电子电路课程设计指导

1、电子电路课程设计指导电子电路课程设计是在“模拟电子技术基础”和“数字逻辑系统与设计”课程之后，集中安排的重要实践性教学环节。学生运用所学的知识，动脑又动手，在教师指导下，结合某一专题独立地开展电子电路的设计与实验，培养和提高分析、解决实际电路问题的能力。它是高等学校电子、机电、计算机等工程类专业的学生必须进行的一种综合性训练。一、课程设计的任务与要求 课程设计的任务一般是让学生设计、组装并调试一个简单的电子电路装置。需要学生综合运用“模拟电子技术基础”课程的知识，通过调查研究。查阅资料。方案论证与选定；设计和选取电路及元器件；组装和调试电路、测试指标及分析讨论，完成设计任务。 课程设计不能停留

2、在理论设计和书面答案上，需要运用实验检测手段，使理论设计逐步完善，做出达到指标要求的实际电路。通过这种综合训练，学生可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子电路实际工作打下基础。课程设计主要是围绕一门课程的内容所做的综合练习。题目出自实际电路，一般没有固定的答案。但由于电路比较简单。定型，又不是真实的生产。科研任务，所以学生基本上能有章可循，完成起来并不困难。这里的着眼点是让学生从理论学习的轨道上逐步引向实际方面来，把过去熟悉的定性分析。定量计算逐步和工程估算。实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验

3、的程序和实施方法。是今后从事技术工作的启蒙训练。 从课程设计的任务出发，应当通过设计工作的各个环节，达到以下教学要求：（1）巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。（2）培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册。图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。（3）通过电路方案的分析。论证和比较，设计计算和选取元器件，电路组装。调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（4）掌握常用的仪器。设备的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标的测试方法，提高动手能力和从事电子电路实验的基本技能。（5）了解

4、与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。（6）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点。 二、电子电路一般设计方法 电子电路种类很多，设计方法也不尽相同，尤其是随着集成电路的迅速发展，各种专用功能的新型器件大量涌现，使电路设计工作发生了巨大的变革。原始的分立元件电路的设计方法，已渐渐被集成块直接组装所取代。所以，要求设计者应把精力从单元电路的设计与计算，转移到整体方案的设计上来，不断熟悉各种集成电路的性能。指标，根据总体要求恰当选取集

5、成器件，合理地进行连接实验，完成总体的系统设计。电子电路的一般设计过程 由于电子电路种类繁多，使得电路的设计过程和步骤也不完全相同。不过多数情况下，还是有共同的规律可遵循。一般来说，对于简单的电子电路装置的设计步骤大体包括：选定总体方案与框图；分析单元电路的功能；选择器件与参数计算；画出预设计总体电路图；电路的安装与调试；确定实际的总体电路等。下面概要介绍各个步骤的主要工作。1、选定总体方案与框图 根据设计任务。指标要求和给定的条件，分析所要设计的电路应该完成的功能，并将总体功能分解成若干单项的功能，分清主次和相互的关系，形成若干单元功能块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研

6、究。查阅有关资料和集体讨论等方式，着重从方案能否满足要求。构成是否简单。实现是否经济可行等方面，对几个方案进行比较和论证，择优选取。对选取的方案，常用方块图的形式表示出来。注意每个方块尽可能是完成某一种功能的单元电路，尤其是关键的功能块的作用与功能一定要表达清楚。还要表示出它们各自的作用和相互之间的关系，注明信息的走向和制约关系。2、分析单元电路的功能任何复杂的电子电路装置和设备，都是由若干具有简单功能的单元电路组成的。总体方案的每个方块，往往是由一个主要单元电路组成的，它的性能指标也比较单一。在明确每个单元电路的技术指标的前提下，要分析清楚各个单元电路的工作原理，设计出各单元电路的结构形式。

