智能电子产品设计与制作项目一 电子产品电路设计
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11 4
Rw 200 k
+12 V
R1 100 k
3 2
Uo
LM324
R4 100 k
Biblioteka Baidu
图1-2 运放LM324组成的矩形波产生电路
（2）555电路组成的矩形波产生电路
tw1 R2aC ln 2 ，放电路 电路特点：充放电电路分开。充电路径：
q tw1 / (tw1 tw2 ) ( R1 R2a ) / ( R1 R2 R2a R2b ) ，通过调 tw2 R2bC ln 2。占空比： 径：
图1-8 反向比例放大器
②同向比例放大器：优点是电压增益AU也基本取决于Rf/R1输出 电阻趋近于0，具有较强的带负载能力。
Rf 100 K R1 10K 2 A 3 Rp 9.1K 6 Uo
Ui
图1-9 同向比例放大器
③差动输入放大电路：这种电路具有便于调整增益，输入阻抗
高，共模抑制比高等优点，在电子系统中应用非常广泛，特别
正反馈系数为 F R3 / ( R3 R4 )
R5 3.3k R4 39k VD U1
3 2 R3 1k
7
741 6 Uo
4 1
R1 Rw C1 0.01uF 1k 100 k
5
C2 0.01uF
R2 1k
图1-4 T形RC振荡器
3．三角波产生电路
C2 +Vcc R1 R2 -VEE -VEE R5 R3 C1 Rp1 IC1 Vo1 R4 Rp2 IC2 Vo2 +Vcc
2. 系统总体设计
系统的总体设计包括硬件和软件的综合设计 一个典型电子产品的系统总体框图可以如图1-1所示。
信号产生电路
信号调理电路
控制单元
显示电路
图1-1 典型电子产品系统总体框图
1.2.2
1．矩形波产生电路
信号产生电路设计
（1）由运放组成的矩形波产生电路
R3 100 k R2 100 k U1A 1 C1 0.01uF
是 R2 R3 RP C2；Q的放电回路是 C2 RP R3 IC的7脚
（放电管）。
5
采用集成电路芯片8038构成的函数发生器可同时获得方波、三
角波和正弦波。
+10 V
Rp3 1k 4.7k
15k 4.7k
0.1uF
5
4
6
Rp1 8
803 8
9 3
方波 三角 波 正弦 波
10
11
12
10k 20k Rp4 1M
2
0.0047 uF
Rp2 100 k
-10V
图1-8 函数发生电路
1.2.3
信号调理电路设计
信号调理电路的任务是将前置电路输出的电信号进行转换，使 之满足计算机、单片机或A/D输入要求的标准电信号。
1.小信号放大电路
为了满足小信号的各种状况下的放大调节，可选用运算放
大器及各种形式的测量放大器、可编程增益放大器等构成信号
放大电路。
（1）由运算放大器构成的信号放大电路设计
①反相比例放大器：优点是电压增益Au取决于Rf/Ri，控制起来比较
简单；输出电阻趋近于0，具有较强的带负载能力；缺点是输入阻
抗相对较低。
Rf 100 K R1 Ui 10K 2 A 3 Rp 9.1K 6 Uo
项目一
电子产品电路设计
目 录
Contents
１.1 项目描述 １.2 项目知识准备
１.3 项目实施
1.1
项目说明
项目描述
本项目以温度控制器等为例，讲述了电子产品电路设计方法。 学生通过本项目学习，熟悉电子产品从技术指标分析、总电路
规划，到分电路软硬设计的过程，掌握电子产品电路设计方法
节R2来调节占空比。
Vcc
8
R1 U? 3 Uo R2 DIS 7
R
VCC
4
Q
2
TRIG
GND
5 C2
CVolt
THR
6 555
D1
1
R2
C1
D2
图1-3 555电路组成的矩形波产生电路
2．正弦波产生电路
电路是一个T形RC振荡器，电路中C1=C2=C，振荡频率
为 f0 1/ 2 RmC ，其中Rm (R1 R2 ) / 2 。为减小失真，Q 值不大于5，
R VCC
8
100 uF R1 510 20k
IC 555
R4 10k
R5 10k C5 0.47uF
R6 10k C6 0.1uF C7 0.1uF
