【導(dǎo)讀】然而，要完成一個(gè)課題將。別的三大實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。理論，并培養(yǎng)學(xué)生的初步實(shí)驗(yàn)技能。而課程設(shè)計(jì)則是針對(duì)某一門課。的理論知識(shí)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(wèn)題。是針對(duì)本專業(yè)的要求所進(jìn)行的更為全面的綜合訓(xùn)練。作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。生的綜合性訓(xùn)練。學(xué)生可根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)論證與選擇，確定總體方案。需元器件等材料，并在實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)板上組裝電路。儀表或儀器對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)調(diào)整元器件等，排除電路故障，修改原設(shè)計(jì)電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。明解決的措施；記錄、整理測(cè)試結(jié)果并進(jìn)行分析。電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。一個(gè)實(shí)用的電子電路通常是由若干個(gè)單元電路組成的。因此，電子電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)就顯得越來(lái)。任何復(fù)雜的電子電路，都是由若干具有簡(jiǎn)單功能的單元電路組。計(jì)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(jì)。

　　

【正文】 以下介紹一些引腳排列規(guī)則和一些簡(jiǎn)易的識(shí)別方法，以減少查閱器件手冊(cè)的時(shí)間。 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。集成塊引腳的數(shù)目和功能隨集成電路功能的不同而異，因此，要知道各引腳 63 的功能必須查閱集成電路手冊(cè)。各引腳的識(shí)別為：集成電路上有一個(gè)缺口或小圓孔用來(lái)標(biāo)明引腳 1的位置。其余引腳號(hào)的識(shí)別為：正視集成塊引腳頂視圖上的型號(hào)，標(biāo)記（缺口或小圓點(diǎn)）的下方引腳為第一引腳，依次逆時(shí)針計(jì)數(shù)，從而得知各引腳號(hào)。如：在圖 34中，以 14腳的芯片為例，下一排引腳號(hào)，從左到右為 1～ 7；上一排引腳號(hào)，從右到左為 8～ 14。上述引腳號(hào)識(shí)別方法國(guó)內(nèi)外器件均相同。 2. 二極管和穩(wěn)壓管 由于二極管和穩(wěn)壓管是由一個(gè) PN 結(jié)構(gòu)成，所以識(shí)別二極 管和穩(wěn)壓管的正、負(fù)極管腳，用指針式萬(wàn)用表測(cè)量最簡(jiǎn)單。具體測(cè)量方法為：用萬(wàn)用表“ R 1K”或“ R 100”檔測(cè)兩個(gè)管腳之間的電阻，將表的黑表筆（ — ）接某一管腳，紅表筆（＋）接另一個(gè)管腳，測(cè)得電阻最小的一次，則黑表筆所接為二極管及穩(wěn)壓管的正極，紅表筆接的是負(fù)極。若阻值總是∞或 0，則說(shuō)明管子內(nèi)部開(kāi)路或短路， 64 管子已壞。 圖 34 集成電路引腳圖 用數(shù)字萬(wàn)用表也可以測(cè)量二極管和穩(wěn)壓管。具體方法為：將表的紅表筆（＋）接某一個(gè)管腳，黑表筆接另一個(gè)管腳，數(shù)字萬(wàn)用表的量程選擇為“ ”，當(dāng)萬(wàn)用表的顯示屏上顯示數(shù)值較小 時(shí)，則紅表筆接的是二極管及穩(wěn)壓管的正極，黑表筆所接為負(fù)極；一般測(cè)量硅管時(shí)，顯示的正向壓降為“ ～ ”，而鍺管的正向壓降小，為“ ～ ”；若萬(wàn)用表顯示過(guò)量程標(biāo)志“ 1.”，則說(shuō)明二極管反向或內(nèi)部開(kāi)路；若顯示“ 000”，說(shuō)明管子內(nèi)部短路。 3. 