電子產(chǎn)品創(chuàng)作設計

任課教師：余柏生劉清華何曉川電子產(chǎn)品創(chuàng)作設計課程2/1/20231、課程學習參考資料參考資料及相關通知electronicmaker@163.compassword:electronicBook： PracticalElectronicsforInventors,SecondEdition.謝自美主編.電子線路設計.實驗.測試.華中理工大學出版社湯元信等編.電子工藝及電子工程設計.清華大學出版社.李哲英等編.實用電子電路設計.電子工業(yè)出版社傅勁松主編.電子制作實例集錦陳永甫主編.電子電路智能化設計實例與應用一、關于課程2/1/20232．目的：提高電子產(chǎn)品設計的工程意識及設計制造能力(基本技能:電路設計、元件選擇與識別、安裝、調(diào)試、包裝設計),培養(yǎng)和提高解決問題能力、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)電子競賽人員。A、培養(yǎng)綜合設計和實踐能力。B、培養(yǎng)查閱資料文獻和仿真技術應用的能力。C、培養(yǎng)工藝素質。D、培養(yǎng)團隊精神。E、培養(yǎng)市場素質。2/1/20233.任務：由4-5人合作成立項目設計組，選擇設計題目(或自選)一個，并完成電子產(chǎn)品設計制作作品一件,設計報告一份(約5000字左右),作品參加今年校“星火懷”/“挑戰(zhàn)杯”競賽，記課程學分2分。2/1/20234.授課方式：講課、討論和指導式相結合;5.課程開課時間:9月28日至11月2日；6．作品和報告驗收時間:10月29日至11月2日下午2：00~5：30;7．制作場地:新校區(qū)E樓222實驗室,開放時間10月15日后每天下午、晚上；8.管理方式:器件各組自行解決,制作作品歸個人所有,制作工具、儀器、導線、焊錫、器件手冊由實驗室提供;2/1/2023二時間安排

1.方案設計安排:時間9月28日至10月12日;任務:完成方案設計,電路設計,包裝方案設計;2、設計方案討論課安排;a.時間:10月13日至10月14日(參加22日提交院競賽作品的同學提前聯(lián)系，國慶期間安排時間討論)；b.討論內(nèi)容:設計方案(與應用場合和功能擴展、包裝創(chuàng)新內(nèi)容為討論重點);對電路組成及工作原理理解程度;元器件選擇依據(jù)和應用方法;包裝設計方案預案;例出應購置器件清單，由導師審核。2/1/20233、選購元器件、通用板和IC插座、包裝機殼;時間：10月15月至10月17日4、安裝調(diào)試時間安排:10月18日至11月2日開放時間安排：每天下午2：00至21：30點，周六周日全天開放,每天上午8:30至11:30,下午:2：00至21：30。2/1/20235、實驗地址：新校區(qū)E樓222實驗室；實驗室使用及管理辦法：每一個組值一天班,負責實驗室開放和實驗設備、工具管理;交班時間：每天晚上21:30;輔導時間:每周一~五下午2:00至5:30;6、作品和設計報告驗收時間：作品先完成先驗收和設計報告可隨后發(fā)至導師郵箱，驗收時間：10月29日至11月2日有導師的輔導時間中即可。2/1/2023三選題每4~5人為一組,選一個組長參于組織管理,選擇一個題目;自擬題目：請攜帶自擬題目相關資料找老師討論。非自擬題目：請從老師所發(fā)資料中選擇題目。不同組可重復選題。每班班長用exel統(tǒng)計。格式為：題目，姓名，學號，手機，郵箱。紅色字體標出組長。班長統(tǒng)計后，交給科協(xié)做全級統(tǒng)計。統(tǒng)計后發(fā)郵箱。

2/1/2023

本課程是一門理論和實踐緊密結合的課程。它利用基本電子電路原理，設計、制作出合乎要求的具有實用價值的電子裝置的過程。是考察學生電子技術基本應用技能、實踐創(chuàng)新能力的重要實踐過程。主要側重以下方面：

