【正文】 均具有較小的噪聲電動勢。 RX 型線繞電阻器的分布電容和分布電感較大，僅用于工作頻率低于 50KHZ的電路 15 中； RH型合成膜電阻器和 RS 型有機(jī)實(shí)心電阻器的工作頻率在幾十MHZ 左右； RT 型碳膜電阻器的工作頻率可達(dá) 100MHZ； RJ 型金屬膜電阻和 RY 型氧化膜電阻器的工作頻率可高達(dá)幾百 MHZ。 電阻器的選擇 電阻器除阻值和功耗等參數(shù)以外，還應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行考慮： A. 掌握所設(shè)計電路對電阻器的特殊要求 ，即對高頻特性、過載能力、精度、溫度系數(shù)等方面的技術(shù)要求。 集成電路的種類繁多，選用方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)主體方案考慮應(yīng)選用什么功能的集成電路，再進(jìn)一步考慮它的具 體 14 性能，然后再根據(jù)價格等因素決定選用什么型號。眾所周知，電子元器件的種類繁多，而且不斷出現(xiàn)新產(chǎn)品，這就需要用戶經(jīng)常關(guān)心元器 件的新信息和新動向，多查閱資料。 各單元電路之間要注意在外部條件、元器件使用、連接關(guān)系等方面的配合，盡可能減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以保證電路最簡單、工作最可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 12 （ 2）擬定出各單元電路的要求后應(yīng)全面檢查一遍，確實(shí)無誤后方可按一定順序分別設(shè)計各單元電路。任何復(fù)雜的電子電路，都是由若干具 有簡單功能的單元電路組成的，這些單元電路的性能指標(biāo)往往比較單一。 選擇方案應(yīng)注意的幾個問題： （ 1）應(yīng)當(dāng)針對關(guān)系到電路全局的問題，開動腦 筋，多提一些不同的方案，深入分析比較，有些關(guān)鍵部分，還要提出各種具體 10 電路，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行分析比較，從而找出最優(yōu)方案。因此在設(shè)計電路時，應(yīng)根據(jù)情況靈活掌握。 一、模擬電子電路設(shè)計 電子電路設(shè)計一般包括擬訂性能指標(biāo)、電路的預(yù)設(shè)計、實(shí)驗和修改設(shè)計等環(huán)節(jié)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種通用和專用的模擬和數(shù)字 8 集成塊大量涌現(xiàn)，所以單元電路一般不再需要進(jìn)行設(shè)計，而只需要正確選用集成塊就可以了。 （ 4）總結(jié)報告。 （ 6）收獲和體會及存在的問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。 （ 3）方案選擇與論證。 3. 撰寫總結(jié)報告階段 總結(jié)報告是學(xué)生對課程設(shè)計全過程的系統(tǒng)總結(jié)。此后是對方案中 的單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計計算，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計算。 6. 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。 2. 通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗課著眼于通過實(shí)驗驗證課程的基本理論，并培養(yǎng)學(xué)生的初步實(shí)驗技能。 1 第一章 概論 “電子技術(shù)課程設(shè)計”是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練，這種訓(xùn)練是通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一課題的設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成的。而課程設(shè)計則是針對某一 門課程的要求，通過一階段課程的各教學(xué)環(huán)節(jié)（課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)和實(shí)驗）之后，對學(xué)生進(jìn)行的綜合性訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論知識與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立地解決實(shí)際問題。 