《模拟电子电路》-第1章 模拟电子电路课程设计

1.1模拟电子电路课程设计的一般过程模拟电子电路课程设计是在掌握了基本单元电路、综合型实验电路的基础上进行的模拟电子最小系统的设计与调试。该环节教学旨在提高学生对基础知识和基本实验技能的运用能力，掌握有关参数及电子电路的内在规律，真正理解模拟电路参数“量”的差别和工作“状态”的差别，培养其在消费类电子产品领域的设计能力和创造能力。下一页返回1.1模拟电子电路课程设计的一般过程模拟电子电路产品设计的一般过程如图1.1所示，它是综合运用电子技术理论知识的过程，必须从实际出发，通过市场调查、查阅有关资料、方案的比较与选择、电路参数的计算及元器件的选型等环节，设计出一个有市场需求的、性能优越的、质价比高的模拟电路产品。由于电子元器件参数的离散性，还涉及设计者的工程经历，理论上设计出来的产品，可能存在这样或那样的缺陷，这就要求通过实验、调试来发现和解决设计中存在的缺陷，使设计方案逐步完善，以达到设计要求。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.1模拟电子电路的设计方法1.总体方案的设计与选择所谓总体方案就是根据设计任务、指标要求和给定条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干单元，分清主次和相互间关系，形成若干单元功能模块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究，查阅有关的资料，着重从方案能否满足要求，结构是否合理，实现是否经济可行等方面，对几个方案进行比较和论证，选择最佳方案。对于选用的方案，常用方框图的形式表示出来。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程2.单元电路的设计与选择任何复杂的电子电路，都是由若干具有简单功能的单元电路组成，这些单元电路的性能指标往往比较单一。在明确每个单元的技术指标后，要阐述清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式，要善于通过查阅资料，分析研究新型电路，开发应用新型器件，也可借鉴要求相近且经过实践检验证明技术成熟的电路。设计单元电路的步骤如下:(1)根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。对于各单元电路之间的相互配合，要少用或不用接口电路来实现电平转换，以求简化电路，降低成本。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)拟定出各单元电路的要求后再前后检查一遍，确认前后衔接无误后再分别设计各单元电路。

(3)选择各单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅相关资料，丰富知识、开阔眼界，以找到适用的且技术成熟的电路，或与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。各单元电路的结构形式确定后还要进行全面检查，看各个单元的功能能否实现、信号的传递是否畅通、总体功能是否满足要求，若存在问题必须进行局部调整。同时还要注意在满足功能的前提下，尽可能减少元器件的数量、类型、电平转换和接口电路，以保证电路最简单，工作最可靠，经济实用。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.2元器件的选择与参数的计算电子电路的设计过程，其实质就是选择最合适的电子元器件，用最合理的电路形式将它们组合起来，以实现其要求功能的过程。实践证明，电子电路的各种故障往往以元器件的故障或者说以元器件损坏的形式表现出来。分析其原因，并非元器件本身的缺陷所致，而是由于元器件选用不当所造成的。因此，在进行电路总体方案设计和单元电路参数计算时，都应考虑如何选择元器件的问题。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程选择元器件应考虑以下两个方面的问题

(1)在保证满足电路设计指标要求的前提下，尽可能减少元器件的品种和规格，以提高它们的复用率。要在仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异后，选用便于安装、货源充足、信誉好、产品质量高、价格低廉的制造厂家生产的元器件。

(2)根据电路的总体方案及其功能要求，确定需要哪些元器件，每个元器件应具备哪些功能。在计算单元电路的参数时，应根据电路的指标要求、工作环境等，确定所选元器件参数的额定值，并留有一定的裕量，使其在低于额定值的条件下也能工作。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.集成电路的选择由于集成电路可实现许多单元电路甚至某些电子系统的功能，故选用集成电路既简化了设计过程，又减小了电路的体积，还提高了电路工作的可靠性，节省了安装和调试的人工费用。因此在电子电路设计的过程中应优先选用集成电路。常用的模拟集成电路有普通运算放大器、仪表用放大器、视频放大器、电压比较器、功率放大器和模拟乘法器等。由于集成电路的品种繁多，在选用时先根据总体方案确定选用什么功能的集成电路，然后考虑所选集成电路的性能，最后根据市场价格、货源等因素来确定采购某种型号的集成电路。集成电路的封装一般有塑料(或陶瓷)扁平式、金属图形(或菱形)和塑料双列直插式三种。双列直插式封装安装和调试方便，更换也简单，目前大都选用这种形式的集成电路。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程2.半导体分立器件的选择在某些信号频率高、工作电压高、工作电流大或要求噪声极低的特殊场合，常常采用半导体分立器件。另外，对于某些功能比较简单，只要用少量半导体分立器件就能解决问题的电子电路，也常常选用半导体分立器件。半导体分立器件包括晶体二极管、三极管、场效应管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和其他一些特殊的半导体器件，选用时应根据电路设计中的具体用途、要求来确定选用哪一种器件，对于同一种半导体器件，型号不同者所适用的场合也不相同，选用时务必注意。例如，在选用二极管时，首先要看其用途，用于高频检波时应选用高频检波二极管2CP9,2CP10等;用于整流时应选用整流二极管IN4147,IN5418等;高压整流则应选用硅整流堆。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程在选用半导体器件时，应根据电路设计中的有关参数，查阅半导体器件手册，使其实际使用的管压降、工作电流、频率、功耗和环境温度等都不超过手册中的规定值，以确保半导体器件的性能和安全工作。在选用晶体三极管时，首先要确定其类型，是PNP型还是NPN型，然后根据电路设计指标的要求选用所需型号的管子。例如，根据电路的工作频率确定选用相应工作频率的三极管，根据电路的输出功率来确定选用满足输出功率的三极管另外，还要考虑管子的电流放大系数β、特征频率fT等参数。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程三极管的极限参数有集电极最大允许电流ICM、集电极-发射极间的反向击穿电压U(BR)CEO、集电极最大允许耗散功率POM等。这些参数反映了三极管在实际使用时应受到的限制。在使用三极管时，要查阅《半导体器件手册》，了解这些参数，使三极管在工作环境的实际值不超过这些参数，并且还应留有1.5~2.5倍的裕量。3.电阻器的选择电阻器是电子电路中最常用的元件，其种类很多，性能各异。根据电阻器的结构形式来分类，有固定电阻器、可调电阻器和电位器。在选用时首先应根据在电路中的用途确定选用哪一种结构形式的电阻器。电阻器的主要性能指标有额定功率、标称阻值、允许误差、最高工作电压等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(1)电阻器的主要性能指标有额定功率、标称阻值、允许误差、最高工作电压等在电路图中，非线绕电阻器的额定功率的符号表示法如图1.2所示。在实际中应用较多的有1/4W,1/2W,1W,2W等几种规格，线绕电位器应用较多的有2W,3W,5W,10W等。

