电子线路课程设计任务书(给学生)

1、 电子技术课程设计及见习（电子信息工程学院2011 级各专业） （ 5 个班）一、课程设计的任务和目的使学生通过动脑动手解决一两个实际问题，巩固和运用在电子技术课程（ 模拟电子技术 、 数字电子技术等课程）中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子线路的一般设计方法，提高设计能力和动手能力，为以后从事电子线路设计、研制电子产品打下基础。二、课程设计的基本要求1 、掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会

2、自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的方法和一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般问题和各种故障；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。4、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。5、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。6、从三个课题中任选一个，一人一组，要求完成实物制作和设计报告，课程设计报告格式符合要求，按老师要求的时

3、间交作品和报告，并进行现场答辩验收。 推迟提交作品和答辩者分数较低或不及格。三、 课程设计报告主要内容包括（详见附件）1 ）设计任务及主要技术指标和要求；2）选定方案的论证及整体电路的工作原理说明；）单元电路的设计计算，元器件选择，要求绘出原理图，并用 Protel 画出印制板图（画印制版图的软件工具可自选） （请在电路版清楚标出电源正负数值，输入、出信号正负等主要特征量！ ） ；） 在 PCB 板上制作； （电路版上请标注清楚姓名、学号、班级） ；）实际电路性能指标测试结果，并与理论指标进行对比分析；6）按国家有关标准画出整体电路图，列出元件、器件明细表；7）对设计成果作出评价，说明本设计特

4、点和存在的问题，提出改进意见。四、学生成绩评定方法：）设计方案的正确性、主要单元电路的设计计算占 30 ；）系统的电路制作及实验占30% ；）设计说明书内容及规范程度占 20 ；）答辩占20 。注： 1 、抄袭或拿别的同学或师兄姐的作品/制作来提交的，一经发现，按0 分计；2 、 电路版上请标注清楚姓名、学号、班级。五、时间按排要求第 7 周前完成， 第 8 、 9、 10 周答辩验收、 提交作品； 推迟答辩和提交作品者分数较低或不及格。六、课程设计任务课题一 可编程070V步进直流稳压电源的设计和制作（一）设计目的1）学习直流稳压电源的设计方法；研究直流稳压电源的设计方案；掌握直流稳压电源的

5、稳压系数和 内阻测试方法；2）熟悉常用数电路，掌握数字电路构成可编程控制信号的相关电路，熟悉常用数字集成电路的应用；3）熟悉步进的控制实现，熟悉模拟开关的使用。（二）设计要求和技术指标1、技术指标要求设计一个可编程070V步进输出的直流稳压电源，具体指标如下：（1）输入电压为220V/50Hz交流电，电路中用的+5V直流电源自制，其它供电电源也自制；（2）可编程步进直流稳压电源输出电压为010V,步进为1V;（3）最大输出电流为Iomax=100mA ,纹波电压4 Vop-pW5mV,稳压系数SrW5X10-3。2、设计要求A、基本要求：用计数器及门电路再配合集成模拟开关完成可编程循环输出或直

6、接设定输出不同直流 电压；B、提高要求：结合数 A/D转换、译码显示，设计制作出数字显示式直流稳压电源（即把上述输出直 接按数字方式显示）。（实现可加分）（三）设计提示1、设计电路框图如图所示在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，小功率的稳压电源是由电源变压器、 整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用 3DD或3DG等型号；若用集成电路选 78XX和79XX稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%勺输出A Vo,并将其中最大一个代入公式计算 S,当负载不变时，S-=

7、AVoV/ AV iVOo测量内阻：在输入交流为220V,分别测得负载电流为0 （即空载时）及最大值时的A vo, r=AV/AI L。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为 mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰-峰值 Vop-p；用可用交流毫伏表测量其有效值Vo,由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一小洱关7E庆打。电源变压器、整流、滤波部分的设计还可参见整流与稳压资料（课件 PPT和WORD文档）。由于要求输出010V步进电源，在此选用三端可调输出集成稳压器CW317,有关芯片介绍和电路设计原理可参见课题二（数显式稳压电源）。CW317输出电压范围为1.25V-37V

8、,为了能满足技术要求输出0-10V,可再选用一片 CW337 （输出-1.25V-37V ）,使之输出-1.25V,与CW317的+1.25V相加，从而使 输出电压达到0V。参考电路如图5-4-2所示。（注意：图5-4-2中的下面的集成稳压器 CW317应改为CW337 ）图5-4- 2 010V步进电源参考电路图5-42 OlOH步进电源参考电路图5-4-2修正图图中用4个开关的不同组合方式来调节CW317的输出电压Voi,由3.10可知R2Voi 1.25(1 1)Ri改变R 2即可改变Vo1，根据上式，读者可以很容易的推导出四个开关不同的闭合方式下Vo1的值。CW337的输出Vo2始终为

