电子技术实训工作手册.doc

江西科技师范学院电子技术设计实训手册姓 名： 学 号： 班 级： 电子科学与技术一班 实训地点： 理工楼502 指导教师： 詹华群 通信与电子学院编制2011年07 月 03日实训工作条例为了确保实训顺利进行，圆满成功，培养同学们良好的习惯，增强修养，提高个人素质，特制定如下实训要求： 1. 实训开始，按学号顺序分组，选一名同学为组长。2. 实训安全第一，严防意外伤害，按规定操作，不准带电插拔仪器设备。3. 实训室内禁止饮食，禁止吐痰，严禁吃口香糖。4. 禁止在实训室内喧哗、嬉戏、争斗，保持安静，轻声讨论。5. 不准恶意破坏仪器设备，设备若有损坏及时向指导老师报告。6. 不准无故旷课、迟到、早退；若有特殊情况，需事先请假，征求许可。7. 旷课2节，实训成绩不及格，2次迟到算旷课1节。8. 每次实训开始5分钟内检查仪器设备，填写“实训操作登记表”，代签无效。9. 实训时间内，请勿离开实训室10分钟以上，否则以旷课论，若确有急事，需征的指导老师同意后方可离开。10. 实训结束后，整理复原仪器设备、桌椅，清洁四周环境，待检查后，方可离开。11. 实训室中的工具、仪器、书籍、手册严禁带出。12. 实训过程小心操作，细心观察，勤于思考，注意记录。13. 不随意设定、修改用户名和口令。14. 按规定时间、规定格式填写好实训手册并上交实训报告。学生实训工作页班级10电科一班姓名组别时间2011-07-03课程名称电子技术设计实训1课时工位号实训名称项目2 直流稳压电源的设计与制作设计要求设计并制作一个带过流保护的串联式稳压电源。主要技术指标为：（1）输入交流电压u=220v，f=50hz.；（2）输出直流电压uo=912v；（3）额定输出电流iom=300ma；（4）稳压系数sr0.1；（5）电源内阻ro0.5；（6）纹波电压30mv；（7）具有过电流及短路保护功能。最大保护电流不超过400ma。（8）具有工作指示和保护指示。教学环境多媒体仿真室、实训室实训资源要求（1）可调工频电源；（2）双踪示波器；（3）交流毫伏表；（4）直流电压表；（5）直流毫安表；（6）万用电表；（7）滑线变阻器200/1a；（8）；器件：晶体二极管in4007、三极管90111、90142、3dd251、电阻器、电容器若干；（9）其他工具：电烙铁等电路装配工具；电脑；投影仪等。实训知识准备（1）认真复习教材中关于稳压电路的有关知识；（2）深刻理解整流、滤波、串联式稳压电路的工作原理；（3）掌握电流保护电路的工作原理及其性能特点；（4）掌握常用电源性能指标测试的基本原理和正确测试方法。实训目标（1） 研究单相桥式整流、电容滤波电路的原理、特性和设计方法；（2） 掌握取样电路、基准电路、误差放大电路和串联调整电路的原理和设计方法；（3） 了解过流保护电路的类型、原理和设计方法；（4） 掌握pcb板的制作、元器件测试和安装技术；（5） 熟悉常用电子仪器及模拟电路实训设备的使用。（6） 树立科学发展观，养成实事求是的科学态度，具有观察、理解、判断、推理辩证思维能力。（7） 培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。（8） 锻炼勇于创新和抗挫折的能力。（9） 树立节约能源、节省材料与爱护工具设备、保护环境等职业意识。实训考核标准（1）能够正确画出带过流保护保护的串联稳压电源的结构框图和总电路图；（2）根据设计要求，确定变压器的工作电压的输出功率，计算二极管的参数、确定型号；计算各三极的参数、确定型号；计算并确定滤波电容和其他阻容元件的参数。（3）用万能板设计pcb板，画出元器件位置及走线图；（4）正确测试变压器、二极管、三极管及其他元件；（5）掌握直流稳压电源参数的测量方法，并测量输出电压范围、最大输出电流或保护电流、稳压系数、电源内阻和纹波系数；（6）能够对直流稳压电源的常见故障进行分析，并能够排除一些基本的故障。任务分解任务一 总体设计操作步骤（1）课题分析根据设计指标要求，该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路和指示电路等组成。原理方框如下图1-1所示。图1-1直流稳压电源的结构方框图变压器：变压器的功能是将220v的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向脉动直流。滤波电路：滤波电路的作用是平波，将脉动直流变换成比较平滑的直流。稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。（2）稳压电路方案选择串联型稳压电源有两种方案可供选择：分立元件串联调整稳压电路和集成稳压块稳压电路。