(2)标称阻值。它是产品标志的“名义”阻值，其单位为Ω(欧姆)、kΩ(千欧)、MΩ(兆欧)。标称阻值系列如表1.1所列。任何固定电阻器的阻值都为表1.1所列的数值乘以10n(Ω),其中n为整数下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(3)允许误差。它是指电阻器和电位器的实际阻值相对于标称值间的最大允许偏差范围。它表示产品的精密度允许误差等级如表1.2所列。线绕电位器的允许误差一般小于±10%，非线绕电位器的允许误差一般小于±20%。电阻器的阻值和误差一般都用数标注在电阻器上，但体积很小的炭膜、金属膜电阻器，其阻值和误差常用色环来表示，如图1.3所示。它是在靠近电阻器的一端画有4道(精密电阻器为5道)色环。其中第1、第2道色环及精密电阻的第3道色环表示其相应位数的数字。第3道(精密电阻的第4道)色环则表示将前面的数字乘以10的n次幂，最后一道色环则表示阻值的允许误差。色环颜色表示的意义如表1.3所列。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(4)最高工作电压。最高工作电压由电阻器、电位器最大电流密度、电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器，当工作电压过高时，虽然功率不超过规定值，但内部会发生电弧火花放电，导致电阻变质损坏。一般1/8W的炭膜电阻器或金属膜电阻器的最高工作电压分别不超过150V与200V。(5)选用电阻器的注意事项:①根据电子设备的技术指标和电路的具体要求，选用电阻的型号和误差等级。②为提高设备的可靠性，延长使用寿命，应选用额定功率大于实际消耗功率的1.5~2倍。

下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程③在装配电子测量仪器时，若所用的电阻为非色环电阻，则应将电阻标称值标志向上，且标志顺序一致，以便于观察。④电阻器在安装之前应进行测量、核对，尤其在精密电子测量仪器设备上安装时，还需要经人工老化处理，以提高其稳定性。⑤焊接电阻时，烙铁在其引脚上停留的时间不宜过长。⑥电路中如果需要串联或并联电阻来获得所需阻值时，应考虑其额定功率。阻值相同的电阻串联或并联，额定功率等于各个电阻额定功率之和;阻值不同的电阻串联时，额定功率取决于高阻值电阻;并联时取决于低阻值电阻，且需计算后方可应用。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程⑦在选用电阻器的类型时，还应考虑电路中信号频率的高低。一个电阻可等效为一个R、L、C二端线性网络，如图1.4所示不同类型的电阻器，其等效R,L,C这3个参数的大小有很大的差异。绕线电阻本身就是电感线圈，所以不能用在高频电路中;薄膜电阻中的电阻体上若刻有螺旋槽的，可用在10MHz的电路中，未刻螺旋槽的(如RY型，即氧化膜型)工作频率则更高。4.电容器的选择电容器是一种储能元件，常用于谐振、耦合、隔离、滤波、交流旁路等电路中。常用的固定电容器如图1.5所示。电容器的主要性能指标有标称容量和偏差、额定直流工作电压、工作温度范围、温度系数和损耗角正切值tanδ等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(1)电容器的标称容量和偏差。电容器的标称容量和偏差与电阻器的规定相同，但不同种类的电容器会使用不同系列，如电解电容器使用的是E6系列，偏差有±10%,±20%,±50%等几种，它们的标记方法有以下几种。①直接标记表示法。将电容器的容量、偏差、额定电压等参数直接标记在电容器件上，如图1.6(a)所示。有时因面积小而省略单位，但存在这样的规律，即小数点前面为0时，其单位为μF;小数点前不为0时，其单位为pF，如图1.6(d)所示。偏差也有用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级来表示的。②文字符号表示法。与电阻文字符号法相似，只是单位不同，如图1.6(b)所示。例如，6n8表示6800pF,2μ2表示2.2μF,P82表示0.82pF。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程③数码表示法。如图1.6(c)所示，与电阻的数码表示法基本相同，只有个别地方不同，比如第3位数“9”不是表示109而是表示10-1，后面的字母表示偏差。例如，339k=33x10-1(pF)=3.3x(1±10%)μF;102J=10x102pF=1000x(1±5%)μF;103J=10x103pF=0.01x(1±5%)μF;204k=20x104pF=0.2x(1±10%)μF等。④色标表示法。与电阻器色标表示法相同，基本单位为pF，有时还会在最后增加一色环表示额定电压，如图1.6(e),(f)所示。固定电容器的标称容量系列和允许误差如表1.4所列，表中所列数值乘以10n，则构成实际电容器的标称容量。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(2)电容器的额定直流电压。它是指在允许的温度范围内电容器能长期、可靠地工作所能承受的最大直流电压，其大小与介质的厚度、种类有关。该参数一般直接标记在电容器上，以便选用。但要注意，当电容器工作在交流电路时，交流电压的峰值不得超过额定直流电压。电容器常用的额定直流工作电压有6.3V,10V,16V,25V,63V,100V,160V,250V、400V、630V、1000V、1600V和2500V等

(3)工作温度范围。电容器必须在指定的温度范围内才能稳定工作。一般的电解电容器都直接标出它的上限工作温度，如85℃或105℃等。(4)温度系数。它反映电容器稳定性的一个重要性能指标，该值有正有负，它的绝对值越小，则表明电容器的稳定性越高。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(5)损耗角正切值tanδ。它是指电流流过电容器时，电容器的损耗功率与存储功率的比值，该值的大小取决于电容器介质所用的材料、厚度和制造工艺，它真实地反映了电容器质量的优劣。数值越小，则电容器的质量越好。tanδ一般在10-4~10-2之间。但是该值一般不标在电容器上，只能用专用的仪器来测量，也可以根据电容器所用的介质来作参考。

