【正文】 2）狀態(tài)化簡 若兩個電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同一個次態(tài)去，則稱這兩個狀態(tài)為等價狀態(tài)，等價狀態(tài)是重復(fù)的，可以合并為一個。設(shè)計同步時序邏輯電路的一般步驟如下： （ 1）邏輯抽象 把要求實現(xiàn)的時序邏輯功能表示為時序邏輯函數(shù)，可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的形式，也可用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的形式，這就需要： 分析給定的邏輯問題，確 定輸入變量、輸出變量以及電路的 48 狀態(tài)數(shù)。 最后，按照上面比較的結(jié)果，畫出設(shè)計的邏輯電路圖。 兩者形式類同，所選器件的邏輯函數(shù)式包含更多的輸入變量和乘積項，這時只需對 多余的變量輸入端和乘積項作適當處理，也能很方便地得到所需要的邏輯電路。為了方便人們使用，這些邏輯電路已經(jīng)被制成了中規(guī)模的標準化集成電路產(chǎn)品。 工藝設(shè)計。 A． 在使用小規(guī)模集成門電路進行設(shè)計時，為獲得最簡單的設(shè)計結(jié)果，應(yīng)將函數(shù)式化成最簡形式，即函數(shù)式中相加的乘積項最少，而且每個乘積項的因子也最少。 寫出邏輯函數(shù)式。一般總是把引起事件的原因作為輸入變量，而把事件的結(jié)果作為輸出變量。 （ 1）組合 邏輯電路的設(shè)計 組合邏輯電路在設(shè)計過程中，應(yīng)注意掌握組合邏輯電路的分析和設(shè)計工具，如：邏輯表達式、真值表、卡諾圖、時序圖等。 1. 常用組合邏輯電路的設(shè)計 根據(jù)邏輯功能的不同特點，可以把數(shù)字電路分成兩大類，一類為組合邏輯電路（簡稱為組合電路），另一類則是時序邏輯電路（簡稱時序電路）。常用的數(shù)字電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、寄存器、計數(shù)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等。 若電子系統(tǒng)的每條輸入信號與輸出信號線之間均采用光電耦合傳輸信號，則可以有效地抑制信號線干擾和信號線上的噪聲干擾，這是因為兩邊的地是獨立的，所以不存在地線干擾。另外，各個信號的地線是單獨的，可有效地抑制信號間通過地線的干擾。即每個信號都采用互絞的線進行傳輸，其中一條是信號線，另一條是地線。信號線間越近和線越長，干擾強度就越大。長線信號傳輸所遇到的干擾有： 40 A． 周圍空間電磁場對長線的電磁感應(yīng)干擾。抗地線干擾的措施： A． 盡量采用一點接地，即各部分的地自成一體后再分別接到公共地的一點上，印制電路板上采用此方法不太方便布線，而都是采用串聯(lián)接法，為了減少地線噪聲干擾，可適當加大地線寬度。 E． 電容濾波。它用于整流電路之后，其特性是阻止 50HZ工頻干擾或其他固定頻率的干擾信號進入電子電路。 C． 采用帶有屏蔽層的電源變壓器。由于交流穩(wěn)壓器比較貴，在一些小型電子電路中一般不用，只用于較大型的電子系統(tǒng)，以及抗干擾要求比較高的場合。此外，雷電感應(yīng)也在電網(wǎng)上產(chǎn)生強烈的高頻浪涌電壓，其幅值可以達到 電網(wǎng)電壓的幾倍到幾十倍。 上述四種干擾，危害性最大的 是來自電網(wǎng)的干擾和來自地線的干擾，其次為來自信號通道的干擾，而來自空間電磁輻射的干擾一般不太嚴重，只要電子系統(tǒng)與干擾源保持一定距離或采取適當?shù)钠帘未胧旧暇涂山鉀Q。 干擾是客觀存在的，在工業(yè)現(xiàn)場往往又是不可避免的，不可能 36 為了電子電路的可靠運行而去清除干擾源，那是不現(xiàn)實的。因此，設(shè)計者必須結(jié)合具體電路的實際情況，在實踐中去解決抗干擾問題。 （ 10）列出參考文獻，格式為作者、文獻名、刊物名、出版單位、出版時間、卷號和頁碼。應(yīng)列出名稱、型號、生產(chǎn)廠家等； 測試的數(shù)據(jù)、波形，必要時應(yīng)與計算結(jié)果比較并進行誤差分析； 組裝與調(diào)試的方法、技巧和注意事項； 調(diào)試中出現(xiàn)的故障及其診斷與排除方法。 