3. 進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和 特性，并掌握合理選用的原則。 7. 通過課程設(shè)計培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)及嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖）。學(xué)生應(yīng)按規(guī)定的格式編寫設(shè)計說明書。 （ 4）方案的原理框圖，總體電路圖、布線圖，以及它們的說明；單元電路的設(shè)計方案與計算說明；元器件選擇和電路參數(shù)計算的說明等。 5 4. 成績評定 課程設(shè)計結(jié)束后，教師將根據(jù)以下幾個方面來評定成績： （ 1）設(shè)計方案的正確性與合理性。 三、電子電路課程設(shè)計的一般方法與步驟 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)設(shè)計任務(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)計要求的完整的系統(tǒng)電路圖。因此，電子電路的系統(tǒng)設(shè)計就顯得越來越重要。 衡量設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)：工作穩(wěn)定可靠，能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路簡單、成本低、功耗低；所采用元器件的品種少、體積??；便于生產(chǎn)、測試和維修等。 1. 總 體方案的設(shè)計與選擇 設(shè)計電路的第一步就是選擇總體方案，所謂選擇總體方案是根據(jù)設(shè)計任務(wù)、指標(biāo)要求和給定的條件，分析所要設(shè)計電路應(yīng)完成的功能，并將總體功能分解成若干單元，分清主次和相互的關(guān)系，形成若干單元功能模塊組成的總體方案。 圖 21 電子電路設(shè)計一般步驟 （ 2）要考慮方案的可行性、性能、可靠性、成本、功耗和體積等實(shí)際問題。在明確每個單元電路的技術(shù)指標(biāo)后，要分析清楚單元電路的工作原理，設(shè)計出各單元的電路結(jié)構(gòu)形式，盡量采用學(xué)過的或熟悉的單元電路，要善于通過查資料，分析研究一些新型電路，開發(fā)利用新型器件，亦可在與設(shè)計要求相近的電路基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)或進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計。 （ 3）選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。各單元電路擬定后應(yīng)全面地 檢查一次，看每個單元各自的功能是否能實(shí)現(xiàn)，信息是否能暢通，總體功能是否滿足要求，如果存在問題必須及時做出局部調(diào)整。 集成電路的選擇 集成電路的廣泛應(yīng)用，不僅減少了電子設(shè)備的體積和成本，提高了可靠性，使安裝調(diào)試和維修變得比較簡單，而且大大簡化電子電路的設(shè)計。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案，滿足功耗、電壓、溫度、價格等多方面的要求，而且應(yīng)考慮到封裝方式。 B. 優(yōu)先選用通用型的電阻器，因為此類電阻器價格低、貨源足。 D. 按照電路對溫度穩(wěn)定性的 要求，選擇溫度系數(shù)不同的電阻器。 F． 所選用電阻器的額定功率必須大于實(shí)際承受功率的兩倍。 B． 注意所設(shè)計電路對電容器絕緣電阻和損耗角正切值 tanδ的要求。電容器的損耗有時 也直接影響到電路的性能，在振蕩電路中、中頻回路和濾波器等電路中，要求 tanδ盡可能小，以提高電路的品質(zhì)因數(shù) Q。 電位器的選擇 17 電位器的主要參數(shù)有標(biāo)稱阻值、精度、額定功率、電阻溫度系數(shù)、阻值變化規(guī)律、躁聲、分辨率、絕緣電阻、耐磨壽命、平滑性、零位電阻、啟動 力矩、耐潮性等。 B． 選擇電位器的阻值變化規(guī)律。此外，直線式電位器還用于晶體管電路中工作 18 點(diǎn)的調(diào)節(jié)，接收機(jī)中 AGC電壓的控制以及電視機(jī)中楨線性、楨幅、行同步、楨同步等的調(diào)節(jié)；反對數(shù)式電位器阻值在轉(zhuǎn)角較小時變化大，以后逐漸變小。 分立元器件的選擇 分立元器件包括二極管、三極管、場效應(yīng)管和晶閘管等，選擇器件的種類不同，注意事項也不同。選用的元器件參數(shù)值最終都必須采用標(biāo)稱值。