設計內(nèi)容具有實際意義和應用背景，并考慮到目前教學的基本內(nèi)容和新技術的應用趨勢。 學習者綜合運用基礎知識進行理論設計的能力、創(chuàng)新精神和獨立工作能力。4.1性質和目的四電子產(chǎn)品創(chuàng)作設計基礎2/1/20234.2設計的基本原則滿足系統(tǒng)功能和性能的要求。這是電子電路系統(tǒng)設計時必須滿足的基本條件。電路簡單，成本低，體積小。系統(tǒng)集成技術是簡化系統(tǒng)電路的最好方法。電磁兼容性好。電磁兼容特性是現(xiàn)代電子電路的基本要求?？煽啃愿摺⑿詢r比高。系統(tǒng)的集成度高、節(jié)能。調(diào)試簡單方便。生產(chǎn)工藝簡單。

2/1/2023（1）電磁兼容特性——是指確保儀器或者系統(tǒng)正常工作時對周圍電磁環(huán)境和內(nèi)部電路相互之間電磁作用的限制、要求和特點。（抗干擾能力，干擾源）（2）在電路設計時應注意：選用電磁兼容特性好的集成電路；盡量提高系統(tǒng)集成度；只要條件允許盡量降低系統(tǒng)工作頻率；為系統(tǒng)提供足夠功率的電源；電路布局、布線要合理，做到高低頻分開、功率電路與信號電路分開數(shù)字電路與模擬電路分開。4.3電路兼容設計2/1/20234.4電子產(chǎn)品設計步驟調(diào)查研究→方案選擇與可行性論證→單元電路設計和元器件選擇→生成PCB圖→組裝與調(diào)試→編寫設計文檔與總結報告2/1/20234.4.1電子電路的基本設計方法—自頂向下2/1/20231、明確系統(tǒng)設計任務和要求對設計任務分析，了解性能、指標、內(nèi)容及要求。這點十分重要，充分理解題目的要求、每項指標的含義，這是完成綜合設計和實驗的前提。2、制訂方案與構筑總體框圖

對于同一個題目，實現(xiàn)的方案可能是多個，實現(xiàn)的途徑和技術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現(xiàn)。

選擇的原則一般是“相對容易，相對巧妙，性價比高”。4.4.2電子電路的基本設計方法—自頂向下2/1/20233、單元電路設計

設計單元電路的一般方法和步驟如下：(1)根據(jù)設計要求和已選定的總體方案原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，擬定主要單元電路的性能指標、與前后級之間的關系、分析電路的構成形式。應注意各單元電路之間的相互配合，注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關系。(2)擬定好各單元電路的要求后，按信號流程順序分別設計各單元電路。

2/1/2023（3）選擇單元電路的組成形式。一般情況下，應查閱有關資料，以豐富知識，開闊眼界，（4）從已掌握的知識和了解的各種電路中選擇一個合適的電路。如確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可選用與設計要求比較接近的電路，然后調(diào)整電路參數(shù)。（5）在單元電路的設計中特別要注意保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。2/1/2023此外還要注意前后級單元之間信號的傳遞方式和匹配，盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，并考慮到各單元電路的供電電源盡可能統(tǒng)一，以便使整個電子系統(tǒng)簡單可靠。另外，盡量選擇現(xiàn)有的、成熟的電路來實現(xiàn)單元電路的功能。有時找不到完全滿足要求的現(xiàn)成電路，可在與設計要求比較接近的某電路基礎上適當改進，或自己進行創(chuàng)造性設計。為了使電子系統(tǒng)的體積小，可靠性高，電路單元盡可能用集成電路組成。2/1/2023

選擇元器件可從“需要什么”和“有什么”兩個方面來考慮。所謂“需要什么”是指根據(jù)具體問題的要求所選擇的方案需要什么樣的元器件，即每個元器件各應具有哪些功能和什么樣的性能指標。所謂“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市場上能買得到，它們的性能如何、價格如何、體積多大等。眾所周知，電子元器件的種類繁多，而且不斷出現(xiàn)新產(chǎn)品，這就需要用戶經(jīng)常關心元器件的新信息和新動向，多查資料。大量了解各種元器件特性、規(guī)格、參數(shù)、價格。一般優(yōu)先選用集成電路。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、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。4、器件的選擇2/1/2023應該根據(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，可以參閱器件技術手冊）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、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。盡量采用集成電路和新器件將可起到事半功倍的效果。一切從實際需求出發(fā)，將分壹元件與集成電路巧妙地結合起來，而且盡量應用集成電路，以使系統(tǒng)簡化，體積小，可靠性提高。2/1/2023在元器件應用中，必須注意以下幾個方面：

