轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器10進(jìn)制計(jì)數(shù)器被測(cè)三極管與門計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路10進(jìn)制計(jì)數(shù)器1位鎖存器清零信號(hào)產(chǎn)生電路七段譯碼器七段譯碼器2022-03-05三 邏輯電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 -Vx轉(zhuǎn)換電路Vx=IbR2三極管的集電極后面應(yīng)加一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換電路從而構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，如下電路圖：R2324cbe-15V5.1kR34.7kR1R1.5MVx由最大值(199)時(shí)有：Vx（max）=13V；根據(jù)運(yùn)放兩輸入端的外接等效電阻應(yīng)盡量相等的原則，R3略小于R2。(2) 壓控振蕩器相關(guān)參數(shù)計(jì)算：fx與Vx的關(guān)系設(shè)積分

4、器的負(fù)向積分時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正向積分時(shí)間常數(shù)，即設(shè)R/4（通常取R/4>100R9）則這個(gè)壓控振蕩器的震蕩周期就近似等于上圖中積分器的負(fù)向積分時(shí)間t1，即近似等于積分器的輸出電壓由下降到-所要的時(shí)間t1。因?yàn)?-+=-+當(dāng)t=時(shí)，=-，即有-=-+，所以=2式中的是積分器輸出電壓的峰值，在=-時(shí)，比較器的狀態(tài)發(fā)生變化這時(shí)比較器同相輸入端的電位=0,即=+,因此=將代入式得=2故此壓控振蕩器的震蕩周期為=+=2振蕩頻率為=·可見(jiàn)與成正比，由于=··所以與成正比。考慮Vam應(yīng)比V1m小些，按V6/V7<0.7，取R6=15K，R7=24K，根據(jù)運(yùn)放輸入段與

5、外接等效電阻應(yīng)盡量相等，取R8=10K。相關(guān)問(wèn)題討論:積分器、電壓比較器可否都用324？?jī)?yōu)缺點(diǎn)？351高阻型；311專用電壓比較器（轉(zhuǎn)換速度快）積分器中的D1起什么作用？為什么要?為使正向積分與負(fù)向積分的回路不同、時(shí)間不同。為能實(shí)現(xiàn)壓控振蕩，并忽略正向積分時(shí)間。-VX轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓極性與VP - VX轉(zhuǎn)換電路的異同點(diǎn)，積分電路的異同。Vx的極性不同，故積分電路中D1極性接法不同。2022-03-0572022-03-057(3)計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路 要求計(jì)數(shù)時(shí)間Tc應(yīng)<<0.1s，一般取5ms< Tc <50ms；取30ms顯示時(shí)間Td應(yīng)>> 0.1s，一般

6、取0.3s< Tc <1s；取0.5s 電路1）、顯示時(shí)間：td=(R12 +R11)C2ln2=0.5S計(jì)數(shù)時(shí)間：tc=R12C2ln2=30ms取 C2=0.33 mF得 R12=130kW、R11=2MW2）、在計(jì)數(shù)時(shí)間TC內(nèi)，計(jì)數(shù)器記錄的脈沖個(gè)數(shù)N為N=Tc/Tx=Tc*fx=Tc又有=R2N=根據(jù)顯示的設(shè)計(jì)要求，由前面知：=130K,=0.33uF,=15K,=24K,=13V,=5.1K,=330p,則只需調(diào)整使得等于，那么數(shù)碼管的顯示值就為值。因此用電位器Rw串聯(lián)代替R4。這就是電路的數(shù)顯式原理。根據(jù)運(yùn)放兩輸入端等效電阻盡量相等原則，取R5=300K考慮功能和成本，選

7、LF351（高阻型運(yùn)放）與LM311（通用性電壓比較器）計(jì)數(shù)時(shí)間與壓控振蕩器的輸出相與（經(jīng)與非門和反相器）的結(jié)果是什么？(4)計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路：74LS90的清0信號(hào)為正脈沖，且必須產(chǎn)生在計(jì)數(shù)時(shí)間V2（高電平）上升沿到來(lái)的時(shí)刻。清0信號(hào)的寬度tW00.7R13C4 其tW0選擇的原則為:a.應(yīng)遠(yuǎn)大于74LS90的清0信號(hào)的延遲時(shí)間(40ns);b.應(yīng)遠(yuǎn)小于計(jì)數(shù)脈沖的最小周期Tmin（由計(jì)數(shù)時(shí)間TC/99決定）即：0.4s<0.7R13C4<300 s。 如下圖中所示：芯片及其接線圖。工作波形顯示電路:說(shuō)明：如果計(jì)數(shù)時(shí)間遠(yuǎn)小于人眼的滯留時(shí)間（0.1S），鎖存器可以省略；利用譯碼器

