電子線路課程設(shè)計(jì)講稿

電子線路課程設(shè)計(jì)講稿第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日課程內(nèi)容提要電子線路課程設(shè)計(jì)是電類專業(yè)學(xué)生重要基礎(chǔ)實(shí)踐課，是工科專業(yè)的必修課。經(jīng)過(guò)查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、使學(xué)生得到一次較全面的工程實(shí)踐訓(xùn)練。理論聯(lián)系實(shí)際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)，結(jié)合EDA技術(shù)，進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，可以體現(xiàn)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法和理念，使電子課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，得到比較大的提高。第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日開(kāi)設(shè)本課程的目的本課程是在前面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行的更高層次的命題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是在教師指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長(zhǎng)的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行制作和自行調(diào)試的綜合性試驗(yàn)。旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合模擬、數(shù)字等知識(shí)，解決電子信息方面常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力，促使學(xué)生積累實(shí)際電子制作經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備走向更復(fù)雜更實(shí)用的應(yīng)用領(lǐng)域。第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日教學(xué)方式與要求教學(xué)方式教師指導(dǎo)與學(xué)生設(shè)計(jì)相結(jié)合，以學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)為主學(xué)生按自愿，組成幾人的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，完成指定或自定的設(shè)計(jì)題目，在本學(xué)期18周前完成全部設(shè)計(jì)，并上交設(shè)計(jì)報(bào)告。教學(xué)要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的全體成員要定期向指導(dǎo)老師匯報(bào)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況（時(shí)間不限定），以此做為本課程的出勤率考核。第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)定

根據(jù)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的表現(xiàn)及設(shè)計(jì)成果和設(shè)計(jì)報(bào)告按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格確定成績(jī)。第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日本課程所需要的專業(yè)知識(shí)模擬電路、數(shù)字電路電路理論高頻電路常用電子儀器操作使用和測(cè)試方法計(jì)算機(jī)軟件輔助電路設(shè)計(jì)方法

Protel、Multisim學(xué)生自學(xué)與指定設(shè)計(jì)題目有關(guān)的參考資料；在規(guī)定時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)使用有關(guān)電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法通常所說(shuō)的電子電路的設(shè)計(jì)，主要包括:1、滿足性能指標(biāo)要求的總體方案的選擇；2、各部分原理電路的設(shè)計(jì)；3、參數(shù)值的計(jì)算；4、電路的實(shí)驗(yàn)與調(diào)試以及參數(shù)的修改、調(diào)整。

第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法在設(shè)計(jì)一個(gè)常用的電子電路(模擬電路與數(shù)字電路)時(shí)，首先必須明確設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)按下圖所示的一般電子電路設(shè)計(jì)步驟示意圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。但電子電路的種類很多，器件選擇的靈活性很大。因此設(shè)計(jì)方法和步驟也會(huì)因不同情況而有所區(qū)別。有些步驟需要交叉進(jìn)行，甚至反復(fù)多次，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活掌握。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第一步、功能和性能指標(biāo)分析（明確設(shè)計(jì)任務(wù)） 一般設(shè)計(jì)題目給出的是系統(tǒng)的功能要求、重要技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)。 但僅憑題目所給要求，還不能進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)題目的各項(xiàng)要求進(jìn)行分析，整理出系統(tǒng)和具體電路所需要的更具體，更詳細(xì)的功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求才是進(jìn)行電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第二步、方案論證與總體設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)：有了功能和性能指標(biāo)分析的結(jié)果，就可以進(jìn)行初步的方案設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的方法、準(zhǔn)備采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如系統(tǒng)功能框圖），同時(shí)還應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的方法。方案比較提出幾種方案進(jìn)行初步對(duì)比，如果不能確定，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行關(guān)鍵電路分析（包括中間實(shí)驗(yàn)），然后再做比較，評(píng)價(jià)各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)、可行性和可能的達(dá)標(biāo)情況，選定最佳方案。實(shí)際設(shè)計(jì)第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第二步、方案論證與總體設(shè)計(jì) 注意兩點(diǎn)：

