数显式测量电路设计预设计2012.ppt

电子技术课程设计,信息科学与技术学院 吴亚琼,概述,课程设计的总过程,设计实例介绍,概述, 时间： 2周, 题目： 数显式测量电路的设计,1. 特点,系统设计：, 包含各单元电路之间，与负载、与输入电路之间的, 包含多种单元电路（模拟、数字）的设计,功能配合、时序配合。,模拟电路和数字电路知识和理论的综合运用。,2. 教学方法,教师：讲解重点（共两次课），指导 学生：设计（不允许抄袭） 、安装、调试 （要求学生独立完成，需要教师帮助调试将计入成绩）,3. 教学安排,分四阶段：,一：预设计 框图设计、总体 电路设计.2天,二：安装调试 3天,三：印刷电路板图设计 3天,四：总结、答辩.2天,两个班交叉进行,4.评分标准： 框图和总体电路设计 20%； 安装调试 30%; 印刷电路板图设计 30%； 总结报告及答辩 20%。,概述,课程设计的全过程,设计实例介绍,课程设计的全过程:, 给定任务书, 查资料, 安装调试, 印刷电路板图设计,. 具体任务要求,. 使用的主要元器件, 框图设计, 总体电路设计,. 具体任务要求：,2. 采用一只发光二极管、两只LED数码管显示。,1. 测量NPN硅三极管的直流电流放大系数 199。,测试条件：,3. 测量电路误差绝对值不超过,4. 数显清晰、稳定显示时间大于人眼的滞留时间（0.1S)。,IB10A ， 允许误差 2 。 14V VCE 16V ， 对不同值的三极管，VCE基本不变。,. 使用的主要元器件：,1. 选择器件的因素：,考虑性能、价格、货源、体积等。 尽量减少元件类型。, 电阻： 1M， 最大不超过10 M，1/4 W, 碳膜电阻, 电容：非电解电容 100PF 0.5 F ，考虑频率、 性能稳定性、价格，独石电容,通用集成运放 LM324 高阻型集成运放 LF351 通用型集成电压比较器 LM311 集成定时器 NE555 二五十进制计数器 74LS90 BCD七段译码器 74LS47 双D上升沿触发器 74LS74 六施密特反相器 74LS14 四2输入与非门 CC4011 共阳极LED七段数码管,2. 使用的主要集成器件：, 给定任务书, 查资料, 安装调试, 印刷电路板图设计, 框图设计, 总体电路设计,课程设计的全过程:,课设指导书,分四部分 ：, 参考电路： N沟道结型场效应管夹断电压测量电路 电路的基本组成，主要单元电路（VPVx、 Vxf、数显）的设计、参数计算，各单元之间的连接。,（任务书）, 元件使用说明： 熟悉各芯片功能、使用方法, 设计过程：电子电路系统设计的几大步骤、方法。,目的：了解物理参数测量的基本原理 和数显电路的设计方法和步骤, 给定任务书, 查资料, 安装调试, 印刷电路板图设计, 框图设计, 总体电路设计,课程设计的全过程:,框图设计方案设计： 定出实现它的整体方案 （确定主要功能块、单元 电路及相互联系），并用 方框图表示出来。 用B5纸画出。参考 P4图1-3。, 给定任务书, 查资料, 安装调试, 印刷电路板图设计, 框图设计, 总体电路设计,课程设计的全过程:, VX转换电路； VXf 转换电路：压控振荡器； 计数时间产生电路； 计数、译码、显示电路； 清0信号产生电路等。,2. 绘制总体电路图：用A4纸画出。参考 P14图1-13。,总体电路的设计（选择元器件，具体电路设计并计算参数）：,主要单元电路 设计和参数计算：, 给定任务书, 查资料, 安装调试, 印刷电路板图设计,此阶段结束于：第二次课上课之前 每人交框图（B5纸）、总体电路图（A4纸）各1份,预设计, 框图设计, 总体电路设计,课程设计的全过程:,概述,课程设计的总过程,设计实例介绍,结型场效应管夹断电压数显式测量电路,a. 漏源电压VDS = 10V， 允许误差5%； b. 漏极电流ID = 10A， 允许误差1 A;,此时的栅源电压VGS 夹断电压VP,（1）测量N沟道结型场效应管夹断电压VP（负值，绝对值9.9)。 测试条件：,1. 设计要求：,换被测管，测试条件不变。,（2）采用两只LED数码管、一只发光二极管显示。,（3）设D、G、S三个插孔，当被测场效应管插入时，打开电源，显示器即显示该场效应管的夹断电压VP的绝对值，响应时间不超过2秒。