模拟电子线路课程设计(包括电路图).ppt

模拟电子线路课程设计 课程目的 学习模拟电子电路的元件选择、安装； 学习电子技术的调试技能。 课程要求 通过该课程的学习，学会选择电子电路所 用的元件，掌握电子电路的安装技术，完 成设计电路的安装与调试。 提交符合规范要求的设计报告。 元器件在面包板上的插接技术 常用的面包板有两种结构形式 ,如图所示 。 图 1所示的面包板上小孔孔心的距离与集成电路 引 脚的间距相等。板中间槽的两边各有 65 5个插孔， 每 5个一组 ,A、 B、 C、 D、 E是相通的，也就是两边各有 65组插孔。双列直插式集成电路的两列引脚可分别插在 两边，如图 1-7所示。每个引脚相当于接出 4个插孔，它 们可以作为与其他元器件连接的输出端，接线方便。面 包板最外边各有一条 1l 5的插孔 ,共 55个插孔 ,每 5个一 组是相通的，由于各个厂家生产的产品并无统一标准 , 各组之间是否完全相同，要用万用表量测后方可使用。 两边的这两条插孔一般可用作公共信号线，接地线和电 源线。 a) 两侧各有两条插孔 b) 两侧各有一条插孔 图 1 双列直插式集成电路插入面包板的方式 2在面包板上的安装技巧 1）集成电路的安装 集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中，插入时所有引脚应稍 向外偏，使引脚与插孔中的簧片接触良好，所有集成块的方向要 致，缺口 期左，便于正确布线和查线。集成块在插入与拔出时要受力均匀以免引脚 弯曲或断裂。 2）连线 一般选直径为 0.6mm的单股导线，长度适当。先将两头绝缘皮剥去 7mm 8mm ，然后把导线两头弯成直角，用镊子夹住导线，垂直插入相应的孔中。 3）布局 集成块和晶体管的布局，一般按主电路信号流向的顺序在一小块面包板上直 线排列。各级元器件围绕各级的集成块或晶体管布置，各元器件之间的距离 应视周围元件多少而定。 合理布置地线。为避免各级电流通过地线时互相产生 干扰特别要避免未级电流通过地线对某一线形成正反馈 而产生自激，故应将各级单独接地，然后再分别接公共地 线。 4）布线 第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要 远离，以免形成空间交叉耦合，尤其在高频电路中元器 件插脚和连线应尽量短而直，以免分布参数影响电路性能。 为使布线整洁和便于检查尽可能采用不同颜色的导 线一般正电源线用红色，负电源线用蓝色，地线用黑色。 要求连线紧贴面包板，注意尽量在器件周围走线，一个孔 只准插一根线并且不允许导线在集成块上方跨过 。 一、 直流稳压电源 1.设计目的 1)熟悉集成稳压器的特点，能合理选择使用； 2)掌握用集成稳压器组成直流稳压电源的设计方法； 3)掌握直流稳压电源的性能测试方法。 2.设计任务 利用集成稳压器设计一小功率直流稳压电源。 主要技术指标如下： 输出电压： 能同时提供正、负电压；输出幅度 Uo= 3V 12V 连续可调； 输出电流 IOmax=800mA； 纹波电压的有效值 UO5mV； 稳压系数 SV310-3； 电压调整率 KU3% ； 电流调整率 KI1% ； 输入电压 (有效值 ) VI=220V 22V 3.选择集成稳压器，确定电路形式。 参考电路 1. 设计目的 1) 由集成运放构成方波发生器、三角波发 生器电路。 2) 掌握信号振荡频率和输出幅度的测量方 法； 2.设计任务 用集成运放设计一个方波 -三角波发生 器。 满足以下技术指标： 1）振荡频率范围为 20 2kHz。 2）三角波振幅调节范围为 2 4V。 二、 方波、三角波发生电路 参考电路 1 7 2 6 3 5 4 14 8 13 9 12 10 11 A747 VEE VCC VCC 调零 调零 调零 调零 图 2 A747引脚功能 1.设计目的 （ 1）熟悉测量放大器的性能指标； （ 2）掌握测量放大器的设计方法、调试技术。 2.设计任务 利用通用型集成运放设计一个测量放大器。 