1、針對(duì)事關(guān)全局的主要問(wèn)題，要開(kāi)動(dòng)腦筋，多提方案，便于合理選擇。

2、電子設(shè)計(jì)需要不斷改進(jìn)和完善，出現(xiàn)反復(fù)是難免的，但應(yīng)避免方案上的大反復(fù)，以免浪費(fèi)時(shí)間和精力。

第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第三步、單元電路設(shè)計(jì)（原理電路設(shè)計(jì)）在選定總體方案之后，便可畫(huà)出總體電路的框圖，著手進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)。單元電路設(shè)計(jì)的一般步驟根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已選定的總體方案原理圖，明確對(duì)各單元電路的要求，詳細(xì)擬定各單元電路的性能指標(biāo)，注意各單元電路輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、控制信號(hào)之間的關(guān)系與相互配合，注意盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路。第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法設(shè)計(jì)各單元電路的結(jié)構(gòu)形式在選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，最簡(jiǎn)單的辦法是從過(guò)去學(xué)過(guò)的和所了解的電路中選擇一個(gè)合適的電路。同時(shí)還應(yīng)去查閱各種資料，通過(guò)學(xué)習(xí)、比較來(lái)尋找更好的電路形式。一個(gè)好的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該是滿足性能指標(biāo)的要求，功能齊全，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，技術(shù)先進(jìn)等。主要參數(shù)的計(jì)算與選取元、器件的選擇注意的問(wèn)題進(jìn)行各部分功能電路設(shè)計(jì)及電路連接的設(shè)計(jì)，這時(shí)要注意局部電路對(duì)全系統(tǒng)的影響。要考慮是否易于實(shí)現(xiàn)、是否易于檢測(cè)等問(wèn)題。因此同學(xué)們平時(shí)要注意電路資料的積累。第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇器件選用原則眾所周知，由于集成電路具有體積小、功耗低、工作性能好、安裝調(diào)試方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子電路的重要組成部分之一。因此，在電子電路設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用集成電路已成為人們所認(rèn)可的一致看法。但是也不要以為采用集成電路就一定比用分立元件好。例如有些功能相當(dāng)簡(jiǎn)單的電路，只要用一只三極管或二極管就能解決問(wèn)題，就不必選用集成電路了。如數(shù)字電路中的緩沖、倒相、驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用場(chǎng)合就是如此。另外有些特殊應(yīng)用情況(如高電壓、大電流輸出)，采用分立元件往往比用集成電路更切合實(shí)際。第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇模擬集成電路選擇常用的模擬集成電路主要有運(yùn)算放大器、電壓比較器、模擬乘法器、集成穩(wěn)壓塊、鎖相環(huán)、函數(shù)發(fā)生器等。設(shè)計(jì)中選擇模擬集成電路的方法一般是先粗后細(xì):先根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案考慮選用什么類型的集成電路，如運(yùn)算放大器有通用型、低漂移型、高阻型、高速型等，然后再進(jìn)一步考慮它的性能指標(biāo)與主要參數(shù)，如運(yùn)算放大器的差模和共模輸人電壓范圍、輸出失調(diào)參數(shù)、開(kāi)環(huán)差模電壓增益、共模抑制比、開(kāi)環(huán)帶寬、轉(zhuǎn)換速率等。這些參數(shù)值是選擇集成運(yùn)算放大器的主要參考依據(jù)。最后應(yīng)綜合考慮價(jià)格等其它因素而決定選用什么型號(hào)的器件。第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇數(shù)字集成電路(簡(jiǎn)稱數(shù)字IC)的發(fā)展速度非常快，經(jīng)過(guò)近幾十年的更新?lián)Q代，到目前為止，已形成多種系列化產(chǎn)品同時(shí)并存的局面，各系列品種的功能配套齊全，可供用戶自由選擇。在選擇數(shù)字集成電路時(shí)，必須了解：⑴數(shù)字集成電路的種類和特點(diǎn)數(shù)字IC系列產(chǎn)品大體上分為了TTL型、ECL型、CMOS型等三大類第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇TTL型：74→74H→74S→74AS高速化發(fā)展74→74LS→74ALS低功耗高速度方向發(fā)展特點(diǎn)：①不同系列的產(chǎn)品相互兼容，選擇余地大。②參數(shù)穩(wěn)定，使用可靠。③工作速度和功耗均介于ECL型與CMOS型之間，具有較寬的工作速度范圍。④采用+5V電源供電第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇ECL型ECL和TTL一樣也是雙極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有ECL-10K與ECL-100K兩種系列。ECL電路的品種不多，產(chǎn)品限于中小規(guī)模集成電路。特點(diǎn)：①工作速度快。