①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？這點十分重要。若不注意，將+3.3V電源的器件加+5v，將+5V器件加+9V，甚至更高，那器件是必燒無疑。②注意元器件的主要技術指標。不要以為只要是運放就能作放大器、濾波器。例如要求做一個2MHz帶寬的放大器，如果選用LM741，結果無論如何都達不到要求，因為LM741的單位增益帶寬積只有1MHz。③元器件互相之間的電平匹配如何？④元器件的輸入阻抗，允許的輸入電壓、電流范圍以及輸出驅動負載的能力等等。如音頻功放LM386是不能推動0.5W以上的負載。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)的某些指標能否達到。2/1/2023可單電源工作的運放LM324;LM358;AD822;OP295⑤運算放大器的使用細節(jié)和單電源供電2/1/2023單電源放大電路設計2/1/20230V輸出：多數(shù)運放不能輸出0V值LM358;LM324特殊運放可以0V輸出。例如OP295等滿幅輸出:普通運放不能滿幅輸出

LM324,LM358,AD711特殊運放能夠滿幅輸出

AD822,POA350運放的輸出幅度和“軌至軌”滿幅輸出2/1/2023

為保證單元電路達到功能指標要求，常需計算某些參數(shù)。例如放大器電路中各電阻值、放大倍數(shù)，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設計要求。一般來說，計算參數(shù)應注意以下幾點：(1)各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應在允許的范圍內(nèi)，并留有適當?shù)脑Ａ?(2)對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算參數(shù)時應按最不利的情況考慮。5、參數(shù)計算2/1/2023（3）涉及元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按1.5倍左右考慮。

（4）對于電阻、電容參數(shù)的取值，應選計算值附近的標稱值。電阻值一般在1M歐姆內(nèi)選擇；非電解電容器一般在100pF～0.47uF選擇；電解電容一般在1uF～2000uF范圍內(nèi)選用。（5）在保證電路達到功能指標要求的前提下，盡量減少元器件的品種、價格、體積等。2/1/2023

隨著計算機的普及和EDA技術的發(fā)展，電子電路設計中的實驗演變?yōu)榉抡婧蛯嶒炏嘟Y合。仿真具有下列優(yōu)越之處：(1)對電路中只能依據(jù)經(jīng)驗來確定的元器件參數(shù)，用電路仿真的方法很容易確定，而且電路的參數(shù)容易調(diào)整。(2)由于設計的電路中可能存在錯誤，或者在搭接電路時出錯，可能損壞元器件，或者在調(diào)試中損壞儀器，從而造成經(jīng)濟損失。而電路仿真中也會損壞元器件或儀器，但不會造成經(jīng)濟損失。(3)電路仿真不受工作場地、儀器設備、元器件品種、數(shù)量的限制。

6、計算機仿真和實驗驗證2/1/2023

盡管電路仿真有諸多優(yōu)點，但其仍然不能完全代替實驗。對于電路中關鍵部分或采用新技術、新電路、新器件的部分，一定要進行實驗最終確定可行方案。仿真和實驗驗證要完成以下任務：①檢查各元器件的性能、參數(shù)、質量能否滿足設計要求。②檢查各單元電路的功能和指標是否達到設計要求。③檢查各個接口電路是否起到應有的作用。④把各單元電路組合起來，檢查總體電路的功能、性能是否最佳。2/1/20237、電路圖和PCB圖的繪制總體電路圖是在總框圖、單元電路設計、參數(shù)計算和元器件選擇的基礎上繪制的，它是組裝、調(diào)試、印刷電路板設計和維修的依據(jù)。目前繪電路圖一般是在計算機上利用繪圖軟件完成。繪制電路圖時主要注意以下幾點：（1）總體電路圖通常按照信號的流向，從輸入端畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路；（2）注意總體電路圖的緊湊和協(xié)調(diào)，要求布局合理，排列均勻。圖中元器件的符號應標準化，元件符號旁邊應標出型號和參數(shù)。2/1/2023（3）連線一般畫成水平線和垂直線，并盡可能減少交叉和拐彎。對于相互交叉的線，應在交叉處用圓點標出。2/1/2023PCB設計要求電路的形式確定后,用Protel99SE制板軟件進行PCB板制作,在本課程中對較簡單的電路一般建議不制印制板,選用通用板直接用導線焊接完成;印制板制作過程一般為：A:原理圖輸入;B:pcb板元件布局設計：按功能模塊分區(qū)布局和處理順序布局；按外形包裝進行布局；對外連接方便,元件重心居中、布局合理、整齊等;C:PCB連線：電源線加粗;1mm~5mm;信號線:0.3mm~1mm;避免走直角,走線整齊；干憂源屏蔽布線。2/1/2023PCB圖示例2/1/2023A、組裝、布局注意器件極性注意信號之間的相互干擾，連線最短做好輸入、輸出和其他必要的關鍵點標示布局合理、美觀、整齊8、電路組裝與調(diào)試2/1/2023

