课程设计要求 方法 步骤

发布 2022-10-01 10:54:28 阅读 3633

数字电子技术课程设计。

目的 运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法,在单元电路设计的基础上,设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。深化所学理论知识,培养综合运用能力,增强独立分析与解决问题的能力。训练培养严肃认真的工作作风和科学态度,为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。

要求。根据题目的技术指标,独立进行电路选取、工程估算、实验测试与调整,制作出实际电子产品和写出总结报告。

具体要求。1. 每人一个题目;

2. 题目的类型:数电、模电与数电综合;

3. 每人完成课程设计一份,a4纸打印,手工绘图;

步骤。选择总体方案,设计单元电路,选择元器件,计算机**优化,硬件装配调试,测试性能指标,写出总结报告,进行文档整理。

衡量标准 工作稳定可靠,能达到所要求的性能指标,并留有适当的裕量;电路简单;成本低;功耗低;所采用元器件的品种少、体积小且货源充足;便于生产、测试和维修 。

设计方法与步骤。

系统设计、硬件组装、调试、 性能指标测试、 实验报告,文档整理

一、 系统设计。

1.明确系统的设计任务要求。

对系统的设计任务进行具体分析,充分了解系统的性能、指标、内容及要求,明确系统应完成的任务。

2.总体方案选择

把系统要完成的任务分配给若干个单元电路,画出一个能表示各单元功能和关系的原理框图。

方案选择的重要任务是针对系统提出的任务、

要求和条件,查阅资料,广开思路,提出尽量多的不同方案,仔细分析每个方案的可行性和优缺点,加以比较,从中选取合适的方案。在选择过程中,常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细,只要说明基本原理就可以了。

最后设计出一个完整框图。

3.单元电路的设计、参数计算和器件选择

根据系统指标和功能框图,明确任务,进行各单元电路的设计、参数计算和元器件选择。

1). 单元电路设计。

每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务,详细拟定出单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合和前后级之间的关系,尽量简化电路结构。注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。

选择单元电路的组成形式,可以模仿成熟的先进的电路,也可以进行创新或改进,但都必须保证性能要求。

2). 参数计算

理解电路的工作原理,正确利用计算公式,满足设计要求。

1)元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。

2)元器件的极限参数必须留有足够裕量,一般应大于额定值的1.5倍。

3)电阻器和电容器的参数应选计算值附近的标称值。

3).元器件选择。

阻容元件的选择。电阻器和电容器种类很多,正确选择电阻器和电容器是很重要的。

设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件,并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。

分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、光电三极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。

分立元件的选择。

选择的器件种类不同,注意事项也不同。

例如选择晶体三极管时,首先注意是npn型还是pnp型管,是高频管还是低频管,是大功率管还是小功率管,并注意管子的参数pcm、icm、buceo、icbo、β、ft和fβ是否满足电路设计指标的要求。

由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能,所以选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活,它不仅使系统体积缩小,而且性能可靠,便于调试及安装,在设计电路时应首选。

选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案,而且要满足功耗、电压、速度、**等多方面要求。

集成电路的选择。一般优先选集成电路。

集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。器件的型号、功能、特性、管脚可查阅有关手册。

集成电路的品种很多,选用方法一般是“先粗后细”,即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路,然后考虑具体性能,最后根据**等因素选用某种型号的集成电路 。

应熟悉集成电路的品种和几种典型产晶的型号、性能、**等,以便在设计时能提出较好的方案,较快地设计出单元电路和总电路。

集成电路的常用封装方式有三种:扁平式、直立式和双列直插式,为便于安装、更换、调试和维修,一般情况下,应尽可能选用双列直插式集成电路。

4. 电路图的绘制

目前比较流行的或应用广泛的绘制软件包有protel和orcad/std。亦可用电子工作平台multisim。

绘制电路图时应注意:

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。

有时一个总电路图由几部分组成,绘制时应尽量把总电路图画在一张纸上。如果电路比较复杂,需绘制几张图,则应把主电路图画在一张图纸上,而把一些比较独立或次要的部分画在另外的图纸上,并在图的断口两端做上标记,标出信号从一张图到另一张图的引出点和引入点,以此说明各图纸在电路连线之间的关系。

