电子技术基础课程设计

电子技术基础课程设计改通用示波器为简易逻辑分析仪2§1电子系统设计基础知识电子系统的组成电子系统设计步骤设计的基本方法实验文件的标准格式3§1.1电子系统的组成电子系统通常由四部分组成，输入电路，变换、控制运算电路，输出电路和电源。输入电路接收被测或被控对象的有关信息，经变换放大、运算，把结果送给输出电路，输出电路把送来的结果经输出电路处理后去驱动执行机构。电源是供给各部分必需的电压和电流。输入电路变换、控制、运算电路输出电路电源输入信号输出信号4§1.2电子系统设计步骤（1）方案设计根据设计任务书给定的技术指标和条件，设计出完整的电路。在这一阶段的主要任务是准备好实验文件，它包括：A、画出主要单元电路、数据通路、输入、输出及重要控制信号的概貌框图。B、画出构成电路的详细电路图。C、简要说明系统的工作原理。（2）方案试验对所定的设计方案进行装调实验。对一个仅从理论上设计出来的电路往往是不成熟的，可能存在许多问题，必须通过装调试验。发现实验现象与设计要求不相符的地方，通过分析、试验，找出解决的方法，来不断改善原设计方案，甚至修改原方案。（3）工艺设计完成制作实验样机所必需的文件资料，包括整机结构设计和印刷电路板设计。（4）样机制作和调试在修改和完善方案设计、工艺设计的基础上，完成样机外壳和构架的加工、元器件的焊接和组装、整机调试和指标测试等工作。最终制作出符合指标要求的性能样机。（5）总结鉴定考核样机是否全面达到给定技术指标要求，能否长期可靠地工作。同时写出设计总结报告、只有通过鉴定后方可投入试生产。由上述设计步骤可以看出，电子系统的设计最终是要制作出生产样机或定型产品。整个过程是较复杂的。由于学时数有限和设备条件的限制，我们只能选择方案设计、方案试验和写总结报告三个环节作为训练重点。5§1.3设计的基本方法（1）根据技术指标和系统功能要求，把复杂的电路系统分解成若干个独立的功能单元。每个单元可由若干个集成电路或分立元件来完成。分解的单元不宜太多，以免造成单元间连接错误。但也不能太少，造成一个单元太复杂，一旦出故障难以查找。（2）根据所划分单元的功能，选择合适的电路和器件来完成所需的功能，因此，要求设计者不仅应具备电路方面的知识，还要熟悉各类器件的性能和特点。（3）完成各单元电路间的相互连接。对逻辑电路，在时序上应协调一致。对模拟电路，相位关系应相符。相邻单元间，在电气性能上应匹配，以保证各部分均能正常工作。由于集成电路的迅速发展，许多单元功能电路已由生产器件的厂家完成。因此，我们在设计时，搞清总体方案对各部分电路的要求之后，就可选择合适的集成电路。尽量少用分立元件。这样不仅可以减少器件的数量，还可提高电路的可靠性，降低成本。一个电路系统设计的好坏，首先是看是否达到技术指标要求，能否长期可靠地工作。第二，是否经济实用，容易制作，使用、维修方便。故要设计一个比较理想实用的电路，设计者除必需具备扎实的理论基础知识、丰富的实践经验和很强的想象力外，还必需熟悉各种器件的功能和性能。6§1.4实验文件的标准格式本课程着重训练方案设计、方案试验和撰写总结报告三方面的能力，故在整个设计过程中要求完成三个文件，即方案设计报告、方案试验预习报告和课程设计总结报告。7方案设计报告必须按下述要求画出框图和电路图：（1）比较简单的框图，一般由几个方框组成。复杂些的电路，一般由十几个方框组成。通常所有的框图画在一张纸上。始当庞大的电路，可附加各单元电路的方框图。所画的框图不必太详细，但也不能过于含糊．关键是要反映出电路系统的主要单元电路、数据通路，输入和输出，以及控制点的设想。（2）框图要清晰地表示出信息的流向。（3）每个方框不必指出功能决中所包含的器件。（4）所有连线必须清晰、整齐。（5）所有器件符号均采用国际（或国家）标准符号。8方案试验报告包括：调试方法和步骤；指标测量内容和方法；所用仪器设备；记录测量结果的表格等。课程设计总结报告包括：任务要求；方案特点；框图组成及其工作原理；单元电路的设计计算；总电路图；调试方法和步骤；实验结果（包括各点的数据、波形和指标测量值）；结果分析；改进意见和心得体会等。