技术指标要求： 差模电压增益 可调； 增益非线性误差 0.5 差模输入阻抗 （应由电路设计保证） 频带宽度 共模抑制比 最大输出电压峰峰值 三、测量放大器的设计 5001VDA MRi 1 kHzB 107.0 dbKCMR 70 VppV O 20)( 差模输入信号源输出频率为 500Hz，峰峰值为 40mV的正弦波。 共模输入信号：直流电压 V1=V2= 5V 。 A1 A2 A3 V1 V2 V0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 50k 15k 15k 20k 18k 4.7k 33k 33k RC2 16k RC1 16k C2 C1 103 103 参考电路 集成运放： A741、 A747、 LM324 四、有源滤波器的设计 1.设计目的 1)进一步理解由运放组成的 RC有源滤波器的工作 原理； 2)熟练掌握二阶 RC有源滤波器的工程设计方法； 3)掌握滤波器基本参数的测量方法； 2.设计任务 利用集成运放设计一语音滤波器。技术指标如下： 截止频率： fH=3000Hz , fL=300Hz； 阻带衰减速率： -40DB/10倍频程。 通带增益： 1。 参考电路 输入正弦信号 (VI=100mV， 频率自选 ) 。 集成运放： A747。 2人一组，一个人做低通滤波器，一个人做高通滤波器，然后 2人 电路合成一个带通滤波器。 五、功放电路设计 1.设计目的 1) 掌握功率放大电路的工程设计方法； 3)掌握功率放大电路的调试与测量方 法； 2.设计任务 已知 RL=8， Vi=200mV,Vcc=12V,VEE=-12V。 性能指标要求： Po1W。 参考电路 六、 话筒放大器与混合前置放大器 设计 1.设计 目的 掌握音响放大器的设计方法与装调技术。 2.设计任务 设计一具有话筒扩音、音调控制的音响放大器。指标要求如下： 额定功率 P01W 负载阻抗 RL=8 频响范围 40Hz 10kHz 输入阻抗 Ri20k 音调控制特征： lkHz处的增益为 0dB， 100Hz和 10kHz处均有 12dB的调 节范围， AuL=AuH 20dB。 器材：集成功率放大器 LA4102一只， 20低阻话筒输出信号电压为 5mV ，录音机输出信号电压为 100 mV ，集成运放 LM324一只， 8/2W负载 电阻一只， 8/4W扬声器一只。电源 VCC=+9V。 参考电路 设计报告 题目 设计目的 设计任务 技术指标 参考 电路图 硬件调试所用仪器、 调试过程和结果 (数据、 图、表等 ) 参考文献 总结 颜色 棕 红 橙 黄 绿 蓝 代表数值 1 2 3 4 5 6 代表乘数 101 102 103 104 105 106 允许误差 % 1 2 0.5 0.25 颜色 紫 灰 白 黑 金 银 本色 代表数值 7 8 9 0 代表乘数 107 108 109 100 10-1 10-2 允许误差 % 0.1 5 10 20 色码代表的意义 返回 基本电子元器件的识别与使用 第一位有效数字 第二位有效数字 第一位有效数字 第二位有效数字 允许误差 乘 数 倍乘数 允许误差 乘 数 第二位有效数字 第一位有效数字 第三位有效数字 电阻器的色环表示方法 返回 基本电子元器件的识别与使用 标称值 24k 误 差 20% 标称值 4.7k 误 差 1% 色环电阻示例 返回 基本电子元器件的识别与使用 第一环红色，第一位有效数 字为 2 第二环黄色，第二位有效数 字 4 第三环橙色，倍乘数 103 误差环本色，误差为 20%。 第一环黄色，第一位有效 数字为 4 第二环紫色，第二位有效 数字 7 第三环红色，倍乘数 102 误差环棕色，误差为 1%。 电位器表示 501 代表 500欧姆 ， 503 代表 50000欧姆 ， 即 50K。 105代表阻值是 1M的 。 电容的表示方法 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如 10 uF/16V。 