例如，如果實(shí)際電路中的三極管的 VCE 的最大值為 20V，挑選三極管時應(yīng)按 V（ BR） CEO≥ 30V 考慮。 在滿足性能指標(biāo)和上述各項要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用現(xiàn)有的或容易 買到的元器件，以節(jié)省時間和精力。 （ 1）畫總電路圖的一般方法 畫總電路圖應(yīng)注意信號的流向，通常從輸入端或信號源畫起，由左到右或由上到下按信號的流向的主通道依次畫出單元電 21 路。連線通常畫成水平線或豎線，一般不畫斜線。電路圖的安排要緊湊、協(xié)調(diào)，疏密恰當(dāng) ，避免出現(xiàn)有的地方畫的很密，有的地方卻空出一大塊。除中大規(guī)模器件外，其余元器件的符號應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 2）審圖 因為在設(shè)計過程中有些問題難免考慮不周，所以在畫出總電路圖之后，要進(jìn)行全面審查，審圖時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 先從全局出發(fā)，檢查總體方案是否合適，有無問題，再檢查各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適； 檢查各單元電路之間的配合有無問題； 檢查電路圖中有無煩瑣之處，是否可以簡化； 要特別注意電路圖中各元器件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實(shí)驗時損壞； 解決所發(fā)現(xiàn)的全部問題后，若改動較多，應(yīng)當(dāng)復(fù)查一遍。 （ 1）電子電路的安裝 簡單的電子電路安裝可在接插板（面包板）上完成。 24 組裝分立元件時應(yīng)使標(biāo)志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。 正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠 ，而且便于檢查、調(diào)試和故障的排除。因此，調(diào)試必須按一定的方法和步驟進(jìn)行。使用萬用表對檢查連線很有幫助。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，待故障排除后方可重新通電。 調(diào)試的方法有兩種。下面介紹分塊調(diào)試。 靜態(tài)調(diào)試一般指在沒有外加信號的條件下測試電路各點(diǎn)的電位，如測試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字電路的各輸入、輸出電平及邏輯關(guān)系等，將測試獲得的數(shù)據(jù)與設(shè)計值進(jìn)行比較，若超出指標(biāo)范圍，應(yīng)分析原因，并進(jìn)行處理。 E． 整機(jī)聯(lián)調(diào) 對于復(fù)雜的電子電路系統(tǒng)，在分塊調(diào)試的過程中，由于是逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍，故實(shí)際上已完成了某些局部聯(lián)調(diào)工作。使用示波器時，最好把示波器信號輸入方式置于“ DC”檔，即采用直流耦合方式可以同時觀察被測信號的交、直流成分。 D． 調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和檢測，還要認(rèn)真記錄，包括記錄觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)、波形及相位關(guān)系，必要時在記錄中應(yīng)附加說明，尤其是那些和設(shè)計不符合的現(xiàn)象更是記錄的重點(diǎn)。出現(xiàn)故障時，不要手忙腳亂，馬虎從事，要認(rèn)真查找故障原因，仔細(xì)作出判斷，切不可一遇到故障解決不了時就 拆線重新安裝，因為重新安裝的線路仍然存在各種問題，況且原理上的問題也不是重 30 新安裝電路就能解決的。 假如是原來正常運(yùn)行的電子電路，使用一段時間出現(xiàn)故障，其原因可能是元器件損壞，或連線發(fā)生短路，也可能是使用條件的變化影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。 D． 誤操作。查找模塊內(nèi)部故障的步驟如下： A． 檢查用于測量的儀器是否使用得當(dāng)。 D． 斷開故障模塊輸出端所接的負(fù)載，可以判斷故障來自模塊本身還是負(fù)載。如果懷疑某個元器件損壞，必須對它進(jìn)行單獨(dú)測試，并對已損壞的元器件進(jìn)行更換。 前面介紹的通用方法對一般電子電路都適用，但它具有一定的盲目 性，效率低。如斷開負(fù)載電路仍不能正常工作，則要檢查輸入信號波形是否符合要求。 （ 2）內(nèi)容提要。 （ 6）繪出總體電路圖及必要的波形圖 ，并說明電路的工作原理。 （ 9）所用元器件的編號列表。因此，干擾與抗干擾成為電子電路設(shè)計中的一個非常重要的內(nèi)容。電子系統(tǒng)內(nèi)的噪聲信號，尤其是功率級內(nèi)高頻振蕩電路和功率開關(guān)電路所產(chǎn)生的噪聲信號是系統(tǒng)內(nèi)部的主 要干擾源。 抗干擾技術(shù)主要是從干擾進(jìn)入電子系統(tǒng)的通路上來采取抑制措施。 （ 2）常用的抗干擾措施 電網(wǎng)干擾及抗干擾措施 37 大多數(shù)電子電路的直流電源都是由電網(wǎng)交流電源經(jīng)整流濾波、穩(wěn)壓后提供的。 為了防止這些從交流電源線引入的干擾，常見的抗干擾措施有： A． 采用交流穩(wěn)壓器。它接在電源變壓器之前，其特性是讓交流50HZ 基波通過，而濾去高頻干擾信號，改善電源波形。因此，在初、次級線圈之間加一個金屬屏蔽層，并將屏蔽層接地，可有效地減小分布電容值，從而有效地抑制高頻干擾信號通過電源變壓器進(jìn)入初級線圈，這是最常見的抗電源干擾的措施。 若欲阻止 50HZ 工頻干擾，則選用 f ＝ 50HZ。 地線干擾及抗干擾措施 地線干擾是存在于電子系統(tǒng)內(nèi)的干擾。 C． 模擬地和數(shù)字地也應(yīng)分開，然后再在一點(diǎn)上接公共地，切忌兩者交叉混連。 B． 信號間的干擾。信號線越長表明信號源與電子系統(tǒng)的距離越遠(yuǎn)，則信號地線也越長，即地線電阻就越大，會導(dǎo)致信號源的地與電子系統(tǒng)的地不是等電位，而形成較大的電位差，此電位差構(gòu)成長 線信號的地線干擾信號。因為空間電磁場在每個絞環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是相同的，但對每一條線來說，感應(yīng)電動勢可互相抵消，因此，不會對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生影響。光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，兩者相互絕緣地密封在一起，信號從發(fā)光二極管一方輸入，使發(fā)光二極管發(fā)光，光照射到光敏晶體管基極上，使光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并從集電極輸出。 光電耦合器分為傳送模擬信號和傳送數(shù)字信號兩種類型。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的研究和應(yīng)用又取得了新的進(jìn)展，其中尤以可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用令人矚目。分析組合邏輯電路，就是通過分析確定電 43 路的邏輯功能，再根據(jù)給出的實(shí)際邏輯問題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的最簡單邏輯電路，這即是設(shè)計組合電路時要完成的工作。在許多情況下，提出的設(shè)計要求是具有一定因果關(guān)系的實(shí)際問題，這時就需要通過邏輯抽象的方法，用一個邏輯函數(shù)來描述這一因果關(guān)系。以二值邏輯的 0、 1分別代表輸入變量和輸出變 量的兩種不同狀態(tài)，這里的 0 和 1的具體含義完全由設(shè)計者 44 人為選定，這項工作也叫做邏輯狀態(tài)賦值。 將邏輯函數(shù)化簡或變換成適當(dāng)?shù)男问健? B． 在使用中規(guī)模集成常用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)電路時，需要把函 45 數(shù)式變換為適當(dāng)?shù)男问?，以便能用最少的器件和最簡單的連線接成所要求的邏輯電路。 （ 2）利用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路 由于人們在實(shí)踐中遇到的邏輯問題層出不窮，因而為解決這些邏輯問題而設(shè)計的邏輯電路也不勝枚舉。因為每 46 一種中規(guī)模集成電路的組合邏輯電路都有確定的邏輯功能，并可以寫成邏輯函數(shù)式的形式，所以，為了使用這些器件構(gòu)成所需要的邏輯電路，必須把要產(chǎn)生的邏輯函數(shù)變換成與所用器件的邏輯函數(shù)式類似的形式。 如果可用的中規(guī)模集成電路的品種有限，而這些器件的邏輯函數(shù)式又與要求產(chǎn)生的邏輯函數(shù)在形式上相差甚遠(yuǎn)，就不宜采用這些器件來設(shè)計所需的邏輯電路了。 當(dāng)選用小規(guī)模集成電路做設(shè)計時，電路最簡的標(biāo)準(zhǔn)是所用門電路的數(shù)目最少，而且門電路的輸入端數(shù)目也最少。 定義輸