雙極型晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管 65 （ 1）雙極型晶體管 這里僅介紹使用最多的小功率晶體管的引腳識(shí)別。小功率晶體管一般采用兩種管帽封裝，一種是金屬圓帽外殼。圖 35（ a）為金屬外殼管子的管腳底視圖（即管腳朝上，帽頂朝下，面對(duì)管底觀察到的圖）。 圖中有兩種是帶定位銷標(biāo)記的，一種是不帶定位銷的，帶定位銷的是從定位銷算起，按順時(shí)針?lè)较?，管腳依次為發(fā)射極 E、基極 B、集電極 C 管殼 D。無(wú)定位銷的管子，觀察者面對(duì)管腳的上半圓，按順時(shí)針?lè)较颍苣_依次為 E、 B、 C。 圖 35（ b）是塑料管殼晶體管，管殼上一般有一個(gè)切角平面，使觀察者面對(duì)切角面，管腳朝下，由左至右管腳依次為 E、 B、 C。 值得指出，并非所有晶體管的管腳均為如上所述，因此，使用前最好查閱一下器件手冊(cè)。如果手邊無(wú)器件手冊(cè)，可以根據(jù)構(gòu)成晶體管的 PN 結(jié)，利用萬(wàn)用表來(lái)識(shí)別管腳。 用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，可直接得到三 極管的電流放大系數(shù)（β值）。首先將數(shù)字萬(wàn)用表的量程選擇為“ hFE”，再把三極管按 NPN或 PNP插入 hFE 測(cè)試插孔，得到的顯示值大的那一次，插孔上的標(biāo) 66 號(hào)所對(duì)應(yīng)的即為三極管的三個(gè)電極。 （ 2）場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管一般采用金屬管帽封裝，其管腳底視圖與金屬管殼的晶體管相似 [如圖 35（ a） ]，但管腳功能不同，由定位銷算起，按順時(shí)針?lè)较?，管腳依次為漏極 D、源極 S 和柵極 G，若有第四個(gè)管腳，則為外殼引線。 場(chǎng)效應(yīng)管有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和 MOS管兩種，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極是 PN 結(jié)的一個(gè)極，而 MOS 管的柵極是絕緣柵，所以結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管可 以用指針式萬(wàn)用表（或用數(shù)字萬(wàn)用表的“ ”檔）進(jìn)行測(cè)量來(lái)判別管腳，而 MOS管則不行，因?yàn)槿菀讚p壞 MOS管，如果要測(cè)量，必須用圖示儀進(jìn)行識(shí)別。 圖 35 晶體管管腳識(shí)別圖 67 （ a） 金屬外殼晶體管 （ b） 塑料外殼晶體管 （ 3）電容器 電容器可分為固定式和可變式兩大類。固定電容器是指容量固定、不能調(diào)整的電容器。而可變式電容器的容量是可調(diào)整變化的。按其是否有極性來(lái)分類，可分為無(wú)極性電容器和有極性電容器。常見(jiàn)的無(wú)極性電容器按其介質(zhì)的不同，有紙介電容器、油浸紙介電容器、金屬化紙介電 容器、有機(jī)薄膜電容器、云母電容器和陶瓷電容器等。有極性電容器按其正極材料不同，分為鋁電解電容器、鉭電解電容器等。電容器的容量一般標(biāo)在電容器上面，通常不需要測(cè)量具體數(shù)值。使用電容時(shí)，要注意電容的容量、耐壓是否滿足設(shè)計(jì)要求。如果是有極性的電容器，則在電容器外殼上標(biāo)有正（＋）極性或負(fù)（ — ）極性，加在電容器兩端的電壓不能反向。 （ 4）電阻器 電阻器可分為固定式電阻器和和可調(diào)（變）式電阻器兩大類。固定式電阻器通常簡(jiǎn)稱電阻，可調(diào)式電阻器是一種阻值連續(xù)可調(diào)（變）的電阻器。在電路中通過(guò)調(diào)節(jié)其滑動(dòng)臂（或轉(zhuǎn)軸）可使輸出 68 電位發(fā)生 改變，故可調(diào)式電阻常稱為電位器。 電阻器的阻值和誤差，一般用數(shù)字標(biāo)印于電阻器上。有一些體積較小的合成電阻器，其阻值和誤差用色環(huán)（或色點(diǎn)）表示，稱為電阻器的色標(biāo)法。色標(biāo)通常有四個(gè)色環(huán)（或三個(gè)色點(diǎn)），位置靠近電阻器的一端，從端點(diǎn)向中間順序依次為第 1～ 4 色環(huán)，第一色環(huán)表示電阻器阻值有效數(shù)字的高位，第二色環(huán)表示阻值有效數(shù)字的低位，第三色環(huán)表示乘數(shù)（ 10 n），第四色環(huán)表示電阻值的偏差范圍。