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示。 字母表示法： 1m=1000 uF ， 1P2=1.2PF ， 1n=1000PF 数字表示法： 一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第 三位数字是倍率。 如： 102表示 10 102PF=1000PF ， 224表示 22 104PF=0.22 uF 1 7 2 6 3 5 4 14 8 13 9 12 10 11 LM324 VEE VCC 1 2 3 4 8 7 6 5 A741 VEE VCC 调零 调零 空 LM324和 A741管脚 参考资料 1. 模拟电子技术基础 仿真、实验与 课程设计 张丽华 刘勤勤 等编，西安电子 科技大学出版社； 2. 电子线路设计、实验、测试 谢自美 主编，华中科技大学出版社； 3. 电子技术基础实验与课程设计 高吉 祥主编，电子工业出版社。 电子电路调试技术 电子电路按照设计的电路参数进行安装后 ,由于电路分 布参数的影响、元件值的误差等各种复杂的因素的影响， 往往难于达到预期的效果。必须通过安装后的测试和调整 来加以改进 ,使电路达到设计要求。因此调试电子电路技术 对从事电子技术及其有关领域工作的人员来说 ,是不可缺少 的技能。 电路安装完毕 ,通常不宜急于通电 ,先要认真检查连线、元 器件安装是否正确，确认正确后 ,方可进入调试阶段。 1）调试方法 调试包括测试和调整两个方面。所谓电子电路的调试 ,是以 达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量一判断一 调整一再测量的反复进行的过程。为了使调试顺利进行 ,设 计的电路图上应当标明各点的电位值 ,相应的波形图以及其 它主要数据。 调试方法通常采用先分调后总调。任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成的 ,因此 ,调试时可以循着信号的流程 ,逐级调整各单元电路 ,使其参数基本符合设计指标。这种调 试方法的核心是 ,把组成电路的各功能块 (或基本单元电路 ) 先调试好 ,并在此基础上逐步 扩大调试范围 ,最后完成整机调试。具体调试步骤如下 : （ 1）通电观察 把经过准确测量的电源接入电路。观察有无异常现象，包括有无异常气味、手摸元器 件是否发烫，电源是否有短路现象，如果出现异常，应立即切断电源。排除故障后才可 通电。通过通电观察 ,认为电路初步工作正常 ,方可转入正常调试。 （ 2）静态调试 交流、直流并存是电子电路工作的一个重要特点。一般情况下 ,直流为交流服务 ,直流 是电路工作的基础。因此 ,电子电路的调试有静态调试和动态调试之分。静态调试一般是 指在没有外加信号的条件下所进行的直流测试和调整过程。如负载开路、接通电源 ,用万 用表测电源电压是否正常 ,然后逐级粗测各级晶体管的静态工作点 ,这样能及时发现已损 坏的元器件 ,判断电路工作情况 ,并及时调整电路参数 ,使电路工作状态符合设计要求。 （ 3）动态调试 动态调试是在静态调试的基础上进行的。调试的技术是在电路的输入端接入适当频率 和幅值的信号 ,并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。发现故障 现象 ,应采取不同的方法缩小故障范围 ,最后设法排除故障。特别强调动态调试前要对电 路进行消振。测试过程中不能凭感觉和印象 ,要始终借助仪器观察。使用示波器时 ,最好 把示波器的信号输入方式置于 “ DC”挡 ,通过直流耦合方式 ,可同时观察被测信号的交、直 流成分。 电路能正常工作后 ,即可进行技术指标测试。根据设计要求 ,逐一测试各项指标。凡未 能达到要求的 ,需分析原因并加以调整与改进。 2）调试中注意事项 调试结果是否正确 ,很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证调 试的效果 ,必须减小测量误差 ,提高测量精度。