电子电路设计概论课程设计报告.doc

电子线路设计报告电子线路设计报告专 业： 通信工程 班 级： 通信q0941班 姓 名： 李闯 学 号： 091603038 指导老师: 李荆洪 湖北经济学院电子工程系2011.12目录第一章 电子线路设计概论电子系统设计概论3电子电路的设计3电子电路的抗干扰措施5第二章 精密整流电路半波精密整流电路6全波精密整流电路7元器件清单8安装与调试8实验总结8参考文献8第三章 rc有源滤波器rc有源滤波器的特点9rc有源滤波器的类型9rc有源滤波器的响应特性10rc有源滤波器的电路类型10滤波器快速设计方法11设计任务12元件清单14误差分析14心得体会14参考文献14第四章 简易数控直流电源设计设计任务和要求15方案论证15设计步骤16元器件的选择18安装与测试21心得体会21参考文献2222电子电路设计概论一、 电子系统设计概论1. 构成 电子系统包括:模拟系统,数字系统,数模混合系统.2. 电子系统设计的基本原则a.满足系统功能和性能指标b.电路简单c.可靠性好d.电磁兼容性好e.系统集成度f.操作简便g.性价比高h.生产工艺简单i.调试维修方便3.设计方法（1）自上而下的设计方法适合大系统和新电路（2）自下而上的设计方法适合成熟子系统和电路（3）将前两种方法视实际情况结合使用二、电子电路的设计（模拟电子电路设计）明确设计任务和要求选择总体方案设计单元电路计算参数选择元器件仿真与实验绘总体电路图组装与调试撰写设计报告1.选择总体方案（即选择最优方案）2.设计单元电路（1） 明确各单元电路的功能和性能指标要求（2） 注意各单元电路间匹配问题，尽量少用电平转换之类的接口（3） 尽量利用统一的电源3.计算参数（1）元器件工作电流、电压和功耗设计时，要留有适当的裕量（2）对于元器件的极限参数必须留有足够的裕量（3）对于温度和电网电压等工作条件从最不利情况考虑（4）元器件要按标称值来选择（5）在保证电路功能情况下，应尽量减少元器件的品种4.选择元器件（1）优先选择集成电路，少用分立元件（2）电阻的选择：阻值、功耗、精度、材质、温度系数、频率、噪声系数rx（绕线） 小于50khzrh（合成） 数十mhz左右rs（有机） 数十mhz左右rt（碳膜） 100 mhz左右rj（金属膜） 数百mhz左右ry（氧化膜） 数百mhz左右（3）电容器的选择：容量、耐压、精度、绝缘电阻、损耗角绝缘电阻=电容的端电压/漏电流损耗角=损耗功率/无功功率（损耗角影响品质因数q）小型云母电容 150250mhz圆片型瓷介质电容 200300mhz小型纸介质电容 5080mhz大中型纸介质电容 58mhz5、 仿真与实验6、 绘总体电路图 （1） 注意信号的流向 （2） 总体电路图的布局：紧凑、协调、布局合理 （3） 尽量画在一张图纸上 （4） 图中元器件符号必须标准化 （5） 连接线横平竖直，尽量少交叉和拐弯7、 组装与调试组装：（1） 面包板、焊接电路（2） 在组装之前要检测所有的元器件（3） 所有集成电路的方向要一致（4） 分立元件标志向上（5） 有极性的元件组装时要注意（6） 选线要分颜色（信号：黄，负电源：蓝）（7） 连线要横平竖直，不许跨接在集电上，连线不要重叠（8） 地线联通 高频时地线连到一点，抗干扰调试：（1） 调试方法：a.边安装边调试 b.一次性调试（2） 调试步骤：a .通电前检查：用万用表电阻档1k接电源和地之间的限电电阻，如果为0，电路中有短路、断路b.通电前检查：观察有无异常现象（冒烟、糊味、元器件发烫等），如有断点处理c.单元电路调试：静态调试（不加信号，加电源，测电位） 动态调试（加信号，有输入输出，波形正常）d.整机联调：阻抗匹配（3） 故障诊断方法：静态查找法 动态查找法（用示波器或喇叭检测） 快速诊断（分割、对比、替代）8、 实验报告的撰写（1） 课题名称（2） 内容摘要（复杂的要写）（3） 设计内容及要求（4） 总体方案的选择和认证（简单、成熟的不写）（5） 单元电路（6） 绘总体电路图（7） 组装与调试（8） 所设计电路的的特点及改进意见（9） 所用元件的编号（10）参考文献（11）收获体会（学校里要求）三、电子电路的抗干扰措施1、 正确的选用元器件（1） 采用低噪声元器件（2） 强电干扰或很大的共模干扰信号，选用光电耦合器件来阻断干扰2、 正确布线（1） 引线尽量要短，不允许交叉，电路板中的线条在拐弯时要圆滑，不要尖角（否则会产生尖端放电）（2） 电源变压器、大功率开关管或滤波电容，尽量远离信号输入级（3） 电源线不要与信号线、控制线接近或平行（4） 信号输入线尽量短，输入线与输出线尽量分开（5） 地线接一点，同一级电路接地点尽量靠近，本级的电源滤波电容应接在该级的接地点上（6） 