設計電路完成以后要進行電路的安裝，一般采用印刷電路板、通用電路板和面包板，在進行安裝時注意以下方面：

（1）準備好常用的工具和材料。要將各種各樣的電子元器件及結構各異的零部件裝配成（2）所有電子元器件在安裝前要全部測試一遍，有條件的還要進行老化，以保證元器件的質量。符合要求的電子產(chǎn)品，一套基本的工具是必不可少的。如烙鐵、鉗子、改錐、鑷子和焊錫。正確使用得心應手的工具，可大大提高工作效率，保證裝配質量。2/1/2023（3）有極性的電子元器件安裝時其標志最好方向一致，以便于檢查和更換。集成電路的方向要保持一致，以便正確布線和查線。（4）在電路板上組裝電路時，為了便于查線，可根據(jù)連線的不同作用選擇不同顏色的導線。如正電源采用紅色線、負電源采用藍色導線、地線采用黑色導線、信號線采用黃色導線等。（5）布線要按信號的流向有序連接，連線要做到橫平豎直，不允許跨接在集成電路上。另外，選擇導線粗細要適中，避免導線與面包板插孔之間接觸不良。

（6）印刷電路板的設計原則是性質相同的電路安排在一塊板上。例如模擬電路或小信號電路安排在一塊板上；大功率電路、高壓電路、發(fā)射電路單獨配置，甚至要安排必要的屏蔽盒、絕緣盒、散熱裝置等。2/1/2023整個調(diào)試過程最好也分層次進行，先單元電路，再模塊電路，最后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。按照分配的指標、分解的模塊，一部分一部分調(diào)試，然后將各模塊連接起來總調(diào)。這一階段，要充分利用電子儀器來觀察波形，測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，以達到最終的目標。通電前檢查：連接是否錯誤通電檢查：加入正常電壓，觀察電路情況有無異常單元電路調(diào)試：利用信號源或其他實驗儀器判斷各單元電路的工作狀態(tài)整機聯(lián)調(diào)：從最前端到末級進行統(tǒng)調(diào)，檢查各級動態(tài)信號工作情況，分析是否滿足設計要求。

B、調(diào)試2/1/2023（1）調(diào)試電路的常用儀器①萬用表。它可以測量交直流電壓、交直流電流、電阻、電容及半導體二極管和三極管。具有精度高，使用方便，應用廣泛等特點。②示波器。示波器可以對電路中的各點電位進行測量和觀察波形，同時可比較任意兩點波形的相位關系。示波器具有高的靈敏度、高的交流阻抗、對負載影響小等特點。在使用示波器應注意的是所用示波器的頻帶一定要大于被測信號的頻率。③信號發(fā)生器。因為經(jīng)常要在加信號的情況下進行測試，則在調(diào)試和故障診斷時最好備有信號發(fā)生器。如函數(shù)發(fā)生器，它可產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等波形。2/1/2023（2）調(diào)試電路前的檢查。

電路安裝完畢后，不要急于通電，首先要根據(jù)電路原理圖認真檢查電路接線是否正確。主要直觀檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，連線有無接觸不良，元器件有無漏焊，二極管、三極管和電解電容極性有無錯誤。查線時最好用數(shù)字萬用表的蜂鳴器擋來測量。（3）調(diào)試步驟。對于電子系統(tǒng)的調(diào)試一般采用化整為零，分塊調(diào)試：①通電觀察。在確認電路連接沒有錯誤的情況下，接通電源。電源接通后不要先急于測量數(shù)據(jù)，而應首先觀察有無異?，F(xiàn)象，如有無冒煙，是否聞到異常氣味，手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如有異常，應立即關斷電源，待故障排除后方可重新通電。2/1/2023