正弦 波
6 C2
THR
1
CVolt
GND
10u F
0.01uF C3 0.01uF
图1-6 多种信号发生器
该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。555定时器 接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路
适合于平衡电压信号的放大。
R2 R1 5.1K U1 U2 R3 5.1K 51K 2 A 3 R4 51K 6 Uo
图1-10 差动输入放大器
④测量放大电路：测量放大电路具有很大的共模抑制比、极高 的输入电阻，放大倍数能在大范围内可调，且误差小、稳定性 好等特点
V1 3 A1 2 V4 RG 3 V5 2 A2 V2 3 V6 6 R2 R1 2 A3 6 Vo V3 6 R4 R5
R6
R7
图1-10 典型测量放大电路
（2）用集成测量放大器构成的信号放大电路设计
集成测量放大器具有性能优异、体积小等优点，因此，它是智 能检测系统前向通道中小信号放大的首选器件。
和设计步骤。
项目目标
1.知识目标 （1）了解电子电路整体结构的特点。
（2）掌握常用元器件的选用方法。
（3）掌握设计电子产品电路设计的方法。
（4）熟悉常用单元电路组成和指标计算。
（5）了解电子产品软件设计方法。 2.技能目标 （1）掌握设计方法。 （2）掌握工艺文件编写方法。
图1-5 三角波产生电路
三角波的幅值为：
Vo 2 m
R2 VCC R3 RP1
三角波的频率为：
f ( R3 RP1 ) / 4( R4 RP 2 ) R2C2
4．多种信号发生器
+6V VD R2 1k 方波 三角 波 C2 Q 3
+
R3 62k 7
+ C1
4
DIS
Rp 2 TRIG
1.2
1.2.1
项目知识准备
电路整体结构设计
电子电路设计的第一步是选择总体方案。 1. 总体方案认证 (1)技术指标:根据产品研制的任务,对产品的先进性、可靠性、可
维护性、性能价格比等进行综合考虑,制定出待开发产品的功能、
性能要求、工作环境、外形尺寸和重量等技术指标。
(2)系统组成
Rw 200 k
+12 V
R1 100 k
3 2
Uo
LM324
R4 100 k
Biblioteka Baidu
图1-2 运放LM324组成的矩形波产生电路
（2）555电路组成的矩形波产生电路
tw1 R2aC ln 2 ，放电路 电路特点：充放电电路分开。充电路径：
q tw1 / (tw1 tw2 ) ( R1 R2a ) / ( R1 R2 R2a R2b ) ，通过调 tw2 R2bC ln 2。占空比： 径：
图1-8 反向比例放大器
②同向比例放大器：优点是电压增益AU也基本取决于Rf/R1输出 电阻趋近于0，具有较强的带负载能力。
Rf 100 K R1 10K 2 A 3 Rp 9.1K 6 Uo
Ui
图1-9 同向比例放大器
③差动输入放大电路：这种电路具有便于调整增益，输入阻抗
高，共模抑制比高等优点，在电子系统中应用非常广泛，特别
正反馈系数为 F R3 / ( R3 R4 )
R5 3.3k R4 39k VD U1
3 2 R3 1k
7
741 6 Uo
4 1
R1 Rw C1 0.01uF 1k 100 k
5
C2 0.01uF
R2 1k
图1-4 T形RC振荡器
3．三角波产生电路
C2 +Vcc R1 R2 -VEE -VEE R5 R3 C1 Rp1 IC1 Vo1 R4 Rp2 IC2 Vo2 +Vcc
2. 系统总体设计
系统的总体设计包括硬件和软件的综合设计 一个典型电子产品的系统总体框图可以如图1-1所示。
信号产生电路
信号调理电路
控制单元
显示电路
图1-1 典型电子产品系统总体框图
1.2.2
1．矩形波产生电路
信号产生电路设计
（1）由运放组成的矩形波产生电路
R3 100 k R2 100 k U1A 1 C1 0.01uF
是 R2 R3 RP C2；Q的放电回路是 C2 RP R3 IC的7脚
（放电管）。
5
采用集成电路芯片8038构成的函数发生器可同时获得方波、三