若只有三道色環(huán)（或三個(gè)色點(diǎn)）時(shí)，表示電阻值有 20％誤差。 四、 CMOS 集成電路使用注意事項(xiàng) CMOS 集成電路有電路簡(jiǎn)單、功耗 低、扇出系數(shù)大、抗干擾能力強(qiáng)、易于大規(guī)模集成等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其發(fā)展十分迅速，已越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。但是，由于其輸入電阻很高，柵極極易接受靜電感應(yīng)，造成靜電擊穿而損壞管子。為此，在制造 CMOS 集成塊時(shí)，所有輸入端都附加有保護(hù)電路，如圖 36 中二極管 D1～ D3 和 69 電阻 R 所示。但這并不能保證絕對(duì)安全，因此，使用 CMOS 集成電路時(shí)，必須嚴(yán)格注意以下幾點(diǎn)： 1. CMOS 集成電路的存放 存放 CMOS集成電路時(shí)要注意屏蔽。一般將其放在金屬容器中，或用金屬箔將集成塊包起來(lái)，并利用金屬 圖 36 CMOS 電路的 箔把各引腳短接起來(lái)。 輸入保護(hù)電路 2. CMOS 集成電路的焊接 焊接 CMOS集成電路時(shí)，一般用 20W 內(nèi)熱式電烙鐵，且烙鐵要有良好的接地。也可以利用電烙鐵斷電后的余熱快速焊接，禁止在電路通電情況下焊接。 70 3. CMOS 集成電路的電源電壓 CMOS 集成電路的電源電壓的極性不可接反。否則電源將被保護(hù)電路中的二極管 D2 和 D3短路，造成保護(hù)電路損壞。插拔電路板電源插頭時(shí)，應(yīng)該注意先切斷電源。 4. CMOS 集成電路的輸入電壓 CMOS集成電路的輸入電壓必須在 VDD和 VSS之間，即 VSS≤ VI≤ VDD，否則容易造成輸入保護(hù)二極管損壞。 5. CMOS 集成電路輸入信號(hào)與電源的開(kāi)關(guān)順序 若 CMOS電路與輸入信號(hào)源采用兩組電源供電時(shí)，應(yīng)注意兩組電源開(kāi)啟與關(guān)斷的順序。開(kāi)啟時(shí)，應(yīng)先接通 CMOS 電路電源，后接通信號(hào)源電源。關(guān)斷時(shí)則反之。不允許在 CMOS 電路還沒(méi)接通電源的 71 情況下，有輸入信號(hào)輸入。否則亦會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)串至 VDD端，造成 CMOS 電路的誤動(dòng)作。 6. CMOS 集成電路多余端的處理 CMOS 電路的多余輸入端不允許懸空。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(guān)系。多 余輸入端的處理方法有兩種：一是按邏輯功能要求，把多余端接 VDD或 VSS（對(duì)與邏輯，接 VDD；或邏輯，則接 VSS）。另一種是將多余輸入端與使用端并聯(lián)使用，但它會(huì)增加電路的輸入電容量，影響電路的開(kāi)關(guān)速度，且使電路功耗增加，所以，此種方法只適用于對(duì)速度和效率要求不高的場(chǎng)合。 必須指出，一個(gè)芯片中，可能有幾個(gè)相同功能的 CMOS電路，可能只有某些被使用，而另一些未被使用。對(duì)于這些未被使用的電路，若已接通電源，則其輸入端也應(yīng)作為多余輸入端來(lái)處理。 72 7. CMOS 集成電路輸入端的處理 （ 1） 當(dāng) CMOS電路輸入端接有 大電容或連接長(zhǎng)線時(shí)，必須在輸入端串接一個(gè) 10～ 20KΩ的電阻，然后再接大電容或長(zhǎng)線。否則會(huì)因切斷電源時(shí)，大電容通過(guò)保護(hù)二極管放電，放電電流較大而損壞二極管，或由于長(zhǎng)線的分布電感與電容構(gòu)成 LC 寄生振蕩而損壞保護(hù)二極管。 （ 2） 凡直接與印刷電路板的印刷插頭相連的 CMOS 電路輸入端，都必須加限流電阻和保護(hù)電阻接地，如圖 37所示。否則當(dāng)印刷電路 板 從 機(jī) 器 中 拔 出 時(shí) ， 輸 入 端 必 然 出 現(xiàn) 懸 空 。 圖 37 印刷電路板 CMOS 輸入 端的保護(hù) 五、 TTL 集成電路使用注意事項(xiàng) 73 1. TTL 集成電路的電源電壓 TTL 集成電路的電源電壓不能高于 。使用時(shí)，不能將電源與地顛倒錯(cuò)接，否則將會(huì)因?yàn)檫^(guò)大電流流過(guò)而造成器件損壞。 