【正文】 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)轉換表的形式，也可用狀態(tài)轉換圖的形式，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)。 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。 工藝設計。 寫出邏輯函數(shù)式。 （ 1）組合 邏輯電路的設計 組合邏輯電路在設計過程中，應注意掌握組合邏輯電路的分析和設計工具，如：邏輯表達式、真值表、卡諾圖、時序圖等。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。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。信號線間越近和線越長，干擾強度就越大?？沟鼐€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。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。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。 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?，基本上就可解決。因此，設計者必須結合具體電路的實際情況，在實踐中去解決抗干擾問題。應列出名稱、型號、生產(chǎn)廠家等； 測試的數(shù)據(jù)、波形，必要時應與計算結果比較并進行誤差分析； 組裝與調試的方法、技巧和注意事項； 調試中出現(xiàn)的故障及其診斷與排除方法。因此，調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，制作出符合設計要求的電子設備來。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。 C． 測量元器件接線端的電源電壓。 B． 元器件使用不當。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。整機聯(lián)調只需要觀察動態(tài)結果，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)，直到完全符合設計要求為止。比較理想的調試程序是按信 號的流向進行，這樣可以把前面調試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調創(chuàng)造條件。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進行測量，調整則是在測試的基礎上對電路的結構或參數(shù)進行修正，使之滿足設計要求。查線的方式有兩種：一種是按照設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。 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。它是把理論付諸于實踐的階段，也是將理論電路轉換為實際電路和電子設備的過程。 電路圖中的大規(guī)模集成電路，通常用方框圖表示。 盡量把總電路圖畫在同一張紙上，如果電路比較復雜，一張圖畫不下，應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系。 20 電解電容數(shù)值應在常用電容標稱值系列內，并根據(jù)具體情況正確選擇電容的品種。 19 （ 2）元器件的參數(shù)計算 單元電路的結構、形式確定以后，需要對影響技術指標和參數(shù)的元器件進行計算。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。在高頻應用時，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。在延時電路、音調控制電路、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，應選用高 精度的電容器來滿足電路的要求。各種電阻器由于他們的結構與制造工藝不同，分布參數(shù)也不同。但在一般情況下，應優(yōu)選集成電路，必要時可畫出兩種電路進行比較。當確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可選用與設計要求比較接近的電路，然后調整電路參數(shù)。 2. 單元電路的設計與選擇 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計。 由于電子電路種類繁多，千差萬別，設計方法和步驟也因情況 9 不同而有所差異，因而設計步驟需要交叉進行，有時甚至會出現(xiàn)多次反復。因此，一個電子電路的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統(tǒng)設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接等）。對電路調試過程中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施；記錄、整理測試結果并進行分析。然后運用測試 4 儀表或儀器對電路進行調試，通過調整元器件等，排除電路故障，修改原設計電路，使之達到設計指標要求。 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果。 一、電子電路課程設計的目的、要求 實驗課、課程設計和畢業(yè)設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)。 2 畢業(yè)設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。 3 二、電子電路課程設計的教學過程 課程設計是在教師指導下，通過學生獨立完成課題來達到對學生的綜合性訓練。說明書的主要內容有： （ 1）課題名稱。 （ 2）實驗動手能力：包括安裝工藝水平、調試過程中分析和解決問題的能力，以及創(chuàng)新精神等。但從教學訓練角度出發(fā)，課程設計仍應保留一定的單元電路的內容。該方案可以有多個，需要通過實際的調查研究，查閱有關的資料或集體討論等方式，著重從方案能否滿足要求、結構是否簡單、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。 設計單元電路的一般方法和步驟： （ 1）根據(jù)設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計要求，必要時應詳細擬定主要單元電路的性能指標。 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。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。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。