Download
1 / 129
1.29k likes | 1.44k Views
课程设计基础知识. 一、电子电路的设计方法. 明确系统的设计任务要求 相关技术资料的搜集与整理 方案选择 单元电路的设计、参数计算和器件选择 （ 1 ）单元电路设计 （ 2 ）参数计算 （ 3 ）器件选择 阻容元件的选择 分立元件的选择 集成电路的选择. 5. 电路图的绘制 为表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装、调试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点：
E N D
一、电子电路的设计方法 • 明确系统的设计任务要求 • 相关技术资料的搜集与整理 • 方案选择 • 单元电路的设计、参数计算和器件选择 （1）单元电路设计 （2）参数计算 （3）器件选择 • 阻容元件的选择 • 分立元件的选择 • 集成电路的选择
5.电路图的绘制 为表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装、调试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点： （1）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于对图的理解和阅读。 （2）注意信号的流向。 （3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。 （4）连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。
二、电路的组装、调试与总结 1.电子电路的组装 • 集成电路的装插:认清方向，不要倒插，所有集成电路的插入方向要保持一致，注意管脚不能弯曲。 • 元器件的位置:根据电路图的各部分功能确定元器件在线路板上的位置，力争按信号的流向将元器件顺序地连接，以易于调试。 • 导线的选用和连接：导线应选用不同的颜色，一般习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其他颜色的线。连接用的导线不允许跨接在集成电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于查线和更换器件。 • 合理的布局：无相互干扰，便于散热、电路整齐美观
2.电子电路的调试 • 通常有以下两种调试电路的方法： 第一种是采用边安装边调试的方法。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试，在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试，又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。 第二种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适于定型产品。 • 调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的测试数据和波形，以便于分析和运行时参考。
3.一般调试步骤 电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除故障，完成调试要求。 1)通电前检查 电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。 2)通电后检查 接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。
3)单元电路调试 在调试单元电路时应明确本部分的调试要求．按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行。可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。 4)整机联调 整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系．主要观察动态结果，检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。
