電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)學(xué)生

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)學(xué)生第1頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

§1 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)電子系統(tǒng)的組成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)的基本方法實(shí)驗(yàn)文件的標(biāo)準(zhǔn)格式2第2頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1.1 電子系統(tǒng)的組成電子系統(tǒng)通常由四部分組成，輸入電路，變換、控制運(yùn)算電路，輸出電路和電源。輸入電路接收被測(cè)或被控對(duì)象的有關(guān)信息，經(jīng)變換放大、運(yùn)算，把結(jié)果送給輸出電路，輸出電路把送來的結(jié)果經(jīng)輸出電路處理后去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電源是供給各部分必需的電壓和電流。3第3頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

（1）方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的技術(shù)指標(biāo)和條件，設(shè)計(jì)出完整的電路。在這一階段的主要任務(wù)是準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)文件，它包括：A、畫出主要單元電路、數(shù)據(jù)通路、輸入、輸出及重要控制信號(hào)的概貌框圖。B、畫出構(gòu)成電路的詳細(xì)電路圖。C、簡(jiǎn)要說明系統(tǒng)的工作原理。（2）方案試驗(yàn)對(duì)所定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行裝調(diào)實(shí)驗(yàn)。對(duì)一個(gè)僅從理論上設(shè)計(jì)出來的電路往往是不成熟的，可能存在許多問題，必須通過裝調(diào)試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與設(shè)計(jì)要求不相符的地方，通過分析、試驗(yàn)，找出解決的方法，來不斷改善原設(shè)計(jì)方案，甚至修改原方案。（3）工藝設(shè)計(jì)完成制作實(shí)驗(yàn)樣機(jī)所必需的文件資料，包括整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)。（4）樣機(jī)制作和調(diào)試在修改和完善方案設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成樣機(jī)外殼和構(gòu)架的加工、元器件的焊接和組裝、整機(jī)調(diào)試和指標(biāo)測(cè)試等工作。最終制作出符合指標(biāo)要求的性能樣機(jī)。（5）總結(jié)鑒定考核樣機(jī)是否全面達(dá)到給定技術(shù)指標(biāo)要求，能否長(zhǎng)期可靠地工作。同時(shí)寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告、只有通過鑒定后方可投入試生產(chǎn)。由上述設(shè)計(jì)步驟可以看出，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最終是要制作出生產(chǎn)樣機(jī)或定型產(chǎn)品。整個(gè)過程是較復(fù)雜的。由于學(xué)時(shí)數(shù)有限和設(shè)備條件的限制，我們只能選擇方案設(shè)計(jì)、方案試驗(yàn)和寫總結(jié)報(bào)告三個(gè)環(huán)節(jié)作為訓(xùn)練重點(diǎn)。4第4頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1.3 設(shè)計(jì)的基本方法

（1）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)功能要求，把復(fù)雜的電路系統(tǒng)分解成若干個(gè)獨(dú)立的功能單元。每個(gè)單元可由若干個(gè)集成電路或分立元件來完成。分解的單元不宜太多，以免造成單元間連接錯(cuò)誤。但也不能太少，造成一個(gè)單元太復(fù)雜，一旦出故障難以查找。（2）根據(jù)所劃分單元的功能，選擇合適的電路和器件來完成所需的功能，因此，要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)具備電路方面的知識(shí)，還要熟悉各類器件的性能和特點(diǎn)。（3）完成各單元電路間的相互連接。對(duì)邏輯電路，在時(shí)序上應(yīng)協(xié)調(diào)一致。對(duì)模擬電路，相位關(guān)系應(yīng)相符。相鄰單元間，在電氣性能上應(yīng)匹配，以保證各部分均能正常工作。由于集成電路的迅速發(fā)展，許多單元功能電路已由生產(chǎn)器件的廠家完成。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，搞清總體方案對(duì)各部分電路的要求之后，就可選擇合適的集成電路。盡量少用分立元件。這樣不僅可以減少器件的數(shù)量，還可提高電路的可靠性，降低成本。一個(gè)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，首先是看是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，能否長(zhǎng)期可靠地工作。第二，是否經(jīng)濟(jì)實(shí)用，容易制作，使用、維修方便。故要設(shè)計(jì)一個(gè)比較理想實(shí)用的電路，設(shè)計(jì)者除必需具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和很強(qiáng)的想象力外，還必需熟悉各種器件的功能和性能。5第5頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1.4 實(shí)驗(yàn)文件的標(biāo)準(zhǔn)格式

