10電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)第2講(電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ))

1、電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電子技術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)介紹 電子設(shè)計(jì)是利用基本電子電路原理，設(shè)計(jì)、制作出合乎要求的電子裝置的過程。他是考察學(xué)生電子技術(shù)的基本應(yīng)用技能、實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要實(shí)踐過程。主要側(cè)重以下方面：設(shè)計(jì)內(nèi)容具有實(shí)際意義和應(yīng)用背景，并考慮到目前教學(xué)的基本內(nèi)容和新技術(shù)的應(yīng)用趨勢。培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識進(jìn)行理論設(shè)計(jì)的能力、創(chuàng)新精神和獨(dú)立工作能力8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與本課程相似的大學(xué)生電子競賽包括：學(xué)院科技活動(dòng)每年一屆省電子設(shè)計(jì)競賽兩年一屆（雙年份）企業(yè)應(yīng)用專題競賽NI模擬電路、嵌入式系統(tǒng)等全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽兩年一屆（單年份）挑戰(zhàn)杯、機(jī)器人大賽等全國課外科技活動(dòng)競賽等8/11/2022

2、電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)1、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求分析設(shè)計(jì)任務(wù)，了解性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求。這點(diǎn)十分重要，充分理解題目的要求、每項(xiàng)指標(biāo)的含義，這是完成綜合設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的前提8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)舉例：程控電壓電流信號源設(shè)計(jì)性能要求：系統(tǒng)工作電源15V ， 5V 穩(wěn)壓電壓輸出0.05.0V，電流負(fù)載能力100mA。 恒流電流輸出0.010mA, 負(fù)載電阻500。電壓及電流輸出在充許負(fù)載范圍內(nèi)誤差小于5FS。電壓及電流輸出須共用一個(gè)輸出正端, 輸出負(fù)端為地。輸出電壓及電流設(shè)定精確到二位十進(jìn)制數(shù) 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)2、制訂方案與構(gòu)筑總體框圖對于同一個(gè)題目，實(shí)現(xiàn)的方案可能是多個(gè)，實(shí)現(xiàn)

3、的途徑和技術(shù)路線也可能是多方面的?？梢詫⒉煌姆桨概c途徑加以對比。從中選擇一種方案來實(shí)現(xiàn)。 選擇的原則一般是“相對容易，相對巧妙，性價(jià)比高”8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)3、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算與EDA計(jì)算機(jī)仿真 單元電路設(shè)計(jì)：要考慮前后級的關(guān)系。各元件參數(shù)計(jì)算：電路電壓、電流、阻抗、功率和標(biāo)稱值。 在這一階段，可以利用EDA軟件如PROTEUS幫助設(shè)計(jì)電路，優(yōu)化調(diào)整電路結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)，直到達(dá)到指標(biāo)要求8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)4、器件選擇： 電路是由若干元、器件構(gòu)成的，對元、器件性能的深入了解和應(yīng)用是保證正確設(shè)計(jì)和達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵之一。有時(shí)候，一個(gè)元器件的應(yīng)用或一個(gè)新的元器

4、件的出現(xiàn)，將會使系統(tǒng)變得十分容易實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)盡量地了解元器件，除教材以外，平時(shí)多看參考資料，上網(wǎng)去查一查，到電子市場去逛一逛，使自己的頭腦中“存儲”更多的元、器件。需要的時(shí)候，將會熟能生巧，應(yīng)用自如8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)器件自身特性和電路要求選擇合適的器件。（如工作頻率、功率、工作電壓等其他指標(biāo)，可以參閱器件技術(shù)手冊） 一般情況下，在元、器件選擇方面，建議在保證電路性能的前提下，盡量選用常見的、通用性好的、價(jià)格相對低廉、手頭有的或容易買到的。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì) 在元器件應(yīng)用中，必須注意以下幾個(gè)方面：電源電壓的范圍是多少？是單電源供電還是需要雙電源供電？這點(diǎn)十

5、分重要。若不注意，將+3.3 V電源的器件加+5v，將+5V器件加+9V，甚至更高，那器件是必?zé)裏o疑。元器件的主要指標(biāo)是什么？這不外乎是速度和精度兩方面。不要以為只要是運(yùn)放就能作放大器、濾波器。例如要求做一個(gè)2MHz帶寬的放大器，如果選用LM741，結(jié)果無論如何都達(dá)不到要求，因?yàn)長M741的單位增益帶寬積只有1MHz。元器件互相之間的電平匹配如何？元器件的輸入阻抗，允許的輸入電壓、電流范圍以及輸出驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力等等。這一方面會涉及器件的安全，另一方面又可能影響到系統(tǒng)的某些指標(biāo)能否達(dá)到。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)二、電路的組裝布局、調(diào)試與總結(jié)1、組裝、布局注意器件極性注意信號之間的相互干