1）分立元件串联型稳压电路典型的串联型稳压电路见下图1-2所示。是由调整环节，比较放大环节，基准环节和取样环节所组成的电压负反馈闭环系统。取样环节：由r1、r2和rp组成的分压电路。它将输出电压u0的变化取回一部分uf（称取样电压）送刀比较放大器的基极。图1-2 分立元件稳压电路基准环节：由限流电阻r3和稳压管dz组成，为比较放大器t2的发射极提供一个稳定的基准电压uz。比较放大环节：由t2、r4组成，r4为t2的集电极负载电阻。比较放大器对取样电压uf和基准电压uz的差值进行放大，去控制t1的基极。调整环节：由基极偏置电阻r4及调整管组成。实际它是一个射极输出器调整管t1起电压调节作用，其c，e极间的管压降uce1受比较放大器误差电压的控制，由于起电压调节作用的调整管t1与负载是串联的，故称为串联型稳压电路。2）集成稳压块稳压电路集成稳压器多采用串联型稳压电路，组成框图如图1-3所示。除基本稳压电路外，常接有各种保护电路，当集成稳压器过载时，使其免于损坏。图1-3 三端集成稳压器电路框图由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足本设计指标要求，故本实验采用分立元件串联调整稳压电源。任务分解任务二 桥式整流滤波电路设计操作步骤（1）桥式整流滤波电路的结构桥式整流滤波电路的结构如下图2-1所示。220v交流电压经变压器降压后，其次级电压变为u2。经二极管d1d4，电容c实现桥式整流电容滤波。（2）工作原理：参考模拟电路。图2-1桥式整流滤波电路（3）元件选取与参数计算变压器选取根据设计指标，稳压电源的最高输出电压为12v，则滤波电路最小输出电压为15v。而uo=1.2u2则u2的最小值为12.5v。又额定输出电流为300ma，则变压器的输出功率为3.75w。考虑到电源电压的允许变化范围为10%，为了在最低电压时u2=12.5v，并留有一定的电压和功率余量，变压器可取220v/15v/5w。整流二极的选取在滤波电路中，二极管中的最大整流平均电流if通常选择大于负载电流的23倍。if=3300ma=900 ma ，二极管的最高反压ubr=1.41415v=21.21v。考虑到留有一定的余量，可选电流为1.5a，耐压为50v的整流二极管，如in4007等。滤波电容的选取为了获得较好的滤波效果，应使滤波电容满足rlc=(35)t/2的条件。此时uo1.2u2。由于滤波电路的最小输出电压为15v，负载额定电流为300ma，所以rl=15/0.3a=50。取c=4t/2rl=(40.02s)/(250)=800uf，取标称值c=1000 uf。任务分解任务三 稳压电路（含保护电路、指示电路）设计操作步骤（1）稳压电路的结构稳压电路采用典型串联调整结构，一种带过流保护和指示电路的稳压电路结构如下图3-1所示。图中t1、t2构成复合调整管，r1、t3构成误差放大电路，r3、dw构成基准电压电路，r4、r5和rp构成取样电路，t4、r6和r7构成过流保护电路，r2、led1是工作指操作步骤示电路，led2是过流保护指示灯。（2）工作原理：参考模拟电路。（3）元件选取与参数计算t1选取根据设计要求，流过t1的额定电流是300ma，t1上的最高电压出现在电源电压最高时和负载电压最低时，大致10v左右。所以t1选择：icm500 ma，vceo(br)25v，图3-1 带过流保护的稳压电路pcm0.5a10v =5w。选取3dd325可以满足要求。t2选取t2与t1构成复合管，选择放大倍数较大，漏电流较小的硅小功率管9011即可。t3、t4选取t3、t4选取放大倍数50，漏电流较小的硅小功率管9014即可。电阻的选取参考模拟电路。电容的选取参考模拟电路。其他元件选取任务分解任务四 pcb板设计操作步骤参看电子工艺实训教程/ (21世纪全国高校电子电工类规划教材) /作者:殷志坚任务分解任务五 直流稳压电源的安装操作步骤（1）工具的准备与检查：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（2）元件测试：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（3）刮腿、上锡处理：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（4）元件焊接：参看电子工艺实训教程/殷志坚。任务分解任务六 直流稳压电源的调试操作步骤 （1）测试仪器的准备、检查与调试方案：准备以下仪器：可调工频电源、双踪示波器、交流毫伏表、直流电压表、直流毫安表、万用电表、滑线变阻器200/1a等。仪器检查：检查和校正交注毫伏表、示波器、万用表、直流电压表的直流毫安表。调试方案：对于直流稳压电源，调试过程是：先调试整流滤波电路，再调稳压电路，最后调过流保护电路。