電子技術課程設計基礎-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 大，僅用于工作頻率低于 50KHZ的電路 15 中； RH型合成膜電阻器和 RS 型有機實心電阻器的工作頻率在幾十MHZ 左右； RT 型碳膜電阻器的工作頻率可達 100MHZ； RJ 型金屬膜電阻和 RY 型氧化膜電阻器的工作頻率可高達幾百 MHZ。而在旁路、去耦合、低頻耦合等電路中對電容量及精度沒有很嚴格 16 的要求，因此僅需按設計值選用相近容量或稍大容量的電容器。有時為了解決電容器自身分布電感的影響，常在自身電感較大的電容器的兩端并接一個自身等效電感很小的小容量電容器。在穩壓電源的取樣電路中，也可選用直線式電位器。這種計算有的需要根據電路理論進行，有的按照工程估算方法，有的可用典型電路參數或經驗數據。 在保證電路性能的前提下，盡可能設法降低成本，減少元器件的品種、功耗和體積，并為安裝調試創造有利條件。 電路圖中所有的連線都要表示清楚，各元器件之間的絕大多數連線應在圖上直接畫出。在框中標出它的型號，框的邊線兩側標出每根連線功能名稱和管腳號。這一過程的實現，為電子技術在人類的社會生活和生產實踐中發揮巨大作用提供了現實性和可能性的保證，同時，這一過程也是對理論設計的檢驗、修改和完善。 連線盡量做到橫平豎直，連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周圍通過，同時應盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上通過。無論哪種方法，在檢查中都要對已經檢查過的連線做標記。 為 了使測試能夠順利進行，設計的電路圖上應標出各點的電位值、相應的波形以及其他參考數值。分塊調試分為靜態調試和動態調試。 調試過程中不能單憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察。 E． 安裝和調試自始至終要有嚴謹的科學作風，不能抱有僥幸心理。 31 C． 設計本身不滿足要求。使用接插板做實驗出現故障時，應檢查是否因接線端接觸不良而導致元器件本身沒有正常工作。查找故障需要把反饋回路斷開，接入一個合適的輸入信號使系統成為一個開環系統，然后再逐一查找發生故障的模塊及故障元器件等。 6. 設計報告的撰寫 設計報告的撰寫應包括以下內容： （ 1）設計電路名稱。 （ 8）所設計電路的特點及改進意見。 （ 1）電子電路中常見的干擾 干擾源可來自電子系統內部，也可來自電子系統外部。這里只重點介紹前面三種干擾及抗干擾措施。 B． 接電源濾波器。雙 T電路參數計算公式為： f ＝ 21 RC。 B． 強信號電路和弱信號電路的地應分開，然后再在一點上接公共地。 C． 長線信號的地線干擾。 B． 采用 光電耦合傳輸。常見的半導體存儲器（ RAM、 ROM）也屬于數字電路。組合邏輯電路的基本設計步驟如下： 邏輯抽象。為了便于對邏輯函數進行簡化和變換，需要把真值表轉換為對應的邏輯函數式。為了把邏輯電 路實現為具體的電路裝置，還需要做一系列的工藝設計工作，包括設計機箱、面板、電源、顯示電路、控制開關等，最后還必須進行組裝和調試。 器件的邏輯函數式是要求產生的邏輯函數的一部分，這時可以通過擴展的方法（將幾片聯用或附加少量其他器件）組成要求的邏輯電路。通常都是取原因作為輸入邏輯變量，取結果作為輸出邏輯變量。 （ 4）確定觸發器的類型并求出電路的狀態方程、驅動方程和輸出方程 因為不同邏輯功能的觸發器驅動方式不同，所以用不同類型觸發器設計出來的電路也不一樣，在設計具體的電路前，必須選定觸發器的類型，同時還應考慮器件的供應情況，力求減少系統中使用的觸發器的種類。 電子電路安裝布局分電子裝置整體結構布局和電路板上元器件安裝布局兩種。 （ 2）注意發熱部件的通風散熱 。 （ 5）注意電路板的分塊與布置。 （ 7）操作按鈕、調節按鈕、指示器與顯示器都應安裝在裝置的面板上。布局的優劣不僅影響到電路板的走線、調試、維修以及外觀，也對電路板的電器性能有一定影響。如果有發熱量較大的元器件，則應注意它與集成塊或晶體管之間的間距應足夠大。 輸入信號的“地”應就近接在輸入級的地線上。 為此集成塊的安置方式應盡量一致，不要橫豎不一，電阻、電容等元器件也應如此。由于每個引腳只占一個孔，因此，一組插孔中還有 4 個孔可作為該引腳與其他元器件連接的引出端，使接線十分方便。