电子设计实验报告

1、电子技术课程设计报告学 院：计算机科学与技术学院专业班级：1404010701学生姓名：卜青云指导教师：沈永滨完成时间：2015-12-30成 绩：13评阅意见:评阅教师日期目录1. 电子琴 2（ 1.1 ）设计要求2（ 1.2 ）设计的作用. 目的 2（1.3 ）设计的具体实现3（ 1. 4） 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等（ 1. 5） 8（ 1. 6） 文献9（ 1. 7） 92. 温度控制电路10（ 2.1 ）设计要求10（ 2. 2） 的作用. 目的 10（2.3 ）设计的具体实现101217（ 2. 4） 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等（ 2. 5） 12（ 2.

2、6） 文献133. 信号发生器13（ 3.1 ）设计要求13（ 3. 2） 的作用. 目的 13（3.3 ）设计的具体实现14（ 3. 4） 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等（ 3. 5） 17（ 3. 6） 文献174. 音频放大器18（ 4.1 ）设计要求18（ 4. 2） 的作用. 目的 18（4.3 ）设计的具体实现181.4） 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等21（4. 5） 附录 21（4. 6） 4.6）参考文献21简易电子琴设计报告一 . 设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。（ 1） 按下不同琴键即改变R

3、C 值，能发出C 调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。（ 2） 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（ 3） 连接安装调试电路。（ 4） 写出设计总结报告。二 . 设计的作用、目的1 . 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。2 .培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事 求是的科学态度和勇于探索的创新精神。3 .通过课程设计，使学生在理论

4、计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资 料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。4 .掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程，巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。5 .为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。三.设计的具体实现1 . 系统概述本课程设计采用模拟电路中的 RC正弦振荡原理。设计出的电子琴音阶频率满足国际标准，La调频率满足国际标准音 C调频率440 Hz。模拟电路中的RC 正弦波振荡电路具有一定的选频特性，乐声中的各音阶频率也是以固定的声音频 率为机理的。简易电子琴是由RC选频网络、集成运算放大器、功率放大电路组成。其框图如图下

5、所示：其核心是集成运算放大器构成 RC正弦波振荡器，实验板上提供了 8个音节 电阻和电容（C申=C并=0.068画 固定）构成RC串并联选频网络,分别取不同的 电阻值（通过琴键开关接通 RC串并联网络的8对电阻）使振荡器产生八个音阶 信号。最后，通过扬声器发出乐音。2 .单元电路设计（仿真）与分析(1)八个音阶的频率设计电子琴，就要进行八个音阶的调试。查阅资料得知C调各音的振荡频率如下表。C调1234567if/Hz264297330352396440495528表(2)振荡电路的选择与设计接着我们选择振荡电路，由于 RC振荡电路，一般用来产生1HZ1MHZ£围 内的低频信号；而LC

6、振荡电路一般用来产生1MHZ以上的高频信号，由上表我 们可以知道选择RC振荡电路。具基本电路为 RC文氏电桥振荡电路，如下图所 示：原理如下：当f=f0=1/2TtRC时Uo与Ui同相，并且|F|=Ui/Uo=1/3。而 同相比例运算电路的电压放大倍数为|Au|= Ui /Uo=1+Rf/R1,可见。Rf=2R1时 |Au|=3 , |AuF|二1。Uo与Ui同相，也就是电路具有正反馈。起振时|AuF| >1, |Au| >3.随着振荡幅度的增大，|Au|能自动减小，直到满足|Au|=3或|AuF|=1时, 振幅达到稳定，以后可以自动稳幅。决定用RC振荡电路后就可以根据其选频特性画

7、出振荡部分的电路图，如下图:IN4143"1日FR2，：？IK : rp," 苦逆J3 4纣=A ;,R了产初产R11%1：6 . .际.仙4；咫；VEE 二；-ClxLiO&hFnR1i卜格 ：P-12V -VEE ； lilALM3Z4V« ： ： ： ： J值科&y与L;K-ey = $|)jG2Q J :；12V：XZ10011F(3)八个电阻的选择知道了电容值通过公式 f=f0=1 /2冗RC结合表一，即可计算出八个音阶对应的电阻值，分另I为 R6=36.3KD , R7=28.65 KQ , R8=23.23 k，R9=20.4k，R1