6、擾，連線最短做好輸入、輸出和其他必要的關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)示布局合理、美觀、整齊8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)2、調(diào)試通電前檢查：電路板檢查；連線是否正確，電源電壓是否正常，去掉暫時(shí)不用的器件。通電檢查：加入正常電壓，查找是否有異常，正常后斷電插入芯片再開電檢查一遍單元電路檢查：利用信號源和儀器檢查單元電路結(jié)果是否正確（分電路檢查）。整機(jī)聯(lián)調(diào):從最前端到末級進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，檢查各級動(dòng)態(tài)信號工作情況，分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)3、故障診斷與排除方法信號尋跡法：逐級檢查對分法：縮小故障范圍分割測試法：切斷電路間的相互聯(lián)系，查找原因電容器旁路法：用于自激或排查干擾的時(shí)候?qū)Ρ确ǎ合嗤?/p>

7、路對比替代法：用已知正常的電路、器件代替懷疑的電路靜態(tài)測試法：確定單一故障元件動(dòng)態(tài)測試法：觀察動(dòng)態(tài)工作狀況8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)4、設(shè)計(jì)文檔整理與總結(jié)報(bào)告課程名稱、內(nèi)容摘要設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)方框圖單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇畫出完整的電路圖，并說明工作原理畫流程圖組裝調(diào)試內(nèi)容（主要調(diào)試儀器、調(diào)試方法技巧、測試數(shù)據(jù)與分析、故障以及排除方法）總結(jié)方案優(yōu)缺點(diǎn)，指出實(shí)用價(jià)值并提出改進(jìn)方案附上所有的測試數(shù)據(jù)和曲線等等。調(diào)整報(bào)告及程序的格式，程序加注解8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電子設(shè)計(jì)中必備的器件知識1、常用無源器件：電阻、電容、電感等。 應(yīng)注意使用功

8、率、工作頻率、噪聲系數(shù)、工作損耗等參數(shù)進(jìn)行選擇。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)2、常用有源器件：半導(dǎo)體晶體管、集成電路等。 使用中應(yīng)注意關(guān)鍵的直流、交流參數(shù)，器件手冊中推薦使用的條件和典型應(yīng)用電路等。 例如：極限工作參數(shù)、測試工作條件等等。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電阻常識注意瓦數(shù)，1/4瓦以下用色環(huán)色環(huán)：棕紅橙黃綠、藍(lán)紫灰白黑、金銀 、 -1 -2常用阻值范圍：1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.03.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1元件名稱：RJ-0.25-470常

9、用網(wǎng)絡(luò)電阻：A型電位器：環(huán)行、多圈（如3296W）8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電容常識容量：1pF=10-3nF=10-6uF 注意耐壓和極性常用種類及特點(diǎn)：滌綸電容（穩(wěn)定）、聚苯乙烯電容（高壓）、聚四氟乙烯電容（高溫）獨(dú)石電容（小，便宜），瓷片電容（便宜）鋁電解（容量大，漏電流大）、鉭電解（漏電流比前者?。?/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)繼電器繼電器:當(dāng)輸入量(或激勵(lì)量)滿足某些規(guī)定的條件是能在一個(gè)或多個(gè)電器輸出電路中產(chǎn)生躍變的一種器件8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)特殊器件與應(yīng)用 氣敏電阻

10、 有一種煤氣泄漏報(bào)警器，在瓦斯泄漏后會報(bào)警，甚至啟動(dòng)脫排油煙機(jī)通風(fēng)。這種報(bào)警器內(nèi)就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導(dǎo)體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會發(fā)生反應(yīng)，而使自身的電阻值改變。它一般有四個(gè)電極，兩個(gè)為加熱電極，另兩個(gè)為測量電極。氣敏電阻根據(jù)型號對不同的氣體敏感。有的是對汽油，有的是對一氧化碳，有的是對酒精敏感。 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)氣敏常用電路圖8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)濕敏電阻濕敏電阻對環(huán)境濕度敏感，它吸收環(huán)境中的水分，直接把濕度變成電阻值的變化。 壓敏電阻 壓敏電阻用作電路的過壓保護(hù)。將壓敏電阻和電路并聯(lián)，其兩端電壓正常時(shí)電阻值很大，不起作用。一旦超過保護(hù)電壓，

11、它的電阻值迅速變小，使電流盡量從自己身上流過（很有犧牲精神?。?，從而保護(hù)了電路。正規(guī)的電話機(jī)中少不了壓敏電阻，其實(shí)你的MODEM中也有這東西。 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)霍爾器件 霍爾器件幾乎是每臺計(jì)算機(jī)中都用的器件，另外在各種精密的工業(yè)設(shè)備中也有它的身影。它主要用來檢測磁力，而且基本上都是以“集成霍爾傳感器”的形式出現(xiàn)。用高靈敏的霍爾器件還可以制作電子羅盤呢。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)干簧管 （干簧繼電器）初聽這個(gè)名字很怪，（習(xí)慣了就好），干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)。它的兩個(gè)觸點(diǎn)由特殊材料制成，被封裝在真空 的玻璃管里。只要用磁鐵接近它，干簧管兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就會吸合在一起，使電路導(dǎo)