34 （ 4）總體方案選擇的論證，內(nèi)容包括曾考慮過的各方案框圖、簡要原理和優(yōu)缺點以及所選定方案的理由等。因此，調(diào)試之后很可能要對前面的“選擇元器件和參數(shù)計算”一節(jié)中所確定的方案再作修改，最后完成實際的總體電路，制作出符合設(shè)計要求的電子設(shè)備來。 當遇到電路中某個元器件靜態(tài)正常而動態(tài)有問題時，不要急于 33 更換元件，應(yīng)首先檢查電路本身的負載能力及提供輸入信號信號源的負載能力。在這個閉環(huán)回路中只要有一個模塊出故障，則整個系統(tǒng)都存在故障現(xiàn)象。在實驗、實習中大量使用的是中規(guī)模集成電路，由于它的接線端比較多，使用時會將接線端 接錯，從而造成故障。 C． 測量元器件接線端的電源電壓。查找的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入。 B． 元器件使用不當。分析和排除故障的過程，就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，做出分析判斷、逐步找出問題的過程。通過收集第一手資料可以幫助自己積累實際經(jīng)驗，切不可低估記錄的重要作用。 B． 測試儀器和被測電路應(yīng)具有良好的共地，只有使儀器和電路之間建立一個共地參考點，測試的結(jié)果才是準確的。整機聯(lián)調(diào)只需要觀察動態(tài)結(jié)果，即把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設(shè)計指標逐一比較，找出問題，然后進一步修改電路參 數(shù)，直到完全符合設(shè)計要求為止。模擬電路比較復(fù) 雜，而對數(shù)字電路來說，由于集成度比較高， 28 一般調(diào)試工作量不大，只要元器件選擇合適，邏輯關(guān)系就不會有太大問題。比較理想的調(diào)試程序是按信 號的流向進行，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，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。另一種方法是整個電路安裝完畢后，實行一次性調(diào)試。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進行測量，調(diào)整則是在測試的基礎(chǔ)上對電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)進行修正，使之滿足設(shè)計要求。 C． 通電檢查 把經(jīng)過準確測量的電源電壓加入電路，但暫不接入信號源信號。查線的方式有兩種：一種是按照設(shè)計電路接線圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查接線；另一種方法是按照實際線路，對照電路原理圖按兩個元件接線端之間的連線去向檢查。 （ 2）電子電路的調(diào)試 電子電路的調(diào)試在電子工程中占有重要地位，是對設(shè)計電路的正確與否及性能指標的檢測過程，也是初學者實踐技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。 為了便于查線，可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導線，一般習慣是正電源用紅色線，負電源用藍色線，地線用黑色線，信號線用黃色線等。無論采用哪種方法均應(yīng)注意以下幾個方面： 所有元器件在組裝前應(yīng)盡可能全部測試一遍，以保證所用元器件均合格。它是把理論付諸于實踐的階段，也是將理論電路轉(zhuǎn)換為實際電路和電子設(shè)備的過程。 如果電路比較復(fù)雜，設(shè)計者經(jīng)驗不足，有些問題在畫出總體電路之前難以解決，可以先畫出總電路圖的草圖，調(diào)整好布局和連線之后，再畫出正式的總電路圖。 電路圖中的大規(guī)模集成電路，通常用方框圖表示。連線要盡量短。 