1-3 电子技术课程设计基础.

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3 模拟与数字电路混合设计
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3综合设计-与单片机等的结合
• 综合设计又称为混合设计，其中有模拟电 路、数字电路、单片机和FPGA等等之间的 连接。可以实现高度智能化的控制电路与 仪表，使生活与社会信息化。完成对温度、 压力、速度和流量等物理量的控制、测量 和显示等功能。
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二、电子线路的EDA设计方法
• • • • 1.综合电子系统设计的分级 2.自顶向下”（Top-Down）的设计方法 3.自底向上”（Bottom-Up）的设计方法 4.核心展开的设计方法
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二、电子线路的EDA设计方法
• 自顶向下”（Top-Down） 的设计方法
顶层-系统级
中间层-子系统级
底层-部件模块级
在顶层进行结构设计和子系 统的功能划分（有软件可 以作此工作，来验证结构 设计和功能划分的正确性） 中间层的任务是子系统的结 构设计和模块（部件）划 分。 其次是底层模块的设计、功 能仿真和测试 最后是设计实现-将调试好的 程序下载到CPLD或FPGA 中
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用脉冲信号驱动继电器的电路
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所需设计电路的工作环境、条件、驱动能力、 负载情况等，以确定总体设计方案； 2）根据功能，选择数字器件，调用基本数字单元电 路（集成模块）模拟仿真； 3）搭接电路（在面包板上或在万能板上搭接）； 4）进行调试，直到符合要求。 5）画图与制板 6）焊接与调试 7）撰写设计报告 8）例子：
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一、基础
1基本模拟与数字电路的设计基础
1）模拟分立元件基本放大电路-----棘手的问题是偏置
（1）基本放大电路静态工作点的计算：偏置电阻的 合理选择-----静态分析 （2）基本放大电路的电压放大倍数、输入输出电阻等的计 算------动态分析 （3）熟悉基本放大电路的形式：共发射极、共基极、 共集电极、差动放大电路、低频攻放电路、四种基本 的负反馈放大电路、正弦波振荡电路、基本整流稳压电路等 （4）认真做一些基本放大电路的实验
设计实现-元件级 （芯片下载）
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• 1）设计方法：对可编程逻辑器件设计电路常用 • 2）每一个层次（系统级）的设计步骤 • 3）使用“自顶向下”的设计方法时应注意的问题 方法要求在整个设计中尽量运用概念（抽象地） 去描述和分析设计对象，而不要过早地考虑实现 该设计的个体电路元器件和工艺
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三、设计步骤
• 1．拟定多个设计方案，并比较 • 2．纯硬件电路的设计步骤 • 3．软硬件结合电路的设计步骤
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四、制作工艺
电子工程师必须重视电子制作工艺
电子制作基本工艺
印制电路板制作工艺 焊接工艺 装配工艺 调试工艺
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电子技术综合设计
2）软件平台 汇编语言 C语言 MATLAB语言 VHDL语言 EDA设计工具
3）现代电子系统设计三 大支柱 微控制器（MCU）、可 编程逻辑器件 （CPLD/FPGA）和 EDA设计工具
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对时间进行译码的电路
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数字电路设计特别应注意的问题
1 集成块的驱动能力 2 电路中用到长馈线的时候，要注意阻抗的 匹配，就是反射系数要尽量的小
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3 综合设计-与单片机等的结合
• 6）焊接与调试（包括故障检测） • 7）撰写设计报告 • 8）例子： 基于2051单片机的多路定时控制系统原理图
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3 单片机的内容 1）MCS-51（AVR, Mega系列）单片机： 结构、驱动能力、寻址方式、指令系统、中断系统
2）汇编语言和C语言程序设计的格式、方法与技巧 3）常用典型A\D、D\A接口芯片（有些单片机内部集成了AD 与DA）、接口电路及对应的常用驱动程序和编程方法技巧等。 4）输入与输出、键盘与显示等的接口芯片、接口电路及对 应的常用驱动程序和编程方法技巧等。 5）认真动手做一些单片机的实验，并了解单片机的工作过 程。 6 ）了解实际单片机的研制开发过程、方法及应注意的问题。 2019/4/22 6