(6)选用电容器的注意事项:①电容器安装前应进行测量，看其是否短路、断路或漏电严重，并在安装电路时，应使电容器的标识易于观察，且标识顺序一致。②在电路中，电容器两端的电压不能超过电容器本身的耐压值。对于电解电容器安装时要注意正、负极性不能接反。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程③当手头的电容器与电路中要求的容量或耐压不合适时，可以采用串联或并联的方法来满足电路的要求。当两个工作电压不同的电容器并联时，耐压值取决于低的电容器;当两个容量不同的电容器串联时，容量小的电容器所承受的电压高于容量大的电容器。④技术要求不同的电路，应选用不同类型的电容器。例如，谐振回路中需选用介质损耗小的电容器，即选用高频陶瓷电容器(CC型);隔直、耦合电容可选用纸介、涤纶、电解等电容器;低频滤波电路一般选用电解电容器;旁路电容可选用涤纶、纸介、陶瓷和电解电容器。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程⑤应根据电路中信号频率的高低来选择电容器。一个电容器可等效成一个R,L,C二端线性网络，如图1.7所示不同类型的电容器其等效参数R,L,C的差异很大。等效电感大的大电容量电解电容器不适用于耦合、旁路高频信号;等效电容器不适合用于Q值要求高的谐振电路中。为了满足从低频到高频滤波旁路的要求，在实际电路中，常将一个容量较大的电解电容器与一个小容量的瓷片电容器并联在电路中。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程5.电感器的选择电感器一般由线圈构成。为了增加电感量L、提高品质因数Q,减小体积，通常在线圈中加入软磁材料的磁芯。电感器主要有电感量L、品质因数Q和额定电流等性能指标。

(1)电感量L。电感器的外形图及其电路符号如图1.8所示。电感量是指电感器通过变化的电流时产生感应电动势的能力，其大小与线圈单位长度上绕制的匝数n、线圈的体积V,线圈内磁介质的磁导率μ等有关。当线圈的长度远大于直径时，其电感量为

L=μn2V(1.1)

电感量的常用单位为mH(毫亨)、μH(微亨)和H(亨利)。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(2)品质因数Q。它是反映电感器传输能量的本领。Q值越大，则传输能量的本领越大，损耗越小，一般要求Q=50~300。Q=ωL/R(1.2)式中，ω为传输信号的角频率;L为线圈的电感量;R为线圈的等效电阻。

(3)额定电流。额定电流主要针对高频电路电感器和大功率调谐电感器而言。通过电感器的电流超过额定值时，电感器将发热，严重时会烧坏。

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(4)选用电感器的注意事项:①在选用电感器时，首先要明确其使用的频率范围。铁芯线圈只能用于低频;一般的铁氧体线圈、空心线圈则用于高频。其次要弄清线圈的电感量。②线圈是磁感应元件，它对周围的电感元件有影响。安装时一定要注意电感性元件之间的相互位置，一般应使相互靠近的电感线圈的轴线互相垂直，必要时可在电感性元件上加屏蔽罩。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.3模拟电子电路的安装与调试在电子电路设计完成后，都要安装好试验电路，以便对理论设计做出检验，若达不到设计要求，还需要对原设计方案进行修改，使之达到设计要求和更加完善。尤其对于缺乏设计经验者来说，更需要经过多次试验和修改，才能使设计方案满足设计的需要。实践证明:一个理论设计十分合理的电子电路，若电路安装不当，则会严重影响电路的性能，甚至使电路根本无法工作。因此，电子电路的结构布局，元器件的安装位置，线路的走向及连接点的可靠性等实际安装焊接技术，都是完成电子电路设计的重要环节。

下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.整体结构布局和元器件的安装在电子电路安装的过程中，整体结构的布局和元器件的安装放置，首先应考虑电气性能上的合理性，其次要尽可能注意整齐美观，即具体注意下述6点。

(1)要按单元电路分块来进行整体布局，要根据电路板或面包板的面积，合理安置元器件的密度。当电路比较复杂时，可由几块电路板组合而成，相互之间再用连线或电路板插座连成整体。要充分利用每块电路板的使用面积，并尽量减少相互间的连线。因此，可按电路功能的不同来分配电路板。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)元器件的安置要方便调试、测量和更换。同一单元电路中相邻的元器件，在安装时原则上应就近安置不同放大级的元器件不能混在一起，输入级和输出级之间的元器件不能靠近，以免引起前、后级间的寄生耦合，使干扰和噪声增大，甚至产生寄生振荡。

(3)对于大功率放大管等发热元器件的安置，要尽可能靠近电路板的边缘，有利于散热，必要时要加装散热器。为了保证电路稳定工作，晶体管、热敏器件等对温度敏感的元器件要尽量远离发热元器件。

(4)元器件的型号、参数等标志安装时一律向外，以方便检查和识别。元器件在电路板上的安装方向原则上应横平竖直。插接集成电路时首先要认清引脚的排列方向，所有集成电路的插入方向应保持一致，集成芯片上有缺口或者有小圆点标记的一端一般放置在左侧。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(5)对于有磁场产生相互影响和干扰的元器件，应尽可能分开或采取自身屏蔽。若有输入变压器和输出变压器时，应将两者相互垂直安装。

(6)对于较重的元器件(如变压器)应优先安装，且安装时高度要尽量降低，使重心贴近电路板。对于各种可调的元器件应安置在便于调整的位置。2.合理布线电子电路布线是否合理，不仅影响其外观，而且影响电子电路的主要性能。电路中(特别是较高频率的电路)常见的自激振荡，往往是由于布线不合理所致。对电子线路的布线要求如下:

下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程(1)布线要贴近电路板，不应悬空，更不要跨接在元器件的上面，走线之间要避免相互重叠，电源线不要紧靠有源器件的引脚，以免测量时不小心造成短路。

(2)所有布线要直线排列，并做到横平竖直，以减小分布参数对电路的影响，走线要尽可能短，信号线尽量不要形成闭合回路。信号线之间、信号线与电源线之间不要平行走线，以防止产生寄生耦合而引起电路自激。

(3)要尽可能选用不同颜色的导线布线，以方便测量和检查，且使布线整洁美观。通常用红色线接电源的正极，用蓝色或黑色线接电源的负极，地线一般用黑色线。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(4)地线(公共端)是所有信号共同使用的通路。为了减小信号通过公共阻抗的耦合，地线要求选用较粗的导线，对于高频信号，输出级与输入级不允许共用一条地线。在多级放大电路中，各放大级的接地元件要尽量采用一点接地的方式。各种高频和低频的去耦电容器的接地端，要尽量远离输入级的接地点。

(5)布线时一般先布置电源线和地线，再布置信号线。布线时要根据电路原理图或装配图，从输入级到输出级逐级布线。3.电路板的焊接电子电路性能的好坏，既与电路的设计和元器件的质量有关，还与电路的安装焊接质量有关。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程在电路板上焊接电子元器件，是安装焊接电子电路常用的方法，其质量不但取决于焊接材料和焊接工具，还取决于焊接技术。焊接工艺将直接影响焊接质量，直接决定电子电路的整体性能。对于设计者来说，务必要求焊接牢固，不要有虚焊，一旦存在虚焊将会给电路带来严重的隐患，给调试和检修工作带来极大的麻烦。对于高质量的焊点来说，除焊接牢固外，还应光亮、圆滑、焊点大小适中，其主要操作要领如下.