9§2设计课题题目：改通用示波器为简易逻辑分析仪10双踪示波器CH1CH2通道1通道2双踪示波器逻辑分析仪设计目标双踪示波器CH1CH2通道1通道21010101010101010110011001100110011110000111100001111111100000000课程设计电路系统1010101010101010110011001100110011110000111100001111111100000000系统时钟信号输入信号1输入信号2输入信号3输入信号411一、示波器工作原理1．组成通用示波器通常由显示器件（阴极射线管）、垂直放大器、触发器或同步电路、时基、水平放大器、门控放大器、电源等组成，其框图如下所示。122．工作原理被测信号经垂直放大器后加到示波器的垂直（Y轴）的偏转系统，使电子射线的垂直偏转距离正比于输入信号的瞬时值。在示波管的水平（X轴）偏转系统上加以随时间线性变化的信号；使电子射线在水平偏转正比于时间，那么再示波管的屏幕上就得到输入信号的时间波形。由于水平偏转系统所加线性变化的信号不可能无限增长，荧光屏的尺寸也有限，故实际线性变化的信号（扫描信号）是一锯齿波，这样就能使输入信号的时间波形在荧光屏上反复出现。当锯齿波的重复周期等于输入信号周期（或输入信号周期的整数倍）时，每次重复出现的波形正好完全重合（同步）就可看到稳定的波形。133．双踪示波器：对于双踪示波器，则是由一个电子开关来控制Y轴偏移电压，使其在第一个扫描周用内接通第一路信号，在第二个扫描周期接通第二路信号（在两个扫描周期可以加入不同的偏移电压），交替进行。这样在屏幕上就可同时看到两个波形。如图所示。实际上示波器是分时工作。14154．示波器功能扩展根据上述原理，若要示波器能够同时观察多个波形。只需在每个波形加入Y轴放大器（垂直放大器）的同时加一偏移电压，然后调节扫描周明便能得到稳定的多个波形。示波器观察多个波形功能扩展框图如下。16对逻辑电路只有“0”、“l”两个状态。在示波器上要显示出“0”、“l”逻辑字符，可根据显示李沙育图形的原理，将两个频率相同，并有一定相位差（60°～90°）的正弦波，分别加到Y轴和X轴输入端，示波器就可显示字符“0”；若只有Y轴加信号，X轴不加信号，就可显示字符“1”。若在Y轴和X轴加（或不加）信号的同时加上一定的偏移电压，就可把“0”、“1”字符显示在荧光屏的不同位置上。示波器显示逻辑字符功能扩展框图见图12。1718图12示波器显示逻辑字符功能扩展框图根据上述原理就可将通用示波器改为简易数字逻辑分析仪。19二、技术指标（简易数字逻辑分析仪）1．输入、输出信号与TTL集成电路电平相容；2．输人信号：输入信号最高频率≤l00KHZ；A、可同时输入四个被测信号B、外时钟信号3、输出信号：A、送至示波器Y轴输人端信号幅度：“逻辑”状态≥0.2VP-P“波形”状态≥0.3VP-PB、送至示波器X轴输入端或外触发输入端信号幅度：至X轴输入端信号幅度≥0.1VP-P至外触发输入端信号幅度≥3VP-PC、内时钟信号输出：约100KHZD、“8421”编码信号输出4、简易数字逻辑分析仪与示波器配合使用：A、可显示≤16组由“0”、“1”字符组成的被测信号逻辑值B、可显示四个被测信号的逻辑波形5、电源电压：+5V。20三、具体设计内容1、根据技术指标要求，设计计算A、正弦波振荡器。B、时钟脉冲振荡器；2、设计整机电路，画出框图和总电路图3、在实验板上接插电路，并进行单元电路和整机调试。调试完成后，要写出详细总结报告，包括：调试步骤、调试结果、晶体管工作状态、原器件明细表、使用方法（例举组合逻辑电路动态测试和时序电路测试的使用方法）等。21四、器材和元件建议选用如下中、小规模集成电路和分立元件来完成方案设计。1、六反相器74LS042、2-8进制计数器74LS933、双4选l数据选择器74LS1534、晶体三极管3DG6、3DK25、电阻器、电容器、电位器22五、仪器和设备双踪示波器。三用表。直流稳压电源。接插板。23六、参考文献l、模拟电子技术基础江晓安主编2、数字电子技术基础江晓安主编24七、简易数字逻辑分析仪参考电路2526八、集成电路引脚，逻辑图及功能74LS0474LS86（异或门）2774LS93（2－8进制计数器）注：NC为空腿。2874LS153（双4选1数据选择器）29741单运放LM324双运放30555定时器的电路结构31用555定时器接成的多谐振荡器32EBC三极管管脚排列顺序（3DG6、3DK2）