电子技术综合设计

电子技术综合设计

1、选题安排

实行网上自由选题，每人1题，包含若干个软件仿真设计小题、其中有1道小题在仿真实现的基础上要求完成硬件制作，具体要求见选题。

设计流程：查阅有关文献资料→拟定电路原型→依据性能指标，进行参数计算，确定电路元器件参数→画出原理电路→仿真分析验证设计方案、调整有关电路参数→实际制作、测试电路性能参数→写出设计报告。

时间安排：选题结束后，自己安排时间进行课题资料查阅、原理方案设计和参数计算，然后进行软件仿真（可以利用自己的PC机或利用实验室开放时间段预约后到实验室进行仿真实验），完成上述工作后预约第一阶段检查验收，验收合格后，凭指导教师验收签字单到实验中心领取器材进行硬件制作部分，完成调试后，经指导教师验收签字，最后，撰写课程设计总结报告并提交到实验中心。

成绩评定：严格按评分标准进行成绩评定，不及格等级者需要重修。

2、设计报告要求

编写课程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。通过写总结报告，不仅将设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且可以将实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下内容：

（1）课题名称；

（2）内容摘要；

（3）设计内容及要求；

（4）系统方案设计，分析比较各种方案的优缺点，画出系统框图；

（5）单元电路设计、参数计算和器件选择；

（6）画出完整的电路图，并说明电路的工作原理；

（7）组装调试部分：使用的主要仪器，调试电路的方法和技巧，测试的数据和波形并与计算结果比较分析，调试中出现的故障、原因及排除方法；

（8）总结设计电路的特点，并提出改进意见；

（9）收获和体会；

（9）附录：列出参考文献；列出系统需要的元器件清单。

3、评分标准

良好等级：总分≥90分，其中基本分≥70分。

中等等级：总分≥70分，其中基本分≥60分。

及格等级：总分≥60分，其中基本分≥50分。

不及格等级：总分≤59分，或有下列行为之一者，直接评为不及格。（1）抄袭行为，指资料查阅、软件仿真电路、硬件电路原理图等其中之一直接拷贝同学的、或设计报告抄袭达30%以上者。

（2）缺设计报告，规定时间内不能提交设计报告。

（3）不能按时完成者，指选题、资料查阅及回答提问、仿真设计及检查验收、硬件制作及测试验收等环节规定的最终时间。

选题：每人自由选其中1题，选题一周后不能更改。

一、放大器设计

放大器是应用广泛的基本模拟电路，主要用于小信号的放大，基本性能指标有增益系数、输入电阻、输出电阻、通频带（带宽）等，依据不同的性能要求选用不同的集成运放作为放大器件，不同的集成运放其增益带宽积为不同的常数，输入电阻决定于第一级、输出电阻决定于最后一级。

1、要求完成原理设计并通过软件仿真部分

（1）输入为100mV的正弦信号，负载电阻1KΩ，放大器的性能参数为：增益40dB、输入电阻50Ω、输出电阻≤10Ω、通频带范围300Hz~4000Hz。

总结：1、设计放大电路第一步确定反馈类型：运放器一般都用负反馈，使得放大电路稳定，正反馈电路会造成放大电路的不稳定。

2、正相放大与反向放大的区别：正相放大不发生相位的改变，且总是放大；反相放大会发生相位滞后180°，且不仅可以放大也可以缩小。

3、低通滤波器会造成相位滞后，高通滤波器会造成相位超前。

4、放大器中滤波器决定通频带，反馈支路决定增益。万用表测量的是有效值。

5、Q（品质因素）是相移造成的。

6、设计放大器的思路：1）确定反馈类型

2）确定滤波器

3）调节通频带

4）调节增益

5）调试

7、741的带宽增益积为1M，如果带宽fh为400Khz，一级只能放大2.5倍。

（2）输入为0.5mV的正弦信号，负载电阻1KΩ，设计放大器的性能参数为：增益80dB、输入电阻≥200KΩ、输出电阻≤50Ω、通频带范围20Hz~400KHz。

总结：1、设计放大器时，对于较高的通频带，应注意芯片的带宽增益积。带宽增益积=增益*通频带（约等于上限频率），所以芯片的增益都有一定的限制范围。

2、放大器只放大幅值，并不改变频率，如若输入与输出的频率发生改变，原因可能是发生了自激振荡。

３、芯片内阻大约为１Ｍ欧姆，要求反馈电阻不能过大，如果与内阻相近，那么虚断原则将不会成立。一般反馈电阻在１～１００Ｋ欧姆左右。

（3）输入为10mV的正弦信号，负载电阻1KΩ，设计放大器的性能参数为：增益60dB、输入电阻10KΩ、输出电阻≤20Ω、通频带范围500Hz~10KHz，要求增益可调，调节步进10dB。

软件仿真部分元器件不限，只要元器件库中有即可，但需要注意合理选取。

2、要求实际制作部分

上述（3）输入为10mV的正弦信号，负载电阻1KΩ，设计放大器的性能参数为：增益60dB、输入电阻10KΩ、输出电阻≤20Ω、通频带范围500Hz~10KHz，要求增益可调，调节步进10dB。

硬件制作部分核心元器件：LM324、uA741、DAC0832，电阻电容不限。

二、滤波器设计

滤波器是限制信号的频率范围，用于提取有用信号、滤除噪声干扰信号、提高信噪比。

滤波器类型有无源滤波器和有源滤波器，其中又分为低通、高通、带通、带阻、全通等。滤波器的主要性能参数有：截止频率、下降速率、品质因素等。

1、要求完成原理设计并通过软件仿真部分

（1）低通滤波器电路，截止频率分别为300Hz、1KHz，衰减速率≥40dB/十倍频。

总结：1、RC低通滤波器中，R的阻值会影响运放器的输入电阻，实际运放中靠近原点附近存在死区，当输入电流很小时，运放器将会工作在类似于截止区的死区，从而无法如预期中放大。

2、低通滤波器一般可以放置在中间级。放置在输入级，R的电阻将会影响输入电阻；放置在输出级将会影响输出电阻，均会使得其工作在死区，所以一般滤波器放置在中间级，如若放置在输入或输出级，应使得R的电阻足够小，不影响输入或输出电阻，一般R的总值不宜超过1M。