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电子技术课程设计指导
第一部分 电子技术课程设计基础“电子技术课程设计” 是电子技术课程的实践性教学环节， 是对学生学习电子技术的综 合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的。然而，要 完成一个课题将涉及到许多方面的知识，既要涉及到许多理论知识(设计原理与方法)，还要 涉及到许多实际知识与技能(安装、调试与测量技术)。本章将把电子技术课程设计所涉及到 的主要基础知识作一全面的介绍，以帮助学生解决入门之难。 实验课、课程设计和毕业设计是大学阶段既相互联系又互有区别的三大实践性教学环 节。实验课着眼于通过实验验证课程的基本理论，并培养学生的初步实验技能。而课程设计 则是针对某一门课程的要求， 对学生进行综合性训练， 培养学生运用课程中所学到的理论与 实践紧密结合，独立地解决实际问题。毕业设计虽然也是一种综合性训练，但它不是针对某 一门课程，而是针对本专业的要求所进行的更为全面的综合训练。1．1课程设计的目的与要求电子技术课程设计应达到如下基本要求： (1)综合运用电子技术课程中所学到的理论知识去独立完成一个设计课题。 (2)通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 (3)进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。 (4)学会电子电路的安装与调试技能。 (5)进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。 (6)学会撰写课程设计总结报告。 (7)培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。1．2课程设计的教学过程1．设计与计算阶段(也称预设计阶段) 学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定 总体方案。 此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算， 包括元器件的选用和电路参数的 计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图)。此阶段约占课程设计总学时的 30％。 2．安装与调试阶段 预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，并在实 验箱上或试验板上组装电路。此后是运用测试仪表进行电路调试，排除电路故障，调整元 器件，修改电路，使之达到设计指标要求。 此阶段往往是课程设计的重点与难点所在，所需时间约占总学时的 50％： 3．撰写总结报告阶段 总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。 学生应按规定的格式编写设计说明书。 说明书的主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原 理框图，总体电路图、布线图，以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。⑤电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的 措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 4．答辩 学生对所作课题作一个简要介绍，之后指导教师针对学生所设计的整体的原理、特点、 工作过程，各单元电路的工作原理、性能，主要元器件的选择依据，安装调试后答辩组教师 针对学生所做设计提出问题，学生做答。 5．评分 课程设计结束后，教师将根据以下几方面来评定成绩：①设计方案的正确性与合理性。 ②实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力，以及创新精神等)。③总结报 告。④答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)。⑤设计过程中的学习态度、工作作风和科 学精神。具体如下： 及格：遵守实习纪律，设计报告符合要求，基本部分电路原理图绘制正确，工作原理论 述清楚，电路板连接正确。 中等：在及格的基础上，小组答辩回答问题全部正确。 良好：在中基础上，电路板调试成功，工作稳定、可靠。 优秀：在良好基础上，扩展部分电路设计正确安装调试成功；或选综合提高部分的设计 题目电路设计、安装调试正确。1.3电子电路设计的一般方法与步骤电子电路的一般设计方法和步骤是：选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，计算 参数，画出总体电路图，进行组装与调试等。 由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而各异，因而上述设 计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现反复。