为此需注意以下几点 : (1)正确使用测量仪器的接地端。凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量 , 仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起 ,否则仪器机壳引入的干扰不仅会 使放大器的工作状态发生变化 ,而且将使测量结果出现误差。 (2)测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。因为 ,若测 量仪器输入阻抗小 ,则在测量时会引起分流 ,给测量结果带来很大误差。 (3) 测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。 (4) 要正确选择测量点。用同一台测量仪器进行测量时 ,测量点不同 ,仪器内 阻引进的误差大小将不同。 (5) 测量方法要方便可行。需要测量某电路的电流时 ,一般尽可能测电压而不 测电流 ,因为测电压不必改动被测电路 ,测量方便。 (6) 调试过程中 ,不但要认真观察和测量 ,还要善于记录。只有有了大量的可 靠的实际记录并与理论结果加以比较 ,才能发现电路上的问题。 (7) 调试时出现故障 ,要认真查找故障原因 ,切不可一遇故障解决不了就拆掉 线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题 ,如果是原理上的问题 , 即使重新安装也解决不了问题。所以应当把查找故障 ,分析故障原因 ,调试电路 , 看成一次好的学习机会 ,通过它来不断提高自已分析问题和解决问题的能力。 电子电路抗干扰技术 在电子电路设计中，如果元器件的安装与布线不合理，就有可能产生噪声而形成干扰 ，另外在工作环境中存在着自然界或人为因素产生的电磁信号 ,如 50Hz 交流电压、发电机 、电动机、日光灯等带来的杂散电磁波 ,这些电磁信号干扰通过一定的途径进入电子设备 , 也会影响电路的性能，严重时电路将无法正常工作。因此为了提高电子电路的工作可靠性 和稳定性，必须在设计中采取必要的抗干扰措施。下面介绍电子电路中常见的几种干扰及 其抑制方法。 1）电网高频干扰及其抑制 任何电子设备都需要直流电源 ,而直流电源一般是由电网来的交流电压经变压器变压 , 再经整流、滤波、稳压等电路产生的直流电压提供。当交流电网的负载突变时 (如电动机 的启动和制动 ) ,在负载突变处交流电源线与地之间将产生高频干扰电压 ,这个电压引起的 高频电流经过直流稳压电源、放大电路等与地之间的分布电容 ,经地线再回到电网。这个 高频电流不仅沿导线流动 ,而且凡是有电容的地方都有它的良好通路 ,其中变压器的分布电 容引起的干扰电压最大 ,从而影响电子电路的正常工作 ,尤其是高灵敏度的放大电路影响更 为突出 ,因此必须采取措施加以抑制。常用抑制方法如下： (1) 在稳压电源中电源变压器一次侧、二次侧之间加屏蔽层 ,同时屏蔽层要很好接地 , 。此时高频电流由变压器一次侧通过屏蔽层流入地线而不经过后面的电路。 (2)在稳压电源交流进线处加滤波器 ,用以滤去高频干扰 , 一般 L 为几十毫亨 ,C为几千 微法。 (3) 抑制交流干扰的另一个措施是采用 “ 浮地 ” ,即交流地线和直流地线分开 ,且只有 交流地线接大地 ,这样可避免交流干扰由公共地线串入 ,而影响电路的正常工作。 2）杂散电磁场干扰及其抑制 放大电路周围存在杂散电磁场时 ,放大电路的输入电路或某些重要元器件处于这 种变动的电场和磁场中 ,就会感应出干扰电压。对于一个放大倍数比较高的放大器来 说 ,只要第一级引入一点微弱的干扰电压 ,经过各级放大 ,放大器的输出端就有一个较 大的干扰电压。 干扰源和放大器的输入电路之间 ,存在着杂散电容 C,构成了干扰电流的回路。此 干扰电流在放大器的输入电阻 Ri 上产生干扰电压。