9、1.25V。A1组成同相加法器，将 Vo1与Vo2相加，即Vo=Vo1+Vo2。 rRP V01 V02、251A1 同相加法输出：VoRf ( ) 300 - (V01 V02) V01 V02RN R1R275 100 TOC o 1-5 h z VOVO2VO11.25(1R2)VO11.25(1-R2)1.25 1.25-R2R1RR1提示：调试时，先完工成图 5-4-2手动式步进电源，再加可编程控制部分(参照课题三)。2、实验测试仪器设备自耦变压器一台、数字万用表、交流毫伏表、智能电工实验台、示波器等。3、设计用主要器件变压器、整流二极管(或整流硅堆)、集成稳压器(CW317/CW1

10、17/7912/7809/7909/7805/7905 )、电容、 电阻若干、电位器、4、主要参考书1）模拟电子技术基础（第四版） ，成华英、童诗白编，高等教育出版社， 2006 年 5 月。2）数字电子技术基础（第五版）阎石主编，高等教育出版社， 2006 年 5 月。3）电子线路设计与应用，藏春华主编，高等教育出版社， 2004 年。4）电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计，侯建军主编，高等教育出版社， 2007 年。5）晶体管直流稳压电源，辽宁科技出版社。6）电子线路设计实验测试，华中科技大学出版社。7）电子技术课程设计指导书，彭介华编著，高等教育出版社，2000 年。8）模拟电子电

11、路设计性实验指导书，大连理工大学自编教材，2005 年。（四）设计报告要求（详见另附件）1 、选定设计方案；基本工作原理描述。2、拟出设计步骤，成型电路原理图、画出实际电路总图，分析并计算主要元件参数值；3、技术指标测试过程并列出测试数据表格。4、调试过程及总结。5、本电路的优缺点，能否改进。（五）设计总结、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。课题二 可编程的可变多输出直流稳压电源设计与制作（一） 设计目的）掌握由三端可调式稳压器构成的稳压电路的设计与调试方法；掌握稳压电源一般性能指标的测试；2）熟悉常用数电路，掌握数字电

12、路构成可编程控制信号的相关电路，熟悉常用数字集成电路的应用；3）熟悉步进的控制实现，熟悉模拟开关的使用。（二）设计要求和技术指标、技术指标1）可实现 5V、 9V、 12V 和 15V 的可编程多输出直流稳压电源。输出最大直流电流Io 400mA ，电压调整率 0.1% ，电流调整率1% ，纹波抑制比 60dB ；2）输入电压为220V/50Hz 交流电，可编程等电路中用的 +5V 直流电源自制，其它供电电源也自制。2、设计要求A、基本型：实现基本功能和达到指标要求。B 、提高型：参考相关资料，完成指标所提要求，电压输出值误差 5% ；或完成为数字显 示形式 （实现可加分）（三）设计提示（原理

13、）、原理普通稳压电源及其工作原理与设计请参考有关书籍。这里主要介绍如何实现输出电压的可编程。实现原理框图见图 6-1-1 所示，通过控制端选择输出量程，产生相应量程编码信号，控制相应电压开关接通，使输出稳定电压调整为预设值。图6-1-1原理框图图6-1-2为实现可编程输出电压档位切换原理图。D1IN4002W317 IC1D2IN4002R1240 -JVRR2C210Vo1310INHVEE16V+VDDIC2X0X1X2X3Y0CD4052BY1Y2Y3121415112 4VSSSS图6-1-2可编程电压档切换原理图用CD4052B双4选1模拟开关实现输出电压的变化，输出电压大小可由下式

14、求得： *Vo （1； R ）Vref（6-1-1）Ri、二,一* 一 ，一 、， * ,一、一、 一一一一 、一 一 、,一式中，Vref=1.25V , R为R3R6中任意一个。假定输入 Vi=20V,则量程定为5V、9V、12V和15V时分别可利用上式求出 R3=910 Q, R4=3k Q , R5=6.8kQ和R6=22k 。这里取R2=3kQ是为了保证开关切换不正 常时稳压器输出电压不致过高。它与输入信号大小有关。因 V|=20V,故最高输出 Vomax=Vl-3V=17V。C1是为了防止负载产生的波动，C2是为了防止开关切换时产生的波动。D1和D2为保护二极管，防止输入失压时稳压

15、器不致损坏，可统一选用IN4002。CD4052B的电源电压可单独供电。在 +5V供电若工作性能不佳，可适当提高电压。控制端A、B的控制信号电路可参照课题三。预置信号端由四个按钮构成。分别实现上述5V、9V、12V、15V的档位功能。2、调试步骤1）分块完成电路各部分功能，最后连试。2）指标测试，部分参数可能须多次调试才能完成。3、注意及提不1、稳压器性能指标以选择器件为准。故三端稳压器本身性能指标应优于设计要求。2、模拟开关的使用一定要了解相关器件结构及使用方法及要求。4、主要仪器与器件1、仪器 双踪示波器、数字万用表等。2、器件 TOC o 1-5 h z CW3171 只CD4052B

