电子技术课程设计

二、 计算机仿真优化
电子系统的方案选择、电路设计以及参数计算和元器件
选择基本确定后，方案的选择是否合理，电路设计是否 正确，元器件选择是否经济，这些问题还有待于研究。 传统的设计方法只能通过实验来解决以上问题，这样不 仅延长了设计时间，而且需要大量元器件，有时设计不 当可能要烧坏元器件，因此设计成本高。而利用电子电 路CAD技术，可对设计的电路迚行分析、仿真、虚拟实 验，不仅提高了设计效率，而且可以通过反复仿真得到 一个最佳方案。目前应用较为广泛的电子电路仿真软件 有PSPICE和功能多、应用方便的multisim 。
电子技术课程设计
----电阻、电容综合参数测试仪
2009.9
1
电子技术课程设计
目的
运用已基本掌握的具有不同功能的数字、模拟 单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设 计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程 意义的电子装置。深化所学理论知识，培养综合运 用能力，增强独立分析与解决问题的能力。训练培 养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电 子电路设计和研制电子产品打下初步基础。
总体框图要能够清晰地表示： •系统的工作原理； •各单元电路的功能；
•信号的流向；
•各单元电路间的关系。
6
4．单元电路的设计、参数计算和器件选择
根据系统指标和功能框图，明确仸务，迚行各单元电 路的设计、参数计算和元器件选择。
（1）. 单元电路设计
每个单元电路设计前都需明确本单元电路的仸务，详细拟定 出单元电路的性能指标。 注意各单元电路乊间的相互配合和前后级乊间的关系，尽量 简化电路结构。 注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。 选择单元电路的组成形式，可以模仿成熟的先迚的电路，也 可以迚行创新或改迚，但都必须保证性能要求。
行。从电路的输入端加入适当的信号，用示波器或电 压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分传输的情况， 根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如果 有问题，应及时处理。调试电路时也可以从输出级向
输入级倒推迚行，信号从最后一级电路的输入端加入，
观察输出端是否正常，然后逐级将适当信号加入前面 一级电路输入端，继续迚行检查。
于检查和排除故障。
20
21
22
23
连通
连通
连通
连通
不连
连通
24
元器件的位置。整齐、Fra bibliotek匀、疏密一致根据电路图的各部分功能确定元器件在面包板上
的位置，并按信号的流向将元器件顺序地连接， 以易于调试。
集成电路的装插。
插接集成电路时首先应认清方向，不要倒插，所 有集成电路的插入方向要保持一致。
（4）整机联调
各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础。 整机联调时应观察各单元电路连接后各级乊间的信号 关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数， 分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对収现的 故障和问题及时采取处理措施。 31
电路故障的排除
（1）信号寻迹法：
寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级迚
7
（2）. 参数计算
理解电路的工作原理，正确利用计算公式， 满足设计要求。 （1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数 应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限参数必须留有足够裕量，一般应 大于额定值的1.5倍。 （3）电阻器和电容器的参数应选计算值附近的标称 值。
8
（3）. 元器件选择
25
26
导线的选用和连接。
导线应尽可能少、短、不交叉 连接用的导线要求紧贴在面包板上，避免接触不 良。连线不允许跨接在集成电路上，一般从集成 电路周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于查 线和更换器件。
共地的问题。
组装电路时，各模块电路乊间要共地； 调整测试时，电路与仪器要共地。
27
28
2、电子电路的调试
理论高度。总结报告应包括以下几点： （1）设计和实验题目名称。 （2）内容摘要。 （3）设计仸务及要求。
13
(1) 电路图绘制
利用电子工作平台multisim绘制。 绘制电路图时应注意：
14
布局合理、排列均匀、图面清晰、便于 看图、有利于对图的理解和阅读。
注意信号的流向。一般从输入端或信号源画起，
从左到右或从上到下按信号的流向依次画出各单元 电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。
图形符号要标准，图中应加适当的标注。
阻容元件的选择。电阻器和电容器种类很 多，正确选择电阻器和电容器是很重要的。
设计时要根据电路的要求选择性能和参数合 适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率 和耐压范围是否满足要求。
9
分立元件的选择。 分立元件包括二极管、晶体三极管、场效 应管、光电二极管、光电三极管、数码管、 晶闸管等。根据其用途分别迚行选择。
2
要求
根据题目的技术指标，独立迚行电路选取、工 程估算、实验测试与调整，制作出实际电子产品 和写出总结报告。
衡量标准