角波和正弦波。
+10 V
Rp3 1k 4.7k
15k 4.7k
0.1uF
5
4
6
Rp1 8
803 8
9 3
方波 三角 波 正弦 波
10
11
12
10k 20k Rp4 1M
2
0.0047 uF
Rp2 100 k
-10V
图1-8 函数发生电路
1.2.3
信号调理电路设计
信号调理电路的任务是将前置电路输出的电信号进行转换，使 之满足计算机、单片机或A/D输入要求的标准电信号。
1.小信号放大电路
为了满足小信号的各种状况下的放大调节，可选用运算放
大器及各种形式的测量放大器、可编程增益放大器等构成信号
放大电路。
（1）由运算放大器构成的信号放大电路设计
①反相比例放大器：优点是电压增益Au取决于Rf/Ri，控制起来比较
简单；输出电阻趋近于0，具有较强的带负载能力；缺点是输入阻
抗相对较低。
Rf 100 K R1 Ui 10K 2 A 3 Rp 9.1K 6 Uo
项目一
电子产品电路设计
目 录
Contents
１.1 项目描述 １.2 项目知识准备
１.3 项目实施
1.1
项目说明
项目描述
本项目以温度控制器等为例，讲述了电子产品电路设计方法。 学生通过本项目学习，熟悉电子产品从技术指标分析、总电路
规划，到分电路软硬设计的过程，掌握电子产品电路设计方法
节R2来调节占空比。
Vcc
8
R1 U? 3 Uo R2 DIS 7
R
VCC
4
Q
2
TRIG
GND
5 C2
CVolt
THR
6 555
D1
1
R2
C1
D2
图1-3 555电路组成的矩形波产生电路
2．正弦波产生电路
电路是一个T形RC振荡器，电路中C1=C2=C，振荡频率
为 f0 1/ 2 RmC ，其中Rm (R1 R2 ) / 2 。为减小失真，Q 值不大于5，
R VCC
8
100 uF R1 510 20k
IC 555
R4 10k
R5 10k C5 0.47uF
R6 10k C6 0.1uF C7 0.1uF
正弦 波
6 C2
THR
1
CVolt
GND
10u F
0.01uF C3 0.01uF
图1-6 多种信号发生器
该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。555定时器 接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路
适合于平衡电压信号的放大。
R2 R1 5.1K U1 U2 R3 5.1K 51K 2 A 3 R4 51K 6 Uo
图1-10 差动输入放大器
④测量放大电路：测量放大电路具有很大的共模抑制比、极高 的输入电阻，放大倍数能在大范围内可调，且误差小、稳定性 好等特点
V1 3 A1 2 V4 RG 3 V5 2 A2 V2 3 V6 6 R2 R1 2 A3 6 Vo V3 6 R4 R5
R6
R7
图1-10 典型测量放大电路
（2）用集成测量放大器构成的信号放大电路设计
集成测量放大器具有性能优异、体积小等优点，因此，它是智 能检测系统前向通道中小信号放大的首选器件。
和设计步骤。
项目目标
1.知识目标 （1）了解电子电路整体结构的特点。
（2）掌握常用元器件的选用方法。
（3）掌握设计电子产品电路设计的方法。
（4）熟悉常用单元电路组成和指标计算。
（5）了解电子产品软件设计方法。 2.技能目标 （1）掌握设计方法。 （2）掌握工艺文件编写方法。
图1-5 三角波产生电路
三角波的幅值为：
Vo 2 m
R2 VCC R3 RP1
三角波的频率为：
f ( R3 RP1 ) / 4( R4 RP 2 ) R2C2
4．多种信号发生器
+6V VD R2 1k 方波 三角 波 C2 Q 3
+
R3 62k 7
+ C1
4
DIS
Rp 2 TRIG
1.2
1.2.1
项目知识准备
电路整体结构设计
电子电路设计的第一步是选择总体方案。 1. 总体方案认证 (1)技术指标:根据产品研制的任务,对产品的先进性、可靠性、可
维护性、性能价格比等进行综合考虑,制定出待开发产品的功能、
性能要求、工作环境、外形尺寸和重量等技术指标。
(2)系统组成