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爆炸。其制作材料、結構形式和調節(jié)方式繁多，選用時應根據(jù)設計電路的要求確定。這種變化規(guī)律適用于音調控制電路及電視機中對比度的調節(jié)；對數(shù)式電位器可用于音響設備、收音機及電視接收機的音量控制電路中。計算電路參數(shù)時應注意如下問題： 各元器件的工作電流、工作電壓、頻率和功耗應在允許的范圍內，并留有適當?shù)挠嗔?，以保證電路在規(guī)定的條件下正常工作，達到所要求的性能指標。 應把根據(jù)計算所確定的各參數(shù)值標在電路圖中適當?shù)奈恢?。互相連通的交叉線，應在交叉處用圓點標出。 22 集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應做適當處理。較復雜的電子電路需制作專門的印制電路板，還必須考慮電路的布局、焊接、組裝等工藝。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍的效果，使組裝既快又好。 B． 直觀檢查 連線檢查完畢后，直觀檢查電源、地線、信號線、元器件接線 26 端之間有無短路，連線 處有無接觸不良，二極管、晶體管、電解電容等有極性的元器件引線端有無錯接、反接，集成塊是否插對。第一種是邊安裝邊調試的方法，也就是把復雜的電路按原理圖上的功能分塊進行調試，在分塊調試的基礎上 27 逐步擴大調試的范圍，最后完成整機調試，采用這種方法能及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這是常用的方法，對于新設計的電路更為有效。 動態(tài)測試可以利用前級輸出信號作為后級的輸入信號，也可利用自身的信號來檢查電路功能和各種指標是否滿足設計要求，包括信號幅值、波形的形狀、相位關系、頻率、放大倍數(shù)、輸出動態(tài)范圍等。 調試注意事項 A． 測試之前要熟悉各種儀器的使用方法，并仔細加以檢查，避 29 免由于儀器使用不當或出現(xiàn)故障而做出錯誤判斷。 （ 3）電子電路的故障分析與處理 實踐訓練過程中，電路故障常常不可避免，分析故障現(xiàn)象、解決故障問題可以提高實踐和動手能力。 查找故障的方法 查找故障的通用方法是把合適的信號或某個模塊的輸出信號引到其他模塊上，然后依次對每個模塊進行測試，直到找到故障模塊為止。 32 E． 檢查元器件使用是否得當或已經(jīng)損壞。對于自己設計的系統(tǒng)或非常熟悉的電路，可以采用觀察判別法，通過儀器、儀表觀察到結果，直接判斷故障發(fā)生的原因和部位，從而準確、迅速地找到故障并加以排除。 （ 3）設計任務和要求。列表項目為序號、符號與編號、名稱、型號與規(guī)格、數(shù)量以及必要的說明等。電子系統(tǒng)周圍的大功率電子設備的啟停，以及自然雷電所產(chǎn)生的干擾信號是構成電子系統(tǒng)外部的主要干擾源。若此電子系統(tǒng)附近有大型電力設備接于同一個交流電源線上，那么，電力設備的啟停將產(chǎn)生很高的浪涌電壓疊加在50HZ 的電網(wǎng)電壓上。在市場上可以購到體積小、價格合理的電源濾波器。在抗干擾要求不高的場合，可以不采用抗干擾措施，以免增加電路的復雜性。 D． 不論哪種方式接地，接地線應短而粗，以減小接地電阻 信號通道干擾和抗干擾措施 在遠距離測量、控制和通信中，電子系統(tǒng)的輸入和輸出信號線很長，線間很近，信號在此長線內的傳輸過程中很容 易受到干擾，導致所傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變或失常，從而影響電子電路的正常工作，必須予以足夠的重視。 針對上述信號通道上的干擾，常用的抗干擾措施有： A． 使用雙絞線傳輸。輸入與輸出被隔離開，只有光耦合，而無電的聯(lián)系，因此，兩邊的地可以不同，彼此可以獨立。下面主要討 論常用數(shù)字電路的設計與應用方法。 邏輯抽象的工作通常包括以下幾個方面： A． 分析事件的因果關系，確定輸入變量和輸出變量。為了產(chǎn)生所需要的邏輯函數(shù)，即可以用小規(guī)模集成的門電路組成邏輯電路，也可以用中規(guī)模集成的常用組合邏輯器件或可編程邏輯器件等構成相應的邏輯電路，應該根據(jù)對電路的具體要求和器件 的資源情況，決定采用哪一類型器件。然而人們發(fā)現(xiàn)，其中有些邏輯電路經(jīng)常大量地出現(xiàn)在各種數(shù)字系統(tǒng)中，這些電路包括編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器等。 47 根據(jù)邏輯函數(shù)式對照比較的結果，即可確定所用的器件各輸入端應當接入變量或常量（ 1或 0），以及各片之間的連接方式。 按照題意列出電路的狀態(tài)轉換表或畫出電路的狀態(tài)轉換圖。 （ 6）檢查 檢查設計的電路能否自啟動。應從全局出發(fā)，決定電子裝置各部分的空間位置。 （ 3）注意發(fā)熱部件的熱干擾。分塊的原則是按電路功能分塊，不一定一塊電路一個功能，可以一塊電路有幾個功能。 前面的七項布局原則是從技術角度出發(fā)提出來的。 安排的原則是 ，按主電路信號流向的順序布置各級的集成塊和晶體管。 其原則是，第一級輸入線與末級的輸 出線，強電流線與弱電流線、高頻線與低頻線等應分開走，其間距應足夠大，避免相互干擾。 各種高頻和低頻退耦電容的接“地”端應遠離第一級的地。 57 1. 插接方式 （ 1）常用的兩種面包板結構 圖 32是兩種面包板正面結構圖。各組之間是否相通，各廠家產(chǎn)品不同，使用前要用萬用表測量一下。 （ 2）插接技術 在面包板上插接元器件組裝電路前，同樣有個布局的問題，其布局的原則基本上同前述的電路板結構布局的原則，但有一個限制條件，這就是集成塊的位置不能隨意布置，必須插在面包板中間槽的兩邊，如圖 33 所示。根據(jù)布線要求確定連線長度，并剪好導線，剝去導線兩頭絕緣皮（剝去 6mm左右為宜），然后把導線兩頭彎成直角。但是插接方式最大的缺點是：插孔經(jīng)多次使用后，其簧片會變松，彈性變差，容易造成接觸不良，而這種問題往往是很難查找的。 1. 雙列直插式集成電路 雙列直插式集成塊引腳圖（頂視圖）如圖 34 所示。若阻值總是∞或 0，則說明管子內部開路或短路， 64 管子已壞。 圖 35（ b）是塑料管殼晶體管，管殼上一般有一個切角平面，使觀察者面對切角面，管腳朝下，由左至右管腳依次為 E、 B、 C。固定電容器是指容量固定、不能調整的電容器。 （ 4）電阻器 電阻器可分為固定式電阻器和和可調（變）式電阻器兩大類。但是，由于其輸入電阻很高，柵極極易接受靜電感應，造成靜電擊穿而損壞管子。插拔電路板電源插頭時，應該注意先切斷電源。否則不但容易接受外界干擾，而且由于輸入電位不定，破壞正常的邏輯關系。否則當印刷電路 板 從 機 器 中 拔 出 時 ， 輸 入 端 必 然 出 現(xiàn) 懸 空 。 6. TTL 集成電路多余端的處理 多余的輸入端最好不要懸空。一般不允許將觸發(fā)器的輸出直接驅動指示燈、電感負載、長線傳輸，需要 時必須加緩沖門。 5. 可用17