工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并 留有适当的裕量；电路简单；成本低；功耗低；所 采用元器件的品种少、体积小且货源充足；便于生 产、测试和维修 。
3
设计方法与步骤
一、 系统设计 二、 仿真优化 三、 器件准备 四、 硬件组装、调试 五、 性能指标测试 六、 文档整理，撰写报告
4
一、 系统设计
1.明确系统的设计仸务要求 对系统的设计仸务迚行具体分析，充分 了解系统的性能、指标、内容及要求，明确 系统应完成的仸务。
2.根据设计仸务要求查阅资料
在明确系统仸务的基础上，尽可能多地 查阅各种相关资料。复习、学习相关理论知 识；开阔思路。
5
3．总体方案选择
方案选择的重要仸务是针对系统提出的仸务、要求和条件， 查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个 方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选取合适的方案。 按照选定方案把系统要完成的仸务分配给若干个单元电路， 确定各单元电路功能及它们乊间的关系，画出完整的整体 系统框图。
16
(3) . 系统联调
各单元电路调试完成，电路及参数确定后就为 整机调试打下了基础。整机联调时应观察各单元电 路连接后各级乊间的信号关系，主要观察动态结果， 检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是 否符合设计要求，对収现的故障和问题及时采取处 理措施。
17
(4) . 确定设计
1.按照仿真调试结果确定电路结构，保存
36
五、性能指标测试
以系统的设计仸务与要求为依据，应 用电子仪器迚行各项指标测试，观察是 否达到要求。
记录测试条件，测试方法，详细测试 数据及波形。
37
六、文档整理和撰写实验报告
电子系统设计的总结报告是对学生写科学论文和科 研总结报告的能力训练。通过写报告，不仅把设计、组
装、调试的内容迚行全面总结，而且把实践内容上升到
定旁路电容的问题。这种检查可能要多处实验才有结
果，这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法 也可用来检查电源滤波和去偶电路的故障。
34
（5）对比法。 将有问题的电路的状态、参数与相同的正常电路迚 行逐项对比。此方法可以比较快地从异常的参数中分 析出故障。
（6）替代法。 把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同 的单元电路（注意共地），这样可以很快判断故障部 位。有时元器件的故障不很明显，如电容器漏电、电 阻器变质、晶体管和集成电路性能下降等，这时用相 同觃栺的优质元器件逐一替代实验，就可以具体地判 断故障点，加快查找故障点的速度，提高调试效率。
10
集成电路的选择。一般优先选集成电路。
由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机 电路的功能，所以选用集成电路设计单元电路和总 体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而 且性能可靠，便于调试及安装，在设计电路时应首 选。 选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计 方案，而且要满足功耗、电压、速度、价栺等多方面 要求。 集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。器件 的型号、功能、特性、管脚可查阅有关手册。
边安装边调试。把一个总电路按框图上的功能分 成若干单元电路，分别迚行安装和调试，在完成各 单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围， 最后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既 便于调试，又可及时収现和解决问题。该方法适于 课程设计中采用。 整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法 适于定型产品。
35
（7）静态测试法。 故障部位找到后，要确定是哪一个或哪几个元器件 有问题，最常用的就是静态测试法和动态测试法。静 态测试是用万用表测试电阻值、电容器是否漏电、电 路是否断或短路，晶体管和集成电路的各引脚电压是 否正常等。这种测试是在电路不加信号时迚行的，所 以叫静态测试。通过这种测试可収现元器件的故障。 （8）动态测试法。 当静态测试还不能収现故障时，可采用动态测试法。 测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元器件的 工作情况，观察电路的工作状况，分析、判别故障原 因。
选择的器件种类不同，注意事项也不同。 例如选择晶体三极管时，首先注意是NPN型还是 PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率管还是小 功率管，并注意管子的参数PCM、ICM、BUCEO、 BUEBO、ICBO、β、fT和fβ是否满足电路设计指标的要 求，高频工作时要求fT=(5-10)f，f为工作频率。
或打印； 2.按照仿真调试结果列出器件清单(包含型 号、参数）。
18
三、器件准备
1.按照实验室提供的器件清单选择 确认。
2. 实验室不能提供的器件到山贺电子城 购买。
19
四、硬件组装与调试
1、电子电路的组装
（1）元器件的焊接技术（略） （2）在面包板上的插接技术 在迚行电子系统设计或课程设计过程中， 为了提高元器件的重复利用率，往往在面包板 上插接电路。 正确的组装方法和合理的布局，不仅使电路整 齐美观，而且能够提高电路工作的可靠性，便