8、0=16.13 KQ , R11 = 13.06KQ , R12=10.32KQ , R13=9.07 KQ ,通过值选择电阻器件(就 近原则)。设计中所用电阻的实际阻值为R6=36.4& , R7=28.7 KQ , R8=23.3 KQ, R9=20.5& , R10=16.2© , R11= 13.1KD , R12=10.3KQ , R13=9.1 心，(4)稳幅方式的选择不光要使电路能够振荡，还要考虑稳幅。稳幅的方式有好几种，比如R2用热敏电阻代替，或者利用 JFET工作在可变电阻区，而本次试验我们选择的是采 用两个二极管进行稳幅，如上图，原理是当U1幅值很

9、小时，两个二极管相当于开路,则R2,两个二极管的电阻为 R2的大小，Av>3,有利于起振，而当 U1 幅值较大时，两个二极管有一个导通，总的电阻变小，Av变小，U1幅值达到稳定。(5)功率放大电路的设计£ TOuF图3电路的接法如图，通过三极管放大电路能较有效的放到功率使喇叭能正常在 工作。为了防止出现高频自激(输出波形上叠加有毛刺)，通过大小为 10uF的电 容C3,能较有效的解决这个问题。3.电路的安装与调试(1) .在设计过程中，还是出现了比较多的问题，最简单也是最经常出现的 问题是出现连线错误，通过逐步地检查更正这些错误。实验中，我按照老师画好 的电路在插槽板上连接好之

10、后，进行加电测试，结什么都没显示，果后来我又检 查了几遍，和所给画电路图一样，但始终实现不了，不仅浪费时间，最终也没实 现。最后经过多方排查发现原来是三极管的 b脚与e连接是短路。还有在连接电路时，应该先对电路总体进行规划好位置， 以节省导线，而且电路连接出来也好 看，尤其是在真正设计电路时，合理布局将能节省成本。(2) .在连线过程中，检查好电路后，接入电源，在没有按下无自锁按键时， 喇叭就开始出噪音，原因是八个无自锁按键和电阻并联且没有接地。经过修改， 便能过真确的出声音。在条件允许的情况下，有效的检查电路故障的方法如下：a)芯片测试将芯片插在模拟实验包里面的芯片座上，将缺口朝左，用导线连

11、接成反相比例电路。如下图所示:5+ 12V9Rp 】OOK一 08 +100KQ+1 2V接好之后将输入端接地，然后用万用表打在直流电压档，测试输出端是否为 零，如果不是则调零，如果能进行调零则说明芯片是好的。 同理LM38的是如此。b）振荡电路测试将芯片插在事先安装好的底座上面， 然后根据引脚的功能在底座上面用导线 连接，11脚接模拟实验箱上面的+12V, 4脚接-12V,打开开关，按住电路板上 的开关，调节电位器，直到出现了相似的声音即可。也可以通过将六脚连接在示 波器的输入端，观察示波器上面数值算出各自的频率和幅值，便可计算误差。误差分析：出现的误差可能的原因是选择的电阻值没有很接近所计

12、算的值， 从而导致产生的频率不是所给的频率； 还有一种可能就是示波器的问题， 这就是 仪器硬件问题了。c）电子琴的测试再接好功放电路，进行最后的测试。将模拟实验箱上面的 +12V接到6脚上 的+VCC上，依次按住电路板上面的开关，看是否能通过扬声器发出八种声音， 如果能则说明成功了，否则要耐心地检查电路那边接错了或少接了，或者芯片在测试过程中由于接的不恰当被烧坏了，这些都是需要考虑的问题。四.心得体会、存在问题和进一步的改进意见等本次的电子琴课程设计让我们初次接触到了模拟电子电路的课程设计，此次设计中我们通过了相关的设计计算和电路的连接调试让我们深层次的了解了我 们之前所学的基础知识，不仅提高

13、了我们自主学习的能力，更重要的是锻炼了我 们动手和自主分析解决问题的能力。设计电路的过程当中，我发现很多平时不懂的地方渐渐地懂了。 整个课设完 成之后我明白了把理论运用于实际比单单学习理论知识更重要，因为在平时的学习过程当中我们只是把知识点一学， 觉得懂了会做题了就一切无忧了，可是在这 次设计的过程当中发现这是远远不够的。在设计的过程当中还是有很多不会的， 而且就算会但是有很多地方还需要注意到实际的应用性以及节省性。毕竟实际当中是需要利益的最大化，所以还是要学会很多的技巧。这次课程设技我学会了很 多，也发现有很多地方要改善，我想这对于以后的学习会有很大的帮助。对于本次实验最大的感受是实际的应用

