电子技术课程设计.doc

学 院: 机械与电子信息技术学院专 业: 测控技术与仪器 班 级: 076092 学 生: 刘希 学 号： 20071003913 指导教师: 宋 磊 （一）收音机制作1.实验目的（1）掌握电子元器件的焊接和电子厂品的装接工艺。（2）掌握电子器件手册，图纸和工艺文件的使用方法。（3）掌握专用工具和仪器仪表的正确使用。（4）焊接好收音机，使产品能正常使用。2.实验原理（1）超外差六管收音机的工作原理图 图1 超外差六管收音机的工作原理图 . （2）.收音机的原理图本次课程设计组装的是中夏收音机厂的S66袖珍型超外差六管收音机，其电路如下图所示：(3)、输入电路：又称输入调谐回路或选择电路，其作用是从天线上接收到的各种高频信号中选择出所需要的电台信号并送到变频级。输入电路是收音机的大门，它的灵敏度和选择性对整机的灵敏度和选择性都有重要影响。 (4)、变频电路：又称变频器，由本机振荡器和混频器组成，其作用是将输入电路选出的信号（载波频率为fs的高频信号）与本机振荡器产生的振荡信号（频率为fr）在混频器中进行混频，结果得到一个固定频率（465kHz）的中频信号。这个过程称为“变频”，它只是将信号的载波频率降低了，而信号的调制特性并没有改变，仍属于调幅波。由于混频管的非线性作用，fs与fr在混频过程中，产生的信号除原信号频率外，还有二次谐波及两个频率的和频和差频分量。其中差频分量（frfs）就是我们需要的中频信号，可以用谐振回路选择出来，而将其它不需要的信号滤除掉。因为465kHz中频信号的频率是固定的，所以本机振荡信号的频率始终比接收到的外来信号频率高出465kHz，这也是“超外差”得名的原因。 (5)、中频放大电路：又叫中频放大器，其作用是将变频级送来的中频信号进行放大，一般采用变压器耦合的多级放大器。中频放大器是超外差式收音机的重要组成部分，直接影响着收音机的主要性能指标。质量好的中频放大器应有较高的增益，足够的通频带和阻带（使通频带以外的频率全部衰减），以保证整机良好的灵敏度、选择性和频率响应特性。 (6)、检波和自动增益控制电路：检波的作用是从中频调幅信号中取出音频信号，常利用二极管来实现。由于二极管的单向导电性，中频调幅信号通过检波二极管后将得到包含有多种频率成份的脉动电压，然后经过滤波电路滤除不要的成份，取出音频信号和直流分量。音频信号通过音量控制电位器送往音频放大器，而直流分量与信号强弱成正比，可将其反馈至中放级实现自动增益控制（简称AGC）。收音机中设计AGC电路的目的是：接收弱信号时，使收音机的中放电路增益增高，而接收强信号时自动使其增益降低，从而使检波前的放大增益随输入信号的强弱变化而自动增减，以保持输出的相对稳定(7)、音频放大电路：又叫音频放大器，它包括低频电压放大器和功率放大器。一般收音机中有一至两级低频电压放大。两级中的第一级称为前置低频放大器，第二级称为末级低频放大器。低频电压放大级应有足够的增益和频带宽度，同时要求其非线性失真和噪声都要小。功率放大器是用来对音频信号进行功率放大，用以推动扬声器还原声音，要求它的输出功率大，频率响应宽，效率高，而且非线性失真小3. 焊接操作步骤在动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先装低矮和耐热的元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周，变压器），最后装怕热的元件（如三极管）。 先将铜板预热，预热后，将焊锡丝送到引脚与电烙铁焊接前，注意使电烙贴头加锡，焊接的时候，要使电烙铁头同时与元件引脚、铜板紧密接触，使引脚头所成的夹角处。待锡熔化后，把焊锡丝成45度角拿开。4调试过程分别使A,B,C,D点的电流满足图示的电流值。如有较大误差，请重新坚持元器件的接脚问题。5心得体会这次电子制作给我的总体感觉还是比较简单，任务相对轻松。不过在组装和调试收音机的过程中，我还是遇到了不少的问题。在焊接完成之后，当把发光二极管放置在设定位置时，发现发管二极管焊到另一面去了，又取下，重新焊接。 随后，装上电池，测量电流时，发现断开电位器时的电流值为11mA左右，比所给值要大些，我问了一些同学，几乎都是这种情况，我就没在乎。接着将电位器开关打开（音量旋至最小，测得IA=0.5mA，IB=0.8mA，IC=5.4mA，ID=11.3mA，前三个数据与参考值相差无几，而第四组数据是参考值的四倍左右，于是我重新检查了元器件接脚，但每一处出错，我就很郁闷了，直接问指导老师宋老师，老师听了我的问题后，分析了一下，就鼓励我直接把四个点焊接起来试试看，我听从了老师的话，结果真的成功了，能接受到四五个电台，声音比较大，且有点清晰。 以上是我的焊接和调试过程，同时，我也帮助其他同学完成了他们的焊接及调试阶段。有的同学的问题出现在A,B,C,D未焊接上，故没有调试成功；有的同学是因为中周出现了问题，而导致调试失败；还有的同学是因为收音机的天线上的漆包线未刮致使整个电路没有导通而失败。 虽然过程中出现了问题，但我总体感觉还是成功的亲身的体会到了亲手做出来的东西，那带来的成就感。通过这次课程实践环节我更加的认识了收音机的原理，而且从中学到了很多的东西，使自己的动手能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的强化。(二) 二阶有源低通滤波器1.设计任务 截止频率：3KHZ 通带增益：2. 衰减率：优于30Db/十倍频程 品质因数Q=1. 记录实验数据，并绘制幅频特性曲线（Excel）.2.