7、要利用过去学过的或熟悉的单元电路，也要善于通过查阅资料、分析研究一些新型电路，开发利用一些新型器件。各单元电路之间要注意在外部条件。元器件使用。连接关系等方面的相互配合，尽可能减少元件的类型。电平转换和接口电路，以保证电路简单、工作可靠、经济实用。各单元电路拟定之后，应全面地检查一遍，看每个单元各自的功能是否能实现，信息是否能畅通，总体功能是否满足要求。如果存在问题，还要针对问题作局部调整。3、选择器件与参数计算单元电路确定之后，根据其工作原理和所要实现的功能，首先要选择在性能上能满足要求的集成器件。所选集成器件最好完全满足单元电路的要求。当然在多数情况下集成器件只能完成部分功能，或者需要同其

8、他集成器件和电子元器件组合起来组成所需的单元电路。这里需灵活运用过去学过的知识，也需要十分熟悉各种集成电路的性能和指标，注意对新型器件的开发和利用。经常会出现这种情况，在花费了许多工夫之后仍然选不到合适的电路，或者性能指标达不到要求，或者电路大复杂实现十分困难。这就需要对总体方案作修正或改进，调整某些功能方块的分工和指标要求。可见，电路设计中有时要经过这样多次的反复修正和完善。每个单元电路的结构。形式确定之后，需对影响技术指标和参数的元器件进行计算。这种计算有的需根据电路理论的有关公式。有的按照工程估算方法，还有的需要用经验数据。用计算方法得到的器件参数，还要按照元器件的标称值选取实用的元器件

9、。4、画出预设计总体电路图根据单元电路的设计。计算与元器件选取的结果，画出预设计的总体电路图。总体电路图应当包括总体电路原理图和实际元器件的接线图。需要制作出实用装置的题目，还要做出印刷电路板的工艺设计。总体电路图应按元器件国标或部标的规定以及电路图的规范画出。图中要注意信号输入和输出的流向，通常信号流向是从左至右或从上至下，各单元电路也应尽可能按此规律排列，同时要注意布局合理。总体电路图尽可能画在一张图纸上。如果电路比较复杂，应当把主电路画在一张图纸上，而把一些比较独立或次要的单元电路画在另一张或几张图纸上，但要标明相互的连接关系。所有的连接线要“横平、竖直”，相连的交叉线要在交点上用圆点标

10、出。电源线和地线尽可能统一，并标出电源电压数值。总体电路图画出之后，还要进行认真的审查。检查总体电路是否满足方案的要求，单元电路是否齐备；每个单元电路的工作原理是否正确，能否实现各自的功能；各单元电路之间的连接有无问题，电平和时序是否合适；图中标注的元器件型号。管脚。参数值等是否正确等。这种审查十分重要，以防在安装。调试中损坏器件。5、电路的安装与调试电路的安装与调试是完成课程设计的重要环节。它是把理论设计付诸实践，制做出符合设计要求的实际电路的过程。安装与调试为学生创造了一个动脑又动手，独立开展电路实验的机会。要求学生掌握电子电路的基本制作工艺和操作技能，运用实验的手段检验理论设计中的问题，

11、运用学过的知识指导电路调试和检测工作，使理论与实际有机地结合起来，提高分析解决电路实际问题的能力。课程设计的电路安装，应根据题目的要求和教学条件，可以制作出实际的电子电路装置，也可以利用实验箱完成电路。前者还需要考虑电路的布局。制作专门的印刷电路板。焊接和组装电路等，同时还应设计好电路的调试方案和调试步骤，详细记录调试中出现的故障和检测排除措施。电路的实验结果，应该以能说明电路功能的数据和数据分析来说明。由于多种实际因素的影响，原来的理论设计可能要作修改，原来选择的元器件需要调整或改变参数，有时还需要增加一些电路或器件，以保证电路能稳定地工作。因此，调试之后很可能要对前面“选择器件和参数计算”

12、一步中所确定的方案再作修改，最后完成实际的总体电路。6、确定实际的总体电路通过电路调试和技术指标的检测，达到了预期的设计要求，即可确定所要设计的总体电路及各元件的型号参数，列出元件明细表，电路安装图等技术文件，对于实际产品，还要进行工艺设计，外型设计等等。三、课程设计内容及要求1·布置设计任务书。课程设计任务书包含：（1） 设计题目；（2） 主要技术指标和要求；（3） 给定的条件和所用的仪器设备；（4） 参考文献等。2· 教师针对学生的知识水平和设计课题讲解必要的电路原理和设计方法，对于需要深化和扩展的知识，还要补充讲授有关的内容，帮助学生明确任务。掌握工程设计方法。3&#