14、是很重要的，以前学习的东西都是些理论知识，从没有接触过具体的实物，不知道做一个东西从哪里下手，如何去规 划，很是茫然。在接触了之后，慢慢的从中寻找到了它的乐趣，当一件完整并且 成功的电子琴奏出了声音时，那种感觉是很激动美妙的。虽然实验中也出现了很多问题，首先我们注意的事项是很多的，这是课程设 计中必备的要求，接线要注意不能短路和断路等等。最后调试的时候我们也出现 了些问题，线路连接的错误，以及没有把振荡电路调试好就照成了最后出现了失 真的问题，经过老师的指点和建议后取得了很好的效果。此次课程设计我们学到很多东西，不仅仅是知识上还包括与同学之间的合作 都是我们所需要的。最后由衷的感谢老师的悉心指

15、导!五.附录序号名称、型号及规格数量1LM32412LM38613电解电容(4.7uF/25V)24电解电容(100UF/25V)15电容(104 uF)36电阻(10)17电阻(10K)28电阻(36K)19电阻（6.8K）110电阻（9.1K）111电阻（10.3K）112电阻（13.1K）113电阻（16.2K）114电阻（20.5K）115电阻（23.3K）116电阻（28.7K）117电阻（36.4K）118电位器（5K）219喇叭120无自锁按键821Wt2六.参考文献1 房国志模拟电子技术基础国防工业出版社20112 邱关源电路（第5版）高等教育出版社 20063 阎石数字电子技

16、术（第5版）高等教育出版社 2006七.附图",产5 j 1- “ 工 Kty 7 , 上可 :n,:,讯F u 就;, 2" ° "/"i hfey *8D I 1 '" I "/l>"'”：猊：，一“”卜5-Kty .四：/一：曾尸二H .""1k；''：二：:ni 4： . K PRl41 . . . J，.&y1B.1K <_</： f "". 1时-如* b温控装置设计报告设计要求本设计是基于学校实验室的环境

17、，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个温度控制电路。(1) .通过调节电位器，使电路从保温状态切换至加热状态。(2) .选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对 应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基 本原理。(3) .连接安装调试电路。(4) .写出设计总结报告。二.设计的作用、目的6 .学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维， 锻炼学生自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分 析问题和解决问题的能力。7 .培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事 求是的科学态度和勇于探索的创

18、新精神。8 .通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资 料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。9 .掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程，巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。10 .为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。三.设计的具体实现2. 系统概述本次试验设计通过使用等效的思想，模拟出一个简单的温度控制电路，用滑动变阻器分压原理代替温度测量系统， 其中不同分压比相当于不同温度, 用红灯代表温度升高（及温度加热过程），用绿灯代表温度不变，但跟读低 于所控制温度时，会启动加热系统，当温度高于控制温度时会启动保温系

19、统 同时终止加热系统。如此往复，以达到温度控制的目的。实验仿真图如下：2 .单元电路设计（仿真）与分析21通过改变R 1 5的值,(2).差动放大器:从而改变差动放大电路输入的值。由于电信号变化微弱，故而用信号放大处理。此运算放大器的特点是双端输入,单端输出，输入电阻很小，输出电阻很大。(3).反向比较器(4) ,电压比较器的电压传输特性电压比较器的输出电压U o与输入电压U1的函数关系成为电压传输特性，输入电压U1是模拟线号，而输出电压U。只有两种可能的状态， 不是高频电压 就是低频电压，用以表示比较的结果。四.心得体会、存在问题和进一步的改进意见等本次的课程设计让我们接触到了模拟电子电路的

20、课程设计，此次设计中我们通过了相关的设计计算和电路的连接调试让我们深层次的了解了我们之前所学的基础知识，不仅提高了我们自主学习的能力，更重要的是锻炼了我们动手和自 主分析解决问题的能力五.附录电阻：2k 6个10k 6 个芯片：LM324D电位器：5k 3个绿LED灯 1个红LED灯 1个六.参考文献1 房国志模拟电子技术基础国防工业出版社20112 邱关源电路（第5版）高等教育出版社 20063 阎石数字电子技术（第5版）高等教育出版社 2006信号发生器设计报告一 . 设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个信号发生器。（ 1） 设计一函数信号

21、发生器，能输出的正弦波、方波和三角波共三种波形，振幅固定。（ 2） 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（ 3） 连接安装调试电路。（ 4） 写出设计总结报告。二 . 设计的作用、目的11. 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。12. 培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。13. 通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图