ECL門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間可縮短至1ns以內(nèi)，是現(xiàn)代數(shù)字IC中工作速度最快的一種。適用工作頻率范圍為100～1000MHZ。②輸出內(nèi)阻低，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。③功耗大;輸出電平穩(wěn)定性較差;噪聲容限比較低;抗干擾能力較差。第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇CMOS型CMOS數(shù)字IC是用MOSFET作開(kāi)關(guān)元件，屬單極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有標(biāo)準(zhǔn)型、40H型、74HC型與74AC型等4種。特點(diǎn):①靜態(tài)功耗極低。中規(guī)模集成電路的靜態(tài)功耗小于100mW。②輸入阻抗非常高。正常工作時(shí)，直流輸入阻抗可大于100MΩ。③扇出能力強(qiáng)。低頻工作時(shí)，一個(gè)輸出端可驅(qū)動(dòng)50個(gè)以上的CMOS器件輸入端。④抗干擾能力強(qiáng)。電壓噪聲容限可達(dá)電源電壓的45%。⑤電源電壓范圍寬，工作電壓范圍為3～18V。第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇數(shù)字集成電路選擇各類數(shù)字IC的性能比較ECL電路速度最快，但功耗較大;而CMOS電路速度慢，功耗很低；TTL電路的性能介于ECL和CMOS集成電路之間，應(yīng)該說(shuō)，各類數(shù)字IC都各具特點(diǎn)，都在發(fā)展，也都存在著應(yīng)用的局限性。在各種應(yīng)用場(chǎng)合中，應(yīng)該綜合考慮各類數(shù)字集成電路的性能，以求得到最佳的應(yīng)用歸宿。第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇半導(dǎo)體三極管的選擇半導(dǎo)體三極管是應(yīng)用較廣的分立器件，它對(duì)電路的性能指標(biāo)影響很大。其次是二極管和穩(wěn)壓管。如何選擇半導(dǎo)體三極管呢?大致有以下幾方面：⑴從滿足電路所要求的功能（如放大作用、開(kāi)關(guān)作用等）出發(fā)，選擇合適的類型。如大功率管、小功率管、高頻管、低頻管、開(kāi)關(guān)管等。⑵根據(jù)電路要求，選擇β值。一般情況下，β值越大，溫度穩(wěn)定性越差，通常β取50～100。第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇半導(dǎo)體三極管的選擇⑶根據(jù)放大器通頻帶的要求，選擇管子適當(dāng)?shù)墓不刂诡l率fα或特征頻率fT。⑷根據(jù)已知條件選擇管子的極限參數(shù)。一般要求：①最大集電極電流ICM>2Ic②擊穿電壓V(BR)CEO>2VCC③最大允許管耗PCM>(1.5～2)PCmax第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法元、器件選擇阻容元件的選擇電阻和電容也是兩種應(yīng)用最廣的分立元件，它們的種類繁多，性能各異。在選擇阻容元件的過(guò)程中，有以下幾個(gè)方面需要考慮：⑴根據(jù)不同電路對(duì)電阻和電容性能的要求，選用適合的電阻、電容器。如基本運(yùn)算電路中的外接電阻，大都宜選用0.1%的金屬膜電阻，不宜選用電感效應(yīng)大的線繞電阻。又如，低頻濾波回路中的電容，宜選用大容量(100～3300μF)的鋁電解電容.由于其對(duì)高次諧波的濾波效果差，通常還需并聯(lián)小容量(0.01～0.1μF)的瓷片電容。⑵選擇合適的阻容元件時(shí)，應(yīng)盡量選用標(biāo)稱系列，并注意電阻器的允許誤差范圍與功率。注意電容器的容量與耐壓值。第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法參數(shù)計(jì)算計(jì)算參數(shù)的具體方法已在“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”等課程中學(xué)習(xí)過(guò)且做了不少習(xí)題。但設(shè)計(jì)電路時(shí)的參數(shù)計(jì)算與做習(xí)題不一樣。習(xí)題求解時(shí)通常的參數(shù)值為已知量，需要求解的只有1～2個(gè)參數(shù)，正確的答案一般也只有一個(gè)。而電路設(shè)計(jì)時(shí)除了對(duì)電路的性能指標(biāo)有要求外，通常沒(méi)有其它任何已知參數(shù)，幾乎全部由設(shè)計(jì)者自己選擇和計(jì)算，這樣理論上滿足要求的參數(shù)值就不會(huì)是唯一的了，這需要設(shè)計(jì)者根據(jù)價(jià)格、貨源等具體情況靈活選擇。所以設(shè)計(jì)電路中的參數(shù)計(jì)算，首先是計(jì)算，然后是根據(jù)計(jì)算值，對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理選擇。（如RCL的標(biāo)稱值）第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第四步、可靠性設(shè)計(jì)1、定出合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)。2、系統(tǒng)本身所能達(dá)到的指標(biāo)。3、容錯(cuò)能力。第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第五步、電路兼容設(shè)計(jì)電磁兼容特性——是指確保儀器或者系統(tǒng)正常工作時(shí)對(duì)周?chē)姶怒h(huán)境和內(nèi)部電路相互之間電磁作用的限制、要求和特點(diǎn)。（抗干擾能力，干擾源）在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(kāi)、功率電路與信號(hào)電路分開(kāi)數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)。