盡量把總電路圖畫在同一張紙上，如果電路比較復(fù)雜，一張圖畫不下，應(yīng)把主電路畫在同一張紙上，而把一些比較獨立或次要的部分（例如直流穩(wěn)壓電源）畫在另一張或幾張紙上，并用適當?shù)姆绞秸f明各圖之間的信號關(guān)系。 4. 總體電路圖設(shè)計 設(shè)計好各單元電路以后，應(yīng)畫出總電路圖。 20 電解電容數(shù)值應(yīng)在常用電容標稱值系列內(nèi)，并根據(jù)具體情況正確選擇電容的品種。 對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算參數(shù)時應(yīng)按最 不利的情況考慮。 19 （ 2）元器件的參數(shù)計算 單元電路的結(jié)構(gòu)、形式確定以后，需要對影響技術(shù)指標和參數(shù)的元器件進行計算。因為人耳對聲音響度 的聽覺特性是符合對數(shù)規(guī)律的，即在聲音微弱時，若聲音響度稍有增加，人耳的感覺十分靈敏，但當聲音響度增大到一定程度后，再繼續(xù)增大聲音響度，人耳的反映則比較遲鈍了。直線式電位器可用于示波器和電視接收機中控制示波器和顯象管的聚焦和亮度。 A. 選擇電位器的結(jié)構(gòu)形式和調(diào)節(jié)方式。在高頻應(yīng)用時，某些電容器不可忽視的自身電感、引線電感和高頻損耗，會使電容器的自身性能下降，導致電路不能正常工作。對在高溫和高壓下工作的電容器尤其要注意絕緣電阻參數(shù)。在延時電路、音調(diào)控制電路、濾波器以及接收機的本振電路和中頻放大電路中，對某些電容器的精度要求較高或很高，應(yīng)選用高 精度的電容器來滿足電路的要求。 E. 在高增益前置放大電路中，應(yīng)選用噪聲電動勢小的電阻器。各種電阻器由于他們的結(jié)構(gòu)與制造工藝不同，分布參數(shù)也不同。選用集成電路時，還應(yīng)盡量選擇全國集成電路標準化委員會提出的優(yōu)選集成電路系列中的產(chǎn)品。但在一般情況下，應(yīng)優(yōu)選集成電路，必要時可畫出兩種電路進行比較。“需要什么”是指根據(jù)具體問題的要求所選擇的方案，需要什么樣的元器件，即每個元器件各應(yīng)具有哪些功能和什么樣的性能指標；“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市場上能買得到，它們的性能、價格如何，體積大小等。當確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可選用與設(shè)計要求比較接近的電路，然后調(diào)整電路參數(shù)。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換 之類的接口電路，已簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。 2. 單元電路的設(shè)計與選擇 在確定了總體方案，畫出詳細框圖之后，即可進行單元電路設(shè)計。對已選用的方案，常用方框圖的形式表示出來。 由于電子電路種類繁多，千差萬別，設(shè)計方法和步驟也因情況 9 不同而有所差異，因而設(shè)計步驟需要交叉進行，有時甚至會出現(xiàn)多次反復(fù)。 電子電路的設(shè)計包括模擬電路設(shè)計和數(shù)字電路設(shè)計兩部 分，兩者的設(shè)計方法有所不同，現(xiàn)分別給予介紹。因此，一個電子電路的設(shè)計不僅包括單元電路的設(shè)計，還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計（總體電路由哪些單元電路構(gòu)成，以及單元電路之間如何連接等）。 （ 3）設(shè)計過程中的學 習態(tài)度、工作作風和科學精神。對電路調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施；記錄、整理測試結(jié)果并進行分析。 （ 2）設(shè)計任務(wù)和要求。然后運用測試 4 儀表或儀器對電路進行調(diào)試，通過調(diào)整元器件等，排除電路故障，修改原設(shè)計電路，使之達到設(shè)計指標要求。 1. 設(shè)計、計算階段（預(yù)設(shè)計階段）： 學生可根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進行總體方案的設(shè)計，通過論證與選擇，確定總體方案。 