【正文】 模擬 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 指 導(dǎo) 書 唐治德 熊 蘭 申利平 王明昌 夏鳴風(fēng) 汪金剛 電氣工程學(xué)院 2020 年 6 月 2 目 錄 1． 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的基礎(chǔ)知識 …………………………… .3 2． 課程設(shè)計專題 ……………………………………………… 7 2． 1 有源濾波系統(tǒng) ……………………………………………… ..7 2． 2 增益可程控的衰減及放大系統(tǒng) ………………… .………… 9 2． 3 OCL 音頻功率放大器的設(shè)計 ……………………… .………… 12 2． 4 音頻擴(kuò)大機(jī)電路 的設(shè)計 ……………………… .………… .… 15 2． 5 電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計 …………………………………………… 22 2． 6 溫度報警電路的設(shè)計 ……………………… .……… .…… 25 2． 7 穩(wěn)壓電源 ……………………… .………………… 。 29 2． 8 三相電相序檢測與指示 ………………………… ..………… 32 2． 9 簡單電阻、電容和電感測試電路 …………………………… 34 2． 10 心電放大器的設(shè)計 ……………………… .………… ..…… 38 2． 11 多種信號發(fā)生器 …………………… .… ,………… .… .…… 41 2. 12 臺燈自動開關(guān)盒 ……………………… .……… .… ..…… 41 3. 電子技術(shù)（ II）課程設(shè)計 2020 級報名表 …………………… .51 4. 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計要求 ………………………………… .. 52 3 1．電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的基礎(chǔ)知識 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計包括選擇課題、電子電路設(shè)計、組裝、調(diào)試和總結(jié)報告等教學(xué)環(huán)節(jié)。這里介紹課程設(shè)計的有關(guān)知識。 １－１ 電子電路設(shè)計方法 在設(shè)計一個電子電路系統(tǒng)時，首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇，然后對方案中的各部分進(jìn)行單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算 和器件選擇，最后將各部分連接在一起，畫出一個符合設(shè)計要求的系統(tǒng)電路圖。 一、 明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求 對系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。 二、 方案選擇 把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分解為若干個單元電路，并畫出一個能表示各單元功能的整機(jī)原理框圖。 方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握的知識和資料，針對系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計。在此過程中要敢于探索，勇于創(chuàng)新，爭取方案的設(shè)計合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點的分析，最后設(shè) 計出一個完整框圖。 三、 單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇 根據(jù)系統(tǒng)的指標(biāo)和功能框圖，明確各部分任務(wù)，進(jìn)行各單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇。 １． 單元電路的設(shè)計 單元電路是整機(jī)的一部分，只有把單元電路設(shè)計好才能提高整機(jī)設(shè)計水平。 每個單元電路設(shè)計前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬訂出單元電路的性能指標(biāo)，與前后級之間的聯(lián)系，分析電路的組成形式。具體設(shè)計時，可以模仿成熟的先進(jìn)的電路，也可以創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必須保證性能要求。而且，不僅單元電路本身要求設(shè)計合理，各單元電路間也要互相配合，注意各部分的輸入、輸出信號和控制信 號的關(guān)系。 ２． 參數(shù)計算 為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求，就需要用電子技術(shù)知識對參數(shù)進(jìn)行計算，例如放大電路中各電阻值、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(shè)計要求。 計算參數(shù)時，同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計功能、在實踐中真正可行的參數(shù)。 計算電路參數(shù)時應(yīng)注意下列問題： （ 1） 元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求。 4 （ 2） 元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般應(yīng)大于額定值的 .5 倍。 （ 3） 電阻和電容的參數(shù)應(yīng) 選計算值附近的標(biāo)稱值。 ３． 器件選擇 （ 1） 阻容元件的選擇 注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。 （ 2） 分立元件的選擇 包括二極管、雙極型三極管、場效應(yīng)管、光電二（三）極管等。根據(jù)他們的用途分別進(jìn)行選擇。 （ 3） 集成電路的選擇 根據(jù)電路功能、性能指標(biāo)選擇集成電路。