因此在设计时，应根据实际情况灵活掌握。 下面以设计脉搏计为例来说明设计的一般方法与步骤。 设计题目：设计一个脉搏计，要求实现在 15s 内测量 lmin 的脉搏数，并且显示其数字。正 常人脉搏数为 60~80 次／min，婴儿为 90～100 次／min，老人为 100～150 次/min。 总体方案： 1、课题分析 电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知，脉搏计是用来测量频率较低的小信号(传感器输 出电压一般为几个毫伏)，它的基本功能应该是： ①用传感器将脉博的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。 ②在短时间内(15s 内)测出每分钟的脉搏数。 2、选择总体方案(1)提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面两种方案。 方案 I 如图 1-1 所示，图中各部分的作用如下：传感器放大与整形倍频器控 制 电 路计数 译码 显示基准时间产生电路图 1-1 脉搏计方案 I 1)传感器 将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。 2)放大与整形 电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。 3)倍频器 将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。 如将 15s 内传感器所获得的信号频 率 4 倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。 4)基准时间产生电路 产生短时间的控制信号，以控制测量时间。 5)控制电路 用以保证在基准时间控制下， 4 倍频后的脉冲信号送到计数、 使 显示电路 中。 6)计数、译码、显示电路 用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。 7)电源电路 按电路要求提供符合要求的直流电源。 上述测量过程中，由于对脉冲进行了 4 倍频，计数时间也相应地缩短了 4 倍(15s)，而 数码管显示的数字却是 lmin 的脉搏跳动次数。用这种方案测量的误差为±4 次／min，测量 时间越短，误差也就越大。 方案Ⅱ 如图 1-2 所示。 该方案是首先测出脉搏跳动 5 次所需的时间， 然后再换算为每 分钟脉搏跳动的次数，这种测量方法的误差小，可达±1 次／min。此方案的传感器、放大 与整形、计数、译码、显示电路等部分与方案 I 完全相同，现将其余部分的功能叙述如下： 1) 2) 3) 4) 六进制计数器 用来检测六个脉搏信号，产生五个脉冲周期的门控信号。 基准脉冲(时间)发生器 产生周期为 0.1s 的基准脉冲信号。 门控电路 控制基准脉冲信号进入 8 位二进制计数器。 8 位二进制计数器 对通过门控电路的基准脉冲进行计数，例如 5 个脉搏周期为5s，即门打开 5s 的时间，让 0.1s 周期的基准脉冲信号进入 8 位二进制计数器，显然计 数值为 50，反之，由它可相应求出 5 个脉冲周期的时间。 5) 定脉冲数产生电路 产生定脉冲数信号， 3000 个脉冲送入可预置 8 位计数器输 如入端。 6) 可预置 8 位计数器 以 8 位二进制计数器输出值（如 50）作为预置数，对 3000个脉冲进行分频，所得的脉冲数（如得到 60 个脉冲信号） ，即心率，从而完成计数值换 成每分钟的脉搏次数。现在所得的结果即为每分钟的脉搏数。基准时间发生器门控电路传感器放大与整形六进制计数器8 位二进制计数器可预置 8 位计数器定脉冲数产生电路 图 1-2 脉搏计方案Ⅱ译码显示电路（2）方案比较 方案Ⅰ结构简单，易于实现，但测量精度偏低；方案Ⅱ电路结构复杂， 成本高，测量精度较高。根据设计要求，精度为 ±4 次／min，在满足设计要求的前提下， 应尽量简化电路，降低成本，故选择方案Ⅰ。 单元电路的设计： 1、放大与整形电路 如上所述，此部分电路的功能是由传感器将脉搏信号转换为电信 号，一般为几十毫伏，必须加以放大，以达到整形电路所需的电压，一般为几伏。放大后的 信号波形是不规则的脉冲信号， 因此必须加以滤波整形， 整形电路的输出电压应满足计数器 的要求。 （1）选择电路：所选放大整形电路框图如图 1-3 所示。传 感 器放 大 整 形图 1-3有 源 滤 波整 形电 平 转 换放大与整形电路框图1）传感器：传感器采用了红外光电转换器，作用是通过红外光照射人的手指的血脉流 动情况，把脉搏跳动转换为电信号，其原理电路如图 1-4 所示。 +Vcc +Vcc图 1-4传感器信号调节原理电路图 1-5同相放大器电路图中，红外线发光管 VD 采用 TLN104，接收三极管 TLP104。用+5V 电源供电，R1 取 500Ω ，R2 取 10kΩ 。 2） 放大电路： 由于传感器输出电阻比较高， 故放大电路采用了同相放大器， 如图 1-5 所 示，运放采用了 LM324，电源电压±5V，放大电路的电压放大倍数为 10 倍左右，电路 参数如下：R4=100kΩ ，R5=910kΩ ，R3 为 10kΩ 电位器， C1=100μ F。 