模擬電子線路課程設(shè)計(包括電路圖).ppt

1、模擬電子線路課程設(shè)計,1,課程目的,學(xué)習(xí)模擬電子電路的元件選擇、安裝； 學(xué)習(xí)電子技術(shù)的調(diào)試技能。,課程要求,通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)會選擇電子電路所用的元件，掌握電子電路的安裝技術(shù)，完成設(shè)計電路的安裝與調(diào)試。 提交符合規(guī)范要求的設(shè)計報告。,2,元器件在面包板上的插接技術(shù),常用的面包板有兩種結(jié)構(gòu)形式,如圖所示。 圖1所示的面包板上小孔孔心的距離與集成電路引 腳的間距相等。板中間槽的兩邊各有655個插孔，每5個一組,A、B、C、D、E是相通的，也就是兩邊各有65組插孔。雙列直插式集成電路的兩列引腳可分別插在兩邊，如圖1-7所示。每個引腳相當(dāng)于接出4個插孔，它們可以作為與其他元器件連接的輸出端，接線方便

2、。面包板最外邊各有一條1l5的插孔,共55個插孔,每5個一組是相通的，由于各個廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 各組之間是否完全相同，要用萬用表量測后方可使用。兩邊的這兩條插孔一般可用作公共信號線，接地線和電源線。,3,a) 兩側(cè)各有兩條插孔 b) 兩側(cè)各有一條插孔,4,圖1 雙列直插式集成電路插入面包板的方式,5,2在面包板上的安裝技巧 1）集成電路的安裝 集成電路引腳必須插在面包板中央凹槽兩邊的孔中，插入時所有引腳應(yīng)稍向外偏，使引腳與插孔中的簧片接觸良好，所有集成塊的方向要致，缺口期左，便于正確布線和查線。集成塊在插入與拔出時要受力均勻以免引腳彎曲或斷裂。 2）連線 一般選直徑為0.6mm的單

3、股導(dǎo)線，長度適當(dāng)。先將兩頭絕緣皮剝?nèi)?mm8mm，然后把導(dǎo)線兩頭彎成直角，用鑷子夾住導(dǎo)線，垂直插入相應(yīng)的孔中。 3）布局 集成塊和晶體管的布局，一般按主電路信號流向的順序在一小塊面包板上直線排列。各級元器件圍繞各級的集成塊或晶體管布置，各元器件之間的距離應(yīng)視周圍元件多少而定。,6,合理布置地線。為避免各級電流通過地線時互相產(chǎn)生干擾特別要避免未級電流通過地線對某一線形成正反饋而產(chǎn)生自激，故應(yīng)將各級單獨接地，然后再分別接公共地線。,4）布線 第一級的輸入線與末級的輸出線、高頻線與低頻線要遠(yuǎn)離，以免形成空間交叉耦合，尤其在高頻電路中元器件插腳和連線應(yīng)盡量短而直，以免分布參數(shù)影響電路性能。 為使布線整

4、潔和便于檢查盡可能采用不同顏色的導(dǎo)線一般正電源線用紅色，負(fù)電源線用藍(lán)色，地線用黑色。要求連線緊貼面包板，注意盡量在器件周圍走線，一個孔只準(zhǔn)插一根線并且不允許導(dǎo)線在集成塊上方跨過。,7,8,一、 直流穩(wěn)壓電源 1.設(shè)計目的 1)熟悉集成穩(wěn)壓器的特點，能合理選擇使用； 2)掌握用集成穩(wěn)壓器組成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法； 3)掌握直流穩(wěn)壓電源的性能測試方法。,2.設(shè)計任務(wù) 利用集成穩(wěn)壓器設(shè)計一小功率直流穩(wěn)壓電源。 主要技術(shù)指標(biāo)如下： 輸出電壓： 能同時提供正、負(fù)電壓；輸出幅度Uo=3V12V連續(xù)可調(diào)； 輸出電流 IOmax=800mA； 紋波電壓的有效值 UO5mV； 穩(wěn)壓系數(shù) SV310-3； 電壓