2. TTL 集成電路的輸入端處理 TTL 集成電路的各輸入端不能直接與高于 + 和低于 的低內(nèi)阻電源連接，因?yàn)榈蛢?nèi)阻電源能提供較大電流，會(huì)由于過(guò)熱而燒壞器件。 3. TTL 集成電路的輸出端處理（ 1） 除三態(tài)和集電極開(kāi)路的電路外，輸出端不允許并聯(lián)使用。如果將集電極開(kāi)路的門電路輸出端并聯(lián)使用而使電路具有 “線與”功能時(shí)，應(yīng)在其公共輸出端加一個(gè)預(yù)先計(jì)算好的上拉負(fù)載電阻到 VCC端。 74 4. TTL 集成電路的輸出端處理（ 2） 輸出端不允許與電源或地短路，否則可能造成器件損壞，但可以通過(guò)電阻與電源相連，提高輸出電平。 5. TTL集成電路通電注意事項(xiàng) 在電源接通時(shí)，不要移動(dòng)或插入集成電路，因?yàn)殡娏鞯臎_擊可能會(huì)造成永久性損壞。 6. TTL 集成電路多余端的處理 多余的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當(dāng)于高電平，并不影響與門的邏輯功能，但懸空容易接受干擾，有時(shí)會(huì)造成電路誤動(dòng)作，這在時(shí)序電路中表現(xiàn)更為明顯。因此多 余輸入端要根據(jù)需要進(jìn)行處 75 理。例如，與門、與非門的多余輸入端可直接接到 VCC 上；也可將不同的輸入端通過(guò)一個(gè)公共電阻（幾 KΩ）接到 VCC上；或?qū)⒍嘤嗟妮斎攵撕褪褂枚瞬⒔印２挥玫幕蜷T和或非門輸入端直接接地。為使電路功耗最低，可將不使用的與非門和或非門等器件的所有輸入端接地，也可將它們的輸出端接到不使用的與門輸入端上。 對(duì)于觸發(fā)器來(lái)講，不使用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)邏輯功能接入電平。輸入端連線應(yīng)盡量短，這樣可以縮短時(shí)序電路中時(shí)鐘信號(hào)沿傳輸線的延遲時(shí)間。一般不允許將觸發(fā)器的輸出直接驅(qū)動(dòng)指示燈、電感負(fù)載、長(zhǎng)線傳輸，需要 時(shí)必須加緩沖門。 76 77 第四章 電子電路部分題目設(shè)計(jì)舉例 一 壓控方波、三角波和鋸齒波發(fā)生器 一、簡(jiǎn)要說(shuō)明 我們?cè)凇澳M電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中學(xué)過(guò)三角波發(fā)生器（可同時(shí)輸出方波）和三角波變鋸齒波電路，但本題要求用電壓來(lái)控制它們的頻率。 二、任務(wù)和要求 78 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)壓控波形發(fā)生器，要求如下： 圖 11 壓控波形發(fā)生器輸出波形 1. 它能同時(shí)輸出如圖 11所示的三種波形，它們的頻率均為 fo，fo 與控制電壓 VC 的函數(shù)關(guān)系是： fo=100VC（ HZ） 式中 VC 的單位為伏特，它可在 +1V～ +10V 范圍內(nèi)變化。 2. 振蕩頻率的實(shí)際值與按上述函數(shù)關(guān)系求出的理論值之誤差 79 不超過(guò)177。 10％。 3. 三種波形幅值已在圖中標(biāo)出，要求誤差不超過(guò)177。 5％。 4. 方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間分別不超過(guò) 200ns。 5. 可用177。 15V 直流穩(wěn)壓電源供電。 三、參考資料 關(guān)于壓控三角波振蕩器： 一般的壓控振蕩器輸出矩形波和鋸齒波，圖 12 所示電路也是一種壓控振蕩器，它可輸出方波和三角波。 圖中的 A1 和 A2可用集成雙運(yùn)放。 圖 12 三角波振蕩器之一 80 運(yùn)放 A1 與電容 C 及電阻 R1 構(gòu)成積分電路， A1 的反相輸入端電位與同相端電位幾乎相等，即： V_ =V＋ =43 4R+RR VC 式中 VC 是控制電壓，它為正值。將 R3＝ R4代入上式，得 V_ =V ＋ = 21 VC （ 11） 運(yùn)放 A2 與 R R7 構(gòu)成滯回比較器。當(dāng) 它的輸出電壓 VO2 為低電平時(shí)，三極管截止。此時(shí)積分電路中電容充電的電流為： IC=1CRVV ?? （ 12） 將式（ 11）代入上式，可得： IC=1CR2V