三、电子电路设计中常见问题 1、电路功能模块之间级联时，注意数字电路的高低电平匹配、模拟电路阻抗匹配问题、耦合方式等问题。 2、芯片等元器件选择（参数、电源电压）。 3、PCB设计中要注意的问题（模拟、数字电路的布局、走线）。 4、电路的安装调试（分块调试、关键点测试）。 5、注意电路安装工艺。 6、电路板的焊接（虚焊、焊点适中）。 7、注意数字电路中滤波电容的使用。
一、设计任务 设计一个音乐彩灯控制器。 1.要求 （1）电路把输入的音乐信号分为高、中、低三个频段，并且分别控制三种颜色的彩灯，输入音乐信号≥10mV 。 （2）每组彩灯的亮度随各自输入音乐的变化而变化。 （3）当输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯全亮
2.技术指标 （1）基本要求 1）高频段2000～4000Hz，控制蓝灯； 2）中频段500～200 Hz，控制绿灯； 3）中频段50～500Hz，控制红灯； 4）彩灯供电电源为电压直流12V。 （2）发挥部分 输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯亮暗闪烁；
二、总体设计方案 1.基本原理 根据题目要求： 1）用滤波器把音乐信号分成三个频段； 2）经放大器放大后经过整流器变为直流，其直流电平随音乐信号大小而上下浮动； 3）此电平作为电压比较器的参考电压，由同步触发脉冲作为计数信号的比较器的输出高电平的时间与参考电压成正比，并控制与门打开时间，以决定放过同步脉冲的个数去触发彩灯控制端；
方案一： 参考电压 音乐彩灯控制器的电路框图
1）优点 • 此方案用模拟和数字两种电路实现的。从掌握知识的角度来看是好的。 • 采用滤波器来区分音乐的频率较容易实现，方法也很多。（有源、无源、数字） • 2）缺点 • 从安装调试的角度上看，要了解模拟电路与数字电路之间的连接关系。 • 滤波器的设计、调试还是较为困难，尤其是二阶以上的滤波器。
1）优点 • 此方案用全部由模拟电路实现的。 • 采用频率电压转换电路来代替滤波器、较容易实现。 • 2）缺点 • 方案中没有数字电路，有缺憾。 • 利用电压标定来确定频带的截频点，标定时要准确。 • 可加入A/D转换。
电子技术课程设计 充电电池用充电器
一、常用充电电池的类型 电池是一种化学电源，通常分为一次电池和二次电池。一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可多次反复使用的电池，即可充电电池和蓄电池。目前经常使用的充电电池有：铅酸电池(LA)、镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池(Li-ion)等。 小型充电器主要指的是对镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)、锂离子电池(Li-ion)三种类型电池充电。
二、常用充电电池的特点 1. 镉镍电池 工作电压为1.2V左右，具有优良的大放电性能，可靠性高，电池种类多，充放电次数多（可重复500左右），使用寿命长，稳定耐用。重量比能量为50，体积比能量为150。自放电率为每月15%~30%。缺点是镉价格较高且污染环境，镉镍电池还具有记忆效应。 电池的记忆效应是指电池放电不完全就再次充电，那么在下次再放电时就不能放出全部电量。因此，镉镍电池充电前每节电池应放电至1V（放电终止电压）以下。
2. 镍氢电池 工作电压为1.2V左右，能量高，是镉镍电池的1.8~2倍。具有良好的冲放电性能，可随充随放、快充深放，无记忆效应。不含有害物质，对环境无污染。电池种类多。具有较好的低温放电性。充放电次数多（可重复500次以上）。重量比能量为60~80，体积比能量为240~300。其缺点是自放电率较高，为每月25%~35%；无耐过充特性，即在镍氢电池端电压达到要求值时应停止充电。 3. 锂离子电池 工作电压为3.6V左右，能量高。具有良好的冲放电性能，放电曲线平稳，可随充随放，无记忆效应。不含有害物质，对环境无污染。电池种类多。充放电次数多（可重复1000次以上）。重量比能量为120~140，体积比能量为300。自放电率为每月2%~5%。锂离子电池在充电过程中的充电电压高于规定电压，充电电流超过规定电流；或在放电过程中有过大的放电电流；或放电到终止放电电压（电压小于2.5V）后还继续放电，这些都会损坏锂离子电池或使之报废。