12、通。因此可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等。有一種自行車公里計(jì)，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。裝在門上，可作為開門時(shí)的報(bào)警、問候等。在“斷線報(bào)警器”的制作中，也會用到干簧管。！8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)熱釋電紅外探測器：利用人體發(fā)出的紅外線進(jìn)行檢測，產(chǎn)生電信號輸出，常用于防盜報(bào)警等電路中。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)如何提高電子設(shè)計(jì)能力？1、多分析各種應(yīng)用電路圖和其工作原理說明。2、多進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手制作。3、充分利用圖書、期刊、網(wǎng)絡(luò)等各種渠 道了解新器件、新技術(shù)等。8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)常用電子資料下載網(wǎng)址http:/http:/jap.hu/ele

13、ctronic/otherproduct/radio/ 電子愛好者/samples/ 美信免費(fèi)芯片申請/buy/sample/?DCMP=TI-cn_Home_Tracking&HQS=v?OT+home_b_samples TI免費(fèi)芯片申請/productSelection/orderSamples/index.html AD免費(fèi)芯片申請8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)PCB布線要求PCB大?。?cm x 10cm 10cm x 10cm （超出自費(fèi)）布線要求：電源線：50mil信號線：25mil焊盤和過孔：80mil間距：20mil8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電阻電阻按材料分一般有

14、：碳膜電阻、金屬膜電阻、水泥電阻、線饒電阻等。一般的家庭電器使用碳膜電阻較多，因?yàn)樗杀镜土?。金屬膜電阻精度要高些，使用在要求較高的設(shè)備上。水泥電阻和線饒電阻都是能夠承受比較大功率的.線饒電阻的精度也比較高，常用在要求很高的測量儀器上。小功率碳膜和金屬膜電阻，一般都用色環(huán)表示電阻阻值的大小。電阻阻值的單位是歐姆。 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電阻色環(huán)電阻分為四色環(huán)和五色環(huán)，先說四色環(huán)。黑0 棕1 紅2 橙3 黃4 綠5 藍(lán)6 紫7 灰8 白9 金、銀表示誤差各色環(huán)表示意義如下：第一條色環(huán)：阻值的第一位數(shù)字；第二條色環(huán)：阻值的第二位數(shù)字；第三條色環(huán)：10的冪數(shù)；第四條色環(huán)：誤差表示。例如：

15、電阻色環(huán)：棕綠紅金阻值為：15X100=1500歐=1.5千歐=1.5K 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電阻精確度更高的“五色環(huán)”電阻，用五條色環(huán)表示電阻的阻值大小，具體如下：第一條色環(huán)：阻值的第一位數(shù)字；第二條色環(huán)：阻值的第二位數(shù)字；第三條色環(huán)：阻值的第三未數(shù)字；第四條色環(huán)：阻值乘數(shù)的10的冪數(shù)；第五條色環(huán)：誤差（常見是棕色，誤差為1%）四色環(huán)電阻誤差為5-10%，五色環(huán)常為1%，精度提高了8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電阻第一色環(huán)識別：技巧1： 先找標(biāo)志誤差的色環(huán)，從而排定色環(huán)順序。最常用的表示電阻誤差的顏色是：金、銀、棕，尤其是金環(huán)和銀環(huán)，一般絕少用做電阻色環(huán)的第一環(huán)，所以在電阻

16、上只要有金環(huán)和銀環(huán)，就可以基本認(rèn)定這是色環(huán)電阻的最末一環(huán)。 技巧2： 棕色環(huán)是否是誤差標(biāo)志的判別。棕色環(huán)既常用做誤差環(huán)，又常作為有效數(shù)字環(huán)，且常常在第一環(huán)和最末一環(huán)中同時(shí)出現(xiàn)，使人很難識別誰是第一環(huán)。在實(shí)踐中，可以按照色環(huán)之間的間隔加以判別：比如對于一個(gè)五道色環(huán)的電阻而言，第五環(huán)和第四環(huán)之間的間隔比第一環(huán)和第二環(huán)之間的間隔要寬一些，據(jù)此可判定色環(huán)的排列順序。 技巧3： 在僅靠色環(huán)間距還無法判定色環(huán)順序的情況下，還可以利用電阻的生產(chǎn)序列值來加以判別。比如有一個(gè)電阻的色環(huán)讀序是：棕、黑、黑、黃、棕，其值為：100104=1M誤差為1，屬于正常的電阻系列值，若是反順序讀：棕、黃、黑、黑、棕，其值為140100=140，誤差為1。顯然按照后一種排序所讀出的電阻值，在電阻的生產(chǎn)系列中是沒有的，故后一種色環(huán)順序是不對的。 8/11/2022電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)電位器分類及相關(guān)型號按電阻體材料分類： 1線繞電位器：它的電阻體是用電阻絲繞在涂有絕緣材料的金屬或非金屬板上制成的。它又可分為通用、精密、大功率、預(yù)調(diào)試線繞電位器型號為WX； 2非線繞電位器：可分為實(shí)心電位器、膜式電位器。 實(shí)心電位