(1)清除焊件表面的金属氧化物。由于焊锡不能浸润金属氧化物，因此，电子元器件和导线在焊接前都必须将表面刮干净(镀铂金和镀银等焊件不必刮)，使金属表面呈现光泽，并及时镀上一层锡膜。去掉氧化物后的焊件不要用手触摸，避免焊件因手上的汗迹导致重新被氧化。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)控制焊接温度和焊接时间。由于不同的焊件有不同的热导率和热容量，因此，可焊性也不同。在焊接时应根据不同的焊接对象控制焊接的时间，从而控制焊点的温度。焊接时间太短，温度不够，则焊锡呈“豆腐渣”状或粘不上，这样的焊点容易形成虚焊。反之，焊接时间过长，温度过高，则一方面容易烫坏元器件;另一方面使焊剂失效，焊点不易存锡，会造成焊锡流淌，引起电路短路。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(3)掌握正确的焊接方法。焊接时，待烙铁加热到一定温度后，在烙铁头的刃口处蘸上适量的焊锡，放在被焊接物件的位置，并保持合适的角度，当形成适当大小的焊点后，电烙铁沿焊件的引脚方向离开。焊接时必须扶稳焊件，在焊锡未凝固前不得晃动焊件，避免造成虚焊。当焊接类似于PN结等怕热元器件时，可用镊子夹住其引线帮助散热。焊接完毕之后应认真检查焊点，以确保焊接质量。

(4)掌握焊点中焊锡的用量。焊点中的焊锡太少，则焊接不牢固，若用量过多，则在焊点上易形成焊锡的过多堆积，这不但容易形成假焊或造成电路短路，而且有损美观。因此，在焊接上带锡的多少(或烙铁头沾锡的多少)要根据焊点的大小来决定。一般以能包住被焊元器件引脚并形成一个圆滑的焊点为宜.下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程4.电子电路的调试电子电路的调试过程就是利用符合指标要求的各种电子测量仪器，如示波器、万用表、信号发生器、频率计、逻辑分析仪等，对安装好的电路或电子装置进行调整和测量，以保证电路和装置能够正常工作，同时还要判断其性能的好坏，各项指标是否符合设计要求等。因此，调试必须按一定的方法和步骤进行。

(1)不通电检查。电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查接线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。查线的方法有两种:一种是按照设计电路的接线图来检查安装电路，在安装好的电路中按电路图一一对照检查连线;下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程另一种是按实际线路，对照电路设计原理图，按照两个元件接线端之间的连线去检查。无论哪一种方法，在检查中都要对已检查过的连线做好标记。使用万用表对检查连线大有帮助。(2)直观检查。连线检查完毕后，直观检查电源线、地线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线处有无接触不良，二极管、晶体管、电解电容等有极性元器件引线端有无错接、反接，集成块是否插对。

(3)通电检查。将经过准确测量的电源电压加入电路，但暂不要接入信号源信号。电源接通之后，先观察有无异常现象，包括有无异常气味、有无冒烟、触摸元器件是否有发烫现象和电源是否有短路现象等。如果出现异常现象，应立即切断电源，排除故障后方可重新通.下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(4)分块调试。它包括分块测试和调整两个方面。测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行测量;调整则是在测试的基础上对电路的结构或参数进行修正，使之满足设计要求为了使测试能够顺利进行，设计的电路图上应标出各点的电位值、相应的波形及其他参数值。调试方法有两种:第一种是采用边安装边调试的方法，也就是将复杂的电路按原理图上的功能分块进行调试，在分块调试的基础上逐步扩大调试范围，最后完成整体电路调试，采用这种方法能及时发现问题和解决问题，这是常用的方法，对于新设计的电路尤其有效;第二种方法是在整体电路安装完毕后实行一次性调试，该方法适合于简单电路或定型的电子产品。分块调试是将电路按功能划分成不同的模块，分别对每一模块进行调试的方法。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程调试的程序与信号的流向相对应，可把前一模块的输出信号看做后一模块的输入信号，前、后级各模块调试好以后，为最后的联调创造条件。分块调试又分为静态调试和动态调试两种类型。静态调试是指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位，例如测试模拟电路的静态工作点，数字电路的各输入、输出量电平及逻辑关系等，将测试结果数据与设计值进行比较，若超出指标范围，则分析产生的原因，并进行处理动态测试可以利用前级的输出信号作为后级的输入信号，也可以利用信号发生器的输出信号注入待调试电路的输入端，来检查电路的功能和各种指标是否满足设计要求，包括信号的幅值、波形的形状、相移、频率、放大倍数和输出动态范围等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程模拟电路比较复杂，而对数字电路来说，由于集成度比较高，一般调试工作量不大，只要元器件选择合适，逻辑关系就不会出现异常。将静态、动态的测试结果与设计的指标进行比较，进一步分析后对电路参数实施合理的修正。

(5)整机联调。对于复杂的电子电路系统，在分块调试过程中，由于是逐步扩大调试范围，故实际上已完成了某些局部的联调工作。只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再将全部电路接通，就可以实现整个电路的联调。整机联调只需要观察动态结果，即将各种测量仪器及系统本身显示部分所提供的结果数据与设计指标逐一比较，找出问题，然后进一步修改电路参数，直到完全符合设计要求为止。调试过程不能单凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(6)调试注意事项:①测试之前要熟悉各种电子测量仪器的使用方法，并对仪器进行校准，避免由于仪器误差或使用不当而得出错误的判断.②在调试过程中，发现器件或接线有问题需要更换或修改时，应关断电源，待更换完毕经检查无误后方可重新通电。③测试仪器和被测电路应有良好的共地，只有使仪器和电路之间建立一个公共的参考点，测试结果才是准确的。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程④在调试过程中，不但要认真观察和检测，还要认真记录，包括记录测量的数据、波形、频率、相位关系等。必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计不符合的现象更是记录的重点。根据记录的数据才能将实测值与理论值加以定量的比较，从中发现问题，加以改进，最终完善设计方案。⑤安装和调试要有严谨的科学作风，不能抱有侥幸的心理。出现故障时，要认真查找故障原因，冷静做出判断，切不可一遇到解决不了的故障时就拆线重新安装。因为重新安装的线路仍然可能存在各种问题，若是设计原理上有问题，不是重新安装电路就能解决的。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.4模拟电子电路故障诊断的一般方法1.模拟电子系统故障产生的原因对于新设计安装的电子系统来说，调试中产生常见故障的原因主要有下述5种情况。