三、常用充电方法 充电电池充电的常用方法，以充电方式来分有恒定和脉冲两种常见的方式；以充电电流来分有慢速充电（涓流充电）和快速充电（大电流充电）。 涓流充电是指用小电流长时间充电，在涓流充电的方式下，通常采用恒定电流和电压方式进行充电，这种方式实现的充电电路比较简单，但充电时间很长，要求充电器的输出电压和输出电流很稳定。过长的充电时间会使电池内部产生“极化”现象，从而降低充电电池的寿命。
快速充电是指用大电流充电，用以减少充电时间。在这种方式下若还采用恒定大电流方式进行充电，电池会发热。电池在充到80%以后，若继续大电流充电，电池发热会有较大增加。当温度过高时，电池中的气体产生的压力很大，一种情况是气体通过减压孔外溢，从而使电解液减少，因此会使电池的寿命减小；另一种情况是电池中的气体压力过大，使得电池发生爆炸。同时恒定电流长时间充电同样会产生“极化”现象。快速充电是指用大电流充电，用以减少充电时间。在这种方式下若还采用恒定大电流方式进行充电，电池会发热。电池在充到80%以后，若继续大电流充电，电池发热会有较大增加。当温度过高时，电池中的气体产生的压力很大，一种情况是气体通过减压孔外溢，从而使电解液减少，因此会使电池的寿命减小；另一种情况是电池中的气体压力过大，使得电池发生爆炸。同时恒定电流长时间充电同样会产生“极化”现象。 因此，快速充电通常采用脉冲充电方式，即先向待充电电池进行较长时间的恒定大电流充电，然后对待充电电池进行暂短大电流放电（目的是消除“极化”现象），反复多次直至充到规定要求。充电电池上电压达到要求后，电路断开大电流充电电路，然后进行长时间小电流（涓流）充电直至充满（目的是减少电池的发热）。
四、电池充满电后的常用检测方法 1. 电压检测法 电压检测法是指检测电池充电达到指定电压即为充满，但通常电池达到80%的容量时就会显示已经达到指定的充电电压，为此在后面的涓流充电时通常用定时器进行控制。 另一种电压检测法是检测充电电池的最大电压（峰值电压）。镉镍电池和镍氢电池最大充电电压可达到1.4V，锂离子电池的最大充电电压可以达到4.1V。当充电器检测到最大电压时即可认为充满。
2. -V（负电压）检测法 -V （负电压）检测法是利用电池充到峰值电压后电池电压会下降的现象进行检测。为防止电压波动，通常采用多次检测来确定充电电压确实是电池充到峰值后开始下降。 3. 电池温度检测法 电池温度检测法是利用电池在充满电后，电池的温度会有较大升高的现象进行检测的。
五、充电器电路设计方案 A/D 充电电路 降压 整流 滤波 ~220V 待 充 电 池 数字显示 控制电路 A/D 充电电路 待 充 电 池 数字显示 控制电路 充电器电路设计方案框图如下 降压、整流和滤波电路组成一个直流电源电路，其作用之一，是向充电电路提供合适的电压和电流；作用之二，是向其他电路提供相应的直流电压。
A/D 充电电路 降压 整流 滤波 ~220V 待 充 电 池 数字显示 控制电路 A/D 充电电路 待 充 电 池 数字显示 控制电路 充电电路可以根据上述充电电池的特点和常用充电方法进行设计，也可以利用专用充电集成电路进行设计。控制电路主要是完成快速充电电路的充放电控制和检测控制等。目前，已经有多种充电专用集成电路，其作用包括充电、监测和保护等方面，使电路的设计简单方便。
六、A/D转换电路和数字显示电路 mX mX 质量天平仪 质量天平仪 R（UREF） mX A/D转换类似用天平测量质量 A D 质量天平仪 为了更好的监测充电电压，电路可采用数字式电压显示电路，其中A/D转换电路是将模拟量转换成数字量。 1. A/D转换的基本原理 A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号的编码过程。 数字D永远不能精确地表示被测物体质量mx，而只能以一个最小砝码mmin的精度去逼近。 若模拟参考量为R，则输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为 D≈ A/R A/D转换器 A/D转换 mmin
D LSB A O mmin称为量化单位。无论mmin多小，总不能是无穷小，由mmin不能是无穷小而带来的误差称为量化误差。 量化误差是不能消除的。但A/D转换得出的数字量可以提供较模拟量更多的有效数字，使得数据处理的总体精度大大提高。