22、、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。14. 掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程，巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。15. 为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。三 . 设计的具体实现3系统概述函 数信号发生器是具有两种或两种以上波形信号输出的信号发生器。把几种不同类型的基本电路组合在一起就可以构成一个函数发生器。我的设计方案是，由一个 RC振荡电路，过零比较电路，积分电路，电压跟随电路和直流稳电路组成。其工作原理是：首先由 RC振荡电路产生一个所需频率的正弦波振荡信号，该正弦信号一部分由电压比较器引出，另一部分由电压

23、跟随器耦合到过零比较电路的输入端，经比较器处理后，将在输出端产生一个相同频率的方波信号，同理， 一部分方波信号由电压跟随器引出作为发生器方波信号输出；另一部分继续由跟随器送入下一级积分电路，方波信号被积分电路处理后，在输出端输出一个相同频率的三角波信号，并由跟随器引出作为发生器又一信号输出。在整个过程中，直流稳压电路作为所有集成运放提供电源。2 .单元电路设计（仿真）与分析1.1 1） . 正弦波发生电路的工作原理正弦波振荡电路是一种选频网络和正反馈网络的放大电路。其自震荡的条件是环路增益为1,即AF=1,。其中A为放大电路的放大倍数， F 为反馈系数。为了使电璐能够震起来，还应该是环路增益略

24、大于1。RC振荡电路主要用于产生小于1MHZ的低频信号。振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术，文氏桥振荡电路为其中的一种，在电路中选择合适的元器件参数，便可得到相应的输出频率和振幅。经过多次调试，定数据 R=1600欧姆，C=100nm, R2=9970欧姆,R2=20000欧姆。原理图为这种电路不可实现频率可调，为弥补缺陷，可用下一个电路实现频率或周期可调如下图所示:2.3 正弦波一方波工作原理电路比较器具有两个阈值，当输入为正弦波是，输入由小变大，又有 大变小，发生变化，输出的不是高电平就是低电平，利用稳压二极管 的电压钳制作用，输出结果原理图:42.4 方波一三角波工作原理积分电路主

25、要用于信号的处理，若要向积分器出入方波信号，由于方 波的高低电平为恒定值，所以输出电压为三角波。四 . 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等本次的程设计让我们接触到了模拟电子电路的课程设计，此次设计中我们通过了相关的设计计算和电路的连接调试让我们深层次的了解了我们之前所学的基础知识，不仅提高了我们自主学习的能力，更重要的是锻炼了我们动手和自主分析解决问题的能力五 .附录电阻：20k 1 个10k 4 个芯片：LM324D电容1uf 2 个电容100nf1 个示波器 1 个六参考文献1 房国志模拟电子技术基础国防工业出版社20112 邱关源电路（第5版）高等教育出版社 20063 阎石数字电子

26、技术（第5版）高等教育出版社 2006数字电子秒表设计报告（自主设计）一 . 设计要求1. 秒表由2位七段LED显示器显示，其中1位显示“s”，二位显示“0.1s”，显示分辩率为0.1 s ；2. 计时最大值为9.9s ；3. 计时误差不得超过1s；具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；4. 安装并调试电路；5. 写设计总结报告；二 . 设计的作用、目的1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2. 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、

27、自行制作和自行调试。3. 进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。4. 培养学生的创新能力。三 . 设计的具体实现1 . 具体流程图图1工作流程图图1中1单元为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。属低电平直 接触发的触发器，有直接置位，复位的功能。图1中2单元为集成与非门74LS00构成的单稳态触发器，它的职能是为计 数器提供清零信号。图1中555定时器构成了多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。图1中4单元74LS160构成的计数器/分频器图1中5单元译码显示单元2

28、.电路图的基本实现30+5V+5V4 7K4.7KT4HC4511LE il LT A B C D00 01 Q2 53 pemiQO QI Q2 Q3 feCEP第 T4161LEIabed.74HC45口LE BI LT A E C D+5VCR D0 DI DZ D3洋 T4161L£X加m此Dm7K4.7Km755568 4ft 0原理电路图本电路中使用两个基本 RS触发器提供置位、复位、和清零信号，555定时 器提供时钟脉冲信号，三块 74LS160作为译码/分频单元，有效、简洁地完成了 秒表所具备的所有功能（清零、启动计时、暂停计时及继续计时）。3 .单元电路的设计（图1）为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接置位，复位的功能Q.丫逻辑符号（图1）基本RS触发器电品&图（图2）基本RS触发器功能表:基本RS触发器功能表RSQ10101011保持00不确定它的一路输出Q作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动开关K*则门1输出Q非为1；门2输出Q为0; 0复位后Q、Q非状态保持不