另外，這種面包板的背面貼有一層泡沫塑料，用于防止靜電。 關于連線的插接。 插孔允許通過的電流不能過大（ 500mA 以下），因此電流大的負載不能用插孔接線，必須改用其他接線方式。 準確識別器件的引腳，最可靠的方法還是查閱器件手冊。 2. 二極管和穩壓管 由于二極管和穩壓管是由一個 PN 結構成，所以識別二極 管和穩壓管的正、負極管腳，用指針式萬用表測量最簡單。 圖中有兩種是帶定位銷標記的，一種是不帶定位銷的，帶定位銷的是從定位銷算起，按順時針方向，管腳依次為發射極 E、基極 B、集電極 C 管殼 D。 場效應管有結型場效應管和 MOS管兩種，結型場效應管的柵極是 PN 結的一個極，而 MOS 管的柵極是絕緣柵，所以結型場效應管可 以用指針式萬用表（或用數字萬用表的“ ”檔）進行測量來判別管腳，而 MOS管則不行，因為容易損壞 MOS管，如果要測量，必須用圖示儀進行識別。使用電容時，要注意電容的容量、耐壓是否滿足設計要求。若只有三道色環（或三個色點）時，表示電阻值有 20％誤差。 70 3. CMOS 集成電路的電源電壓 CMOS 集成電路的電源電壓的極性不可接反。否則亦會導致輸入信號串至 VDD端，造成 CMOS 電路的誤動作。否則會因切斷電源時，大電容通過保護二極管放電，放電電流較大而損壞二極管，或由于長線的分布電感與電容構成 LC 寄生振蕩而損壞保護二極管。 74 4. TTL 集成電路的輸出端處理（ 2） 輸出端不允許與電源或地短路，否則可能造成器件損壞，但可以通過電阻與電源相連，提高輸出電平。 對于觸發器來講，不使用的輸入端不能懸空，應根據邏輯功能接入電平。 5％。當 它的輸出電壓 VO2 為低電平時，三極管截止。 三、參考資料 關于壓控三角波振蕩器： 一般的壓控振蕩器輸出矩形波和鋸齒波，圖 12 所示電路也是一種壓控振蕩器，它可輸出方波和三角波。 二、任務和要求 78 設計并制作一個壓控波形發生器，要求如下： 圖 11 壓控波形發生器輸出波形 1. 它能同時輸出如圖 11所示的三種波形，它們的頻率均為 fo，fo 與控制電壓 VC 的函數關系是： fo=100VC（ HZ） 式中 VC 的單位為伏特，它可在 +1V～ +10V 范圍內變化。因此多 余輸入端要根據需要進行處 75 理。使用時，不能將電源與地顛倒錯接，否則將會因為過大電流流過而造成器件損壞。另一種是將多余輸入端與使用端并聯使用，但它會增加電路的輸入電容量，影響電路的開關速度，且使電路功耗增加，所以，此種方法只適用于對速度和效率要求不高的場合。 5. CMOS 集成電路輸入信號與電源的開關順序 若 CMOS電路與輸入信號源采用兩組電源供電時，應注意兩組電源開啟與關斷的順序。但這并不能保證絕對安全，因此，使用 CMOS 集成電路時，必須嚴格注意以下幾點： 1. CMOS 集成電路的存放 存放 CMOS集成電路時要注意屏蔽。在電路中通過調節其滑動臂（或轉軸）可使輸出 68 電位發生 改變，故可調式電阻常稱為電位器。按其是否有極性來分類，可分為無極性電容器和有極性電容器。如果手邊無器件手冊，可以根據構成晶體管的 PN 結，利用萬用表來識別管腳。具體方法為：將表的紅表筆（＋）接某一個管腳，黑表筆接另一個管腳，數字萬用表的量程選擇為“ ”，當萬用表的顯示屏上顯示數值較小 時，則紅表筆接的是二極管及穩壓管的正極，黑表筆所接為負極；一般測量硅管時，顯示的正向壓降為“ ～ ”，而鍺管的正向壓降小，為“ ～ ”；若萬用表顯示過量程標志“ 1.”，則說明二極管反向或內部開路；若顯示“ 000”，說明管子內部短路。各引腳的識別為：集成電路上有一個缺口或小圓孔用來標明引腳 1的位置。 2. 焊接方式 用焊接方式組裝電路的主要工作是在印刷電路板上焊接元器 62 件。插接連線時，應用鑷子夾住導線后垂直插入或拔出插孔，不要用手插拔，以免把導線插彎。不能為了臨時走線方便或能縮短導線長度而把集成塊倒插。圖中四角上的圓孔為面包板安裝孔。因此，電路元器件和連線可以插入小孔中，組裝成任何要求的電路。因此在印刷電路板的地線布置上常采用另一種地線布置方式，即串聯接地方式，如圖 31（ b）所示，各級的 地線直接相連后再接到公共地上。 為避免各級電流通過地線時產生相互間的干擾，特別是末級電流通過地線對第一級的干擾，以及數字電路部分電流通過地線對模擬電路產生干擾，通常采用地線割裂法使 55 各級地線自成回路，然后再分別一點接地，如圖 31（ a）所示。