注意集成電路的功耗、電源電壓、工作速度是否滿足設(shè)計要求。 通過查閱有關(guān)設(shè)計手冊，進(jìn)行元器件的選擇。 四、 電路圖的繪制 電路圖通常是在系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是電路組裝、調(diào)試和維修的依據(jù)。繪制電路圖時，注意以下幾點： （ 1） 元器件布 局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。 （ 2） 注意信號流向。一般從輸入端或信號源開始，由左至右或上至下按信號的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。 （ 3） 圖形符號標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)標(biāo)注。 （ 4） 連線應(yīng)為直線，盡量少交叉和折彎。 理論設(shè)計的電路必須進(jìn)行組裝、調(diào)試和測試，檢查電路能否滿足設(shè)計功能和性能要求。 １－２ 電子電路的組裝、調(diào)試與總結(jié) 電子電路設(shè)計好后，便可進(jìn)行組裝、調(diào)試，最后對課題內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié) 一、 電子電路的組裝 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計中組裝 2 電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方式。焊接組裝可提高學(xué)生焊 接技術(shù)，但器件可重復(fù)利用率低。在面包板上無器件組裝便于插接且電路便于調(diào)長工，并可提高器件重復(fù)利用率。下面介紹在面包板上用插接方式組裝電路的方法。 1． 集成電路的裝插 插接集成電路時首先應(yīng)認(rèn)清方向，不要倒插，所有集成電路的插入方向要保持一致，注意管腳不能彎曲。 2． 元器件的位置 根據(jù)電路圖的各部分功能確定元器件在面包板上的位置，并按倍民的流向?qū)⒃骷樀剡B接，以易于調(diào)試。 3． 導(dǎo)線的選用和連接 導(dǎo)線直徑應(yīng)和面包板插孔直徑相一致，過粗會損壞插孔，過細(xì)則與插孔接觸不良。 為檢查電路的方便，根據(jù)不同用途，導(dǎo)線可以選用不同的顏色 。一般習(xí)慣是正電源用紅線，負(fù)電源用藍(lán)線，地線用黑線，信號線用其他顏色的線等。 連接用的導(dǎo)線要求緊貼在面包板上，避免接觸不良。連線不允許跨接在集成電路上，一般從集成電路周圍通過，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。 組裝電路時注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊 5 美觀，而且能提高電路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。 二、 電子電路的調(diào)試 通常有以下兩種調(diào)試電路的方法： 第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法。把一個總電路按框圖上的功能分成若干單元電路分別進(jìn)行安裝和調(diào)試，在完成各單元電路調(diào) 試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。對于新設(shè)計的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。該方法適于課程設(shè)計中采用。 第二種方法是整個電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。這種方法適于定型新產(chǎn)品。 調(diào)試時應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準(zhǔn)確記錄電路各部分的測試數(shù)據(jù)和波形，以便于分析和運(yùn)行時參考。 一般調(diào)試步驟如下： 1． 通電檢查 電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯。 2． 通電檢查 接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異常現(xiàn) 象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排隊故障后方可重新通電。 3． 單元電路調(diào)試 在調(diào)試單元電路時應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指標(biāo)和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試，通過調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試標(biāo)要求。 4． 整機(jī)聯(lián)調(diào) 各單元電路調(diào)試過錯成后就為整機(jī)調(diào)試打下了基礎(chǔ)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時應(yīng)觀察各單元電路連接后各級之間的信號關(guān)系，主要觀察動態(tài)結(jié)果，檢查電路 的性能和參數(shù)，分析測量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計要求，對發(fā)現(xiàn)的故障和問題及時采取處理措施。 電路故障的排隊可以按下述 8 種方法進(jìn)行： 信號尋跡法 尋找電路故障時，一般可以按信號的流程逐級進(jìn)行。從電路的輸入端加入適當(dāng)?shù)男盘?，用示波器或電壓表等儀器逐級檢查信號在電路內(nèi)各部分偉輸?shù)那闆r，根據(jù)電路的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問題，應(yīng)及時處理。調(diào)試電路時也可從輸出級向輸入能倒推進(jìn)行，信號從最后一級電路的輸入端，繼續(xù)進(jìn)行檢查。這里所指的“適當(dāng)信號”是指頻率、電壓幅值等參數(shù)應(yīng)滿足電路要求，這樣才能使調(diào)試順利進(jìn)行 。 