(1)电路接线错误。元器件使用错误或引脚接错，电路接线错误等实际安装接线电路与设计的原理电路图有不符的情况。

(2)安装和布线不当。例如，安装时线路走向不合理或出现断线，集成电路方向插反或闲置输入端处理不当等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(3)元器件、实验电路板或搭接电路的面包板损坏。电子系统通常由很多包括集成芯片在内的许多元器件安装在实验电路板上或印制电路板上，这些元器件只要有一个损坏或印制电路板中的铜箔连接线有一处断裂，都将造成电路故障。对于面包板内部的开路、短路等现象，必将造成电路故障。

(4)测试操作错误。测试点位置接错、测试仪器的连接方法不当、测试线断线或接触不良、测试仪器本身存在故障、测试方法不当等都可能会造成电子系统调试过程中的故障。

(5)工作环境不当。电子系统在高温或严寒环境下工作，特别是在强干扰环境中工作，将会受到严重的影响，严重时将使电子系统无法正常工作。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程2.查找故障电路

(1)查找故障电路时各种图表的运用不管查找电路故障的程序如何，所遵循的原则都是相同的，即通过逻辑推理、判断和合理的测试，不断缩小故障的范围，这一过程必将减少测试工作量，因此可节省时间，同时可减少失误。由于方框图标识了各电路模块所处的地位，所以，方框图是查找故障的方便工具之一。当然也可以用电路原理图来进行故障诊断工作，无论用哪种图，如果能识别电路组合和单元电路，则诊断工作就会十分方便。若待诊断的电子系统的电路图为电路组合而不是单元电路，则通过对电路组合的输入和输出信号测试就可以判定电路组合的故障。信号路径、信号特征(波形、幅度、频率等)和沿信号路径各电路的调节和控制装置是诊断电子系统故障的三个主要信息。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)从后向前的测试方法。从后向前测试电路的方法意味着进行动态测量时从输出部分着手，如图1.9所示。随后，向输入端方向进行检查，直到发现正确的信号(对数字设备则为代码)，这时下一级电路就可能是有故障的电路。(3)信号注入测试方法。当一个有故障的电路影响到前一级的输出或者使设备没有正常输入时，故障查找必须用函数信号发生器将信号注入该设备，这个信号尽可能与其工作信号接近。当所测电路需要一个叠加在直流电平上的交流信号时，应使用函数信号发生器上的位置控制器，以便提供一个有限的直流电平。如果直流偏置调节范围不大，就可以充分利用分压器和电容器来获得所需的直流偏置，如图1.10所示。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(4)一半分开测试法。一半分开测试法是指在一个有许多级的复杂电路的中点处检查其输出，并依次在每次余下的电路级的中点处进行检查。例如，一个8级电路假设在第7级有故障，应采取下述步骤:在检查电源正常之后，第一步检查整体电路的中点第4级的输出端，若发现第4级输出正常，则第二步应检查第5级与最后一级的中点，即第6级的输出。若发现第6级输出正常，则第三步应检查第7级的输出，则可发现第7级输出信号异常，则故障发生在第7级。此法最适用于各级独立的串联设备，如无线电接收机和发射机等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(5)断开环路测试法。可以改变在环路断开点注入的直流电压或信号，以检查整个电路对变化的信号是否有适当的响应。在正常情况下，环路应在便于注入低功率信号的地方断开。该测试法用于锁相环电路的测试，其示意图如图1.11所示。在断开环路之前，要检查电源和基准振荡器的输出fo是否正常。如果fo不正常或不稳定，甚至没有信号输出，就可以确诊是VCO(压控振荡器)出了故障

(6)隔开测试法。复杂的电子系统一般都是由不同功能的子系统组合而成的，整个系统可能太复杂而不能立即确定故障，但是每个子系统通常可以独立采用前述方法之一来检查。当诊断出有故障的子系统后，该子系统又可以采用前述的方法来找出故障的具体部位。所有子系统的故障部位确定后，整个复杂系统的故障也就确定了。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(7)与已知的正常电路比较法。为了识别错误的输出信号，将它与能正常工作的电路输出信号进行比较，或将输出信号与相关手册资料中的标准波形作比较，或同相似的、能正常工作的装置的输出作比较，以判定设计的电子电路是否完好。该方法对以微处理器为基础的电子系统特别有效。

(8)信号跟踪法与信号替代法。信号跟踪法是用监测装置考察各测试点的信号。监测装置包括示波器、频率计、万用表或喇叭。进行信号跟踪时，先要在一固定点上加入信号，信号可以用外部仪器产生，也可利用电子系统中的正常信号。再用监测装置的输入探头，在测试端子上逐点测量。信号跟踪法多用于振荡器、频率合成器、无线电信号发射机和高频放大器等。因为这些电路产生和放大信号，所以便于跟踪，无须替代。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程信号替代法是将信号发生器产生的仿真信号加到电路组合的各测试端子上，而在一固定点上加入监控设备。监控设备可以用专门的测试仪器，如示波器、毫伏表等，也可用被测电子系统中的指示仪表，如CRT、电压表等。进行测试时，注入信号点将依次一点一点地移动。信号替代法多用于无线电信号接收机中的高放、中放、噪声抑制、静噪和音频放大电路中。“信号跟踪法”和“信号代替法”在故障诊断时常常被同时使用。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(9)集成电路和接插件设备中故障的查找。在现代电子产品设计中，往往优先考虑到采用集成电路。例如，在通信设备中，整个中放电路或噪声抑制放大电路仅用一块集成电路代替。在视频通信接收机中，整个音频电路和视频电路同样用一块集成电路代替。除变压器外的所有部件都可以集成在一个模块中，模块组件可以是插入的，也可能焊接在电路板上。在运用集成电路和可以更换模块组件的电子系统中，故障只能确诊到集成芯片或模块，不能确诊到集成电路(或模块)内部的某一元器件(或单元电路)。由于集成电路(或模块)内的单个元器件是不能更换的，因此，就没有进一步检测其内部故障的必要。固态密封电路组件和集成电路，只能整片或整个模块组件一起更换。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程3.确定故障部位故障诊断的最后一步，是借助于测试仪器对故障电路的各个支路和节点进行测试，识别和确诊故障的部位直至确诊有故障的元器件。

(1)波形测试法。分析电路或有源器件的输出波形(如波形的幅度、频率、相位、形状等)可准确地确诊有故障的支路。因为故障的症状与波形常有一定的对应关系，电路完全毁坏时，会导致无波形输出，电路性能差会导致波形差或失真。如果使用设计图纸上给出的波形作为标准，则应注意按其规定的方法进行测试。通常在电子产品设计图纸上已标明信号的输入位置、典型信号的幅值等。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)电压测试法。在波形不正常的地方，往往电压值也不正常。将实际测试的电压值与设计图纸上给出的正常值相比较，有助于找出有故障的支路。在测量电压时，要得到与设计图纸中的理论值完全相同的值是很困难的，那么应接近到什么程度呢?应考虑下述4个方面的因素:①电阻值的误差可能是±5%,±10%和±20%，某些关键电路中电阻的误差小于1%。因此，元器件上的允许误差标记和色码是同等重要的。②晶体管的特性有相当宽的变化范围，因此也是测量值与标称值造成误差的重要因素。③多数电压表的精确度为5%~10%，所以，测量仪表的精确度也是产生误差的因素。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程④通常许多电路的电源电压误差在10%~20%的范围，所以要先测试电源电压，并做到心中有数是非常重要的。由于电路性能超出允许误差的这类故障可能只引起电路电压的微小变化，所以单凭电压测量值来诊断故障部位是很困难的。

