电子线路综合设计[1].ppt

1、电子线路综合设计 设计方法、制作步骤、总结报告,郭东亮 二零一零年七月,2,内容,1. 设计题目 2. 课程安排 3. 设计方法 4. 电路实现 5. 报告写作,3,1. 设计题目,1.1 实用信号源的设计和制作(1995年第二届全国大学生电子设计竞赛B题) 在给定15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。 1.2 测量放大器的设计和制作(1999年第四届全国大学生电子设计竞赛A题) 设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。,4,1.1 实用信号源的设计和制作,一、任务在给定15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。 二、要求1基本要求（1）正弦波信号源

2、信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz 频率稳定度：优于10E-4 非线性失真系数3%（2）脉冲波信号源 信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz 上升时间和下降时间：1s 平顶斜降：5% 脉冲占空比：2%98%步进可调，步长为2%（3）上述两个信号源公共要求 频率可预置。 在负载为600时，输出幅度为3V。 完成5位频率的数字显示。,5,1.1 实用信号源的设计和制作,2发挥部分（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV3V，步长为100mV。（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。（4）降低正弦波非线性失

3、真系数。 三、评分标准 基本要求 设计与总结报告（方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析）50；实际制作完成情况50； 发挥部分：完成第一项10；完成第二项10；完成第三项5；完成第四项5；特色与创新20。,6,1.2 测量放大器的设计和制作,设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1R2R3R4时，VI0。R2改变时，产生VI 0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。,图1,7,1.基本要求 (1)测量放大器; a.差模电压放大倍数AVD1500，可手动调节； b.最大输出电压为10V，非线性误差

4、10E5 ； d.在AVD500时，输出端噪声电压的峰峰值小于1V； e.通频带010Hz ； f.直流电压放大器的差模输入电阻2M（可不测试，由电路设计予以保证）。 (2) 电源设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。由单相220V交流电压供电。交流电压变化范围为1015。 (3)设计并制作一个信号变换放大器，参见图2。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。,图2,8,2.发挥部分 （1）提高差模电压放大倍数至AVD1000，同时减小输出端噪声电压。 （2）在满足基本要求(1)中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下，将通频

5、带展宽为0100Hz以上。 （3）提高电路的共模抑制比。 （4）差模电压放大倍数AVD可预置并显示，预置范围11000，步距为1，同时应满足基本要求(1)中对共模抑制比和噪声电压的要求。 （5）其它（例如改善放大器性能的其它措施等）。 三、评分标准 基本要求 设计与总结报告（方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析）50；实际制作完成情况50； 发挥部分：完成第一项5；完成第二项10；完成第三项5；完成第四项20；特色与创新10。,9,内容,1. 设计题目 2. 课程安排 3. 设计方法 4. 电路实现 5. 报告写作,10,课程安排,7月5日开始，8月4日结束 第一阶

6、段：确定设计方案 计算机仿真元器件清单（提交给助理） 第二阶段：签领器件（第一次免费，以后收费） 面包板测试 第三阶段：面包板测试领万用电路板（两面都有铜箔） 焊接（C101室） 总结阶段：整理设计文档、实物,11,课程安排,要求设计方案的电路仿真结果，藉此定方案及领取元器件 仿真软件：Multisim10/Proteus/PSpice/Protel/Others 指导老师对所指导组成员每个星期考勤（打分），可以助理考勤，至少应来3次 严禁在破坏实验室纪律,12,课程安排,建议设计时间不少于40% 7月23之前应定方案（7月21之前提交） 仿真结果电子邮件提交 Word文档（说明及仿真结果）+

7、电路原理图（程序）+其它（需要解决的问题）,13,内容,1. 设计题目 2. 课程安排 3. 设计方法 4. 电路实现 5. 报告写作,14,设计方法,电子系统设计的基本方法 传统电子设计“自底向上”（Bottom-up） 现代电子设计“自顶向下” （Top-down）,Bottom-up,系统分解,单元设计、功能划分,子系统设计,系统总成,Top-down,行为设计,结构设计,逻辑设计,电路设计,版图设计,15,设计方法,传统电子设计“自底向上” 是搭积木式的方法 积木块：固定功能的标准集成电路 器件搭成电路板，电路板搭成电子系统 只能对电路板进行设计，通过设计电路板实现系统功能,Botto

8、m-up,系统分解,单元设计、功能划分,子系统设计,系统总成,16,设计方法,现代电子设计“自顶向下” 是基于芯片的设计方法 微控制器、可编程逻辑器件、EDA设计工具 定义器件内部逻辑和管脚，将电路板设计的工作放在芯片设计中进行 通过芯片设计实现电子系统功能 基于芯片的设计可以减少芯片数量，缩小系统体积，降低能耗，提高可靠性,Top-down,行为设计,结构设计,逻辑设计,电路设计,版图设计,17,设计方法,行为设计：确定芯片功能性能芯片面积成本 结构设计：分解为子系统 逻辑设计：将结构转化为逻辑图 电路设计：逻辑图转化为电路图 版图设计：电路图转化为版图,Top-down,行为设计,结构设计

9、,逻辑设计,电路设计,版图设计,设计中的问题反馈： 本层解决，下层向上层反馈,18,设计制作步骤,题目选择：做什么？做到什么程度？ 系统方案论证：如何实现？（总体方案、子系统方案） 确定设计的可行性（查阅资料） 原理可行性 元器件、测试、设计制作、时间可行性 明确方案内容,题目选择,系统方案论证,子系统设计,系统综合、调试与测量,完成作品,设计总结报告,19,设计制作步骤,安装制作调试 安装工具、元器件 微控制器、可编程器件 PCB、低频高频？数字模拟？地？ 安装调试步骤：调试参数？方法？使用仪器？ 第1步：单元电路制作与调试 第2步：子系统制作与调试 第3步：系统综合集成与调试,题目选择,系

10、统方案论证,子系统设计,系统综合、调试与测量,完成作品,设计总结报告,20,关于方案（以“实用信号源” 为例）,中、小规模数字集成电路： 多谐振荡器（555定时器接成，可调频率、占空比）+计数器+EEPROM+DAC+LPF，波形数据存于EEPROM（写卡器），设计读写电路读ROM中数据送入DAC 单片机系统 编程输出方波、查表输出正弦波、键盘控制及显示 基本模电数电系统 基于运放的振荡电路、对正弦波的整形、555,21,关于技术指标,技术参数指标分配到各模块 考虑温度特性、电源电压波动、负载变化、干扰等因素的影响 各模块耦合形式、级间阻抗匹配、负载效应、电源内阻、地线电阻对指标的影响、 选择通用元器件、注意元器件参数的分散性、设计留有余量 事先确定参数调试测试方法、数据记录和处理方法,22,关于制作,PCB 数字电路与模拟电路分开 高频电路与低频电路分开 电源线与接地板的设计 方便测试，应设置测试点,23,常见问题回答,是否可用单片函数发生器ICL8038? 尽量不用，已有这类集成电路。 是否基于给定的元器件？ 是，但高水平可不局限于这些。 指标是否必须达到要求？ 靠近即可，或者有特色。 不用单片机如何读写EEPROM? 参考微机原理搭建一个读存储器