3）有源滤波电路：采用了二阶压控有源低通滤波电路，如图 1-6 所示，作用是把脉搏 信号中的高频干扰信号去掉， 同时把脉搏信号加以放大， 考虑到去掉脉搏信号中的干扰 尖脉冲，所以有源滤波电路的截止频率为 lkHz 左右。为了使脉搏信号放大到整形电路 所需的电压值，通常电压放大倍数选用 1.6 倍左右。集成运放采用 LM324。 4)整形电路：经过放大滤波后的脉搏信号仍是不规则的脉冲信号，且有低频干扰，仍不 满足计数器的要求，必须采用整形电路，这里选用了滞回电压比较器，如图 1-7 所示， 其目的是为了提高抗干扰能力。集成运放采用了 LM339，其电路参数如下：R10=5.1kΩ ， R11=100kΩ ，R12=5.1kΩ 。电源电压±5V。由于 LM339 属于集电级开路输出，使用时输出 端应加 2kΩ 的上拉电阻。图 1-6二阶有源滤波电路图 1-7施密特整形电路和电平转换电路R6、R7 1.6kΩ ，R8 l5kΩ ， R99.1kΩ ， C2、C3 0.1μ F 5)电平转换电路：由比较器输出的脉冲信号是一个正负脉冲信号，不满足计数器要求 的脉冲信号，故采用电平转换电路，见图 1-7。 (2)放大与整形部分电路 如图 1-8 所示。 +Vcc图 1-8放大与整形部分电路2、倍频电路 该电路的作用是对放大整形后的脉搏信号进行 4 倍频，以便在 15s 内测 出 l min 内的人体脉搏跳动次数，从而缩短测量时间，以提高诊断效率。 倍频电路的形式很多， 如锁相倍频器、 异或门倍频器等， 由于锁相倍频器电路比较复杂，成本比较高，所以这里采用了能满足设计要求的异或门组成的 4 倍频电路，如图 1-9 所示。 图 1-9 G1 和 G2 构成二倍频电路，利用第一个异或门的延迟时间对第二个异或门产生作用，当 输入由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时，都会产生脉冲输出。 电容器 c 的作用是为了增加延迟时间， 从而加大输出脉冲宽度。 根据实验结果选用 C4=33 μ F，R13=10kΩ ，R14= l0kΩ ，C5= 6.8μ F。由两个二倍频电路就构成了四倍频电路。其中异或 门选用了 CC4070。 3、基准时间产生电路 基准时间产生电路的功能是产生一个周期为 30s(即脉冲宽度为 15s)的脉冲信号，以控制在 15s 内完成一分钟的测量任务。实现这一功能的方案很多，我们 采用如图 1-10 的方案。 秒脉冲发生器图 1-10十五分频器基准时间产生电路框图二分频电路由框图可知，该电路由秒脉冲发生器、十五分频电路和二分频电路组成。 (1)秒脉冲发生器 电路如图 1-11 所示。为了保证基准时间的准确，采用了石英晶体 振荡电路，石英晶体的主频为 32．768kHz，反相器采用 CMOS 器件， R15 可在 5～30MΩ 范围 内选择，R16 可在 10～150kΩ 范围内选择，振荡频率基本等于石英晶体的谐振频率，改变 C7 的大小对振荡频率有微调的作用。 这里选用 R15 为 5.1MΩ ， 16 为 51kΩ ， 6 为 56pF， 7 为 3～ R C C 56pF，反相器利用了 CC4060 中的反相器，如图 1-11 和 1-12 所示。选用 CC4060 14 位二进 制计数器对 32．768kHz 进行 14 次二分频，产生一个频率为 2Hz 的脉冲信号，然后用双 D 触发器 CC4013 进行二分频得到周期为 1s 的脉冲信号。C6图 1-11石英晶体振荡器图 1-12秒脉冲发生器(2)十五分频和二分频器 电路如图 1-13 所示， SN74161 组成十五进制计数器， 由 进行 十五分频， 然后用 CC4013 组成二分频电路， 产生一个周期为 30s 的方波， 即一个脉宽为 15s 的脉冲信号。 (3)基准时间产生部分的电路图 如图 1-14 所示。图 1-13十五分频和二分频电路图 1-14基准时间产生电路图4、计数、译码、显示电路 该电路的功能是读出脉搏数，以十进制数形式用数码管显 示出来，如图 1-15 所示。图 1-15计数、译码、显示电路因为人的脉搏数最高是 150 次／min， 所以采用 3 位十进制计数器即可。 该电路用双 BCD 同步十进制计数器 CC4518 构成 3 位十进制加法计数器， CC4511BCD-七段译码器译码， 用 用七段数码管 LT547R 完成七段显示。 5、控制电路 控制电路的作用主要是控制脉搏信号经放大、整形、倍频后进入计数器 的时间，另外还应具有为各部分电路清零等功能，如图 1-16 所示。图 1-16控制电路1.3.3 画总电路图 根据以上设计好的单元电路和图 1-1 所示的框图，可画出本题的总体电路，如图 1-17 所示。图 1-17脉搏计的总体电路图1.3.4 元器件的选择 从某种意义上讲， 电子电路的设计就是选择最合适的元器件， 并把它们最好地组合起来。 因此在设计过程中， 经常遇到选择元器件的问题， 不仅在设计单元电路和总体电路及计算参 数时要考虑选哪些元器件合适，而且在提出方案、分析和比较方案的优缺点时，有时也需要 考虑用哪些元器件以及它们的性能价格比如何等。怎样选择元器件呢，必须搞清两个问题。 