强电流引线要尽可能地宽和粗（7） 总地线必须严格按照高频中频低频逐级从弱电到强电的顺序安排（8） 阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些（阻抗高的走线容易吸收和发射信号） 阻抗高的走线: 射极输出器的基极 共射放大器的集电极 同相比例放大器输入极 阻抗低的走线: 电源线、地线、无反馈元件的基极和发射极3、 采用合理的接地方式（1）同一点接地法（2）小信号地和大功率地分开（3）模拟地和数字地分开4、 交流输入电压增加滤波器（减小输入干扰）5、加屏蔽措施静电屏蔽电磁屏蔽6、电路中加滤波电容和补偿网络 （1）电路中加滤波电容（2）电路中加补偿网络精密整流电路一、 半波精密整流电路1、整流：将交流电转换为直流电，称为整流。2、精密整流电路的功能：将微弱的交流电压转换成直流电压。3、整流电路的输出保留输入电压的形状，而仅仅改变输入电压的相位。在如图(a)所示的半波整流电路中，由于二极管的伏安特性如图(b)所示，当输入电压ui幅值小于二极管的开启电压uon时，二极管在信号的整个周期均处于截止状态，输出电压始终为零。即使ui幅值足够大，输出电压也只反映ui大于uon的那部分电压的大小。因此，该电路不能对微弱信号整流。 4、如下图(a)所示，其工作原理：当ui0时，必然使集成运放的输出u/o0，从而导致二极管d2导通，d1截止，电路实现反相比例运算，输出电压当ui0，从而导致二极管d1导通，d2截止，rf中电流为零，因此输出电压uo=0。ui和uo的波形如下图(b)所示。假设二极管的导通电压为0.7v，集成运放的开环差模放大倍数为50万倍，up-un=0.7/500000=1.4uf,可见，只要输入电压使集成运放的净输入电压产生非常微小的变化，就可以改变d1和d2工作状态，从而达到精密整流的目的。二、全波精密整流电路工作原理：1、 在半波精密整流电路中，当ui0时，uo=(-rf/r) ui =-kui(k0)，当ui0时，uo1=-2ui，uo=-(-2ui+ui)=ui；当ui0时，uo1=0，uo=-ui；当输入电压为正弦波时，电路输出波形如图所示：三、元器件清单ua741 2片in4148 2只电阻 20k 4只 电阻 10k 2只电阻 5k 1只调零电位器 100k 2只四、安装与测试参数半波波形全波波形波形是否正常uo=25mvui=25mvr1=rf=20kau=1波形正常五、实验总结通过本次精密整流电路的设计，我自己的学习能力得到了很大的提高，这里所说学习能力包括获取资料的能力、系统设计能力、动手能力、分析排除故障能力、表达能力等很多方面。而且和小组成员一起互相信任、互相配合、分工合作共同完成某一项目，是一件非常美妙的事情，大家一起搭电路、一起测试，遇到了问题一起讨论并解决问题，相互学习，相互帮助，受益匪浅。同时，我也深刻认识到了自己动手能力的不足，深刻明白了理论联系实际的重要性，我明白，在以后的学习过程中，要坚持理论与实践相结合，而且切不可急躁，要有信心和耐心，很多知识和经验的获得，并不是直接写在课本上让你看到的，需要自己去实践、去摸索。六、参考文献【1】 谢自美，电子线路设计实验测试（第3版），华中科技大学出版社【2】杨素行，模拟电子技术（第3版）高等教育出版社rc有源滤波器一、rc有源滤波器的特点优点：1可获得一定的增益2无需阻抗匹配3调试方便4体积小、重量轻、成本低5、便于制作截止频率fc和中心频率f连续可调的滤波器缺点：1、目前尚不适用于高电压、大电流2、制作幅频特性较理想的滤波器有一定困难 3、有一定功耗和噪声二、rc有源滤波器的类型常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的，电容并联在要滤波的信号线与信号地之间（滤除差模干扰电流）或信号线与机壳地或大地之间（滤除共模干扰电流）电感串联在要滤波的信号线上。按照电路结构分，有单电容型（c型），单电感型，l型和反型，t型，型。高通滤波器用于干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。带通滤波器用于信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。带阻滤波器用于干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装带阻频率等于电台发射频率的带阻滤波器。