,（4）在温度基本不变（20左右）时，测量误差的绝对值 , n为显示器的读数。,最大显示数字为9.9 。 显示的数字清晰显示周期大于人眼的滞留时间0.1S。, 为使计数准确，计数器开始计数前，应先清0； 为使数字显示清晰，在译码、显示前，可先送锁存器锁存。,2.框图设计：,（1）数显式测量电路的结构框图和工作波形：,工作波形图,说明：如果计数时间远小于人眼的滞留时间（0.1S），锁存器可以省略；并利用译码器的消隐端，使数码管在计数时间内为暗状态，效果更佳。 通常取计数时间远小于0.1S，显示时间0.5S。,（2）结型场效应管夹断电压数显式测量电路的结构框图,（1）主要单元电路设计和参数计算,3.总体电路设计, VPVX转换电路, 压控振荡器, 计数时间产生电路：, 计数、译码、显示电路, 清零信号产生电路, 运放A1和电阻R20R24、JFET组成深度负反馈电路； D2、D3保护二极管，正常工作时，相当于开路。 由运放两输入端的虚短、虚断、JFET的栅极不取电流，有,思考：如何实现 VX转换？, VPVX转换电路,（1）固定IB，则IC IC = IB, 提示 ,采用固定偏流电路, 由测试条件：14VVCE16V，且对不同值， VCE的值基本不变。 集电极回路中既不能有RC ，也不能有RE 。,IB =,可选择合适的VCC 、Rb。, 由测试条件：IB=10A，允许误差2%；,注：反相放大器反相端“虚地”，BJT应如何接？,（2）采用运放构成的电压并联负反馈使VO IC 取IC为运放电路的输入电流, 为取出IC可：,运算放大器在深度负反馈下“虚短”、“虚断”， 电压并联负反馈下“虚地”。, 为将IC与运放反相输入相接 且保证BJT工作于线性区：,“虚地”,主要单元电路设计和参数计算, VPVX转换电路, 压控振荡器, 计数时间产生电路：, 计数、译码、显示电路, 清零信号产生电路, 压控振荡器, 工作原理、波形,反相积分器,同相迟滞比较器, 参数计算：,1. 由迟滞比较器的阈值确定R4、R5的值,又 为保证积分器的线性度，要求VamV1m，,2. 由振荡频率fx与VP的关系确定R2 、R8,振荡频率与VX的关系,设 R2 R8 , 则 t1 t2 , 即 TX t1,思考：数显式测量电路与此有何异同？,主要单元电路设计和参数计算, VPVX转换电路, 压控振荡器, 计数时间产生电路：, 计数、译码、显示电路, 清零信号产生电路, 要求, 电路,显示时间：td=(R12 +R11)C2ln2=0.5S 计数时间：tc=R12C2ln2=30ms,取 C2=0.33 F 得 R12=130k、R11=2M,计数时间Tc应 0.1s，一般取0.3s Tc 1s；取0.5s, 计数时间产生电路：,在计数时间TC内，计数器记录的脉冲个数N为,为显示两位数字，应使N=10VP ，取C1=330p，则由R12、C2、R4、R5、V1m可求出R2为560k。,思考： 数显式测量电路与此有何异同？,主要单元电路设计和参数计算, VPVX转换电路, 压控振荡器, 计数时间产生电路：, 计数、译码、显示电路, 清零信号产生电路,2510进制加计数器:74LS90 功能表, 计数、译码、显示电路, 计数电路,思考：数显式测量电路与此是否相同？,高电平有效,8421 BCD码,？, 译码、显示电路： 74LS49、共阴数码管,思考：数显式测量电路与此是否相同？,拉电流驱动发光二极管,低电平有效,8421 BCD码,？,提示： 74LS47、共阳数码管,灌电流驱动发光二极管,主要单元电路设计和参数计算, VPVX转换电路, 压控振荡器, 计数时间产生电路：, 计数、译码、显示电路, 清零信号产生电路, 清零信号产生电路,two=0.7R13C4, Txmin,tpd ,取 C4=150pF，R13=56k,74LS90的清0信号为正脉冲，计数前先清零。 需在计数时间信号V2（高电平）上升沿到来时产生清零信号。,90清零端的延迟时间,（2）绘制总体电路图（注意事项）, 布局合理，疏密有致。（纸张尺寸:A4 ） 注意信号流向：通常从输入端或信号源画起，按信号流向的主通道，由左至右，由下至上（或反之），将