第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第六步、調(diào)試——安裝調(diào)試經(jīng)過(guò)對(duì)電子電路的理論設(shè)計(jì)之后，便可進(jìn)入電路的安裝調(diào)試階段。電子電路的安裝調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有很重要的地位，它是把理論付諸于實(shí)踐的過(guò)程，也是知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的一種重要途徑。當(dāng)然這一過(guò)程也是對(duì)理論設(shè)計(jì)做出檢驗(yàn)、修改，使之更加完善的過(guò)程。安裝調(diào)試工作能否順利進(jìn)行，除了與設(shè)計(jì)者掌握的調(diào)試測(cè)量技術(shù)、對(duì)測(cè)試儀器的熟練使用程度以及對(duì)所設(shè)計(jì)電路的理論掌握水平等有關(guān)之外，還與設(shè)計(jì)者工作中的認(rèn)真、仔細(xì)、耐心的態(tài)度有關(guān)。各單元電路調(diào)試之后逐步擴(kuò)大到整體電路的聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)主要是觀察動(dòng)態(tài)結(jié)果，測(cè)試電路的性能指標(biāo)，檢查電路的測(cè)試指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)是否相符，逐一對(duì)比，找出問(wèn)題，然后進(jìn)一步修改參數(shù)，直至滿意為止。實(shí)驗(yàn)調(diào)試完結(jié)之后，還應(yīng)注意最后校核與完善總體電路圖。第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日電子線路設(shè)計(jì)的基本方法第六步、調(diào)試——調(diào)試方案設(shè)計(jì)目的是為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)有序、合理、迅速的系統(tǒng)調(diào)試方法，使設(shè)計(jì)人員在實(shí)際調(diào)試前就對(duì)調(diào)試的全過(guò)程有清楚的認(rèn)識(shí)，明確要調(diào)試的項(xiàng)目、目的應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)、可能發(fā)生的問(wèn)題和現(xiàn)象、處理問(wèn)題的方法以及各部分調(diào)試時(shí)所需要的