三、rc有源滤波器响应特性1、三种类型lpf的响应特性2、三种类型滤波器的特点 1切比雪夫滤波器在f=fo附近幅频特性斜率最佳，但有波动（切比雪夫波动响应） 2巴特沃斯滤波器在f=fo附近幅频特性为单调递减，无峰值（巴特沃斯最大平坦响应） 3贝塞尔滤波器在f=fo附近幅频特性不好，通带窄，故不常用注：当通带内允许一定波动时，应选用切比雪夫滤波电路四、rc有源滤波器的电路类型（1）压控电压源电路（vcvs）1同向输入2引入串联电压负反馈3没有虚地，存在共模输入4电路性能稳定，增益调节方便基本方框图如下：（2）无限增益多路反馈电路（mfb）1反向输入2引入并联电压负反馈3存在虚地4增益调节不方便基本方框图如下:五、滤波器快速设计方法已知条件与设计步骤 已知条件：1已知滤波器的响应特性（切比雪夫、巴特沃斯） 2已知滤波器的电路类型（vcvs、mfb） 3已知滤波器类型（lpf、hpf、bpf、bef） 4已知滤波器的性能参数（fc、au、q或bw等） 设计步骤：1根据截止频率fc，查资料选定c的标称值，使其满足k=100/fhc 注：1=k=10 2从设计表中查出与au对应的电容值及k=1时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数k，得电阻的设计值 3通过实验调整并修改电容、电阻值 4测量滤波器的性能参数，绘制幅频特性六、设计任务1、设计课题：语音滤波器 性能指标：截止频率f1=3khz,f2=300hz,au=10 阻带衰减速率为-40db/10倍（提示：一级二阶低通与一级二阶高通级联）2、原理电路设计由于要求可知我们需要带通滤波器，而带通滤波电路是由低通滤波电路和高通滤波电路串联连接组成，而且低通滤波电路的截止频率f1应高于高通滤波电路的截止频率f2，其通带为（f1-f2） .3、单元电路设计（1）二阶低通滤波电路设计：由于f1=3khz，取c=0.01uf,对应的参数k=33.3，电阻r1=3.75k, 实际取3.6 k+150r2=7.49k, 实际取7.5 kr3=r4=22.48 k 实际取22 k+4702）二阶高通滤波电路设计：由于f2=300hz，取c=0.1uf,对应的参数k=33.3，通带增益auf=10，电容c1=0.2c=0.02uf；k=33.3时，电阻r1=3.4k，实际取3.3 k+100 电阻r2=41.2k, 实际取39k+ 2.2 k4、安装与测试测试方法：1. 用函数发生器输入频率为1k、幅度为50mv的正弦波，用示波器测其经过低通和高通后的输出电压值；2. 改变其输入频率，当其输出辐值为35mv时，用示波器分别测得低通和高通电路的截止频率；3. 用晶体毫伏表分别测得低通、高通电路的输出电压，计算出其放大倍数；4. 将高通与低通连接起来，组成带通滤波器；5. 同上面的方法测出带通的截止频率和放大倍数；仿真结果：截止频率（hz）理论截止频率（hz）相对误差（%）fh=3k3k0%fl=33030010%实际电路板测试结果：测量截止频率（hz）理论截止频率（hz）相对误差（%）实际放大倍数理论放大倍数相对误差（%）低通滤波器2.5k3k16.7%1.925%高通滤波器3103003.3%4.854%带通滤波器fh=2.68kfl=264fh=3kfl=30010.67%12%9.12108.8%七、元件清单：dac0832 1片lf356 1片ne5532 1片三极管9013 1片三极管tip41c 1片电阻 7.5k 2只 电阻 510 1只电阻 1k 1只电阻 680 1只电阻 430 1只电阻 1 1只电位器 51 1只电位器 10k 1只八、误差分析在测试电路的过程中可能带来的误差因素有:元件本身存在误差，购买时本身与设计的理论值存在误差；万用表本身的准确度而造成的系统误差。读数误差九、心得体会通过本次设计，我懂得了rc有源滤波器的特点、类型和响应特性，学会了理论联系实际的设计思路，也了解了rc有源滤波器的广泛应用，开辟了思路，锤炼了实践动手的能力，进步了分工协作的能力和分析问题、解决问题的能力，基本达到了本次电子线路设计的目标和要求。在设计与调试过程中出现了遇到了很多问题，在老师和同学的帮助下，最终都得以解决，通过本次试验，自己在使用直流电源输出信号源以及示波器的使用上都有了很大的提高，获益匪浅。十、参考文献1.刘祖刚.模拟电路分析与设计基础.北京：机械工业出版社.2007.2.谢自美.电子线路设计实验测试武汉：华中科技大学出版社.2006简易数控直流电源设计一、设计任务和要求： 1.设计任务：设计出有一定输出电压范围功能的数控电源.输出电路数控部分“+”和”-“ 数字显示2、设计要求：1）、输出电压范围0+9.9。步进为0.1v，纹波不大于10mv；2）、输出电流：500ma ；3）、输出电压值由数码管显示；4）、由“+”、“”两键分别控制输出电压步进增减；5）、稳压电源加过流保护装置。二方案论证1.