电子电路设计基础.

电子电路设计基础知识电子电路设计方法一、电子电路设计的一般过程选总体方案：根据设计任务、指标要求、给定条件，分析要设计电路应该完成的功能体功能分成若干单项的功能，分清主次及相互关系，形成若干单元功能块组成的总体方案分析单元电路功能：明确每个单元电路技术指标前提下，分析清楚个单元电路工作原理设计出个单元电路的结构形式调查，查资料，讨论利用学过的熟悉的单元电路选择器件与参数计算：选择满足要求的集成器件。然后根据电路理论的有关公式计算、按照工程估算方法、用经验数据，还要按元件标称值选取实用元件画出预设计总体电路图：包括总体电路原理图和实际元件接线图电路仿真确定最终总体电路电路安装与调试一、电子电路设计的一般过程二、电子电路设计举例设计题目：简单数字频率计设计二：技术指标和设计要求1.频率测量范围：1-9999赫兹2。被测信号幅度：Ｕｉ≤１００ｍＶ三、选总体方案，确定电路图1。提出方案间接测量：频率信号转换成电压信号，利用A/D转换成数字信号，再用数码显示器显示直接测量：信号放大整形，通过控制门记录一秒钟内脉冲数，在通过计数器、译码器显示出来二、电子电路设计举例2。方案论证第一种方案要用频率检波电路和ＡＤ转化，误差较大。四、分析单元电路并选择元器件１。秒控制信号产生电路（多种方案）1）秒信号发生电路石英晶体频率振荡器，经过１５次２分频得到秒信号）（采用CC4060,二分频器）2）秒控制信号产生电路采样时间1秒，显示稳定数字时间5秒，有6只D触发器组成韩星振荡电路（采用CC4015）二、电子电路设计举例二、电子电路设计举例二、电子电路设计举例2。放大整形电路（F158，施密特触发器CC4093）3。主控门电路（CC4011）二、电子电路设计举例4、计数、译码显示电路同步加法计数器（CC4518），译码器（CC4511）输出高电平有效，共阴极LED数码管（MR213）二、电子电路设计举例5、电路元器件参数的计算1)振荡电路（参考模电波形产生部分)，R1为反馈电阻要保证反相器工作在线性区，在几兆-几十兆,C1、CT决定反馈电压，构成电容三点式振荡电路，CT选20PF，C1选35/4PF可调电容2)放大电路（参考模电比例运算放大器），为保证Ui＜100MV，CC4093触发电平要求2.2，Af＞22，选R3=220K，R2=10K,R4是限流电R4=200欧阻3)译码显示电路（参考数电译码显示部分及发光二极管限流电阻的计算）R≥（UOH-UDF）/IDFUDF≈2.5V,IDF=10MA,UOH=4.1V，R≥160欧二、电子电路设计举例一、设计要求设计一台建议的电容器容量的测试仪，要求有三位数字显示，量程为1-999UF，测量时间小于2S，给定电源电压10V。二、电路工作原理将电容容量变换为与其成正比的脉冲宽度，再用该脉冲控制闸门电路，对标准的时钟脉冲进行计数，计数数值大小反应电容量大小，并通过译码显示电路显示电容大小。简易电容测试仪简易电容测试仪1。控制电路：多谐振荡器（U0的频率与CX成比例），单稳态电路（暂态时间与CX成比例）简易电容测试仪简易电容测试仪2、脉冲发生电路要求精度不高，可用555组成的多谢振荡电路3、计数、译码、显示电路逻辑信号电平测试器的设计一、设计题目逻辑信号电平测试器的设计二、设计要求1.测量范围：低电平〈0.8V，高电平〉3.5V2.用1KHz的音响表示被测信号为高电平，用800Hz的音响表示被测信号为低电平。3.当被测信号在0.8-3.5v之间时，不发出声音4.输入电阻大于20K5.工作电源为5V三、选总体方案，确定电路框图根据设计要求，用不同音调声音判断高低电平，电路应括输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路、电源电路。KRRKRRRRVVccRRR712,6.271202121,4.1212四、分析单元电路并选择元器件1.输入和逻辑判断电路输入电路由R1和R2组成，电路作用是保证测试器输入电路输入端悬空时，UI既不是高电平也不是低电平。Ui=1.4V。根据设计要求输入电阻大于20K，因此可得：取R1=30K，R2=75KR3和R4的作用是给A1的反相器的输入端提供3.5v的电压（高电平基准），因此只要保证R3.R4取值过大容易引入干扰，取值过小会增加损耗电量。工程上一般在几十千欧到数百千欧间选取。选R4=68K，根据公式VVccRRR5.34335.3343RRRVcc,293KR可得：取R3=30KR5为二级管的限流电阻。D1D2的作用是提供低电平信号基准，按给定技术指标低电平为0.8V，取D1为锗二极管，D2为硅二极管，这样可使A2同相端电压为0.8V，取R5=4.7K2.音响产生电路R10和R11的作用与上图中R3和R4相同。取R10=68KR11=30K，D3D4D5均选用锗二极管2AP9根据公式：kCRmsmsfT8.6116,68.0110111236.012.131018.012.1236.012.1215001.05.022901.02292,5.02,36.02.1213ttTKFmsCRFCCRmsttT161CR根据给定要求，被测信号高电平：被测信号低电平：选取C1=0.1uf，给定信号高电平时，f=1KHz，低电平时，f=800Hz，171CRKRmsfT9.87,89.01025.111018.02.1333.扬声器驱动电路由于驱动电路的工作电源电压较低，因此对三极管的耐压要求不高。选取3DG12为驱动管，R为限流电阻，R=10K电路调试技术一、电子电路一般调试方法1、检查电路对照电路图检查：元器件链接是否正确，器件管脚，二极管方向，电容极性，电源线地线是否接对，电源数值方向是否符合设计要求。2、按功能块分别调试3、先静态调试，后动态调试即加电源不加信号，工作状态正确再加信号调试4、整机联调5、指标测试电路调试技术二、数字电路调试中的特殊问题1、首先需调好振荡电路2、调控制电路3、调信号处理（计数器、寄存器、译码等)4、调整接口电路、驱动电路、输出电路、各执行机构。注意事项：注意元件类型、注意初始状态，能否自启动、多余管脚处理、时序关系。电路调试技术三、模拟电路调试注意问题1、静态调试调试时一般不接输入信号，有振荡电路暂不接通，注意各部分静态电压。2、动态调试各输出端应有输出信号输出，线性放大电路不能有波形失真，一般由开始逐级向后检测。常用集成电路介绍一、计数器1、CC4518、CC4520（具有加法计数、清零功能）功能和使用方法基本相同。内部有2个功能相同的计数器，国外产品CD4518（CD4520）、MC14518（MC14520）VDD2CR2Q32Q22Q12Q2CP2EN1CP1EN1Q01Q11Q21Q31CRGND12345678161514131211109451814518常用集成电路介绍2、可预置数BCD码加减可逆计数器CC4510（具有清零、预置数、加计数、减计数）VDDCPQ2D2D1Q1U/DCr12345678161514131211109451014510常用集成电路介绍3、十四级计数兼振荡器（CC4060）14级二进制分频+振荡电路Q11Q12Q13Q5Q4Q6Q3VSS123456781615141312111094060VDDQ9Q7Q8CRCPiCPoCPoVDD2CR2Q32Q22Q12Q2CP2EN1CP1EN1Q01Q11Q21Q31CRGND12345678161514131211109451814518加计数加计数保持保持保持保持00001000×0×00010××1Q3Q2Q1Q0CPENCR双十进制计数器4518、14518真值表