8、的消隱端，使數(shù)碼管在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)為暗狀態(tài)，效果更佳。顯示時(shí)間遠(yuǎn)大于人眼的滯留時(shí)間（0.1S） 。顯示時(shí)間TCTdV1V2V3清0信號(hào)鎖存信號(hào)（5）清零信號(hào)電路清零信號(hào)寬度two近似0.7R13C4清零信號(hào)不能太窄，因此考慮two>0.4S;Two應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)數(shù)脈沖最小周期TxminT xmin=30ms/199=150S因此0.4S<0.7R13C4<150S，取C4=470P，R13=56K四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：1：在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中要統(tǒng)籌規(guī)劃，在給定得器材范圍內(nèi)合理選取。2：電路設(shè)計(jì)過(guò)程中要仔細(xì)分析各個(gè)器件的參數(shù)及使用說(shuō)明，以防在安裝調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)燒毀器件的情況。3：安裝

9、調(diào)試過(guò)程中先要合理規(guī)劃電路的分布及布局，注意電路的美以及觀安裝的簡(jiǎn)潔。4：注意要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，明確分工，從而集思廣益達(dá)從而到人員及器件的合理配置。5：安裝過(guò)程中要嚴(yán)格對(duì)照各種器件的參數(shù)說(shuō)明，不可帶電操作。6.焊接電路板時(shí)，如果拆焊時(shí)用得過(guò)得松香就會(huì)導(dǎo)致錫接不上焊盤，因此松香用量要適當(dāng)。7.芯片焊接時(shí)不要一下子將全部的管腳都給它焊接上去，用哪個(gè)就焊那個(gè)，防止焊接錯(cuò)誤時(shí)難以拆焊。8、PCB板插線時(shí)要先設(shè)計(jì)好整體的布局，然后再開(kāi)始工作，以免到最后發(fā)現(xiàn)板空間不夠用。五 印刷線路板設(shè)計(jì) 要求：1.需要研究電路中的元器件的排列，確定元器件在印刷線路板上的最佳位置。根據(jù)元器件的數(shù)量、大小和合理排列來(lái)計(jì)算所需要電

10、路板的面積。2.元器件必須安排在同一面上，稱作元件面或正面，正面用紅色線（元件面，橫線為主），反面用藍(lán)色線（連線面，豎線為主），連接雙面連線的金屬化孔應(yīng)用藍(lán)色線。3.一般線寬取1.0-1.5mm左右，相鄰兩條線之間的間距不小于線寬。電源線與地線盡可能取得寬一些，以減少線上的壓降，提高可靠性。4.印刷電路圖和實(shí)際印刷電路板的比例為2：1。5.坐標(biāo)紙大小為31cm*23cm的，周邊留寬5-10mm，芯片跨度15mm，芯片管腳間距5mm，電位器兩管腳間距5mm，金屬化孔內(nèi)孔徑取.mm，外孔徑取.mm。印刷圖：詳圖見(jiàn)附錄六 體會(huì)及建議（）體會(huì)在此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中我們經(jīng)歷了由給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書查資料、選方案框

11、圖設(shè)計(jì)，選擇元器件單元電路和整體電路設(shè)計(jì)安裝調(diào)試印刷電路板圖設(shè)計(jì)、繪制寫總結(jié)報(bào)告的全過(guò)程。通過(guò)這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題我進(jìn)一步鞏固了所學(xué)理論知識(shí)，并所學(xué)把理論應(yīng)用于實(shí)踐，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力，并且實(shí)驗(yàn)中在與同組同學(xué)的交流以及相互解決問(wèn)題的過(guò)程中我們不僅在自己原有的思維上有了新的突破，而且增強(qiáng)了我們自身的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，讓我們受益匪淺。然而最重要的莫過(guò)于增強(qiáng)了我做事情的耐心，忽然覺(jué)得做電路的人真的很偉大，沒(méi)有比這更需要耐心的了，只有把心好好的靜下來(lái)才能很好地把電路這門極需要耐心的工作做好，比女人繡花都更需要耐心、細(xì)心。（）建議1：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用器材比較陳舊，而且部分器材有損壞，建議實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該先檢查一下。2：實(shí)驗(yàn)安裝調(diào)試過(guò)程中應(yīng)先仔細(xì)檢查各個(gè)器件，明確分工，注意團(tuán)隊(duì)協(xié)作。3：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)該寫一個(gè)流程表，嚴(yán)格按照流程表進(jìn)行，并且在每一步完成之后下仔細(xì)檢查一遍后，再進(jìn)行下一步，每一個(gè)模塊完成后都要進(jìn)行調(diào)試，然后在進(jìn)行下一模塊的鏈接。4.調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不要煩躁，可以按如下方法排查：初步確定范圍-縮小范圍-鎖定錯(cuò)誤區(qū)域，之后就可以用萬(wàn)能表逐一排查線路或器件的好壞等問(wèn)題。按此步驟問(wèn)題很容易解決。5.如果實(shí)在無(wú)法找到錯(cuò)誤，鎖定錯(cuò)誤范圍之后就可以對(duì)這部分電路拆了然后重新鏈接。七 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：電子電路