②分塊調(diào)試。把電路按功能分成不同的模塊，分別對各模塊進行調(diào)試。通常調(diào)試順序是按照信號的流向進行，這樣可把前級測試過的輸出作為后一級的輸入信號，為最后聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。分塊調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)測試是在沒有外加信號的條件下測量電路各點電位，通過靜態(tài)測試可以及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件或其他故障。動態(tài)測試是在信號源的作用下，借助示波器觀察各點波形，進行波形分析，測量動態(tài)指標。把靜態(tài)和動態(tài)測試的結果與設計的指標加以比較，經(jīng)深入分析后對電路與參數(shù)提出合理的修整。調(diào)試電路過程應對測試結果作詳盡記錄。

③整機聯(lián)調(diào)。各單元電路調(diào)試好以后，還要將它們連接成整機進行統(tǒng)調(diào)。整機統(tǒng)調(diào)主要觀察和測量動態(tài)特性，把測量的結果與設計指標逐一對比，找出問題及解決辦法，然后對電路及參數(shù)進行修正，直到整機的性能完全符合設計要求為止。2/1/2023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候對比法：相同電路對比替代法：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態(tài)測試法：觀察動態(tài)工作狀況C、故障診斷與排除方法2/1/2023撰寫總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告的能力訓練，通過編寫設計報告，不僅把設計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結，以提高學生的文字組織表達能力，而且也把實踐內(nèi)容上升到理論高度。從設計報告中可以反映出設計人員的知識水平和層次。

9、電子產(chǎn)品設計文件書

2/1/2023課程結束后要在規(guī)定的時間內(nèi)交一份設計總結報告。總結報告的首頁包括課題名稱、課程設計時間、使用儀器及編號、學生姓名、班級和指導教師等。設計總結報告內(nèi)容包括：(1)課題名稱；(2)內(nèi)容摘要；(3)設計指標(要求)；(4)系統(tǒng)框圖；(5)各單元電路設計、參數(shù)計算和元器件選擇；(6)畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理；

2/1/2023(7)組裝調(diào)試；包括使用的主要儀器、儀表，調(diào)試電路的方法和技巧、測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結果比較分析，調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法；(8)實際PCB圖或布線圖；(9)電路的特點和方案的優(yōu)缺點，提出改進意見和展望；(10)設計結果與數(shù)據(jù)處理；(11)列出參考文獻；(12)設計報告的設計觀點、理論分析、方案結論、計算等必須正確，盡量做到綱目分明、邏輯清楚、內(nèi)容充實、輕重得當、文字通順、圖樣清晰規(guī)范。2/1/2023五課程選擇題目題目1 熱釋紅外照明燈控制器設計題目2 鋰離子電池充電器設計題目3 射頻感應電子門鎖題目4 太陽能自動跟蹤控制器設計題目5 熱釋電紅外孩童監(jiān)護器設計題目6 超聲波電子驅蚊器設計題目7 簡易計數(shù)式頻率計設計題目8 電子變壓器設計題目9 防盜電子狗設計題目10 聲光電子“骰子”設計2/1/2023題目11 觸摸式聲光提示器設計題目12 光控式電子發(fā)光追逐器設計題目13 電子講解員電路設計題目14 紅外和光照雙控路障提示器設計題目15三色光交替流水閃光音樂樹電路設計題目16低成本4位數(shù)字式工頻表題目17 熱釋電紅外門迎電路設計題目18 觸摸式聲光提示游戲電路題目19 房間取電、用電控制器設計題目20 紅外反射式音樂噴泉定時控制器2/1/2023題目21演講定時聲光告誡器設計題目22 電器定時斷電控制電路題目23 紅外光控自動沖水器題目24 高精度定時器題目25 農(nóng)用土壤濕度控制電路題目26 可靠的可燃性氣體報警器題目27 光控觸摸式多用電源開關題目28 家用數(shù)字式能耗檢測器題目29 車輛倒車防撞告警器題目30 超聲波多普勒效應防盜報警器2/1/2023題目31 剩余時間定時器題目32 數(shù)字式波形信號發(fā)生器題目33 單次觸發(fā)的固體定時繼電器題目34 煙霧報警器設計題目35 珍貴物品防接近聲光報警器題目36 優(yōu)先電子呼叫器題目37 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源題目38 電子驅鳥器題目39 農(nóng)作物自動防霜控制器題目40 電子驅鼠器2/1/2023題目41 沼氣泄露報警器題目42 溫濕度超限報警器題目43 電纜防盜割報警器題目44 聲、光、觸摸三控時延照明燈題目45 微波傳感自動燈題目46 視力保健燈題目47 電子密碼鎖題目48 超聲波測距儀設計題目49 直流電機調(diào)速控制器題目50 汽車用DC/AC逆變器2/1/2023題目51 航標燈控制器題目52 聲控防盜報警器題目53 無線數(shù)顯溫度監(jiān)控器題目54 磁場強度測量儀題目55 超短波物品遺留提醒器題目56 無線多路遙控燈開關題目57 連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源題目58 紅外線多路編碼遙控燈開關題目59:袖珍型情緒放松器/靜思器設計題目60:盲人用電子指南音響器設計2/1/2023題目61:地下金屬探測雷達題目62:LED數(shù)字顯示“L、C”表的設計制作題目63:激光通信演示裝置的設計制作題目64:盲人用電子溫度計的設計制作題目65:電熱裝置過零調(diào)功器的設計制作題目66:防暈車儀的設計制作題目67:省電的LED調(diào)光臺燈的設計題目68:磁場剌激式生物反饋心態(tài)調(diào)節(jié)器的設計制作2/1/2023六經(jīng)典電路模塊分析a、低電平驅動發(fā)光二極管（1）開關量驅動輸出接口電路（輕負載）b、高電平驅動電路？6.1驅動負載2/1/2023（2）驅動繼電器（感性負載）二極管D的作用是什么？2/1/2023（3）、大電流驅動（驅動電流數(shù)安培）當輸出功率較大時，輸出級的推動級，即末前級也應該是一個功率放大級。此時往往采用復合管，復合管有四種形式。2/1/2023模塊16.2電源電路2/1/2023模塊2-----78XX系列等(簡稱三端)模塊1模塊2Vout接地2/1/20236.3信號處理電路2/1/20236.4電路原理框架電源電路傳感器信號處理/其他功能驅動溫度、濕度、微波、紅外、光敏、氣體等。調(diào)制、解調(diào)、放大、比較、延時等。繼電器、LED、蜂鳴器、揚聲器、音樂芯片電機等。2/1/2023七、電子設計中的一些