13、183; 学生在教师指导下选择设计方案，进行设计计算，完成预设计。预设计方案经过教师审查通过后，方可开始安装和调试。4· 安装调试是课程设计的重点和难点，学生应积极争取教师的指导和帮助。认真准备安装调试方案，在电路出现异常现象或故障时，按照量测观察。查找原因。调整电路、再进行实验的步骤，解决电路中的问题。5· 电路调试达到设计要求后，学生要对设计的全过程作出系统总结报告，按照一定格式写出设计说明书。课程设计说明书主要内容有：1) 设计题目；主要指标和要求；课题概述2) 方案讨论及电路工作原理；3) 各单元电路设计计算，元器件的选择，画出电路图等；4) 安装、调试中遇到的问题

14、，解决的方法以及实验效果等；5) 电路性能指标测试结果，是否满足要求及对成果的评价；6) 收获、体会和改进设计的建议。7) 规范、详尽的电路原理图和元件明细表8) 参考资料元件明细表格式四、设计应完成以下作业：1) 设计报告一份，不少于3000字，内容应符合前述要求。并做到原理叙述清楚，计算正确，数据详尽，字迹端正。2) 电路原理图一份，无原则性错误，布局均匀合理，符号、标注规范正确。3) 元件明细表一份，格式符合以下范例:序号编 号元件名称型号与规格数 量备注1U1通用型四运算放大器LM32414) 安装调试成功的设计作品一件，应布局合理，走线清晰整齐，功能完备。能当场演示其电路功能五、工作

15、进程：课程设计进程1.布置设计任务，下达设计任务书： 集中指导2学时2.调研，收集资料 课外10学时3.方案设计课内3学时，课外6学时4.检查电路草图，了解学生设计进度，及时解决设计中的问题5.电路设计参数计算课内2学时，课外4学时6.交元件明细表检查元件设计计算情况，解决电路参数的设计计算问题。7.讨论安装调试方案课内1学时。8.分发元器件课内2学时，分发元器件时详细介绍元器件知识、测试检查的方法。9.安装调试视课题难度、工作量而定；约1-3天10准备设计报告 课外5学时11.交设计报告检查设计报告的格式、内容是否符合规范。特别是参数计算、元件选用、元件明细表、电路原理图等。12答辩两种形式

16、：集中答辩，验收实验电路时随机出题个别答辩。13.评定成绩。六、设计报告规格：设计报告一般应不少于3000字，正文内容16K设计报告纸10页以上，有封面、目录页，竖式装订。设计报告包含以下内容：1.课题简介；设计课题与课题描述设计课题的各项要求，对课题的描述，介绍设计课题的原理、功能、特点，用途与使用价值。2.方案设计根据对课题的分析确定电路功能，画出能实现这些功能的系统框图，各部分作用、对设计有何具体的要求，有哪些可选方案，最后选定哪一种，理由是什么。3.电路设计各部分电路的草图，原理分析，参数计算、元件选取。4.安装调试元件准备、安装布局图、安装过程。包括安装的注意事项，特别的技术处理。调

17、试方案和步骤，调试中出现的问题及解决的措施。实验结果及测试数据和数据分析，结论。5.小结完成课程设计的过程中的收获和体会，对本课题的改进设想等。6.参考资料7.附录：1)元件明细表规范清楚地列出电路中使用的各元件的编号、名称、型号、规格参数、数量，需要特别说明的问题在备注栏中给予说明。2)原理图元件符号的表示、线型、文字符号及说明必须准确规范，用2B铅笔加深，不得使用圆珠笔、钢笔画图，可以使用计算机绘图。标签栏也应准确填写。七、成绩评定：依据以下各方面评定成绩：（1） 参与态度；（2） 收集资料，查阅专业手册的能力；（3） 安装调试中分析、解决问题的能力；（4） 设计作品的质量；（5） 设计报