第一，根据具体问题和方案，需要哪些元器件， ，每个元器件应具有哪些功能和性能指标； 第二，有哪些元器件实验室有，哪些在市场上能买到，性能如何，价格如何？体积多大？电 子元件种类繁多，新产品不断出现，这就需要经常关心元器件的信息和新动向，多查资料。 1．一般优先选用集成电路 集成电路的应用越来越广泛，它不但减小了电子设备的体 积、成本，提高了可靠性，安装、调试比较简单，而且大大简化了设计，使数字电路的设计 非常方便。 现在各种模拟集成电路的应用也使得放大器、 稳压电源和其他一些模拟电路的设 计比以前容易得多。例如：+5V 直流稳压电源的稳压电路，以前常用晶体管等分立元件构成串联式稳压电路，现在一般都用集成三端稳压器 7805 构成。二者相比，显然后者比前者简 单得多，而且很容易设计制作，成本低、体积小、重量轻、维修简单。但是，不要以为采用 集成电路一定比用分立元件好， 有些功能相当简单的电路， 只要一只二极管或三极管就能解 决问题，若采用集成电路反而会使电路复杂，成本增加。例如 5～10MHz 的正弦信号发生器， 用一只高频三极管构成电容三点式 LC 振荡器即可满足要求。若采用集成运放构成同频率的 正弦波信号发生器，由于宽频带集成运放价格高，成本必然高。因此在频率高、电压高，电 流大或要求噪声极低等特殊场合仍需采用分立元件，必要时可画出两种电路进行比较。 2．怎样选择集成电路 集成电路的品种很多，选用方法一般是“先粗后细” ，即先根据 总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路， 然后考虑具体性能， 最后根据价格等因素选用 某种型号的集成电路。例如需要构成一个三角波发生器，既可用函数发生器 8038，也可用 集成运放构成。 为此就必须了解 8038 的具体性能和价格。 若用集成运放构成三角波发生器， 就应了解集成运放的主要指标， 选哪种型号符合三角波发生器的要求， 货源和价格等情况如 何，综合比较后再确定是选用 8038 好，还是选用集成运放构成的三角波发生器好。 选用集成电路时，除以上所述外，还必须注意以下几点： ①应熟悉集成电路的品种和几种典型产品的型号、性能、价格等，以便在设计时能提出 较好的方案，较快地设计出单元电路和总电路。 ②选择集成运放，应尽量选择“全国集成电路标准化委员会提出的优选集成电路系列” (集成运放)中的产品。 ③同一种功能的数字集成电路可能既有 CMOS 产品，又有 TTL 产品，而且 TTL 器件中有 中速、高速、甚高速、低功耗和肖特基低功耗等不同产品，CMOS 数字器件也有普通型和高 速型两种不同产品，选用时一般情况可参考表 1-1。对于某些具体情况，设计者可根据它们 的性能和特点灵活掌握。对器件性能的要求 工作频率 不高(例如 5MHz 以下) 高(例如 30MHZ) 较低(例如 1MHz 以下) 较高 功耗小或输入电阻大，或抗干扰 容限大，或高低电平一致性好 表 1-1 选用 TTL 和 CMOS 的规则 其他要求 使用方便、成本低、不易损坏 推荐选用的器件种类 产品种类 肖特基低功耗 TTL 高速 TTL 普通 CMOS 高速 CMOS④CMOS 器件可以与 TTL 器件混合使用在同一电路中， 为使二者的高、 低电平兼容， CMOS 器件应尽量使用+5V 电源。但与用+15V 供电的情况相比，某些性能有所下降，例如，抗干扰 的容限减小， 传输延迟时间增长等。 因此， 必要时 CMOS 器件仍需+15V 电源供电， 此时， CMOS 器件与 TTL 器件之间必须加电平转换电路。 ⑤集成电路的常用封装方式有三种：即扁平式、直立式和双列直插式，为便于安装、更换、调试和维修，一般情况下，应尽可能选用双列直插式集成电路。 3．阻容元件的选择 电阻和电容是两种常用的分立元件，它们的种类很多，性能各异。 阻值相同、 品种不同的两种电阻或容量相同、 品种不同的两种电容用在同一电路中的同一位 置，可能效果大不一样；此外，价格和体积也可能相差很大。设计者应当熟悉各种常用电阻 和电容的种类、性能和特点，以便根据电路的要求进行选择。 1.3.5 计算参数 在电子电路的设计过程中，常常需要计算一些参数。例如，在设计积分电路时，不仅要 求出电阻值和电容值，而且还要估算出集成运放的开环电压放大倍数、差模输入电阻、转换 速率、 输入偏置电流、 输入失调电压和输入失调电流及温漂， 才能根据计算结果选择元器件。 至于计算参数的具体方法，主要在于正确运用在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基 础”中已经学过的分析方法，搞清电路原理，灵活运用计算公式。对于一般情况，计算参数 应注意以下几点： ①各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当裕量，以 保证电路在规定的条件下，能正常工作，达到所要求的性能指标。 ②对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。 ③涉及元器件的极限参数(例如整流桥的耐压)时，必须留有足够的裕量，一般按 1.5 倍左右考虑。例如，如果实际电路中三极管 c、e、两端的电压 UCE 的最大值为 20V，挑选三 极管时应按 U(BR)CEO≥30V 考虑。 ④电阻值尽可能选在 1MΩ 范围内， 最大一般不应超过 10MΩ ， 其数值应在常用电阻标称 值系列之内，并根据具体情况正确选择电阻的品种。 ⑤非电解电容尽可能在 100pF~0.1μ F 范围内选择，其数值应在常用电容器标称值系列 之内，并根据具体情况正确选择电容的品种。 ⑥在保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少器件品种，减小元器件的功耗 和体积，为安装调试创造有利条件。 ⑦应把计算确定的各参数值标在电路图的恰当位置。1.4电子电路安装与调试电子电路设计完毕以后， 需要进行电路安装。 电子电路的安装技术与工艺在电子工程技 术中占有十分重要的位置，不可轻视。安装技术与工艺的优劣，不仅影响外观质量，而且影 响电子产品的性能，并且影响到调试与维修，因此，必须给予足够的重视。 1.4.1 电子电路的安装 备好按总体电路图所需要的元器件等以后， 如何把这些元器件按电路图组装起来， 电路 各部分应放在什么位置，是用一块电路板，还是用多块电路板组装，一块板上电路元件又是 如何布置等等，这都属于电路安装布局的问题。 电子电路安装布局分电子装置整体结构布局和电路板上元器件安装布局两种。一、整体结构布局 这是一个空间布局的问题。应从全局出发，决定电子装置各部分的空间位置。例如，电 源变压器、电路板、执行机构、指示与显示部分、操作部分、以及其他部分等，在空间尺寸 不受限制的场合， 这些都比较好布局； 而在空间尺寸受到限制且组成部分多而复杂的场合时， 布局是十分艰难的，常常要对多个布局方案进行比较，多次反复是常有的事。 整体结构布局没有一个固定的模式，只有一些应遵循的原则： ’ 1．注意电子装置的重心平衡与稳定。为此，变压器和大电容等比较重的器件应安装在 装置的底部，以降低装置的重心，还应注意装置前后、左右的重量平衡。 2．注意发热部件的通风散热。为此，大功率管应加装散热片，并布置在靠近装置的外 壳，且开凿通风孔，必要时加装小型排风扇。 3．注意发热部件的热干扰。为此，半导体器件、热敏器件、电解电容等应尽可能远离 发热部件。 4． 注意电磁干扰对电路正常工作的影响， 容易接受干扰的元器件(如高放大倍数放大器 的第一级等)应尽可能远离干扰源(如变压器、高频振荡器、继电器、接触器等)。当远离有 困难时，应采取屏蔽措施(即将干扰源屏蔽或将易受干扰的元器件屏蔽起来)。此外，输入级 也应尽可能远离输出级。 5． 注意电路板的分块与布置。 如果电路规模不大或电路规模虽大但安装空间没有限制， 则尽可能采用一块电路板，否则采用多块电路板。分块的原则是按电路功能分块，不一定一 块一个功能，可以一块有几个功能的电路。电路板的布置可以卧式，也可以立式布置，这要 视具体空间而定。不论采用哪一种，都应考虑到安装、调试和检修的方便。此外，与指示和 显示有关的电路板最好是安装在面板附近。 6．注意连线的相互影响。强电流线与弱电流线应分开走，输入级的输入线应与输出级 的输出线分开走。 7．操作按钮、调节按钮、指示器与显示器等都应安装在装置的面板上。 8．注意安装、调试和维修的方便，并尽可能注意整体布局的美观。前述七项布局的原 则是从技术角度出发提出来的，在尽量满足这些原则的前提下，应特别注意安装、调试和维 修方便，以及整体美观。否则，不是一个好的整体布局，甚至是一个无法实现的整体布局。 二、电路板结构布局 在一块板上按电路图把元器件组装成电路， 其组装方式通常有两种： 插接方式和焊接方 式。插接方式是在面包板上进行，电路元器件和连线均接插在面包板的孔中；焊接方式是在 印刷板上进行，电路元器件焊接在印刷板上，电路连线则为特制的印刷线。 不论是哪一种组装方式， 首先必须考虑元器件在电路板上的结构布局问题。 布局的优劣 不仅影响到电路板的走线、调试、维修以及外观，也对电路板的电气性能有一定影响。 电路板结构布局也没有固定的模式， 不同的人所进行的布局设计有不同的结果， 这不足 为奇，但有如下一些供参考的原则：1、首先布置主电路的集成块和晶体管的位置。安排的原则是，按主电路信号流向的顺 序布置各级的集成块和晶体管。当芯片多，而板面有限时，则布成一个“U”字形， “U”字 形的口一般应尽量靠近电路板的引出线处， 以利于第一级的输入线、 末级的输出线与电路板 引出线之间的连线。此外，集成块之间的间距(即空余面积)应视其周围元器件的多少而定。 2、安排其他电路元器件(电阻、电容、二极管等)的位置。其原则是，按级就近布置。 换句话说，各级元器件围绕各级的集成块或晶体管布置。如果有发热量较大的元器件，则应 注意它与集成块或晶体管之间的间距应足够大些。 3、连线布置。其原则是，第一级输入线与末级的输出线，强电流线与弱电流线、高频 线与低频线等应分开走，其间距离应足够大，以避免相互干扰。 4、合理布置接地线。为避免各级电流通过地线时产生相互间的干扰，特别是末级电流 通过地线对第一级的反馈干扰， 以及数字电路部分电流通过地线对模拟电路产生干扰， 通常 采用地线割裂法使各级地线自成回路，然后再分别一点接地，如图 1-18（a）所示。换句话 说，各级的地是割裂的，不直接相连，然后再分别接到公共的一点地上。（a）一点接地 1-18 地线布置（b）串联接地根据上述一点接地的原则，布置地线时应注意如下几点： ①输出级与输入级不允许共用一条地线。 ②数字电路与模拟电路不允许共用一条地线。 ③输入信号的“地”应就近接在输入级的地线上。 ④输出信号的“地”应接公共地，而不是输出级的“地” 。 ⑤各种高频和低频退耦电容的接“地”端应远离第一级的地。 显然， 上述单点接地的方法可以完全消除各级之间通过地线产生的相互影响， 但接地方 式比较麻烦，且接地线比较长，容易产生寄生振荡。因此，在印刷电路板的地线布置上常常 采用另一种地线布置方式，即串联接地方式，如图 1-18(b) 所示，各级地一级级直接相连 后再接到公共的地上。 在这种接地方式中，各级地线可就近相连，接地比较简单，但因存在地线电阻(如图中 虚线所示)，各级电流通过相应的地线电阻产生干扰电压，影响各级的工作。为了尽量抑制 这种干扰，常常采用加粗和缩短地线的方法，以减小地线电阻。 5、电路板的布局还应注意美观和检修方便。为此，集成块的安置方式应尽量一致，不 要横的横、竖的竖，电阻、电容等元器件亦应如此。 1.4.2 电子电路的调试电子电路的调试在电子工程中占有重要地位， 是对设计电路的正确与否及性能指标的检 测过程，也是初学者实践技能培养的重要环节。 调试过程是利用符合指标要求的各种电子测量仪器，如示波器、万用表、信号发生器、 频率计、逻辑分析仪等，对安装好的电路或电子装置进行调整和测量，以保证电路或装置正 常工作，同时，判别其性能的好坏、各项指标是否符合要求等。因此，调试必须按一定的方 法和步骤进行。 1、调试的方法和步骤 ①不通电检查 电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查接线是否正确，包括 多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。查线 的方式有两种： 一种是按照设计电路接线图检查安装电路， 在安装好的电路中按电路图一一 对照检查连线； 另一种方法是按实际线路， 对照电路原理图按两个元件接线端之间的连线去 向检查。无论哪种方法，在检查中都要对已经检查过的连线做标记，使用万用表检查连线很 有帮助。 ②直观检查 连线检查完毕后，直观检查电源、地线、信号线、元器件接线端之间有无 短路，连线处有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元器件引线端有无错接、 反接，集成块是否插对。 ③通电检查 把经过准确测量的电源电压加入电路， 但暂不接入信号源信号。 电源接通 之后不要急于测量数据和观察结果，首先要观察有无异常现象，包括有无冒烟、有无异常气 味、触摸元件是否有发烫现象、电源是否短路等。如果出现异常，应立即切断电源，排除故 障后方可重新通电。 ④分块调试包括测试和调整两个方面。 测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行测 量；调整则是在测试的基础上对电路的结构或参数进行修正，使之满足设计要求。 为了使测试能够顺利进行， 设计的电路图上应标出各点的电位值、 相应的波形以及其他 参考数值。 调试方法有两种。 第一种是采用边安装边调试的方法， 也就是把复杂的电路按原理图上 的功能分块进行调试，在分块调试的基础上逐步扩大调试的范围，最后完成整机调试，这种 方法称为分块调试。采用这种方法能及时发现问题和解决问题，这是常用的方法，对于新设 计的电路更为有效。另一种方法是整个电路安装完毕后，实行一次性调试。这种方法适用于 简单电路或定型产品。这里仅介绍分块调试。 分块调试是把电路按功能分成不同的部分， 把每个部分看成一个模块进行调试。 比较理 想的调试程序是按信号的流向进行， 这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信 号，为最后的联调创造条件。分块调试分为静态调试和动态调试。 静态调试一般指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位。 如测试模拟电路的静态 工作点， 数字电路的各输入、 输出电平及逻辑关系等， 将测试获得的数据与设计值进行比较， 若超出指标范围，应分析原因，并进行处理。动态调试可以利用前级的输出信号作为后级的输入信号， 也可利用自身的信号来检查电 路功能和各种指标是否满足设计要求，包括信号幅值、波形的形状、相位关系、频率、放大 倍数、输出动态范围等。模拟电路比较复杂，而对数字电路来说，由于集成度比较高，一般 调试工作量不大， 只要元器件选择合适， 直流工作点状态正常， 逻辑关系就不会有太大问题。 一般是测试电平的转换和工作速度等。 把静态和动态的测试结果与设计的指标进行比较， 经进一步分析后对电路参数实施合理 的修正。 ⑤整机联调对于复杂的电子电路系统， 在分块调试的过程中， 由于是逐步扩大调试范围， 故实际上已完成了某些局部联调工作。 只要做好各功能块之间接口电路的调试工作， 再把全 部电路接通，就可以实现整机联调。整机联调只需要观察动态结果，即把各种测量仪器及系 统本身显示部分提供的信息与设计指标逐一比较，找出问题，然后进一步修改电路参数，直 到完全符合设计要求为止。 调试过程中不能单凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。