新型器件知識和應用舉例1、常規(guī)無源器件：電阻、電容、電感等。應注意使用功率、工作頻率、噪聲系數(shù)、工作損耗等參數(shù)進行選擇。2/1/20232、常規(guī)有源器件：半導體晶體管、集成電路等。使用中應注意關鍵的直流、交流參數(shù)，器件手冊中推薦使用的條件和典型應用電路等。例如：極限工作參數(shù)、測試工作條件等等。2/1/20232、常規(guī)有源器件：半導體晶體管、集成電路等。使用中應注意關鍵的直流、交流參數(shù)，器件手冊中推薦使用的條件和典型應用電路等。例如：極限工作參數(shù)、測試工作條件等等。2/1/20233、新型器件與應用A、氣敏傳感器-氣敏電阻

有一種煤氣泄漏報警器，在瓦斯泄漏后會報警，甚至啟動脫排油煙機通風。這種報警器內(nèi)就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會發(fā)生反應，而使自身的電阻值改變。它一般有四個電極，兩個為加熱電極，另兩個為測量電極。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。2/1/2023B、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。2/1/2023C、壓敏電阻

壓敏電阻用作電路的過壓保護。將壓敏電阻和電路并聯(lián)，其兩端電壓正常時電阻值很大，不起作用。一旦超過保護電壓，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?。?，從而保護了電路。正規(guī)的電話機中少不了壓敏電阻，其實你家的電視機中也有這東西。

2/1/2023D、霍爾器件

霍爾器件幾乎是每臺計算機中都用的器件，另外在各種精密的工業(yè)設備中也有它的身影。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。當喇叭上的磁鐵靠近或移開霍爾芯片時就會交替輸出方波脈沖！2/1/2023E、熱釋電紅外探測器：利用人體發(fā)出的紅外線進行檢測，產(chǎn)生電信號輸出，常用于防盜報警等電路中。2/1/2023F晶閘管(可控硅)SCR能在高電壓、大電流條件下工作，具有耐壓高、容量大、體積小等優(yōu)點，它是大功率開關型半導體器件，廣泛應用在電力、電子線路中。2/1/2023A（陽極）J3J2J1P2N1P1K（陰極）G（控制極）N2（a）內(nèi)部結構示意圖KGGA(b）圖形符號UCUANPNPNPKAGG可控硅內(nèi)部結構和符號