18、告的质量；（6） 答辩。成绩评定为优秀、良好、中等、及格、不及格五等。不及格成绩不予补考，应随其他班级重修重考，原则上不使用同一课题。八、设计指导：参考课题：小功率固定与可调输出稳压电源的设计（一）设计任务和要求1输出电压(1)Uo：+5V：(2)Uo：012V，连续可调。以上两组直流电源不同时使用。2输出电流Io=0300mA。3电压调整率:输入电压DUi=10%时 DUo<8mV。4电流调整率输出电流0-300mA变化时 DUo <50mV。5电路保护要求电路具有过电流、过电压和过热保护功能。（二）设计指导:1电路总体构思根据设计任务和要求，其电压调整率和电流调整率的指标均较高

19、，尤其是要求电路具有过电流、过电压和过热的保护功能。若用分立元件的方案，能满足以上要求的电路一定较复杂；否则，难以满足要求。所以，实际上已排除了使用分立元件的可能性。使用集成稳压器：据Uo=+5V，可选用三端固定输出集成稳压器CW7805；又据U。： 015V，但它不与固定+5 V电源同时输出(即使用+5 V直流电源时，就不用0 15V；同理，若使用015V直流电源时，就不用+5 V电源)。因此，可以考虑将上述 CW7805通过转换开关，接成既可固定输出，又可转换成可调输出的两用直流稳压电源的设计方案。其总体方案如图1所示。·图1固定输出和可调输出两用直流稳压电源在图1中：当转换开关

20、S投向“固定”时，此时稳压电路就是一个输出电压为+5V固定输出的直流稳压电路；当转换开关S投向“可调”时，此时输出电压为 (1)式中UXX所用集成稳压器标称输出电压值，此处为UXX =+5V； UZ：硅稳压管辅助5V稳定电压；Id 集成稳压器的静态工作电流； R1、Rp，为适应固定输出改为可调输出而设置的外接取样电阻和电位器。 i在式(1)中，因UZ=UXX，故输出电压可改写成： 显然，Uo与Rp成正比，即在Rp=0时，输出电压Uo=0V，随着Rp阻值增大，输出电压Uo亦提高，实现了输出电压从0V起调的可调电压输出。2元件选择与电路参数计算(1) 选择集成稳压器。，三端固定输出集成稳压器CW7

21、805，其输出电流有100mA、 500mA、1A，1.5A和3A以上等电流档次之分。本课题可选用输出电流为1A的塑封三端固定输出集成稳压器CW7805，其电参数典型规范值为：输入直流电压Ui=10V；输出直流电压Uo=5V；电压调整率su(DUo)=2.0mV；电流调整率si (DUo)=8.0mV；=纹波抑制比sr=75dB；输入、输出最小电压差(UiUo)min=2.0V；最高输入电压Uomax=3540V；静态工作电流Id=4.2mA。(2)确定输入电压Ui。集成稳压器输入电压Ui的选取原则是，在既满足输出电压要求，稳压器又能正常工作的前提下，Ui越低越好，这可以从两种最不利的情况去考

22、虑：当输出电压最低时，此时加于CW7805输入、输出两端之间的电压最高，但不得超过允许值，即UiUo<=35V。，当输出电压最高时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最低，但仍要CW7805能正常工作，即UiUo=>2V。，为此，并结合本课题的具体要求，可选取Ui=15V。当Uo= 0V时UoUi =150=15(V)，稳压器输入、输出两端之间的电压未超过允许值；当Uo=12V时UoUi =1512=3(V)，稳压器能正常工作。(3)确定变压器次级电压有效值U2。若采用硅桥整流、电容滤波电路，则根据桥式整流电容滤波电路的输出电压公式： (2)可得： 取： U2=13V在式

