數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)計(jì)

數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)計(jì)第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六概述課程設(shè)計(jì)的總過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)例介紹第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六概述?時(shí)間：2周?題目：

數(shù)顯式測(cè)量電路的設(shè)計(jì)1.特點(diǎn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

?包含各單元電路之間，與負(fù)載、與輸入電路之間的?包含多種單元電路（模擬、數(shù)字）的設(shè)計(jì)

功能配合、時(shí)序配合。——模擬電路和數(shù)字電路知識(shí)和理論的綜合運(yùn)用。第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.教學(xué)方法教師：講解重點(diǎn)（共兩次課），答疑，指導(dǎo)學(xué)生：設(shè)計(jì)（不允許抄襲）、安裝、調(diào)試（要求學(xué)生獨(dú)立完成，需要教師幫助調(diào)試將計(jì)入成績(jī)）3.教學(xué)安排

分四階段：一：預(yù)設(shè)計(jì)——框圖設(shè)計(jì)、總體電路設(shè)計(jì)….…1天

二：安裝調(diào)試………………3天三：印刷電路板圖設(shè)計(jì)……3天四：總結(jié)、答辯.…….……...1天兩個(gè)班交叉進(jìn)行第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：框圖和總體電路設(shè)計(jì)15%；安裝調(diào)試40%;印刷電路板圖設(shè)計(jì)15%；總結(jié)報(bào)告及答辯30%。第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六概述課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)例介紹第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程:?

給定任務(wù)書(shū)?查資料?安裝調(diào)試?印刷電路板圖設(shè)計(jì)Ⅰ.

具體任務(wù)要求Ⅱ.

使用的主要元器件?框圖設(shè)計(jì)?總體電路設(shè)計(jì)第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

Ⅰ.具體任務(wù)要求：2.采用一只發(fā)光二極管、兩只LED數(shù)碼管顯示。1.測(cè)量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)β199。測(cè)試條件：3.測(cè)量電路誤差絕對(duì)值不超過(guò)4.數(shù)顯清晰、穩(wěn)定——顯示時(shí)間大于人眼的滯留時(shí)間（0.1S)。

IB＝10A，允許誤差2％。

14VVCE16V，對(duì)不同β值的三極管，VCE基本不變。第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Ⅱ.使用的主要元器件：1.選擇器件的因素：考慮性能、價(jià)格、貨源、體積等。盡量減少元件類型。

?電阻：<1M，最大不超過(guò)10M，1/4W,碳膜電阻

?電容：非電解電容100PF0.5F

，考慮頻率、性能穩(wěn)定性、價(jià)格，獨(dú)石電容第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六通用集成運(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NE555二－五－十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90BCD七段譯碼器74LS47雙D上升沿觸發(fā)器74LS74六施密特反相器74LS14四2輸入與非門(mén)CC4011共陽(yáng)極LED七段數(shù)碼管2.使用的主要集成器件：第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?

給定任務(wù)書(shū)?查資料?安裝調(diào)試?印刷電路板圖設(shè)計(jì)?框圖設(shè)計(jì)?總體電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程:課設(shè)指導(dǎo)書(shū)第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六分四部分

：?參考電路：

《N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓測(cè)量電路》——電路的基本組成，主要單元電路（VP／Vx、Vx／f、數(shù)顯）的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算，各單元之間的連接。

?（任務(wù)書(shū)）?元件使用說(shuō)明：熟悉各芯片功能、使用方法?設(shè)計(jì)過(guò)程：電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾大步驟、方法。目的：了解物理參數(shù)測(cè)量的基本原理和數(shù)顯電路的設(shè)計(jì)方法和步驟第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?

給定任務(wù)書(shū)?查資料?安裝調(diào)試?印刷電路板圖設(shè)計(jì)?框圖設(shè)計(jì)?總體電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程:第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六框圖設(shè)計(jì)——方案設(shè)計(jì)：定出實(shí)現(xiàn)它的整體方案（確定主要功能塊、單元電路及相互聯(lián)系），并用方框圖表示出來(lái)。用B5紙畫(huà)出。參考P4圖1-3。VP／VX轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器10進(jìn)制計(jì)數(shù)器被測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管與門(mén)計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路10進(jìn)制計(jì)數(shù)器清零信號(hào)產(chǎn)生電路七段譯碼器七段譯碼器第15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?