2/1/2023單向可控硅導通和關斷條件：

狀態(tài)條件說明從關斷到導通1、陽極電位高于是陰極電位

2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導通1、陽極電位高于陰極電位

2、陽極電流大于維持電流兩者缺一不可

從導通到關斷1、陽極電位低于陰極電位

2、陽極電流小于維持電流任一條件即可2/1/2023觀察單向晶閘管的工作特性2/1/2023G、喇叭，蜂鳴器，MIC：

2/1/2023光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。H、光電耦合器：2/1/2023工作原理：在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉換。

2/1/2023光電耦合器的應用——光電隔離接口光電耦合器用于隔離、控制作用高低電平轉換、線性控制。可以實現(xiàn)“電氣隔離”的信號傳輸2/1/2023八、設計題目介紹2/1/20238.1設計示例煙霧報警器紅外線探測防盜報警器2/1/2023煙霧報警器電路煙霧報警器由煙霧檢測器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、語言發(fā)生器和功率放大電路組成。

2/1/2023煙霧報警器工作原理氣敏傳感器末檢測到煙霧時，其A、B兩端之間阻值較大，IC1的2腳為高電平(高于2Vcc/3)，3腳輸出低電平，語音發(fā)生器電路和音頻功率放大電路不工作，BL不發(fā)聲。在有人吸煙、氣敏傳感器檢測到煙霧時，其A、B兩端之司的電阻值變小，使IC1的2腳電壓下降，當該腳電壓下降至VCC/3時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉，IC1的3腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑摳唠娖浇?jīng)R3限流、C2濾波及VS穩(wěn)壓后，產(chǎn)生4.2V直流電壓，供給語音集成電路IC2和晶體臂。IC2通電工作后輸出語音電信號，該電信號經(jīng)V和IC3放大后，推動BL發(fā)出"請不要吸煙!"的語音警告聲。2/1/2023煙霧報警器元器件選擇Rl-R7選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。RP1和RP2可選用小型線性電位器或可變電阻器。C1、C2和C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器；C3選用獨石電容器。VS選用1/2W、4.2V的硅穩(wěn)壓二極管。V選用S9013或C8050型硅NPN晶體管。IC1選用NE555型時基集成電路；IC2選用內(nèi)儲“請不要吸煙!”語音信息的語音集成電路；lC3選用WVH68型升壓功放厚模集成電路。BL選用8Ω、1-3W的電動式揚聲器。氣敏傳感器選用MQK-2型傳感器。2/1/2023煙霧報警器調(diào)制該禁止吸煙警示器，可以作為煙霧報警器來檢測火災或用作有害氣體、可燃氣體的檢測報警。調(diào)整RP1的阻值，可改變氣敏傳感器的加熱電流(一般為130mA左右)。調(diào)整RP2的阻值，可改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路動作的靈敏度。2/1/2023紅外線探測防盜報警器該裝置由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。2/1/2023紅外線探測防盜報警器工作原理紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由IC1的②腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大，此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器，它的第⑤腳由R10、VD1提供基準電壓，當IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時IC3的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健C4為報警延時電路，R14和C6組成延時電路，其時間約為1分鐘。當IC3的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r，C6通過VD2放電，此時IC4的②腳變?yōu)榈碗娖剑cIC4的③腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的①腳變?yōu)楦唠娖?，VT2導通，訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后，IC3的⑦腳又恢復高電平輸出，此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變，故通過R14向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖?，時間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報警。由VT3、R20、C8組成開機延時電路，時間也約為1分鐘，它的設置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監(jiān)視現(xiàn)場，同時可防止停電后又來電時產(chǎn)生誤報。該裝置采用9－12V直流電源供電，由T降壓，全橋U整流，C10濾波，檢測電路采用IC578L06供電，交直流兩用，自動無間斷轉換。2/1/2023元器件選擇IC1采用進口器件Q74，波長為9－10um。IC2采用運放LM358，具有高增益、低功耗。IC3、IC4為雙電壓比較器LM393，低功耗、低失調(diào)電壓。其中C2、C5一定要用漏電極小的鉭電容，否則調(diào)試會受到影響。R12是調(diào)整靈敏度的關鍵元件，應選用線性高精度密封型。其它元器件按電路圖所示選擇即可。2/1/2023調(diào)試制作時，在IC1傳感器的端面前安裝菲涅爾透鏡，因為人體的活動頻率范圍為0.1－10Hz，需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。安裝無誤，接上電源進行調(diào)試，讓一個人在探測器前方7－10m處走動，調(diào)整電路中的R12，使訊響器報警即可。其它部分只要元器件質量良好且焊接無誤，幾乎不用調(diào)試即可正常工作。本機靜態(tài)工作電流約10mA，接通電源約1分鐘后進入守候狀態(tài)，只要有人進入監(jiān)視區(qū)便會報警，人離開后約1分鐘停止報警。如果將訊響器改為繼電器驅動其它裝置即作為其它控制用。2/1/20238.2創(chuàng)新電路實現(xiàn)方法創(chuàng)新應用背景創(chuàng)新包裝創(chuàng)新其他2/1/2023紅外熱釋紅外照明燈控制器設計熱釋電紅外孩童監(jiān)護器設計電子講解員電路設計熱釋電紅外門迎電路設計紅外反射式音樂噴泉定時控制器紅外光控自動沖水器珍貴物品防接近聲光報警器紅外和光照雙控路障提示器設計紅外線多路編碼遙控燈開關2/1/2023觸摸電極聲光電子“骰子”設計觸摸式聲光提示器設計觸摸式聲光提示游戲電路演講定時聲光告誡器設計光控觸摸式多用電源開關聲、光、觸摸三控時延照明燈2/1/2023光敏光控觸摸式多用電源開關聲、光、觸摸三控時延照明燈太陽能自動跟蹤控制器設計電子驅鳥器煙霧報警器設計激光通信演示裝置的設計制作2/1/2023微波或超聲波防盜電子狗設計車輛倒車防撞告警器超聲波多普勒效應防盜報警器微波傳感自動燈超聲波測距儀設計聲控防盜報警器無線數(shù)顯溫度監(jiān)控器超短波物品遺留提醒器無線多路遙控燈開關射頻感應電子門鎖2/1/2023氣體、溫度、濕度沼氣泄露報警器溫濕度超限報警器可靠的可燃性氣體報警器農(nóng)用土壤濕度控制電路2/1/20238.3所有題目基本介紹2/1/2023題目1熱釋紅外照明燈控制器設計紅外、光敏電阻LM324題目2鋰離子電池充電器設計