（2）整流滤波电路调试将滑线变阻器调到50，接到滤波电路的输出端（调试之前，滤波电路与稳压电路要断开）。可调工频电源先调至最小值，然后接到变压器初级，用万表监测变压器次级，慢慢将工频电源调至220v，察看万用表的值是否为15v左右，如果相差3-4v说明变压器标记错误或有问题，要更换。若正常，则只要微调工频电源，使万用表的读数为15v即可。再用万表测量滤波电路的输出电压，如果输出电压为18左右，则整流滤波电路工作正常，如果相差1-5v，说明滤波电容容量不对或失效；如果相差7-9v，说明整流二极管至少有一个断路；如果没有输出或输出电压低于5v说明正负整流支路至少各有一个二极管断路，或性能不良，要检查并更换。（3）稳压电路的调试参考电工与电子实训教程/华东科大出版社/殷志坚。有关稳压电源实验部分。（4）保护与指示电路调试将滑线变阻器调至最大值，并与直流毫安表串联，之后接到稳压电源的输出端，慢慢改变滑线变阻器的电阻值，直至直流毫安表指示为400ma。改变r6（调试时r6用可变电阻代替）的值，使红色发光管达正常亮度。之后测量此时可变电阻r6的值，用等值固定电阻代之。实训总结 感觉有点像上个学期第一个做的电路，但还是蛮简单的。因为电路的结构较简单，所以焊起来相对较轻松。但还是有不足的。比如说焊工虽然比去年好点，但还是不怎么光滑。所以以后要勤加练习。发挥部分（1）在变压器不变的情况下，将输出电压范围扩大到3-12v。（2）进一步减小稳压系数：sr0.01；和减小电源内阻：ro0.05；学生实训工作页班级10电科一班姓名组别时间2011-07-03课程名称电子技术设计实训1课时工位号实训名称项目4 独立可调方波三角波产生电路的设计与制作设计要求设计并制作一个方波三角波产生电路。主要技术指标为：（1）频率范围：10hz100hz；100hz1khz；（2）输出电压范围：方波最大upp=12v；三角波最大upp=6v。（3）频率、占空比、三角波幅度、方波幅度、均独立可调，调整范围不限。教学环境多媒体仿真室、实训室实训资源要求（1）12直流电源；（2）双踪示波器；（3）交流毫伏表；（4）频率计；（5）数字万用表；（6）主要器件：集成运算放大器 a7412、稳压二极管、电阻器、电容器若干；（7）其他工具：电烙铁等电路装配工具；电脑；投影仪等。实训知识准备（1）认真复习教材中关于运算放大器的有关知识；（2）深刻理解运放线性和非线性应用的原理与联接方式；（3）掌握非正弦波产生电路的基本环节：滞回比较电路和积分电路的原理与工作特性；（4）掌握方波三角波常用性能指标测试的基本原理和正确测试方法。实训目标（1） 学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术；（2） 研究滞回比较电路、积分电路的原理、特性和设计方法；（3） 掌握非正弦波形产生电路的结构、原理与设计方法；（4） 掌握pcb板的制作、元器件测试和安装技术；（5） 熟悉常用电子仪器及模拟电路实训设备的使用。（6） 树立科学发展观，养成实事求是的科学态度，具有观察、理解、判断、推理辩证思维能力。（7） 培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。（8） 锻炼勇于创新和抗挫折的能力。（9） 树立节约能源、节省材料与爱护工具设备、保护环境等职业意识。实训考核标准（1）能够正确画出方波三角波发生电路结构框图和总电路图；（2）根据设计要求，选择合适的电源电压、集成电路型号、稳压二极管型号、计算可调电阻参数和其他阻容元件的参数。（3）用万能板设计pcb板，画出元器件位置及走线图；（4）正确测试运算放大器、稳压二极管、可调电阻及其他元件；（5）掌握方波三角波发生电路参数的测量方法，并测量输出频率范围、输出幅度范围和波形特征参数等；（6）能够对方波三角波发生电路的常见故障进行分析，并能够排除一些基本的故障。任务分解任务一 总体设计操作步骤（1）课题分析根据任务，独立可调方波三角波发生电路的方框如下图1-1所示。（2）设计思路根据模拟电路理论，方波三角波发生电路主要参数为：方波的幅度： 三角波的幅度： 方波、三角波的频率： 从式和可以看出，调节电位器rw1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率；调节电位器rw2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。本设计在实现上述基本电路的基础上，还提出了新的要求。有下列4个量：三角波和方波共有的频率、共有的占空比、三角波的幅度、方波的幅度，其中每个量都由一个独立的电位器控制，当调节某个量时，其它3个量不能发生变化。