本課程著重訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)、方案試驗(yàn)和撰寫總結(jié)報(bào)告三方面的能力，故在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要求完成三個(gè)文件，即方案設(shè)計(jì)報(bào)告、方案試驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告和課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。6第6頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方案設(shè)計(jì)報(bào)告必須按下述要求畫出框圖和電路圖：（1）比較簡(jiǎn)單的框圖，一般由幾個(gè)方框組成。復(fù)雜些的電路，一般由十幾個(gè)方框組成。通常所有的框圖畫在一張紙上。始當(dāng)龐大的電路，可附加各單元電路的方框圖。所畫的框圖不必太詳細(xì)，但也不能過于含糊．關(guān)鍵是要反映出電路系統(tǒng)的主要單元電路、數(shù)據(jù)通路，輸入和輸出，以及控制點(diǎn)的設(shè)想。（2）框圖要清晰地表示出信息的流向。（3）每個(gè)方框不必指出功能決中所包含的器件。（4）所有連線必須清晰、整齊。（5）所有器件符號(hào)均采用國(guó)際（或國(guó)家）標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。7第7頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方案試驗(yàn)報(bào)告包括：調(diào)試方法和步驟；指標(biāo)測(cè)量?jī)?nèi)容和方法；所用儀器設(shè)備；記錄測(cè)量結(jié)果的表格等。課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告包括：任務(wù)要求；方案特點(diǎn)；框圖組成及其工作原理；單元電路的設(shè)計(jì)計(jì)算；總電路圖；調(diào)試方法和步驟；實(shí)驗(yàn)結(jié)果（包括各點(diǎn)的數(shù)據(jù)、波形和指標(biāo)測(cè)量值）；結(jié)果分析；改進(jìn)意見和心得體會(huì)等。8第8頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2 設(shè)計(jì)課題題目：改通用示波器為簡(jiǎn)易邏輯分析儀

9第9頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙蹤示波器邏輯分析儀設(shè)計(jì)目標(biāo)