給定任務(wù)書(shū)?查資料?安裝調(diào)試?印刷電路板圖設(shè)計(jì)?框圖設(shè)計(jì)?總體電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程:第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?—VX轉(zhuǎn)換電路；?VX—f轉(zhuǎn)換電路：壓控振蕩器；?計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路；?計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；?清0信號(hào)產(chǎn)生電路等。2.繪制總體電路圖：用A4紙畫(huà)出。參考P14圖1-13?？傮w電路的設(shè)計(jì)（選擇元器件，具體電路設(shè)計(jì)并計(jì)算參數(shù)）：主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算：第17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?

給定任務(wù)書(shū)?查資料?安裝調(diào)試?印刷電路板圖設(shè)計(jì)

此階段結(jié)束于：第二次課上課之前——每人交框圖（B5紙）、總體電路圖（A4紙）各1份預(yù)設(shè)計(jì)?框圖設(shè)計(jì)?總體電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程:第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六概述課程設(shè)計(jì)的總過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)例介紹《結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓數(shù)顯式測(cè)量電路》第19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六VDS=10Va.漏源電壓VDS=10V，允許誤差±5%；b.漏極電流ID=10μA，允許誤差±1μA;此時(shí)的柵源電壓VGS——夾斷電壓VP（1）測(cè)量N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓VP（負(fù)值，絕對(duì)值<9.9)。

測(cè)試條件：1.設(shè)計(jì)要求：

換被測(cè)管，測(cè)試條件不變。

第20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（2）采用兩只LED數(shù)碼管、一只發(fā)光二極管顯示。（3）設(shè)D、G、S三個(gè)插孔，當(dāng)被測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管插入時(shí)，打開(kāi)電源，顯示器即顯示該場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓VP的絕對(duì)值，響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)2秒。（4）在溫度基本不變（20℃左右）時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值<,n為顯示器的讀數(shù)。最大顯示數(shù)字為9.9。顯示的數(shù)字清晰——顯示周期大于人眼的滯留時(shí)間0.1S。第21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六●為使計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)前，應(yīng)先清0；●為使數(shù)字顯示清晰，在譯碼、顯示前，可先送鎖存器鎖存。轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路&計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼器顯示器X被測(cè)參數(shù)VXV1V2V3清零信號(hào)產(chǎn)生電路鎖存信號(hào)產(chǎn)生電路2.框圖設(shè)計(jì)：（1）數(shù)顯式測(cè)量電路的結(jié)構(gòu)框圖和工作波形：第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六工作波形圖說(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；并利用譯碼器的消隱端，使數(shù)碼管在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)為暗狀態(tài)，效果更佳。通常取計(jì)數(shù)時(shí)間遠(yuǎn)小于0.1S，顯示時(shí)間0.5S。顯示時(shí)間TCTdV1V2V3清0信號(hào)鎖存信號(hào)第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六VP／VX轉(zhuǎn)換電路壓控振蕩器10進(jìn)制計(jì)數(shù)器被測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管與門(mén)計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路10進(jìn)制計(jì)數(shù)器清零信號(hào)產(chǎn)生電路七段譯碼器七段譯碼器（2）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓數(shù)顯式測(cè)量電路的結(jié)構(gòu)框圖第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（1）主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算3.總體電路設(shè)計(jì)①VP—VX轉(zhuǎn)換電路②

壓控振蕩器③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路第25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?運(yùn)放A1和電阻R20~R24、JFET組成深度負(fù)反饋電路；?

D2、D3保護(hù)二極管，正常工作時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)路。?由運(yùn)放兩輸入端的虛短、虛斷、JFET的柵極不取電流，有IDI1思考：如何實(shí)現(xiàn)β—VX轉(zhuǎn)換？①VP—VX轉(zhuǎn)換電路第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（1）固定IB，則IC∝——IC

=

IB

＊——提示————采用固定偏流電路?由測(cè)試條件：14V<VCE<16V，且對(duì)不同值，VCE的值基本不變?！姌O回路中既不能有RC，也不能有RE。IB=VCC－VBERb可選擇合適的VCC、Rb。?