这就是独立可调的要求。任务分解任务二 方波三角波产生电路设计操作步骤（1）方波三角波产生电路的结构方波三角波产生电路的基本结构如图2-1所示。工作原理如下：运算放大器a1与r1、r2及r3组成电压比较器。由图2-1分析可知比较器有两个门限电压，运放a2与r4、rw1（置中点时）、c及r5组成反相积分器，其输入信号为方波uo1时，则输出积分器的电压为 当uo1=+vz时 当uo1=-vz时 可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2-2所示。三角波的幅度为： 方波三角波的频率为 由上分析可知：a) 电位器rw1在调整方波三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。b) rw2变化时，只改变方波占空比和三角波上升或下降低斜率。rw2无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和是一个常数，就造成单纯调节 rw2，只改变占空比而不会改变频率。（2）元件参数计算比较器a1与积分器a2的元件参数计算如下：由于 因此 取r2=10k，则r3 =20 k。取平衡电阻r1=r2/r310 k。因为 当10hzf100hz时，取c=1f，则r4+rw1+rw2=（50500）k，取r4=1 k，rw2为100 k电位器，rw1为470 k电位器。当 100hzf1khz，取c=0.1f以实现频率波段的转换，r4、rw2和rw1的值不变。取平衡电阻r5=50 k。任务分解任务三 幅度单独可调电路设计操作步骤(1)方波三角波独立可调电路的结构：理论上说，在方波三角波的输出端各接一个可调电阻就可以了，但是这种做法会改变化原有参数，因此一般是在方波三角波的输出端各接一个电压跟随器，在电压跟随器的后面再接一个可调电阻就行了，具体电路形式参考模拟电路。（2）参数计算任务分解任务四 pcb板设计操作步骤参考有关书籍制作好pcb板，如：参看电子工艺实训教程/ (21世纪全国高校电子电工类规划教材) /作者:殷志坚任务分解任务五 方波三角波产生电路的安装操作步骤1）工具的准备与检查：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（2）元件测试：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（3）刮腿、上锡处理：参看电子工艺实训教程/殷志坚。（4）元件焊接：参看电子工艺实训教程/殷志坚。任务分解任务六 方波三角波产生电路的调试操作步骤（1）测试仪器的准备、检查与调试方案：准备以下仪器：12v直流电源、双踪示波器、交流毫伏表、频率计、万用电表等。仪器检查：检查和校正交注毫伏表、双踪示波器、频率计和万用表等。调试方案：调试过程是，先调方波-三角波产生电路，再调幅度可调电路。（2）方波-三角波产生电路的调试由于比较器a1与积分器a2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时调试。需要注意的是，电位器rw1与rw2要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使rw1=10k，rw2取（1040）k内的任一阻值，否则电路可能会不起振。只要电路接线正确，上电后，u01的输出为方波，u02的输出为三角波，调节rw1, 则输出频率在对应波段内连续可变。调节rw2,则占空比连续可调。（2）幅度可调电路的调试：实训总结 实训过后发现自己需要加强训练，无论是焊功还是pcb板电路设计都要加强。经过了这次实训自己感觉有所提高，当然主要是意识上的提高，意识了差距的存在与自己在实训细节上的不足，所以要计划以后自己的自我提高。学生综合自评表班级10电科一班姓名组别工位号序号评价内容等级（5分制）123451我能理解老师讲授的新知识。2学习中我享受到了学习乐趣。3我会课前预习，课后归纳总结。4学习中我能积极主动和老师交流问题。5我能对制作中的元器件进行识别和检测。6我能正确使用工具和仪器。7我会调试并能分析和排除常见故障。8我熟悉装配工艺并能按装配工艺完成制作。9我与学习小组协调了我的工作方案。10在组员遭遇问题时，我帮助了他们。11在没有老师帮助下，我完成了任务。12我遵守了小组与老师之间的约定。13遇到困难时我坚持不懈的继续工作。14我通过不同的渠道获得了许多相关信息。15我事先思考、设计了解决方案。16我分析和解决问题的能力有所提高。17我对问题有自己独特的见解。18我能倾听别人的可行性建议，并虚心接受。19我能小组其它成员合作愉快。20我对这种实训方式感到很满意，真正学到了东西。学生