5、調(diào)整率 KU3%； 電流調(diào)整率 KI1%； 輸入電壓(有效值) VI=220V22V,9,10,3.選擇集成穩(wěn)壓器，確定電路形式。,11,參考電路,12,1. 設(shè)計目的 1) 由集成運放構(gòu)成方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器電路。 2) 掌握信號振蕩頻率和輸出幅度的測量方法； 2.設(shè)計任務(wù) 用集成運放設(shè)計一個方波-三角波發(fā)生器。 滿足以下技術(shù)指標(biāo)： 1）振蕩頻率范圍為202kHz。 2）三角波振幅調(diào)節(jié)范圍為24V。,二、 方波、三角波發(fā)生電路,13,參考電路,14,1.設(shè)計目的 （1）熟悉測量放大器的性能指標(biāo)； （2）掌握測量放大器的設(shè)計方法、調(diào)試技術(shù)。 2.設(shè)計任務(wù) 利用通用型集成運放設(shè)計一個測量放大

6、器。 技術(shù)指標(biāo)要求： 差模電壓增益 可調(diào)； 增益非線性誤差 0.5 差模輸入阻抗 （應(yīng)由電路設(shè)計保證） 頻帶寬度 共模抑制比 最大輸出電壓峰峰值,三、測量放大器的設(shè)計,15,差模輸入信號源輸出頻率為500Hz，峰峰值為40mV的正弦波。 共模輸入信號：直流電壓V1=V2=5V 。,參考電路,集成運放： A741、A747、LM324,16,四、有源濾波器的設(shè)計,1.設(shè)計目的 1)進一步理解由運放組成的RC有源濾波器的工作原理； 2)熟練掌握二階RC有源濾波器的工程設(shè)計方法； 3)掌握濾波器基本參數(shù)的測量方法； 2.設(shè)計任務(wù) 利用集成運放設(shè)計一語音濾波器。技術(shù)指標(biāo)如下： 截止頻率： fH=300

7、0Hz , fL=300Hz； 阻帶衰減速率： -40DB/10倍頻程。 通帶增益：1。,17,參考電路,輸入正弦信號(VI=100mV，頻率自選) 。 集成運放： A747。 2人一組，一個人做低通濾波器，一個人做高通濾波器，然后2人電路合成一個帶通濾波器。,18,19,20,五、功放電路設(shè)計,1.設(shè)計目的 1) 掌握功率放大電路的工程設(shè)計方法； 3)掌握功率放大電路的調(diào)試與測量方法； 2.設(shè)計任務(wù) 已知RL=8，Vi=200mV,Vcc=12V,VEE=-12V。 性能指標(biāo)要求：Po1W。,21,參考電路,22,六、話筒放大器與混合前置放大器設(shè)計,1.設(shè)計目的 掌握音響放大器的設(shè)計方法與裝

8、調(diào)技術(shù)。 2.設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一具有話筒擴音、音調(diào)控制的音響放大器。指標(biāo)要求如下： 額定功率 P01W 負(fù)載阻抗 RL=8 頻響范圍 40Hz10kHz 輸入阻抗 Ri20k 音調(diào)控制特征：lkHz處的增益為0dB，100Hz和10kHz處均有12dB的調(diào)節(jié)范圍， AuL=AuH20dB。 器材：集成功率放大器LA4102一只，20低阻話筒輸出信號電壓為5mV，錄音機輸出信號電壓為100 mV ，集成運放LM324一只，8/2W負(fù)載電阻一只，8/4W揚聲器一只。電源VCC=+9V。,23,參考電路,24,25,26,設(shè)計報告,題目 設(shè)計目的 設(shè)計任務(wù) 技術(shù)指標(biāo) 參考電路圖 硬件調(diào)試所用儀器、 調(diào)