使用示波器时，最好把示波器 的信号输入方式置于“DC”挡，它是直流耦合方式，同时可以观察被测信号的交、直流成分。 被测信号的频率应处在示波器能够稳定显示的频率范围内， 如果频率太低， 观察不到稳定波 形时，应改变电路参数后测量。 2、调试注意事项 ①测试之前要熟悉各种仪器的使用方法， 并仔细加以检查， 避免由于仪器使用不当或出 现故障而作出错误判断。 ②测试仪器和被测电路应具有良好的共地， 只有使仪器和电路之间建立一个公共地参考 点，测试的结果才是准确的。 ③调试过程中，发现器件或接线有问题需要更换或修改时，应关断电源，待更换完毕认 真检查后方可重新通电。 ④调试过程中，不但要认真观察和检测，还要认真记录。包括记录观察的现象、测量的 数据、波形及相位关系，必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计不符合的现象更是 记录的重点。 依据记录的数据才能把实际观察的现象和理论预计的结果加以定量比较， 从中 发现问题， 加以改进， 最终完善设计方案。 通过收集第一手资料可以帮助自己积累实际经验， 切不可低估记录的重要作用。 ⑤安装和调试自始至终要有严谨的科学作风，不能抱有侥幸心理。出现故障时，不要手 忙脚乱，马虎从事，要认真查找故障原因，仔细作出判断，切不可一遇到故障解决不了时就 拆线重新安装。 因为重新安装的线路仍然存在各种问题， 况且原理上的问题也不是重新安装 电路就能解决的。 1.4.3 电子电路的故障分析与处理 在实践、训练过程中，电路故障常常不可避免。分析故障现象、解决故障问题可以提高 实践和动手能力。分析和排除故障的过程，就是从故障现象出发，通过反复测试，作出分析判断、 逐步找出问题的过程。 首先要通过对原理图的分析， 把系统分成不同功能的电路模块， 通过逐一测量找出故障所在区域， 然后对故障模块区域内部加以测量并找出故障， 即从一个 系统或模块的预期功能出发， 通过实际测量， 确定其功能的实现是否正常来判断是否存在故 障，然后逐步深入，进而找出故障并加以排除。 假如是原来正常运行的电子电路，使用一段时间出现故障，其原因可能是元器件损坏， 或连线发生短路，也可能是使用条件的变化影响电子设备的正常运行。 1、调试中常见的故障原因 ①实际电路与设计的原理图不符。 ②元器件使用不当。 ③设计的原理本身不满足要求。 ④误操作等。 2、查找故障的方法 查找故障的通用方法是把合适的信号或某个模块的输出信号引到其他模块上， 然后依次 对每个模块进行测试，直到找到故障模块为止。查找的顺序可以从输入到输出，也可以从输 出到输入。找到故障模块后，要对该模块产生故障的原因进行分析、检查。查找模块内部故 障的步骤如下： ①检查用于测量的仪器是否使用得当。 ②检查安装的线路与原理是否一致，包括连线、元件的极性及参数、集成电路的安装位 置是否正确等。 ③测量元器件接线端的电源电压。 使用接插板做实验出现故障时， 应检查是否因接线端 不良而导致元器件本身没有正常工作。 ④断开故障模块输出端所接的负载，可以判断故障来自模块本身还是负载。 ⑤检查元器件使用是否得当或已经损坏。 在实验、 实习中大量使用的是中规模集成电路， 由于它的接线端比较多，使用时会将接线端接错，从而造成故障。在电路中，由于安装前经 过调试，元器件损坏的可能性很小。如果怀疑某个元器件损坏，必须对它进行单独测试，并 对已损坏的元器件进行更换。 ⑥反馈回路的故障判断是比较困难的， 因为它是把输出信号的部分或全部以某种方式送 到模块的输入端口，使系统形成一个闭环回路。在这个闭环回路中只要有一个模块出故障， 则整个系统都存在故障现象。 查找故障需要把反馈回路断开， 接入一个合适的输入信号使系 统成为一个开环系统，然后再逐一查找发生故障的模块及故障元器件等。 前面介绍的通用方法对一般电子电路都适用，但它具有一定的盲目性，效率低。对于自 己设计的系统或非常熟悉的电路，可以采用观察判断法，通过仪器、仪表观察到结果，直接 判断故障发生的原因和部位，从而准确、迅速地找到故障并加以排除。 在电路中， 当某个元器件静态正常而动态有问题时， 往往会认为这个元器件本身有问题， 其实有时并非如此。 遇到这种情况不要急于更换器件， 首先应检查电路本身的负载能力及提供输入信号的信号源的负载能力。把电路的输出端负载断开，检查是否工作正常，若电路空 载时工作正常，说明电路负载能力差，需要调整电路。如断开负载电路仍不能正常工作，则 要检查输入信号波形是否符合要求。 由于诸多因素的影响， 原来的理论设计可能要作修改， 选择的元器件需要调整或改变参 数，有时可能还要增加一些电路或元器件，以保证电路能稳定地工作。因此，调试之后很可 能要对前面的“选择元器件和参数计算”一步中所确定的方案再作修改，最后完成实际的总 体电路，制作出符合设计要求的电子设备。第二部分 基本课程设计2.1 多种波形发生器一、设计要求用中小规模集成芯片设计制作产生方波、 三角波和正弦波等多种波形信号输出的波形发 生器，具体要求如下： 1、输出波形工作频率范围为 0.02HZ~20KHZ，且连续可调； 2、正弦波幅值±10V，失真度小于 1.5%； 3、方波幅值±10V； 4、三角波峰-峰值 20V，各种输出波形幅值均连续可调。