5. 進一步熟悉常用電子儀器的正確使用方法；正確記錄并分析實驗結(jié)果。 通過電子技術(shù)課程設(shè)計，學生應(yīng)能達到如下基本要求： 1. 綜合運用電子技術(shù)課程中所學到的理論知識去獨立完成一個設(shè)計課題。 一、電子電路課程設(shè)計的目的、要求 實驗課、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計是大學階段既互相聯(lián)系又互有區(qū)別的三大實踐性教學環(huán)節(jié)。然而，要完成一個課題將涉及到許多方面的知識，既要涉及到許多理論知識（設(shè)計原理與方法），還要涉及到許多實際知識與技能（安裝、調(diào)試與測量技術(shù)）。 2 畢業(yè)設(shè)計雖然也是一種綜合性訓練，但它不是針對某一門課程，而是針對本專業(yè)的要求所進行的更為全面的綜合訓練。 4. 學會常用電子電路的正確安裝與調(diào)試技能。 3 二、電子電路課程設(shè)計的教學過程 課程設(shè)計是在教師指導下，通過學生獨立完成課題來達到對學生的綜合性訓練。 2. 安裝、調(diào)試階段 預(yù)設(shè)計方案經(jīng)指導教師審查通過后，學生即可向?qū)嶒炇翌I(lǐng)取所需元器件等材料，并在實驗箱或?qū)嶒灠迳辖M裝電路。說明書的主要內(nèi)容有： （ 1）課題名稱。 （ 5）電路調(diào)試。 （ 2）實驗動手能力：包括安裝工藝水平、調(diào)試過程中分析和解決問題的能力，以及創(chuàng)新精神等。電子電路的一般設(shè)計方法和步驟 6 為： 1. 總體案的設(shè)計與選擇 2. 單元電路的設(shè)計與選擇 3. 元器件的選擇與參數(shù)計算 4. 畫出總體電路圖 5. 總體電路的安裝與調(diào)試 6. 撰寫課程設(shè)計實驗總結(jié)報告 7 第二章 電子電路課程設(shè)計的方法 一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。但從教學訓練角度出發(fā)，課程設(shè)計仍應(yīng)保留一定的單元電路的內(nèi)容。電子電路的一般設(shè)計方法和步驟可參考圖 21。該方案可以有多個，需要通過實際的調(diào)查研究，查閱有關(guān)的資料或集體討論等方式，著重從方案能否滿足要求、結(jié)構(gòu)是否簡單、實現(xiàn)是否經(jīng)濟可行等方面，對幾個方案進行比較和論證，擇優(yōu)選取。 （ 3）選擇一個滿意的方案并非易事，在分析論證和設(shè)計過程中需要不斷改進和完善，出現(xiàn)一些反復(fù)在所難免，但應(yīng)盡量避免方案 11 上的大反復(fù)，以免浪費時間和精力。 設(shè)計單元電路的一般方法和步驟： （ 1）根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對各單元電路的設(shè)計要求，必要時應(yīng)詳細擬定主要單元電路的性能指標。一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識，開闊眼界，從而找到適用的電路。 3. 元器件的選擇與參數(shù)計算 （ 1）元器件的選擇 13 選擇元器件只要能清楚“需要什么”和“有什么”，問題就比較好解決了。但是，并不是采用集成電路就一定比采用分立元器件好，有時功能相當簡單的電路，只要用一只二極管或晶體管就解決問題，若采用集成電路反而會使問題復(fù)雜化，而且增加成本。集成電路常見的封裝方式有雙列直插式、扁平式、和直立式三種（其他封裝方式還有：引線載體式等十余種），一般盡可能選用雙列直插式，因為這種封裝易于安裝和更換。 C. 根據(jù)電路的工作頻率要求，選用相應(yīng)的電阻器。在實際的電路中，有時需要選用正（或負）溫度系數(shù)的電阻器作為溫度補償元件。 電容器的選擇 選擇電容器除容量和耐壓等主要參數(shù)以外，還應(yīng)從以下幾個方面進行考慮： A． 合理確定對電容器精度的要求。絕緣電阻小的電容器，漏電流較大，漏電流產(chǎn)生的功率損耗將使電容器發(fā)熱升溫，從而導致電流進一步上升，輕則導致電路性能惡化，重則使電容器失效甚至