由測(cè)試條件：IB=10μA，允許誤差±2%；注：反相放大器反相端“虛地”，BJT應(yīng)如何接？（2）采用運(yùn)放構(gòu)成的電壓并聯(lián)負(fù)反饋使VO∝IC

——取IC為運(yùn)放電路的輸入電流RbVCCIBICRC第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?為取出IC可：——運(yùn)算放大器在深度負(fù)反饋下“虛短”、“虛斷”，電壓并聯(lián)負(fù)反饋下“虛地”。?為將IC與運(yùn)放反相輸入相接且保證BJT工作于線性區(qū)：RbVCCVCCICIBRbICIB-15V“虛地”第28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算①VP—VX轉(zhuǎn)換電路②

壓控振蕩器③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路第29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六②

壓控振蕩器v1tV1m-V1mvatVam-VamTXt1t2?工作原理、波形R5_+324vaR2v1C1_+324R8R4R7RWR2’VXR3D1330k360k1.8k560k15k330p24k10k反相積分器同相遲滯比較器第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?參數(shù)計(jì)算：1.由遲滯比較器的閾值確定R4、R5的值又為保證積分器的線性度，要求Vam<V1m，2.由振蕩頻率fx與VP的關(guān)系確定R2’、R8

振蕩頻率與VX的關(guān)系設(shè)R2’》R8,則t1》t2,即TX≈t1思考：數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？第31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算①VP—VX轉(zhuǎn)換電路②

壓控振蕩器③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路第32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六顯示時(shí)間TCTdV1V2V3清0信號(hào)鎖存信號(hào)第33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六?要求?電路tctd2/3VCC1/3VCCvCvOv2R11R12vO+VCCC2vC0.01uF123487655551v2顯示時(shí)間：td=(R12+R11)C2ln2=0.5S計(jì)數(shù)時(shí)間：tc=R12C2ln2=30ms取C2=0.33F得R12=110k、R11=1.8M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，一般取0.3s<Tc<1s；取0.5s③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：第34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在計(jì)數(shù)時(shí)間TC內(nèi)，計(jì)數(shù)器記錄的脈沖個(gè)數(shù)N為為顯示兩位數(shù)字，應(yīng)使N=10VP

，取C1=330p，則由R12、C2、R4、R5、V1m可求出R2′為560k。思考：數(shù)顯式測(cè)量電路與此有何異同？第35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算①VP—VX轉(zhuǎn)換電路②

壓控振蕩器③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2－5－10進(jìn)制加計(jì)數(shù)器:74LS90功能表輸入輸出功能清0置9時(shí)鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00

×

×0↓1QA輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)↓QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD↓QAQDQCQB輸出5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六●計(jì)數(shù)電路R0（1）R0（2）R9（2）R9（1）CP2>>CP1QAQBQCQD74LS90(1)NR0（1）R0（2）R9（2）R9（1）CP2>>CP1QAQBQCQD74LS90(2)CLR思考：數(shù)顯式測(cè)量電路與此是否相同？第38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六高電平有效正向電流810mA正向壓降1.8V共陰極數(shù)碼管（第a段）8421BCD碼？ag

ABCD┇74LS49＋5VRD●譯碼、顯示電路：74LS49、共陰數(shù)碼管思考：數(shù)顯式測(cè)量電路與此是否相同？

拉電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六低電平有效8421BCD碼？ag

ABCD┇74LS47提示：74LS47、共陽(yáng)數(shù)碼管灌電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管＋5VRD第40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主要單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算①VP—VX轉(zhuǎn)換電路②

壓控振蕩器③計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路：④

計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路第41頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六⑤

清零信號(hào)產(chǎn)生電路C4R13v211CLR(計(jì)數(shù)器清零）two=0.7R13C4《Txmintpd

《取C4=150pF，R13=56k74LS90的清0信號(hào)為正脈沖，計(jì)數(shù)前先清零?！柙谟?jì)數(shù)時(shí)間信號(hào)V2（高電平）上升沿到來(lái)時(shí)產(chǎn)生清零信號(hào)。twotwotwo90清零端的延遲時(shí)間第42頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（2）繪制總體電路圖（注意事項(xiàng)）①布局合理，疏密有致。（紙張尺寸:A4

）②注意信號(hào)流向：通常從輸入端或信號(hào)源畫(huà)起，按信號(hào)流向的主通道，由左至右，由下至上（或反之），將各單元電路依次排列成S形