放大器输入电阻越大 ,或杂散电 容 C越大 ,干扰电压也就越大。 对于杂散电磁场的干扰 ,可采用下列措施 : (1) 合理布局：为了减少分布参数的影响 ,要合理布局被测电路的元器件位置。高 增益和高频电路的输入和输出应彼此远离 ,电源变压器和滤波电容应远离电路的输入 级。对有输入变压器的放大器 ,应注意将输入变压器的线圈安装得和干扰磁场垂直 ,以 减少感应的干扰电压。电路的布线要合理 ,连线尽可能短。电路的输入线、输出线、 交流、直流、弱信号、强信号等的联线要尽可能分开走线 ,不要平行走线。输入走线 越长 ,越容易接收干扰。 (2) 屏蔽：屏蔽有静电屏蔽和磁屏蔽两种。屏蔽结构可以将干扰源或受干扰元件 用屏蔽罩屏蔽起来 ,特别是多级放大器的第一级更为重要 ,或第一级的输入线采用具有 金属套的屏蔽线 ,屏蔽线的外套接地。在抗干扰要求较高时 ,可把放大器的前级或整个 放大器都屏蔽起来。静电屏蔽采用电导率较高的材料 ,如铜、铝或铁等金属 ,其原理是 在屏蔽罩接地后干扰电流经屏蔽罩外层短路入地。磁屏蔽用具有高磁导率的磁性材料 ,如坡莫合金或铁等金属 ,其磁阻远小于被干扰电路与屏蔽罩之间空气隙的磁阻 ,因而 干扰磁场的磁力线大部分通过屏蔽罩而不通过气隙进入被干扰电路。此外 ,屏蔽罩的 不同形状其影响也不同 ,圆柱形屏蔽罩效果最好。 3）放大电路的自激及其抑制 电子设备的自激是实践中最易发生的问题 ,防止自激不仅是在 电路上采取措施 ,而且在结构工艺上也应予以足够的重视。 (1)在放大电路中采用外部相位补偿电路消除自激。 (2)在电源端加接电源去耦滤波电路。 (3)印制板的布线要注意 :电源线、地线要尽量加粗和缩短 ,以 减少环路电阻 ,转角处应圆滑 ;信号线应尽可能远离电源线。 4）信号地之间的干扰及其抑制 信号地是指信号电路、逻辑电路和控制电路的地。 由于信号地必须通过导 线连线 ,而任何导线都有一定的阻抗 ,流过各线的电流有所不同 ,因此各个接地 点的电位不完全相同。设计接地点的目的是为了尽量减少各电路电流流过公 共地阻抗时产生的耦合干扰 ,还要避免地环路电流 ,从而避免环路电流与其他 电路产生耦合干扰。信号地的连接方法有下列几种。 (1)单点接地。它是把各电路的地线接在一点上 ,这种方法的优点是不存在 环形地回路 ,因而不存在地环流 ,各电路的接地点只与本电路的地电流和地阻 抗有关。如果各电路的电流都比较小 ,各地线中的电压也比较小。当两个电路 相距较近时采用单点接地法 ,由于地线较短 ,它们之间电位差小 ,所以各段地线 间相互干扰也小。 (2)串联接地。接地点顺序连接在一条公共地线上 ,电路中共用地线电流是 n 个电路流过地线电路之和。因此每个电路的地线电位都受其它电路的影响， 噪声通过公共地线互相耦合。从防止干扰的角度出发，这种接法是不合理的 ，但因为它接法简单，在多地方仍被采用。例如在一块印制电路板上，各元 器件或电路之间的地线一般都是串联接法，最终连到印制电路板的地线引线 端上。这种接法在设计印制电路板时比较方便。 (3)多点接地。为了降低阻抗 ,地线一般采用宽铜皮镀银作为接地母线。它 是把所有电路的地线都连接到离它最近的接地母线上 ,以便降低地阻抗。这种 接法在数字电路中是常用的。一般系统由多块印制板组成 ,它们之间的地线是 通过装在机架上的宽铜皮镀银的接地母线连接在一起 ,再把接地母线的一端接 到直流电源的地线上 ,构成工作接地点 , 这种方法适用于高频电路。 不论是用 哪种方法连接地线，地线尽可能宽一些。实际上，电子设备中信号地的接法 不是简单的采用某种型式，而是采用以上三种方法组成的混合型式。 (4)模拟地和数字地。在一些电子电路中 ,既有数字信号 ,又有模拟信号 ,而 数字电路都工作在开关状态 ,电流起伏波动较大 ,若两种信号的耦合还采用电 耦合 ,则在其地线间必定会产生相互干扰 ,造成模数转换间的不稳定。为了消 除这种干扰 ,最好采用两套整流电路 ,分别供给模拟部分和数字部分 ,信号间采 用光耦合器进行耦合 ,这样即可把两套电源间的地线实现隔离。