10第10頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、示波器工作原理

1．組成通用示波器通常由顯示器件（陰極射線管）、垂直放大器、觸發(fā)器或同步電路、時(shí)基、水平放大器、門控放大器、電源等組成，其框圖如下所示。11第11頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．工作原理被測(cè)信號(hào)經(jīng)垂直放大器后加到示波器的垂直（Y軸）的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子射線的垂直偏轉(zhuǎn)距離正比于輸入信號(hào)的瞬時(shí)值。在示波管的水平（X軸）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上加以隨時(shí)間線性變化的信號(hào)；使電子射線在水平偏轉(zhuǎn)正比于時(shí)間，那么再示波管的屏幕上就得到輸入信號(hào)的時(shí)間波形。由于水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)所加線性變化的信號(hào)不可能無(wú)限增長(zhǎng)，熒光屏的尺寸也有限，故實(shí)際線性變化的信號(hào)（掃描信號(hào)）是一鋸齒波，這樣就能使輸入信號(hào)的時(shí)間波形在熒光屏上反復(fù)出現(xiàn)。當(dāng)鋸齒波的重復(fù)周期等于輸入信號(hào)周期（或輸入信號(hào)周期的整數(shù)倍）時(shí)，每次重復(fù)出現(xiàn)的波形正好完全重合（同步）就可看到穩(wěn)定的波形。12第12頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．雙蹤示波器：對(duì)于雙蹤示波器，則是由一個(gè)電子開關(guān)來控制Y軸偏移電壓，使其在第一個(gè)掃描周用內(nèi)接通第一路信號(hào)，在第二個(gè)掃描周期接通第二路信號(hào)（在兩個(gè)掃描周期可以加入不同的偏移電壓），交替進(jìn)行。這樣在屏幕上就可同時(shí)看到兩個(gè)波形。如圖所示。實(shí)際上示波器是分時(shí)工作。13第13頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．示波器功能擴(kuò)展根據(jù)上述原理，若要示波器能夠同時(shí)觀察多個(gè)波形。只需在每個(gè)波形加入Y軸放大器（垂直放大器）的同時(shí)加一偏移電壓，然后調(diào)節(jié)掃描周明便能得到穩(wěn)定的多個(gè)波形。示波器觀察多個(gè)波形功能擴(kuò)展框圖如下。15第15頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)邏輯電路只有“0”、“l(fā)”兩個(gè)狀態(tài)。在示波器上要顯示出“0”、“l(fā)”邏輯字符，可根據(jù)顯示李沙育圖形的原理，將兩個(gè)頻率相同，并有一定相位差（60°～90°）的正弦波，分別加到Y(jié)軸和X軸輸入端，示波器就可顯示字符“0”；若只有Y軸加信號(hào)，X軸不加信號(hào)，就可顯示字符“1”。若在Y軸和X軸加（或不加）信號(hào)的同時(shí)加上一定的偏移電壓，就可把“0”、“1”字符顯示在熒光屏的不同位置上。示波器顯示邏輯字符功能擴(kuò)展框圖見圖12。16第16頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17第17頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖12示波器顯示邏輯字符功能擴(kuò)展框圖根據(jù)上述原理就可將通用示波器改為簡(jiǎn)易數(shù)字邏輯分析儀。18第18頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、技術(shù)指標(biāo)（簡(jiǎn)易數(shù)字邏輯分析儀）1．輸入、輸出信號(hào)與TTL集成電路電平相容；2．輸人信號(hào)：輸入信號(hào)最高頻率≤l00KHZ；A、可同時(shí)輸入四個(gè)被測(cè)信號(hào)B、外時(shí)鐘信號(hào)3、輸出信號(hào)：A、送至示波器Y軸輸人端信號(hào)幅度：“邏輯”狀態(tài)≥0.2VP-P“波形”狀態(tài)≥0.3VP-PB、送至示波器X軸輸入端或外觸發(fā)輸入端信號(hào)幅度：至X軸輸入端信號(hào)幅度≥0.1VP-P至外觸發(fā)輸入端信號(hào)幅度≥3VP-PC、內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)輸出：約100KHZD、“8421”編碼信號(hào)輸出4、簡(jiǎn)易數(shù)字邏輯分析儀與示波器配合使用：A、可顯示≤16組由“0”、“1”字符組成的被測(cè)信號(hào)邏輯值B、可顯示四個(gè)被測(cè)信號(hào)的邏輯波形5、電源電壓：+5V。19第19頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、具體設(shè)計(jì)內(nèi)容

1、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)計(jì)算 A、正弦波振蕩器。 B、時(shí)鐘脈沖振蕩器；2、設(shè)計(jì)整機(jī)電路，畫出框圖和總電路圖3、在實(shí)驗(yàn)板上接插電路，并進(jìn)行單元電路和整機(jī)調(diào)試。調(diào)試完成后，要寫出詳細(xì)總結(jié)報(bào)告，包括：調(diào)試步驟、調(diào)試結(jié)果、晶體管工作狀態(tài)、原器件明細(xì)表、使用方法（例舉組合邏輯電路動(dòng)態(tài)測(cè)試和時(shí)序電路測(cè)試的使用方法）等。20第20頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、器材和元件

建議選用如下中、小規(guī)模集成電路和分立元件來完成方案設(shè)計(jì)。1、六反相器 74LS042、2-8進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS933、雙4選l數(shù)據(jù)選擇器 74LS1534、晶體三極管 3DG6、3DK25、電阻器、電容器、電位器21第21頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、儀器和設(shè)備

雙蹤示波器。三用表。直流穩(wěn)壓電源。接插板。22第22頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、參考文獻(xiàn)

l、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 江曉安主編2、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 江曉安主編23第23頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、簡(jiǎn)易數(shù)字邏輯分析儀參考電路24第24頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月八、集成電路引腳，邏輯圖及功能

74LS0474LS86（異或門）25第25頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月74LS93（2－8進(jìn)制計(jì)數(shù)器）注：NC為空腿。26第26頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7