對分法 把有故障的電路分為兩部分，先檢測這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對有故障的部分對分檢測，一直到找出故障為止。采用“對分法”可減少調(diào)試工作量。 分割測試法 對于一些有反饋的環(huán)形電路，如振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級的工作情況互相牽連，這時可采取分割環(huán)路方法，將反饋環(huán)去掉，然后逐級檢查，可更快地查出故障部分。對自激振蕩現(xiàn)象也可以用此法檢查。 電容器旁路法 如遇電路發(fā)生自激振蕩或寄生調(diào)幅等故障，檢測時可用一只容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響，據(jù)此分析故障的部 位。在放大電路中，旁路電容失效或開路，使仙反饋加強(qiáng)，輸出量下降，此時用適當(dāng)?shù)碾娙莶⒙?lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅度恢復(fù)正常，也就可斷定旁路電容的問題。這種檢查可能要多處試驗才有結(jié)果。這時要細(xì)心分析可能引起故障的原因。這種方法也用來檢查 6 電源濾波和去耦電路的故障。 對比法 將有總是的電路狀態(tài)、參數(shù)與相同的正常電路進(jìn)行逐項對比。此方法可以較快地從異常的能數(shù)中分析出故障。 替代法 把已調(diào)試好的單元電路代替有故障或有疑問的相同的單元電路（注意共地），這樣可以很快判斷故障部位。有時元器件的故障不很明顯，如電容漏 電、電阻變質(zhì)、晶體管和集成電路性能下降等，這時用相同規(guī)格的優(yōu)質(zhì)元器件逐一替代實驗，就可以具體地判斷故障點，加快查找故障點的速度，提高調(diào)試效率。 靜態(tài)測試法 故障部位找到后，要確定是哪一個或哪幾個元件有問題，最常用的就是靜態(tài)測試法和動態(tài)測試法。靜態(tài)測試法是用萬用表測試電阻值、電容漏電、電路是否斷路或短路，晶體客和集成電路的各引腳電壓是否正常等。這種測試是在電路不加信號時進(jìn)行的，所以叫靜態(tài)測試。通過這種測試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。 動態(tài)測試法 當(dāng)靜態(tài)測試還不能發(fā)現(xiàn)故障原因時，可以采用動態(tài)測試法。測試時在電路輸入 端加上適當(dāng)?shù)男盘栐贉y試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判別故障原因。 組裝電路要認(rèn)真細(xì)心，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。安裝電路要注意布局合理。調(diào)試電路要注意正確使用測量儀器，系統(tǒng)各部分要“共地”調(diào)試過程中不斷跟蹤和記錄觀察的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)和波形。通過組裝調(diào)試電路，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高設(shè)計水平，圓滿完成設(shè)計任務(wù)。 三、 課程設(shè)計總結(jié)報告 課程設(shè)計的總結(jié)報告是對學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報告的能力訓(xùn)練。通過寫報告，不僅把設(shè)計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實踐內(nèi)容上升到理論高度?？偨Y(jié)報告應(yīng)包括以下幾點： （ 1） 課題名稱。 （ 2） 內(nèi)容摘要。 （ 3） 設(shè)計內(nèi)容及要求。 （ 4） 比較和選定設(shè)計的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖。 （ 5） 單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇。 （ 6） 畫出完整的電路圖，并說明電路工作原理。 （ 7） 組裝調(diào)試的內(nèi)容。包括： ① 使用的主要儀器和儀表。 ② 調(diào)試電路方法和技巧。 ③ 測試的數(shù)據(jù)和波形并與計劃處結(jié)果比較分析。 ④ 調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。 （ 8） 總結(jié)設(shè)計電路的優(yōu)缺點，指出課題的核心及價值，提出改進(jìn)意見和展望。 （ 9） 列出系統(tǒng)需要的元器件。 （ 10） 列出參考文獻(xiàn)。 （ 11） 收獲、體會。 7 2． 課程設(shè)計專題 2． 1 有源濾波系統(tǒng) 一、 目的 掌握有源濾波器的設(shè) 計、組裝及調(diào)試方法。 掌握低通、高通、帶通、帶阻二階有源濾波器的傳遞函數(shù)。 掌握各種有源濾波器參數(shù)的選擇方法。 二、 設(shè)計內(nèi)容及要求 ⑴ 設(shè)計二階有源代通濾波器。要求截止頻率 f0=1000HZ；通帶內(nèi)電壓入大倍數(shù) A0=15，品質(zhì)因數(shù) Q=。設(shè)計電路圖，列出電路的傳遞函數(shù)，正確選擇電路中的參數(shù)。 ⑵ 設(shè)計二階有源高通濾波器。要求截止頻率 f0=100HZ；通帶內(nèi)壓壓放大倍數(shù) A0=10，品質(zhì)因數(shù) Q=。設(shè)計電路圖，列出電路的傳遞函數(shù)，正確選擇電路中的參數(shù)。 ⑶ 設(shè)計二階有源帶通濾波器。中心頻率 f0=1000HZ；通帶內(nèi)壓壓放大倍數(shù) A0=10，品質(zhì)因數(shù) Q=。設(shè)計電路圖，列出電路的傳遞函數(shù)，正確選擇電路中的參數(shù)。 ⑷ 設(shè)計二階有源帶通濾波器，帶陰中心頻率 f0=1000HZ。設(shè)計電路圖，列出電路的傳遞函數(shù)，正確選擇電路中的參數(shù)。 ⑸ 組裝、調(diào)試四種有源濾波器。 ⑹ 寫出設(shè)計、實驗總結(jié)報告，、畫出完整的電路圖。 三、 有源濾波器的工作原理 有源濾波器是通過有用頻率信號面同時抑制無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器由集成運(yùn)算放大器、電陰和電容組成。通常使用的有源濾波器有低通濾波