555，CD4017，比較器題目3射頻感應電子門鎖

PT2262,PT2272題目4太陽能自動跟蹤控制器設計光敏電阻LM358，直流電機題目5熱釋電紅外孩童監(jiān)護器設計紅外555。2/1/2023題目6超聲波電子驅蚊器設計

555，CD4017題目7簡易計數(shù)式頻率計設計

CD4060，CD4017，CD4011，LED題目8電子變壓器設計

可控硅題目9防盜電子狗設計

微波震蕩器題目10聲光電子“骰子”設計觸摸電極LED,555,CD40172/1/2023題目11觸摸式聲光提示器設計觸摸電極LED,可控硅,MA741題目12光控式電子發(fā)光追逐器設計

555，CD4017，LED題目13電子講解員電路設計紅外ISD14XX系列語音芯片題目14紅外和光照雙控路障提示器設計紅外，光敏電阻555，比較器題目15三色光交替流水閃光音樂樹電路設計

555，CD4017，LED2/1/2023題目16低成本4位數(shù)字式工頻表

MC4060，CD4013，CD40110，CD4046，LED題目17熱釋電紅外門迎電路設計紅外

題目18觸摸式聲光提示游戲電路觸摸電極UA741，語音芯片題目19房間取電、用電控制器設計反射式光電耦合器555，語音芯片，LED題目20紅外反射式音樂噴泉定時控制器紅外555，語音芯片，LED2/1/2023題目21演講定時聲光告誡器設計觸摸電極555，語音芯片，LED題目22電器定時斷電控制電路

555，CD4020，語音芯片，LED，TL431題目23紅外光控自動沖水器紅外555，語音芯片，LED題目24高精度定時器

CD4040，CD4060題目25農(nóng)用土壤濕度控制電路水分傳感器或石墨電極CD4002，CD4017，5552/1/2023題目26可靠的可燃性氣體報警器氣敏傳感器LM324，CD4011題目27光控觸摸式多用電源開關觸摸電極，光敏三極管/二極管3DU33CD4011題目