(3)电阻测量法。做完波形和电压测量之后，在有源器件的相对点上进行电阻测量常常有助于查找故障点。电阻测量应在不加电压的状态下进行，可以测量有源器件各引出脚对地(或机壳)的电阻，也可以测量电路中任何两点之间的电阻。在测量可变电阻时，位置一定要调准确。三极管的PN结相当于一个二极管，当PN结上加正向电压时，二极管导通，测量到的是正向结间电阻。在测量电路中的电阻之前，应先对滤波电容器放电。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.5模拟电子电路中的电磁干扰与抑制抗电磁干扰一直是电子电路设计中的一个非常重要的内容，因为它与具体的电路和应用环境有着密切的关系。1.电子电路中常见的干扰电磁干扰是影响电子电路稳定、可靠工作的重要因素。干扰源可来自电子系统内部，也可来自电子系统外部。电子系统内部的噪声信号，尤其是功率级内高频振荡电路和开关电路所产生的噪声信号是系统内部的主要干扰源。电子系统周围的大功率电子设备的启停，以及自然雷电所产生的干扰信号则是构成电子系统外部的主要干扰源。干扰是客观存在的，在工业现场又是不可避免的，电子电路设计只能适应环境、抑制干扰，加强抗干扰能力，以保证电子电路的可靠运行。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程抗干扰技术主要是从干扰进入电子系统的通路上来采取抑制措施。根据干扰传播通道，干扰主要分为:(1)来自电网的干扰

(2)来自信号通道的干扰

(3)来自地线的干扰

(4)来自空间电磁辐射的干扰上述4种干扰中，危害最大的是第(1)、第(3)种干扰，其次是第(2)种干扰。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程2.常用的抗干扰措施

(1)关于抗电网干扰的措施。大多数电子电路的直流电源都是由电网交流电源经整流滤波、稳压后提供的。若此电子系统附近有大型电力设备接入同一交流电源线上，则电力设备的启停将产生很高的浪涌电压叠加在50Hz的电网电压上。且雷电感应也在电网上产生强烈的高频浪涌电压，其幅值可以达到电网电压的几倍到几十倍。这些干扰信号沿交流电源进入电子系统，使电子电路工作不稳定。常采取的抗干扰措施有以下几种。①采用交流稳压器。用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过电压与欠电压，有利于提高整个电子系统的可靠性。由于交流稳压器比较贵，只用于较大型的电子系统及抗干扰要求比较高的场合，在一些小型电子电路中一般不采用，避免制造成本太高。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程②采用带有屏蔽层的电源变压器。由于高频干扰信号通过电源变压器的主要传播通道是初级线圈与次级线圈之间的分布电容，而不是初、次级之间的电磁耦合。因此，在初、次级之间加一个金属屏蔽层，并将屏蔽接地，可有效地减小分布电容值，从而有效地抑制高频干扰信号通过电源变压器进入次级线圈。③接电源滤波器。将它接在电源变压器的输入端，其特性是让交流50Hz的基波通过，而滤去高频干扰信号，改善电源波形。在市场上可以购到体积小、价格合理的电源滤波器(EMI)。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程④双T滤波器。它接在整流电路之后，其作用是阻止50Hz工频干扰或其他固定频率的干扰信号进入电子电路。双T滤波电路参数计算公式为

f=1/2πRC(1.3)⑤电容滤波。采用0.01~0.1μF(代码为104~105)的瓷片电容器，并接在直流稳压电路的输入端、输出端、集成芯片的引脚上，用来滤除高频干扰

(2)关于抗地线干扰的措施。地线干扰是存在于电子系统内部的干扰。由于电子系统内各部分电路往往共用一个直流电源，或者使用多个电源，但不同电源之间往往共接一个公共地。因此，当各部分电路电流通过公共地电阻时便产生电压降，此电压降便成为各部分之间相互影响的噪声干扰信号，则称为地线干扰。抗地线干扰的措施有以下几种。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程①尽量采用一点接地，即各部分电路的地自成一体后再分别接到公共地的一点上，由于印制电路板上采用此方法不方便布线，而都是采用串联接法，为了减少地线噪声干扰，可适当加大地线宽度。②强信号电路和弱信号电路的地应分开，然后再在一点上接公共地。③模拟信号地和数字信号地也应分开，然后再在一点上接公共地，两者不得交叉混连。④不论采用哪种方式接地，接地线应短而粗，以减小接地电阻.

(3)关于抗信号通道干扰的措施。在远距离测量、控制和通信中，电子系统的输入和输出信号线长、线间距离近，信号在此长距离传输过程中很容易受到干扰。导致所传输的信号发生畸变，从而影响电子电路的正常工作。长距离传输信号所遇到的干扰有以下几种。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程①周围空间的电磁场对长导线的电磁干扰。信号线越长及周围的电磁场越强，则干扰强度越大。②信号间的干扰。当强信号线和弱信号线靠得很近时，通过线间分布电容和互感产生线间干扰。信号线间越近和线越长，串扰强度就越大③长线信号的地线干扰。信号线越长表明信号源与电子系统的距离越远，则信号地线也越长，即地线电阻就越大，会导致信号源的地与电子电路的地不是等电位，而形成较大的电位差，此电位差构成长线信号的地线干扰信号。针对上述信号通道的干扰，常用的抗干扰措施如下:下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程①使用双绞线传输。即每个信号都采用两条互绞的导线进行传输，其中一条是信号线，另一条是地线。双绞线是抑制空间电磁干扰、线间串扰和信号地线干扰最有效、最简便的方法。因为空间电磁场在每个绞环内产生的感应电动势是相同的，但对每一条线来说，感应电动势可以互相抵消，因此，不会对传输的信号产生影响。其次，信号电流在两条线上大小相等、方向相反，所以双绞线对其他信号的互感是零。再其次，各个信号的地线是单独的，可有效地抑制信号间通过地线的干扰。②采用光耦合传输。光耦合器是由发光二极管和光敏晶体管组成，两者相互绝缘地密封在一起，信号从二极管一方输入，使发光二极管发光，然后光照射到光敏晶体三极管的基极上，使光信号转换成电信号，并从集电极输出。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程输入端与输出端被隔离开，只有光的耦合，而无电的联系。因此，两边的地可以不同，彼此可以独立。若电子系统的每条输入信号线与输出信号线之间均采用光耦合器传输信号，则可以有效地抑制信号线间干扰和信号线上的噪声干扰，这是因为两边的地彼此独立，故不存在地线干扰。又由于光耦合器的输入阻抗很低，而叠加在信号上的噪声信号的内阻很高，因此，尽管噪声信号的幅值很高，但进入光耦合器的噪声电压很低，只能形成微弱的电流，不足以使发光二极管发光，所以抑制了噪声信号的传输。光耦合器用于传送数字信号的有GH301,GH331等;用于传送模拟信号的有HSO-100等，市场上均有商品出售。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.1.6电子电路设计报告的撰写1.电子电路设计报告的评分标准设计报告的评分主要从方案的设计上论证、理论计算、电路图及设计文件、测试方法及数据、结果分析及设计报告的工整性等方面来评价。“全国大学生电子设计竞赛”设计报告的评分表如表1.5所列。从表中可知，设计报告不能缺项。2.设计报告的格式与内容