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2）数字通用集成电路的应用—熟悉其逻辑 功能及使用时应注意的问题。 （1）小规模数字通用集成电路的应用 基本的数字门集成电路： TTL系列：74LS00\20\02\04\74\112等 CMOS系列：4069\4017\4011\4086等 (2) 中规模数字通用集成电路的应用 TTL系列：74LS138\161\160\192\1221\42等 CMOS系列：4511\4028\40160\40192等 (3) 认真做一些基本数字电路的实验
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6）电路的调试：调试通常应注意的方法与步骤，注意的问题。 对于给定的实际问题，拟出调试的方法与步骤，应达到的目的 要求和效果等。
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电子技术综合设计
1. • • • • • •
综合设计平台-硬件平台（环境）和软件平台 1）硬件平台 电路、信号、电子技术基础 可编程CPLD、FPGA芯片 微控制器MCU（单片机） 专用芯片ASIC 数字信号处理器DSP
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3）常用模拟集成电路的应用----应熟悉一 些它们的典型应用电路、使用条件及特性参数等。 （1）运算放大器的基本应用电路的特点及处理 方法 线性应用：反相比例，同相比例，差动输入等 非线性应用：比较器，波形发生器，滤波器等 （2）常用集成运算放大器的应用领域范围及典 型应用电路。例如： OP07\LM324\386\747\358 (3)常用集成功率放大器的应用领域范围及典型 应用电路。例如： LM386\TDA2822等。
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5 常用电子元件的检测、选用、常用电子仪器的使 用、 电路元件的安装焊接及调试
1）常用电子元件的检测：电阻、电容、电感、二三极管、 集成电路、继电器、开关元件、接插件等。多练多测量。 2）常用电子元件的选用：选用要求、规则、应注意和应考 虑的问题----例如驱动能力、功率问题和热稳定性等。常积 累。 3）常用电子仪器的使用：万用表、示波器、稳压电源、信 号源、毫伏表等的使用方法要熟练。多用多实践。 4）电路元件的安装：安装要求、原则和方法，应注意和应 考虑的问题----散热问题、承重问题、干扰问题等多看多注 意样板安装。 5）电路元件的焊接：焊接要求、原则和方法步骤，多练多 体会，熟练生巧。
3）PLD MAXPLUS2：特点、VHDL硬件描述语言、PLD器件 的实用仿真设计、软件的下载及制板。
4）PROTEUS ：几乎可以仿真电子技术、单片机、嵌入式系统 和FPGA等现代硬件开发平台，仿真能力极强。 论坛网址：/
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4 EDA（Electronic
Design Automation）软件
1）EWB：电子技术计算机仿真软件的特点、仿真能力、电路 原理图的绘制、具体的仿真方法与步骤、网络表的输出等。 2）PROTEL99或ORCAD：电路原理图的绘制和印刷电路图的 生成到制板等的一整套过程的方法、步骤和技巧。
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五、三种常见电路系统设计步骤
1 模拟电路的设计程序 1）了解所需设计电路的功能、工作环境、条件、驱动能力、 负载情况等，以确定总体设计方案； 2）选择模拟器件，调用基本模拟单元电路及级连设计，模 拟仿真； 3）估计偏置，搭接电路（在面包板上或在万能板上搭接）， 得到总体电路图； 4）进行调试，直到符合要求。 5）画图与制板 6）焊接与调试（包括故障检测） 7）撰写设计报告 8）例子：
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2 驱动能力与驱动电路 1）驱动能力是指在保持输出电压不变的情况下或不影响驱动 负载的情况下，允许输出最大电流的能力。 由驱动器输出端往里看，驱动器可等效为一电压源，电压 源有内阻，工作电流增大，电源输出电压则下降---78、79系 列稳压集成电路也是这样。 充分了解各种元器件的驱动能力：数字电路的驱动能力、 二、三极管驱动能力、单片机各端口的驱动能力、各种集成 电路(包括模拟与数字集成电路)的驱动能力等等。 2）常用负载的驱动方法和典型常用的驱动电路并掌握其工作 原理，为自已能熟练使用打下基础。 包括：发光二极管（LED数码管）、三极管、喇叭、马 达、继电器、光偶、可控硅等
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3综合设计-与单片机等的结合
电阻丝
温度控制
放大滤波
采样保持
功率控制
D/A
MCU
A/D转换
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3综合设计-与单片机等的结合
1.总体方案论证 根据系统的技术指标与构成进行论证 2.系统总体设计 系统功能的软硬件划分 指标分配与框图 3.硬件电路设计与调试检查 4.软件设计与调试检查 5.系统的联机调试（可以是仿真器仿真）
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