9、試過程和結(jié)果(數(shù)據(jù)、圖、表等) 參考文獻(xiàn) 總結(jié),27,色碼代表的意義,返回,基本電子元器件的識別與使用,28,電阻器的色環(huán)表示方法,返回,基本電子元器件的識別與使用,29,色環(huán)電阻示例,返回,基本電子元器件的識別與使用,第一環(huán)紅色，第一位有效數(shù)字為 2 第二環(huán)黃色，第二位有效數(shù)字4 第三環(huán)橙色，倍乘數(shù)103 誤差環(huán)本色，誤差為20%。,第一環(huán)黃色，第一位有效數(shù)字為 4 第二環(huán)紫色，第二位有效數(shù)字7 第三環(huán)紅色，倍乘數(shù)102 誤差環(huán)棕色，誤差為1%。,30,電位器表示,501 代表 500歐姆 ， 503 代表 50000歐姆 ，即50K。105代表阻值是1M的 。,31,電容的表示方法,容量大

10、的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10 uF/16V。 容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示。 字母表示法： 1m=1000 uF ，1P2=1.2PF ，1n=1000PF 數(shù)字表示法： 一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如：102表示10102PF=1000PF ， 224表示22104PF=0.22 uF,32,33,LM324和A741管腳,34,參考資料,1. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)仿真、實驗與課程設(shè)計張麗華 劉勤勤 等編，西安電子科技大學(xué)出版社； 2. 電子線路設(shè)計、實驗、測試謝自美主編，華中科技大學(xué)出版社； 3. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計高

11、吉祥主編，電子工業(yè)出版社。,35,電子電路調(diào)試技術(shù) 電子電路按照設(shè)計的電路參數(shù)進行安裝后,由于電路分布參數(shù)的影響、元件值的誤差等各種復(fù)雜的因素的影響，往往難于達(dá)到預(yù)期的效果。必須通過安裝后的測試和調(diào)整來加以改進,使電路達(dá)到設(shè)計要求。因此調(diào)試電子電路技術(shù)對從事電子技術(shù)及其有關(guān)領(lǐng)域工作的人員來說,是不可缺少的技能。 電路安裝完畢,通常不宜急于通電,先要認(rèn)真檢查連線、元器件安裝是否正確，確認(rèn)正確后,方可進入調(diào)試階段。 1）調(diào)試方法 調(diào)試包括測試和調(diào)整兩個方面。所謂電子電路的調(diào)試,是以達(dá)到電路設(shè)計指標(biāo)為目的而進行的一系列的測量一判斷一調(diào)整一再測量的反復(fù)進行的過程。為了使調(diào)試順利進行,設(shè)計的電路圖上應(yīng)當(dāng)

12、標(biāo)明各點的電位值,相應(yīng)的波形圖以及其它主要數(shù)據(jù)。,36,調(diào)試方法通常采用先分調(diào)后總調(diào)。任何復(fù)雜電路都是由一些基本單元電路組成的,因此,調(diào)試時可以循著信號的流程,逐級調(diào)整各單元電路,使其參數(shù)基本符合設(shè)計指標(biāo)。這種調(diào)試方法的核心是,把組成電路的各功能塊(或基本單元電路) 先調(diào)試好,并在此基礎(chǔ)上逐步擴大調(diào)試范圍,最后完成整機調(diào)試。具體調(diào)試步驟如下: （1）通電觀察 把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路。觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無異常氣味、手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象，如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源。排除故障后才可通電。通過通電觀察,認(rèn)為電路初步工作正常,方可轉(zhuǎn)入正常調(diào)試。 （2）靜態(tài)調(diào)試 交流、直流

13、并存是電子電路工作的一個重要特點。一般情況下,直流為交流服務(wù),直流是電路工作的基礎(chǔ)。因此,電子電路的調(diào)試有靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試之分。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒有外加信號的條件下所進行的直流測試和調(diào)整過程。如負(fù)載開路、接通電源,用萬用表測電源電壓是否正常,然后逐級粗測各級晶體管的靜態(tài)工作點,這樣能及時發(fā)現(xiàn)已損壞的元器件,判斷電路工作情況,并及時調(diào)整電路參數(shù),使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計要求。 （3）動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的。調(diào)試的技術(shù)是在電路的輸入端接入適當(dāng)頻率和幅值的信號,并循著信號的流向逐級檢測各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象,應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍,最后設(shè)法排除故障