(1)封面。封面应包含题目、学校班级名称、学生姓名、日期等相关信息。除封面外，其他地方不得出现学校、学生名称。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程

(2)摘要。摘要要求在400字以内，主要包括采用方案、实现的方法、实现的功能及特点、水平。摘要单独一页.

(3)目录。可用2~3级目录结构

(4)正文。正文应包含表1.5中所列出的每一个项目的内容。一般可按章节结构来撰写。第1章方案设计与论证包含方案的比较、方案的正确性和方案的优良程度。方案的比较指对两个以上的实现方案进行明确的比较，并且对各个方案利弊有较充分的说明。正确性是指设计的方案和电路是否正确合理。优良程度是指方案优秀，或有特色。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程在方案比较中，提出的方案只需要框图(即功能模块级)，并说明每一个方案所具有的优点和缺点，然后说明本设计所采用的方案，为什么采用此方案。设计的正确性和优良程度主要是对采用的方案进行评价。在原理框图的基础上，应进行单元电路设计、说明。将单元电路原理图剪贴到相应的说明部分。第2章理论计算理论计算要求完整、准确。对方案论证与设计中的单元电路参数进行必要的分析、计算。标明每个元器件的参数，选择的依据，能否达到设计指标的评价。对于定量测量系统，需要进行误差分配和误差分析，确保电路能达到设计指标要求。下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程第3章电路原理图电路原理图要保证完整性，即系统中各部分电路完整。电路原理图要规范、清晰、工整、合乎标准，最好用Protel99SE等CAD软件绘制。撰写设计报告时，第1~第3章相关部分也可以合起来撰写，至少单元电路原理图要插入到相关说明的部分，最后还需附上一张或多张电路原理图构成的电路原理总图。比较好的方法是方案分析与选择作为一章，具体实现的各模块单元电路说明、分析和计算作为一章，相应图表粘贴于合适位置，最后附上电路原理总图。第4章测试方法与数据下一页返回上一页1.1模拟电子电路课程设计的一般过程1.测试方法:列出测试什么项目、怎么测试。必要时，应画出仪器、仪表的连接图，指明测试条件。2.列出所用的测试仪器的名称、型号和规格、若可能的话，还应标出生产厂家的名称正确选择测试仪器是保证得到可靠的测试结果的条件之一。3.测试数据:根据测试方法及测试项目进行测试，列表记录测试结果。测试数据力求反映整个工作范围。第5章结果分析根据设计要求及实际测量结果分析，得出相应的评价(结论)。必要时可列表说明，分析后的结论不可缺少。结果分析应包括对作品的评估、存在的问题、产生问题的原因及解决的办法等。返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例课题1.2.1数控直流稳压电源的设计一、设计任务书1.题目设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如图1.12。2.基本要求

(1)输.I,电压:范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV(2)输出电流:500mA(3)输出电压值用数码管LED显示

(4)用+、-两键分别控制输出电压的步进增减。

(5)为实现上述几个部件工作，自制一台稳压直流电源，输出±15V,±5V

下一页返回1.2模拟电子电路课程设计实例3.发挥部分

(1)输出电压可预置在0~9.9V之间的任何一个值

(2)用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化(步进0.1V不变)(3)扩展输出电压种类(如三角波等)

二、方案设计与论证1.方案一如图1.13，该方案的控制部分采用8031单片机，输出部分也不采用传统的调整管方式，而是在D/A转换之后，经过稳定的功率放大而得到，因使用了单片机，整个系统可编程，使得系统的灵活性大大增加。但对于有的尚未涉足或刚刚涉足单片机的同学来说，该方案无疑有一定的难度。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例2.方案二如图1.14所示，该方案使用一套十进制计数器，一方面完成预置电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后控制误差放大器的基准电压来实现输出步进。该方案将控制数据烧录在EPROM中，使系统设计的灵活性降低。3.方案三设计思想是:在达到性能指标的前提下，选用低价格的通用数字芯片设计制作电路。电路简单、可靠，具有实用性，容易转变为市场电子产品。由图1.15知，该方案主要由数字控制、D/A转换和可调稳压3大部分组成。完成该3部分功能的电路及芯片品种是很多的，合理地设计及选择集成芯片则是提高本设计质量的关键。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例题目中要求设计一种从0.0~9.9V变化，步长为0.1V的简易数控电源，还要求对其功能进行扩展，包括输出电压的预置、电压连续步进扫描及波形产生等。从图1.15知，除了上述的3大部分外，它还包括电压显示、控制、防止误操作和波形发生电路等附加功能电路。比较上述设计方案知，方案三具有成本低、电路简单、实用性强的优势，本设计选择方案三。该方案可简述为:数字控制部分用+/-按键控制产生可增加或减少的BCD码，BCD码送到D/A转换电路，转换成相应的电压，此电压通过放大到合适的电平后加到可调稳压电路，控制输出电压以手动0.1V的电压步进(或步减)，或直接变化到某一设定的电压值。

下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例三、数字控制部分数字控制部分电路如图1.16所示。该电路的核心是两片级联的“十进制BCD码同步加/减计数器”CD40192，完成00~99的计数功能。CD40192的预置输入端D0~D3与BCD码拨码盘的开关相连，构成电压预置功能。预置输入由CD40192的