23、(2)中，(1.05-1.1)是电压系数，即5 10，系数是考虑到变压器内阻、整流器压降等电压损失而设置的。变压器功率容量：Po=UiIL取负载电流为1.1Io；即IL=1.1×0.3=0.33A辅助电源的电流较小,设为50mA,其功率为 PF=15×0.05=0.75W变压器副边功率 P2=1.23(Po+PF)=1.23×(15×0.33+0.75)=7.01W故变压器容量应为: 其中n为变压器效率,小功率变压器的效率约80-90%，这里取85%，根据计算结果，取变压器为220V/13+13V，10VA的双绕组小功率变压器。 (4)选择硅桥硅桥的耐压

24、为： 硅桥的额定电流为： 根据以上两条，可选用500mA50V的硅桥。(5)确定滤波电容Cl。桥式整流电容滤波电路求滤波电容的公式为 (3)式中T交流电网电压的周期，T=0.02s。若取，则有取Cl为1000mF25V的铝电解电容器。(6)确定外接取样电阻R1。CW7805接成可调输出使用时，需要外接取样电阻R1和可调电位器R，。CW7805静态工作电流典型值为Id=32mA，此电流会随输出电压的变化而稍有变化。为减小Id对输出电压的影响，一般可使取样电流IR1(35)Id。若取IR1=3 Id，则取R1=390W。(7)可调电位器Rp，。当Rp的下端不接-5 V辅助电源而直接接地时，由理论分

25、析可得: (3)由式(3)可得:取的可调电位器即可。(8)C3、C4，的选取。电路中C3、C4是为减小纹波，消除自激振荡而设立的。在稳压器远离滤波电路、纹波要求小的场合，必须接入C3；在无自激振荡的情况下，亦可不接 C4。因为电路中的分布参数不易计算，C3、C4的值常由实验来确定，一般选取0.10.33mF的聚酯电容器。(9) -5V辅助硅稳压管稳压电路的设计。为抵消+5 V而设置的-5 V辅助硅稳压管稳压电路的设计，可参阅有关教材，此处不再赘述。（三）、调试方法、步骤集成稳压电源的调试方法、步骤，一般可分为电路检查和初测、电路性能测试、过载保护功能检查三大步骤去进行。1电路检查和初测电路组装

26、好以后，要检查几遍接线情况，在确定安装接线无误的情况下，就可进行电路“通电初测”。初测时，一般先测变压器次级电压U2，再测整流滤波电路输出电压即稳压器的输入电压Ui，最后测稳压器的输出电压Uo；如果正常，说明设计组装基本成功，可进行下一步性能鉴定的测试。2电路主要性能的测试(1)输出电压值及输出电压范围的测试。将电压范围转换开关S投向“固定”档，测出输出电压值，应符合要求。再将电压范围转换开关S投向“可调”档，改变电位器Rp，此时输出电压应满足0 12V的要求(对于方案二，其最低输出电压约为12V左右)。(2)负载能力的测试。在额定输出电压、最大输出电流的情况下，观察稳压器的发热情况。(3)测

27、试电压调整率su。固定输出电流(即固定外接负载)，在稳压器输出额定电压 +5V的情况下，将稳压器的输入电压变化±10，测出与此时相对应的输出电压的变化量。在集成稳压器的器件手册中，有的就用此输出电压的变化量来表征电压调整率的大小。(4)测试电流调整率si。固定输出电压，使Uo=5 V，在输出电流为零和输出电流为最大的两种情况下，测出输出电压的变化量。在集成稳压器的器件手册中，亦常用此输出电压变化量来表征稳压器的电流调整率，表示为si(DUo)。(5)测输出纹波电压在额定输出电压和额定输出电流的情况下，用数字电压表的毫伏档测出稳压器输出端总的交流纹波电压值；亦可再测出输入端的纹波电压值

28、，再根据纹波抑制比的定义:求出其纹波抑制比。(6)检查保护功能。CW7805和CW317集成稳压器内部均具有过流、过压和过热保护电路。对于CW7805而言，当输出电流超过2 A时，过流保护电路起保护作用；当调整管两端压降超过7V时，过压保护电路起保护作用，当调整管芯温度超过125时，过热保护电路起保护作用。在实际使用中，我们最关心的是输出短路、过电流保护电路的工作情况。测过流保护电路功能时，可将稳压器输出端瞬时短路，此时输出电压为零。当输出端的短路线去掉后，输出电压应马上自动恢复到正常输出电压值。九、课程设计的安全操作在课程设计操作过程中必须始终重视安全用电问题，安全用电包括实验者的人身安全和