方案一：采用传统的线性直流稳压电源方案，主要特点在于使用了一套双计数器完成系统的控制功能。为了保证系统正常工作，必须采用双计数器同步。2.方案二：方案二的控制部分采用8031单片机，输出部分也不再采用传统的调整管，而是在d/a转换之后，经过稳定的功率放大而得到。因为使用了单片机，整个系统可编程，使得系统灵活性增加。数码显示译码显示a/d转换8031单片机键盘显示器接口键盘功率放大d/a转换电路输出电压3方案比较：(1) 数控部分方案一：采用中，小规模集成电路实现系统的数控部分，使用芯片较多，造成电路内部相互关联多，抗干扰能力差，容易发生电路故障。方案二：采用单片机完成整个数控部分功能，同时单片机可以编程便于系统功能扩展。 （2）输出部分 方案一：采用线性稳压电源，以改变基准电压的方式，使输出电压增加或减小，必须考虑整流滤波后的纹波对输出电压的影响。 方案二：使用运算放大器做为功率放大器的前级，由于运算放大器具有很大的共模抑制比，可以大大减小输出端的纹波电压。三、设计步骤1、总体电路设计供电部分 +15v +5v数控部分可控直流稳压电源2、 单元电路设计 1）、d/a转换电路：1dac0832是8位电流输出型数/模转换电路，输出电流随输入电压控制字线性变化。若要得到输出电压，还需要接一片运放将电流转换成电压。选用高阻抗运放lf356。2根据设计要求，输出电压范围09.9v，步进为0.1v，共有100种状态。8位字长的d/a转换器有256种状态，设计用2个电压控制字代表0.1v。电压控制字0、2、4198,输出电压为0、0.1、0.2.9.9v。3当dac0832采用vref=+5v时，d/a转换器的满量程输出电压为5v，当实际采用最大电压控制字198时，v01=(198/255)*5=3.882v。2）、稳压稳出电路：1.稳压输出电路采用的是串联反馈稳压电路，也可以看成以v0为输出的电压直流功率放大器。2.复合调整管：电源iomax=500ma，假设调整管=100，则基极驱动电流为5 ma，用运放直接驱动显然不足，因此将调整管接成复合管形式。3.当电路平衡时，v01=v2,取r4=680,r5=430,rw2=51,设rw2调在中心位置时，当控制字是198时，v0=9.9v。四、元器件的选择1、各芯片的功能引脚图dac0832引脚：* d0d7：8位数据输入线，ttl电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)； * ile：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； * cs：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效； * wr1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ile、cs、wr1的逻辑组合产生le1，当le1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，le1的负跳变时将输入数据锁存； * xfer：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效； * wr2：dac寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由wr2、xfer的逻辑组合产生le2，当le2为高电平时，dac寄存器的输出随寄存器的输入而变化，le2的负跳变时将数据锁存器的内容打入dac寄存器并开始d/a转换。 * iout1：电流输出端1，其值随dac寄存器的内容线性变化； * iout2：电流输出端2，其值与iout1值之和为一常数； * rfb：反馈信号输入线，改变rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度； * vcc：电源输入端，vcc的范围为+5v+15v； * vref：基准电压输入线，vref的范围为-10v+10v； * agnd：模拟信号地 * dgnd：数字信号地lf356引脚图：ne5532引脚图1 、通道1输出2 、通道1倒相输入3、 通道1非倒相输入4、 地5、 通道2非倒相输入6、 通道2倒相输入7、 通道2输出8、 电源电压tip41c主要参数: 制作材料： 硅-npn 性质： 低频或音频放大 （lf），功率放大 （l） 封装形式： 直插封装 to-220(见上图)极限工作电压： 100v 最大电流允许值： 6a 最大耗散率： 65w 放大倍数： 未知放大倍数 最大工作频率： 1mhz或者未知工作频率2、元器件清