端控制。故在

端接入复位开关S4。设置输出电压时，只要把BCD拨盘开关调置好，再按S4即完成设置功能。电路刚接通电源时，

端出现低电平，此时自动地把拨盘开关的预置电压送到CD40192。需要更改时，重复上述过程。数字输出的加/减控制是由“+”、“-”按键开关完成。按下“+”或“-”按键，则产生数字输入的脉冲输入到CD40192的CPU(加)或CPD(减)端，控制CD40192的输出是“+1”或“-1”的变化。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例为了消除按键的颤抖脉冲，引起输出的误动作，分别在“+”、“-”控制口接入两片双D触发器(CD4013)，由它们构成单稳态触发器，用于对颤抖脉冲整形。为了完成自动连续扫描，还加入了14位二进制计数器/分频器CD4060，产生频率为8Hz的脉冲，及由4个二输入与非门CD4011和六反相器。CD4069构成的选通门。当按下“+”键S1时，IC5的CPU端(③脚)为高电平，Q1(①脚)为“0",IC5的CPU端(⑤脚)为低电平。IC1A的Q1端为“高电平”，通过R3对自充电。设计时使充电时间常数R3·C1≤1s。当C1的电平充电到“高”电平时(C1接到IC1A的S1端)，状态翻转。此时，IC1A的Q1端为高电平。完成“+1”功能时，“+”按钮S1按下的时间不大于1s，此时+5V电源通过R4(100kΩ)对电容C(10μF)充电。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例由于时间不是足够长，所以电容C上端电位，即IC2A的①脚为低电平，③脚为高电平，使IC5的CPU端为高电平，实现了“+1”的功能。完成“-1”功能与上述过程类似。“自动步进增(或减)扫描”功能完成的过程是:CD4060与电子手表石英晶体(频率为32768Hz)构成石英晶体振荡器及分频电路，经过212次分频后输出频率为8Hz的脉冲。若“+”按键S1按到1s后仍未释放，此时电容C(10μF)充电到高电平，则CD4060送来的脉冲信号未能通过选通门顺利地加到IC5的CPU端，实现连续“+1”,即自动步进扫描。类似地，“-”健按住不放，则实现电压“步减”扫描IC4C,IC4D,IC4E,IC4F,IC9A、IC9B是用来防止减计数到“00”时，翻转到“99”状态所设置的逻辑电路。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例其功能是:利用减计数到“00”状态时，IC5与IC6的借位端会输出一个低电平，并结合“减计数”时IC1A的Q1端(①脚)为高电平的特性，控制IC5,IC6的清零端，使其此时禁止“减计数”，只有重新按“+”键，才开始重新“+1”计数，或自动扫描步进(增)。四、D/A转换部分使用如图1.17所示的由分立元件构成的改进型权电阻及运算放大器构成的D/A转换器，可降低成本。D/A转换是运放的求和运算，其输出Uo1为(1.4)Rf与R的具体取值影响输出电压Uo1的大小，它们的大小还与后面放大器的放大倍数有关，经实验确定其取值为:R=20kΩ，Rf=2.2kΩ，Rb≈1kΩ下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例五、可调稳压部分为了获得大的负载电流，可调稳压部分使用了集成稳压集成块CW7805,固定+5V输出的稳压集成块，可以通过外电路来改变其输出电压值，如图1.18所示设集成运放A的开环增益很大，运放的输入电压Ui很小，即有输出电压Uo2为(1.5)由式(1.5)知，Uo2与U1N之间成线性关系，当U1N变化时，输出电压Uo2随之改变参考电压U1N是可调的，即U1N可以由+UR变到-UR

，因而输出电压Uo2的变化可以从0.0~9.9V。经实验证明，图1.18所示电路输出电压Uo2具有良好的负载特性，输出最大负载电流达到1.5A。当输出电压Uo2=5V时，带负载(负载电流IL=500mA)与空载时的输出电压相比较，仅相差0.04V.下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例六、电路调试实际电路的设计与制作一般要经历初始电路、单元电路试验、电路改进和最后定型电路4个步骤。作数控单元电路试验时，开始没有加入CD4013组成的单稳态消颤电路，结果出现按一下按键，计数器便连续跳几个“+1”的故障，加入CD4013电路后，该问题得到解决。可调稳压电源经试验，证明是稳定可靠的。整机装配完毕，检查电路与元件焊接无误后即可正常工作。整机调试的重点是可调稳压与D/A转换两个部分电路。D/A转换电路对权电阻的精度要求较高，很难找到符合要求的权电阻，为使调整方便，可采用一个固定的电阻串接一个电位器来获得合适的阻值。

下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例七、性能指标测试测试所用仪器:2A电流表、DT890D型数字万用表、YB4320G双踪示波器(20MHz)和可变线绕电阻器。测试步骤如下:1.输出电压的测量接上负载，串接入电流表，数字万用表与负载并接，电压设置为5V,调整绕线电阻。阻值的大小，使流过负载的电流为250mA，然后用“+”、“-”键控制输出电压的步进或步减。检查数码显示器显示的电压是否与数字万用表的测量电压相符。按住“+”键不放，则应发现电压连续步进，按住“-”键不放则连续步减，检查减到0.0V后是否停止扫描。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例2.输出负载电流的测量输出电压设置成5.0V，改变绕线电阻的大小，使负载电流达500mA，测量输出电压的变化。本设计负载开路与满载之间输出电压的变化范围为5V±0.02Vo输出电压设置成2.0V和9.0V,重复上述过程，测量其电压变化仅为0.04V。3.输出纹波电压的测量用示波器观察直流输出电压的纹波，测量其纹波电压的峰一峰值。经测量，本设计的纹波抑制比为60dB。4.电压预置检查。用拨盘开关BCD+SW1与BCD-SW2设置电压，按下S4键，经检查其输出电压与设置的电压相符合。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例八、扩展输出本设计的扩展功能有:电压预置输出及输出电压的自动步进(或步减)扫描。如果再加入信号发生器功能，会给使用者带来很多便利。如图1.19(a),(b)所示，本设计采用一块普通的集成四运放LM324产生方波、三角波(改变其占空比又可分别得到脉冲波、锯齿波)。该电路工作稳定、可靠，频率和占空比都可调。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例九、结论本设计按照“简单可靠、选用低价格通用元器件”的宗旨，达到了设计任务书中提出的技术指标。例如，D/A转换部分舍弃选用价格昂贵的专用DAC集成芯片DAC0832，数字控制部分也舍弃了ROM芯片等，可调稳压部分选用了低价格的CW7800系列。本设计具有较高的性价比，并简单、可靠。但系统设计仍有值得改进之处。例如，DAC中运放的电源对电压的精确度有很高的要求，设计中考虑较少，使系统输出电压的精确度有所下降。若将BCD码预置设计一个8位并行接口与微机连接可进一步提高系统的性能，如产生复杂的波形等。下一页返回上一页1.2模拟电子电路课程设计实例课题1.2.2数控