14、。特別強調(diào)動態(tài)調(diào)試前要對電路進行消振。測試過程中不能憑感覺和印象,要始終借助儀器觀察。使用示波器時,最好把示波器的信號輸入方式置于“DC”擋,通過直流耦合方式,可同時觀察被測信號的交、直流成分。 電路能正常工作后,即可進行技術(shù)指標(biāo)測試。根據(jù)設(shè)計要求,逐一測試各項指標(biāo)。凡未能達(dá)到要求的,需分析原因并加以調(diào)整與改進。,37,2）調(diào)試中注意事項 調(diào)試結(jié)果是否正確,很大程度受測量正確與否和測量精度的影響。為了保證調(diào)試的效果,必須減小測量誤差,提高測量精度。為此需注意以下幾點: (1)正確使用測量儀器的接地端。凡是使用地端接機殼的電子儀器進行測量,儀器的接地端應(yīng)和放大器的接地端連接在一起,否則儀器機殼引

15、入的干擾不僅會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化,而且將使測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。 (2)測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗。因為,若測量儀器輸入阻抗小,則在測量時會引起分流,給測量結(jié)果帶來很大誤差。 (3) 測量儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。 (4) 要正確選擇測量點。用同一臺測量儀器進行測量時,測量點不同,儀器內(nèi)阻引進的誤差大小將不同。 (5) 測量方法要方便可行。需要測量某電路的電流時,一般盡可能測電壓而不測電流,因為測電壓不必改動被測電路,測量方便。 (6) 調(diào)試過程中,不但要認(rèn)真觀察和測量,還要善于記錄。只有有了大量的可靠的實際記錄并與理論結(jié)果加以比較,才能發(fā)現(xiàn)電路上的問題。

16、 (7) 調(diào)試時出現(xiàn)故障,要認(rèn)真查找故障原因,切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。因為重新安裝的線路仍可能存在各種問題,如果是原理上的問題,即使重新安裝也解決不了問題。所以應(yīng)當(dāng)把查找故障,分析故障原因,調(diào)試電路,看成一次好的學(xué)習(xí)機會,通過它來不斷提高自已分析問題和解決問題的能力。,38,電子電路抗干擾技術(shù) 在電子電路設(shè)計中，如果元器件的安裝與布線不合理，就有可能產(chǎn)生噪聲而形成干擾，另外在工作環(huán)境中存在著自然界或人為因素產(chǎn)生的電磁信號,如50Hz 交流電壓、發(fā)電機、電動機、日光燈等帶來的雜散電磁波,這些電磁信號干擾通過一定的途徑進入電子設(shè)備,也會影響電路的性能，嚴(yán)重時電路將無法正常工作。因

17、此為了提高電子電路的工作可靠性和穩(wěn)定性，必須在設(shè)計中采取必要的抗干擾措施。下面介紹電子電路中常見的幾種干擾及其抑制方法。 1）電網(wǎng)高頻干擾及其抑制 任何電子設(shè)備都需要直流電源,而直流電源一般是由電網(wǎng)來的交流電壓經(jīng)變壓器變壓,再經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓等電路產(chǎn)生的直流電壓提供。當(dāng)交流電網(wǎng)的負(fù)載突變時(如電動機的啟動和制動) ,在負(fù)載突變處交流電源線與地之間將產(chǎn)生高頻干擾電壓,這個電壓引起的高頻電流經(jīng)過直流穩(wěn)壓電源、放大電路等與地之間的分布電容,經(jīng)地線再回到電網(wǎng)。這個高頻電流不僅沿導(dǎo)線流動,而且凡是有電容的地方都有它的良好通路,其中變壓器的分布電容引起的干擾電壓最大,從而影響電子電路的正常工作,尤其是高