16、（ CD4052B为一个双4选1模拟开关）1只74LS00 （四2输入与非门）2只IN40022只微动按钮4只桥堆1A50V1只变压器18%5W1只7805L 或 7809L1只电容、电阻、导线若干5、主要参考书（同上）（四）设计报告要求（详见另附件） 同上（五）设计总结 同上课题三可编程的可变增益放大器设计与制作（一）设计目的1）熟悉各类放大器的基本计算与设计，熟悉可编程放大器原理；2）熟悉常用数字集成电路的应用，掌握用逻辑电路控制放大器增益的方法；3）熟悉常用数电路，掌握数字电路构成可编程控制信号的相关电路， 4）熟悉模拟开关的使用。（二）设计要求和技术指标 基本要求：1）设计一可编程放大

17、器，其增益可变为0.01、0.1、1、5、10、50、100倍，带宽不低于 20kHz,负载 RL=10k Q ；2）要用LED简单指示控制信号是高电平还是低电平；3）输入信号电压在-5V至+5V可调并自制，电路中用的-5V和+5V直流电源自制，其它供电电源也自制，答辩验收时老师处只提供220V、50Hz的交流电源。（若不自备直流电源和输入信号源将减分）提高要求：在上面要求基础上实现电路既可循环输出又可实现增益直接给定输出（增益直接给定输出即为不强制走循环但可得不同增益）。（若实现可加分）（三）设计提示1、原理（A）可变增益放大器分类（1）普通放大器实现增益可变的方式如图5-7-1所示，这是一

18、个典型的通过改变反馈电阻大小而实现增益可变的放大电路。其增益可在 1100之间改变。（2）采用模拟电子开关实现增益可变如图5-7-2所示一组模拟开关在控制信号作用，每次只有一个开关接通，这样就实现了反馈电阻可变 的目的，最终实现了增益的改变。图5-7-1采用电位器的可变增益放大器图5-7-2采用电子开关的 增益可变放大器（3）电压控制增益可变增益放大器如图5-7-3所示，改变场效应管的控制电压，其 D S间电阻也随之变化，故反馈量产生变化，最终 增益实现了改变。以上三种类型，都能实现增益可调，（2）和（3）中都是源于（1）而加以改进的。后两种更有利于实现可编程增益控制。我们以（2）类为范例，讨

19、论如何设计可编程放大器。（B）可编程放大器及其设计方法我们采用模拟电子开关实现增益可调，每档分别取 ,、工、1、5、10、50和100共七档。如图5-7-4100 10所示。这是一个典型的反相放大器，元件的阻值就是按以上要求选取。CD4051B为一个8选1模拟开关，这里只用了七路。通过控制端的数码组合，选择相应的电阻接入回路。电源电压选择+5V,是为了与控制信号TTL电平兼容。如果要使放大器具有较好的宽带，运放的性能很重要。这一部分主要为增益控制级， 基本完成。下面，我们来分析一下要完成一个简单实用的放大器，还应具备哪些相应的电路。为了保证增益级的 变化不对前后级相应电路产生影响，一般应增加前

20、后两级隔离电路。最后一级输出级，采用固定增益，一 般后可接各类驱动电路。复杂的控制可由微处理器芯片完成，这里采用手动控制，可有两种方案，一种为循环式，一种为直接选择式。我们才较简单的循环式，仅需一个单脉冲发生器和计数器即可实现。图5-7-5为其实现原理框图。图5-7-3电压控制增益可变放大器+ 12VCD4051B 应用图5-7-6就是按上述思路完成的可编程增益放大器。此电路通常适用于各类测量电路中，为了保证增益的准确性，实际使用时相关元器件按使用要求选定，与增益有关的电阻元件误差应小于1% ,电路中应有调零电路。耳图5-7-5设计电路原理框图U+5V图5-7-6可编程放大器参考图图中其它部分

21、设计比较简单，这里就不再详述。图中运放为TL084四运放，也可用CA3140单运放四只替代。性能差不多，可查阅相关手册。电路中 3只LED用于指示状态，应注意选用有一定驱动能力的 芯片带动，否则可能亮度不够。计数通过一个开关给出，通过计数器编码，实现循环增益可调控制。2、调试步骤1）先调试控制部分，正常后，再调放大回路。2）调试过程中，要注意元件值可能要根据实际情况做些调整。 3、提示1）循环增益可调控制，用无锁定按钮S加单脉冲电路实现。但强制走循环，例如，想得 50倍的放大倍数，可能要按几次用无锁定按钮So2）技术要求中提高要求部分，考虑计数器的直接置数的方法和清零方法同时用，可应用三个拨动开 关置74LS161置数端切换高低电平（1或0）,且改用清0端连成7进制计数器，置数端作直接置数用。注 意：74LS161为同步置数异步清零，连成7进制计数器要连接正确。4、主要仪器与器件1）仪器设备双踪示波器（一台）；多路稳压源（一台）（输出正负5V直流电）2）器件 TOC o 1-5 h z CD4501 （ CD4051B为一个8选1模