29、实验设备安全。为了很好地完成课程设计任务，确保学生课程设计时的人身及设备安全，就必须严格遵守下列安全用电规则：（一）人身安全操作规则1.仪器设备应有良好的地线。仪器设备、实验装置中凡通过强电的连接导线应有良好的绝缘外套，芯线不得外露。2.接线、拆线或改接电路时都必须在首先断开电源开关的情况下进行，严禁带电操作。应养成先接实验电路后接通电源，实验完毕先断开电源后拆实验电路的良好操作习惯。3.实验时精神必须集中，同组同学应相互配合，接通电源开关前须通知实验合作者，以防止发生触电事故。4.接通电源后，人体严禁直接接触电路中的未绝缘的金属导线或连接点等带电部分。在进行高压或具有一定危险的实验时，应有两

30、人以上合作。5.使用500伏以上的高压电源要特别注意高压危险，例如兆欧计中有500伏或1000伏的高压，切不可用来测量人体的绝缘电阻。6.万一不小心发生触电事故，应立即切断电源，如距离电源开关较远，可用绝缘器具将电源线切断，是触电者立即脱离电源并采取必要的急救措施。（二） 设备安全操作规则1.实验前应首先了解各种仪器、仪表和设备的规格、性能及使用方法，并严格按照使用说明规定的操作方法及额定值来使用。严禁随意乱接乱用，例如，不得用电流表或万用表的电阻档、电流档去测量电压；功率表的电流线圈不能并联在电路中。2.实验中要有目的地扳（旋）动仪器设备的开关（或旋钮），切忌心急用力过猛造成损坏。3.实验时

31、，尤其是刚闭合电源，设备刚投入运行是，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有过量程、过热、冒烟和火花、焦臭味或劈啪声、及出现保险丝熔断等异常现象时，应立即切断电源，在故障未检查出排除前不准再次闭合电源4.各种负载的增加和减少，电路参数的调节均应缓慢进行，不能操之过急，酿成事故。5.使用36伏以下的低压电源、信号发生器等，也切不可因其电压值低，不会对人体造成伤害而掉以轻心，以免因发生短路或过电压造成贵重仪器设备不必要的损坏。6.各种仪器设备的地线（ ）应正确联接，以防干扰。要求与大地相接的应妥善接地，不允许接地的严禁接地，以免引起短路，造成不必要的事故。7.搬动仪器设备时，应轻拿轻放；未经允许不

32、可随意调换仪器设备，更不准擅自拆卸仪器设备。8.仪器设备使用完毕，应将面板上的各开关和旋纽调置合适的安全位置，如电源应调置零，万用表应调置交流电压最高档，电压表量程开关应旋至最高档位等。十、实验故障的检查与排除实验电路故障的检查与排除，是课程设计操作的一个重要内容。只有具备了一定的基础理论知识和较熟练的基本实验技能，才能迅速而准确地判断排除故障。因此，通过对学生进行实验故障的检查与排除训练，可以起到培养学生的分析解决问题的能力与实际工作能力的目的。由于实验电路类型较多，故障原因与现象表现各不相同，所以，在此仅介绍检查与排除实验故障的一般原则和步骤（一） 产生实验故障的原因产生故障的原因有多种，可归纳如下：1电源接线接触不良，输出电压为零；2电路连接不正确（例如，少接一根导线，电路未通），或电路接线接触不良，导线或元器件引脚存在短路或断路；3元器件或导线的裸露部分相碰造成短路；4仪器仪表或元器件本身质量问题或已损坏；5元器件的参数不合适（例如拿错）或引脚端接错；6测试条件错误；7仪表的型号规格错误（例如用交流电流表来测量直流电流）8保险丝已熔断；9电