A/D转换器的主要技术参数 分辨力：A/D转换器分辨最小模拟量的能力。 分辨率：A/D转换器的二进制位数。 量化误差：量化误差通常是指1个LSB的输出变化所对应模拟量的范围。 转换精度：A/D转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差，而是由多种因素决定的。 A/D转换器的转换精度一般表示为γ±nLSB。 转换时间：完成一次转换所用的时间。 转换速率：每秒转换的次数。
A/D转换器产品举例 ①ADC0809 特点： ·属CMOS电路 ·8路模拟输入，8 bit 输出(3S门) ·与常用μP兼容 ·采用逐次比较法，转换时间约100μs
②ICL7106/7107 特点： ·直接输出7段译码信号 ·7106驱动LCD；7107驱动LED ·十进制3位半A/D转换器 ·双积分型电路，内含基准源
ICL7107 ICL7107构成直流电压表
共阴极 共阳极 2. 数字显示译码器 (1) 七段数码管 每一段由一个发光二极管组成。 ：高电平亮 ：低电平亮 (2) 七段显示译码器 输入：二—十进制代码 输出：译码结果，可驱动相应的七段数码管显示正确的数字。
七、检查和调试 分阶段、分层和分块检查、调试 1. 设计检查 2. 电路检查（通用电路可以用仿真软件仿真） 3. 工艺检查 4. 参数检查和调试 5. 元器件检查和调试
八、设计报告的撰写 1. 封面（单独一页） 2. 目录（单独一页） 3. 设计任务书（单独一页） 4. 设计框图及电路系统概述（可以包括不同方案的评价） 5. 各单元电路的设计方案及原理说明（附：总电路图和印刷电路板图） 6. 调试过程及结果分析（可以包括所选设计电路的缺点） 7. 设计、安装及调试中的体会 8. 参考文献（单独一页）
九、成绩评定 1. 电路设计与调试 完成情况、工艺和制作、指标完成情况 2. 报告 是否规范、阐述是否清晰、体会 3. 答辩 论述设计报告、回答提问 4. 发挥 及格标准：完成设计和制作、撰写报告、参加答辩
电子电路课程设计 电话线路防盗器
课程设计的流程 一、分组：三人一组，小组成员分工合作； 二、电路设计与仿真； 三、购买元器件，准备电路制作的工具与材料； 四、电路板的焊接与调试； 五、写实验报告； 六、演示设计作品，答辩。
购买元器件 一、设计方案确定之后，组员去中关村购买电路板、导线和元器件； 二、必用器材，如电路板、导线、芯片底座、焊锡等，可以班级统一购买，节省金钱和时间； 三、购买比较贵的集成模块，如无线模块、音乐模块等，应该索要说明书和收据，以方便以后的使用和更换。尽量让售货员先通电测试一下，再付钱； 四、优秀作品报销需要提供发票。持收据去市场开发票，交5%的税。单位写“北京交通大学”，物品写“元器件”。
电话线路防盗器的设计要求 一、基本部分： 1. 当他人盗用你的电话时，使盗打电话无法正常通话； 2. 能够用声音或灯光指示电话线路正在被盗打； 3. 不影响本人的电话使用。 二、发挥部分： 1. 当盗用者盗打时，盗打电话的听筒发出警示音； 2. 当盗用者电话结束后，仍能显示电话被盗用过； 3. 计数器显示被盗打次数。
电话线路防盗器 一、基本原理 电话线路的电压在未被使用时大约为50V左右，正在使用时大约小于10V。当主机挂机而有人盗打电话时，线路电压低于某个电压值，稳压管截止，防盗器开始工作。 二、参考文献 ［1］路勇. 电子电路实验与仿真. 北京: 清华大学出版社. ［2］李金平. 模拟集成电路基础. 北京: 清华大学出版社.
电话线路防盗器 三、思考题： 1. 防盗器上应该有几个电话线接口？ 2.是否可以利用电话线电压，不使用额外电源？ 四、参考元件： 二极管（稳压管）、三极管、电阻、电容、蜂鸣器（喇叭）、LED、电话线插槽等。
设计技巧焊接前，可以先借助仿真软件验证设计电路的正确性，提高元件布局的合理性。合理的元件布局可以提高焊接的速度，让成品更加美观。设计技巧焊接前，可以先借助仿真软件验证设计电路的正确性，提高元件布局的合理性。合理的元件布局可以提高焊接的速度，让成品更加美观。
设计技巧 电路板和导线的购买很重要。可以节约焊接时间、提高焊接的成功率、让电路美观。
焊接技巧 • 元件放置在电路板顶面，导线尽量都焊接在电路板底面； • 元件布局要求合理美观，导线布局尽量整齐条理； • 集成芯片尽量不要直接焊接到电路板上，可以先焊接一个相应大小的底座，然后把芯片插在底座上，这样既可以防止焊接的时候损坏芯片，也可以方便将来更换芯片； • 焊接与调试要交叉进行。每完成一个模块的焊接，都要进行调试。全部焊接完成之后，再调试整体电路。