相关原理 工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。有源二阶滤波器基础电路如图1所示：图1 二阶有源低通滤波基础电路它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率ff0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90，两级RC 电路的移相到-180，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。传输函数为： 令 称为通带增益 称为等效品质因数 称为特征角频率 则上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式注： 滤波电路才能稳定工作。3.设计步骤（1）本次设计题目是二阶有源低通滤波器。要求截止频率f0=3KHZ；通带内电压放大倍数A0=2，品质因数Q=1。由 =1可以求得，所以低通滤波器的通带电压增 =2。先选择C=22nF,由增益的要求，可计算出R=2.41K，可取标准电阻5.3K与4.7K并联，其值为2.46K。为使通带增益A0=2，有通带增益公式可知R1=Rf，故可取R1=Rf=10k。（2）设计仿真电路如图：二阶有源低通滤波器仿真模拟电路图二阶有源低通滤波器仿真波形图4实验数据(f:HZ Uo:V) 输入电压Ui=1V幅频特性曲线有以上数据可计算得：在输入电压为1V的情况下，当通带增益下降3dB即输出电压约为1.414V时的频率为3.1KHZ，与理论值（f=1/（2RC）=2.94KHZ）有较小误差，这是由于电阻与电容的设置存在偏差及兼顾通带内电压放大倍数，以及实验仪器测量误差引起的。当输入频率f=3.1kHZ时，输出电压约为0.021，有公式计算的衰减率=-36.58/十倍频程，满足设计要求。5心得体会 起初认为这只是简单的电路设计与焊接，设计原理已经掌握了，在焊接过程中也感到无比的轻松。但焊接完成后，在测量数据的过程中遇到了很多麻烦。 首先，第一次检测时，几乎没输出电压，也就是说运放根本就没起到任何放大作用，于是找同学帮忙检查了一下电路，结果是在图方便的过程中，把运放的1脚2脚接在一块了，找到问题后，马上改正过来了，也请同学帮忙检查了一下。这次认为完全没问题了。让你给我明白了，像运放这种多脚的元器件，要保证其没一个脚的独立性，不要无意之中把其不应该接在一起的两脚接在一块了。 随后，接上输入信号1V，正负12V电压等，起初在设定频率等于100HZ时，输出电压为2.002V，看到希望了，赶快记录数据，然而，在增大频率的过程中，输出电压不断增大，最大可达到6V左右，我郁闷了。思考着，怎么可能呢？于是卸下来去检查电路，看是否有其它原因。同时也请同学看看一下，没发现问题！同学建议，重做一个比检查出错误更容易，果断重做了一个，然而，没换原有的任何元器件。 重做之后，再去测试，结果与上次情况几乎相同，输入频率很低时，增益接近2，但在输入频率上升的过程中输出电压最大值能达到5.8V左右。我又分析了一下电路，实在找不出任何原因了，这时，指导老师来了，我认真的去请教了指导老师。指导老师听了我的问题后，认真分析了一下，指导着说，Q值在等于1的情况下，频幅特性曲线是不会有这大的突变的，单路又很简单，只可能与耦合电容有关。我正在疑惑中，老师补充道，你做实验之前测量电容值了吗？我恍然大悟，赶紧用万用表测量其容值，结果标准值为22nF的电容测量出来为30nF，相对误差为36.4%。记得老师说过，在5%内是可以接受的。这太离谱了，随后找到一个223的电容，测量了一下，容值大约为24nF，先换了一个电容，然后测量了一次，其输出电压与前几次完全不同，平缓一些，与理想中的接近了，同时增益也几乎保持在2左右，我更加确定是电容的问题了。随后，在上次制作收音机的元件中找到了三个瓷片电容，用万用表测量了其容值，分别为22nF，23nF，和28nF，于是我选择了22nF和23nF的两个电容。焊接完后，测量了一次，结果比较理想，增益A0=1.976，最大输出电压Um=2.137V，实际截止频率约为3.1kHZ。以上结果比较成功了，但是我想进一步提高增益的精度，随测量了R1和Rf，其值分别为10.147k和9.892k。随后，我找到了一个阻值为9.907k的电阻替换了Rf，使得增益由原来的1.976提高为2.002，更接近理论值了，然而，使得实际截止频率fc约为3.6kHZ，与理论值相差甚大。最后我为保证截止频率与理论值更接近，还是换回原来的电阻，重新测量了一组数据，填入上表中，绘制出幅频特性曲线。以上是我在焊接和测试阶段出现的问题，在得出实验数据后，我们还探讨了当Q不等于0.707时，最大峰值对应的频率与截止频率的关系，前者大约是后者的0.707倍。同时，还帮助其他同学检查出了一些小错误，例如：有的同学的两个电容都接地了，而有的同学是那个需要接地的电容未接地；有的同学是电容存在较大误差而导致实验失败。主要是电容的问题而引起的误差。通过此次电子课程设计，我认识到了学习电子元器件的重要性。首先，在试验前先做好准备工作，测量电阻，电容以及其他元件的参数，对比与所给参数的误差，在5%内就可以放心使用。在此次制作中要注意的是先选好电容，并要在使用之前测量其容值，最好是没有误差的或相对误差技校的，接着配电阻的阻值，这样会极大的减小因电容误差造成的实验误差；其次，弄懂实验原理，把原理区域化，明白每一过程需要做的事，同时也方便检查错误；最后，就是处理实验数据，根据实验