18、靈敏度的放大電路影響更為突出,因此必須采取措施加以抑制。常用抑制方法如下： (1) 在穩(wěn)壓電源中電源變壓器一次側(cè)、二次側(cè)之間加屏蔽層,同時屏蔽層要很好接地,。此時高頻電流由變壓器一次側(cè)通過屏蔽層流入地線而不經(jīng)過后面的電路。 (2)在穩(wěn)壓電源交流進線處加濾波器,用以濾去高頻干擾, 一般L 為幾十毫亨,C為幾千微法。 (3) 抑制交流干擾的另一個措施是采用“浮地”,即交流地線和直流地線分開,且只有交流地線接大地,這樣可避免交流干擾由公共地線串入,而影響電路的正常工作。,39,2）雜散電磁場干擾及其抑制 放大電路周圍存在雜散電磁場時,放大電路的輸入電路或某些重要元器件處于這種變動的電場和磁場中,就會

19、感應(yīng)出干擾電壓。對于一個放大倍數(shù)比較高的放大器來說,只要第一級引入一點微弱的干擾電壓,經(jīng)過各級放大,放大器的輸出端就有一個較大的干擾電壓。 干擾源和放大器的輸入電路之間,存在著雜散電容C,構(gòu)成了干擾電流的回路。此干擾電流在放大器的輸入電阻Ri 上產(chǎn)生干擾電壓。放大器輸入電阻越大,或雜散電容C越大,干擾電壓也就越大。,對于雜散電磁場的干擾,可采用下列措施: (1) 合理布局：為了減少分布參數(shù)的影響,要合理布局被測電路的元器件位置。高增益和高頻電路的輸入和輸出應(yīng)彼此遠(yuǎn)離,電源變壓器和濾波電容應(yīng)遠(yuǎn)離電路的輸入級。對有輸入變壓器的放大器,應(yīng)注意將輸入變壓器的線圈安裝得和干擾磁場垂直,以減少感應(yīng)的干擾電

20、壓。電路的布線要合理,連線盡可能短。電路的輸入線、輸出線、交流、直流、弱信號、強信號等的聯(lián)線要盡可能分開走線,不要平行走線。輸入走線越長,越容易接收干擾。 (2) 屏蔽：屏蔽有靜電屏蔽和磁屏蔽兩種。屏蔽結(jié)構(gòu)可以將干擾源或受干擾元件用屏蔽罩屏蔽起來,特別是多級放大器的第一級更為重要,或第一級的輸入線采用具有金屬套的屏蔽線,屏蔽線的外套接地。在抗干擾要求較高時,可把放大器的前級或整個放大器都屏蔽起來。靜電屏蔽采用電導(dǎo)率較高的材料,如銅、鋁或鐵等金屬,其原理是在屏蔽罩接地后干擾電流經(jīng)屏蔽罩外層短路入地。磁屏蔽用具有高磁導(dǎo)率的磁性材料,如坡莫合金或鐵等金屬,其磁阻遠(yuǎn)小于被干擾電路與屏蔽罩之間空氣隙的磁

21、阻,因而干擾磁場的磁力線大部分通過屏蔽罩而不通過氣隙進入被干擾電路。此外,屏蔽罩的不同形狀其影響也不同,圓柱形屏蔽罩效果最好。,40,3）放大電路的自激及其抑制 電子設(shè)備的自激是實踐中最易發(fā)生的問題,防止自激不僅是在電路上采取措施,而且在結(jié)構(gòu)工藝上也應(yīng)予以足夠的重視。 (1)在放大電路中采用外部相位補償電路消除自激。 (2)在電源端加接電源去耦濾波電路。 (3)印制板的布線要注意:電源線、地線要盡量加粗和縮短,以減少環(huán)路電阻,轉(zhuǎn)角處應(yīng)圓滑;信號線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電源線。,41,4）信號地之間的干擾及其抑制 信號地是指信號電路、邏輯電路和控制電路的地。由于信號地必須通過導(dǎo)線連線,而任何導(dǎo)線都有一定的阻抗,流過各線的電流有所不同,因此各個接地點的電位不完全相同。設(shè)計接地點的目的是為了盡量減少各電路電流流過公共地阻抗時產(chǎn)生的耦合干擾,還要避免地環(huán)路電流,從而避免環(huán)路電流與其他電路產(chǎn)生耦合干擾。信號地的連接方法有下列幾種。 (1)單點接地。它是把各電路的地線接在一點上,這種方法的優(yōu)點是不