此外，集成塊之間的距離（即空余面積）應視其周圍元器件的多少而定。否則就不是一個好的整體布局，甚至是一個無法實現的整體布局。不論采用哪一種，都應考慮到安裝、調試和檢修的方便。 （ 4）注意電磁干擾對電路正常工作的影響。但在空間尺寸受到限制且組成部分多而復雜的場合時 ，布局是十分艱難的，常常要對多個布局方案進行比較。 第三章 電子電路安裝技術 50 電子電路設計完畢后，需要進行電路安裝。狀態化簡的目的就在于將等價狀態合并，以求得最簡的狀態轉換圖。 2. 時序邏輯電路的設計 在設計時序邏輯電路時，要求設計者根據給出的具體邏輯問題，求出實現這一邏輯功能的邏輯電路，所得到的設計結果力求簡單。在使用中規模集成電路設計組合邏輯電路時，第一步進行邏輯抽象；第二 步寫出邏輯函數式，這和使用小規模集成電路時沒有區別；第三步將邏輯函數變換為適當的形式，而不一定要求化為最簡形式。如果對所用器件的種類有附加的限制，則還應將函數式變換成與器件種類相適應的形式。 B． 邏輯狀態的含義。 對于組合邏輯電路，任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態無關。由于光電耦合器輸入阻抗很低，而疊加在信號上的噪聲信號的內阻很高，所以，盡管噪聲 信號的幅值較高，但進入光電耦合器的噪聲很小，只形成很微弱的電流，不足以使發光二極管發光，從而抑制了噪聲信號的傳輸。雙絞線是抑制空間電磁干擾、線間串擾和信號地線干擾最有效且簡便的方法。信號線越長及周圍電磁場越強，則干擾強度越大。采用 ～ f的無極性電容，并接到直流穩壓電路的輸入和輸出端以及集成塊的電源引腳上，用以濾掉高頻干擾。由于高頻干擾信號通過電源變壓器的主要傳播通道是初級線圈與次級線圈之間的分布電容，而 38 不是初、次級之間的電磁耦合。這些干擾信號沿著交流電源線進入電子系統，可干擾電子電路的正常工作。只能是適應環境，抑制干擾，加強電子系統的抗干擾能力，以保證電子電路的可靠運行。 35 7. 干擾及抑制 干擾是電子電路 穩定可靠工作的大敵，尤其是在工作條件惡劣、干擾源很強且復雜的場合中。 （ 5）單元電路的設計、元器件選擇和參數計算。把電路的輸出端斷開，檢查是否工作正常，若電路空載時工作正常，說明電路負載能力差，需要調整電路。在電路中，由于安裝前經過調試，元器件損壞的可能性很小。找到故障 模塊后，要對該模塊產生故障的原因進行分析、檢查。首先要通過對原理圖的分析，把系統分成不同功能的電路模塊，通過逐一測量找出故障所在區域，然后對故障模塊區域內部加以測量并找出故障，即從一個系統或模塊的預期功能出發，通過實際測量，確定其功能的實現是否正常來判 斷是否存在故障，然后逐步深入，進而找出故障并加以排除。 C． 調試過程中，發現器件或接線有問題需要更換或修改時，應關斷電源，待更換完畢認真檢查后方可重新通 電。 把靜態和動態的測試結果與設計的指標進行比較，經過進一步分析后對電路參數實施合理的修正。這種方法適用于簡單電路和定型產品。電源接通之后不要急于測量數據和觀察結果，首先要觀察有無異常現象，包括有無冒煙、異常氣味、觸摸元件是否有發燙現象、電源是否短路等。 25 調試過程是利用符合指標要求的各種電子測量儀器，如示波器、萬用表、信號發生器、頻率計、邏輯分析儀等，對安裝好的電路或電子裝置進行調整和測量，以保證電路或裝置正常工作，同時，判別其性能的好壞，各項指標是否符合要求等。 所有 集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確布線。 以上只是總電路的一般畫法，實際情況千差萬別，應根據具體情況靈活掌 握。電源一般只標出電源電壓的數值（例如 +5V， +15V， — 15V）。總電路圖是進行實驗和印制電路板設計制作的主要依據，也是進行生產、調試、維修的依據，因此畫好一張總電路圖非常重要。 設計元器件的極限參數時，必須留有足夠的余量，一般按。音量電位器選用對數式阻值變化規律，恰可與人耳的聽覺特性相互補償，使音量電位器轉角從零開始逐漸增大時，人對音量的增加有均勻的感覺。在電視機以及許多測量儀器中，電源開關和亮度（或音量）、靈敏度的控制常要求用一個旋鈕來實現，這時可選用帶開關的電位器；在立體音響設備和文式電橋等電路中，需要同時調節兩個電位器值，這時可選用雙連電位器；在校正電路中，可選用鎖緊型電