有时为了强调并便于看清各单元电路的功能关系,每一个功能单元电路的元件应集中布置在一起,并尽可能按工作顺序排列。

2)注意信号的流向。一般从输入端或信号源画起,从左到右或从上到下按信号的流向依次画出各单元电路,而反馈通路的信号流向则与此相反。

3)图形符号要标准,图中应加适当的标注。

电路图中的中、大规模集成电路器件,一般用方框表示,在方框中标出它的型号,在方框的边线两侧标出每根线的功能名称和管脚号。除中、大规模器件外,其余元器件符号应当标准化。

4)连接线应为直线,并且交叉和折弯应最少。

通常连接线可以水平布置或垂直布置,一般不画斜线。互相连通的交叉线,应在交叉处用圆点表示。根据需要,可以在连接线上加注信号名或其它标记,表示其功能或其去向。

有的连线可用符号表示,例如器件的电源一般标电源电压的数值,地线用符号“⊥”表示。

二、硬件组装与调试。

1、电子电路的组装

1)元器件的焊接技术。

当印刷电路板设计好后,需要将元器件接在印刷板上。焊接质量取决于四个条件:焊接工具、焊料、焊剂、焊接技术。

焊接工具。电烙铁是焊接的主要工具。要根据不同的焊接对象选择不同功率的电烙铁。

焊接集成电路一般可选用 25 w的,元器件管脚较粗或印刷板焊盘面积较大时可选用45w 或功率更大的。焊接cmos电路一般选用20w 内热式电烙铁,而且外壳要连接良好的接地线。若用外热式电烙铁,最好采用烙铁断电,用余热焊接,必要时还要采取人体接地的措施。

焊料。常用的焊料是焊锡,焊锡是一种铅锡合金。市场上**的焊锡有两种:

一种是将焊锡做成管状,管内填有松香,称松香焊锡丝,使用这种焊锡丝时,可以不加助焊剂;另一种是无松香的焊锡丝,焊接时要加助焊剂。

焊剂。焊接元器件通常使用的焊剂有松香和松香酒精溶液,后者比前者焊接效果好。

焊接技术。首先要求焊接牢靠、无虚焊,其次是焊点的大小、形状及表面粗糙度等。焊接前,必须把焊点和焊件表面处理干净,轻的可用酒精擦洗,重的要用刀刮或砂纸磨,直到露出光亮金属后再醮上焊剂,镀上锡,将被焊的金属表面加热到焊锡熔化的温度。

焊接过程是这样的:把烙铁头放在焊件上,待焊件的温度达到焊锡熔化的温度时,使焊锡丝接触焊件,当适量的焊锡丝熔化后,立即移开焊锡丝,再移开烙铁,整个过程只需几秒钟。

2)在面包板上的插接技术。

集成电路的装插。

插接集成电路时首先应认清方向,不要倒插,所有集成电路的插入方向要保持一致。

元器件的位置。

根据电路图的各部分功能确定元器件在面包板上的位置,并按信号的流向将元器件顺序地连接,以易于调试。

在学生进行电子系统设计或课程设计过程中,为了提高元器件的重复利用率,往往在面包板上插接电路。下面介绍在面包板上用插接方式组装电路的方法。

导线的选用和连接。

连接用的导线要求紧贴在面包板上,避免接触不良。连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。

组装电路时要注意,电路之间要共地。正确的组装方法和合理的布局,不仅使电路整齐美观,而且能够提高电路工作的可靠性,便于检查和排除故障。

2、电子电路的调试

边安装边调试。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。

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。

调试步骤:

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。

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,这样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。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。

3)单元电路调试。

各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础。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。

4)整机联调。

电路故障的排除。

1)信号寻迹法:

寻找电路故障时,一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号,用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分传输的情况,根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常,如果有问题,应及时处理。调试电路时也可以从输出级向输入级倒推进行,信号从最后一级电路的输入端加入,观察输出端是否正常,然后逐级将适当信号加入前面一级电路输入端,继续进行检查。

2)对分法。

把有故障的电路分为两部分,先检查这两部分中究竟是哪部分有故障,然后再对有故障的部分对分检测,一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试工作量。

3)分割测试法。

对于一些有反馈的环行电路,如振荡器、稳压器等电路,它们各级的工作情况互相有牵连,这时可采取分割环路的方法,将反馈环去掉,然后逐级检查,可更快地查出故障部分。对自激振荡现象也可以用此法检查。

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