二、原理框图1、用正弦波振荡器实现正弦波文氏桥 振荡 方波 形成电路 三角波 形成电路三角波 方波频率 选择控制直流电源图 2-1波形发生器原理框图2、用多谐振荡器实现方波 方波产生 电路 三角波形成 电路 正弦波形成 电路 三角波 频率选择 控制 直流电源 正弦波理框图三、主要参考元器件ICL8038 一片，LM353 两片，电阻、电容若干。四、扩展设计电路所需的直流电源。2.2多功能直流稳压电源一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一个直流稳压电源，具体要求如下： 1、 输出电压范围+3V~+9V，连续可调； 2、 输出电流最大为 800mA； 3、 输出纹波电压&5mV； 4、 稳压系数&3×10-3； 5、 输出内阻&0.1 欧姆。二、原理框图输出电流 扩展电路关机 保护变压整流 电路滤波 电路稳压 电路~220V电路UO图 2-3直流稳压电源原理框三、主要参考元器件电源变压器，整流二极管，滤波电容，LM317，电阻、电容、二极管若干。四、扩展1、输出电流达到 2A； 2、LM317 的关机保护。2.3有线双工对讲机一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一对实现甲、 乙双方异地有线通话的双工对讲机， 具体 要求如下： 1、全双工双向对讲，互不影响，要求声音洪亮清晰； 2、对讲距离 30m~500m； 3、电源电压为 9V，PO≤0.5W。 4、音频失真度小于 10%。具有呼叫 CALL 对方功能。二、原理框图MIC 与放 大电路MIC 与放 大电路4―24―2扬声器与 放大电路线 变 换 电 路线 变 换 电 路扬声器与 放大电路图 2-4双工对讲机原理框图说明：CALL 呼叫的功能。利用发送端产生一个音频信号加到对方扬声器。 4―2 线变换的实现电路实现消侧音的功能。 思考题：如何实现无线双工对讲，画出方框图。三、主要参考元器件LM386 两片，驻极体麦克风，8Ω 扬声器，电阻、电容若干，音频变压器（可选） 。四、扩展制作电路所需工作电源。2.4 一、设计要求多路红外遥控器用中小规模集成芯片设计并制作多路家用电器遥控器，具体要求如下： 1、最少可实现 6 路遥控； 2、遥控距离 5~10m。二、原理框图编 码 器 发 射 器 接 收 器驱动电路二 极 管直流稳压电源 图 2-5 多路遥控器原理框图三、主要参考元器件LC2190（PT2262） ，CX20106（或一体化遥控接收头） ，LC2200（PT2272） ，9013，继 电器，发光二极管，二极管、电阻、电容若干。四、扩展制作所需的稳压电源。2.5防盗报警器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一台防盗报警器，适用于住宅、仓库、办公楼等地，要 求一旦出现偷盗，用指示灯显示并发出声响报警。二、原理框图传感 触发 电路 单稳 态电 路 电 子 开 关 备用 直流 电源 语 音 电 路 音频 放大 电路直流 电源报警 电路图 2-6 防盗报警器原理框图三、主要参考元器件NE555，LQ46（人体红外传感器） ，LM386，继电器，扬声器，二极管、电阻、电容若 干。四、扩展1、设置不间断电源，当电网停电时，备用直流电源自动转换供电。 2、防盗数可根据需要任意扩展。2.6低频功率放大器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作将弱信号放大的低频放大器，具体要求如下： 1、在放大器的正弦信号输入电压幅值为 5～700mV，等效电阻 RL 为 8Ω 条件下，放大通 道应满足： 1） 、额定输出功率 PON≥10W； 2） 、带宽 BW≥50～10000Hz； 3） 、在 PON 下和 BW 内的非线性失真系数≤3％； 4） 、在 PON 下的效率≥55％；5） 、在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω 上的交流噪声功率≤10mW。 2、由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波；频率为 1000Hz，上升和 下降时间≤1μ s、峰一峰值电压为 200mV。二、原理框图图 2-7 低频功率放大器原理框图三、主要参考元器件LM1875，NE5532N，74LS04，二极管、电阻、电容若干。四、扩展1、设计并制作满足本任务要求的直流稳压电源。 2、设计保护电路。2.7镍镉电池充电器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作镍镉电池充电器，要求能同时对一组 5 号、7 号电池进 行快充和慢充，并且有充电指示。二、原理框图快充 AC220V 变压 整流 慢充图 2-8 镍镉电池充电器原理框图三、主要参考元器件变压器，二极管、电阻、开关若干。四、扩展能同时对多组电池进行充电，增加充满自动停止功能。2.8篮球竞赛 30s 计时器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作篮球竞赛 30s 计时器，具体要求如下： 1、具有显示 30s 计时功能。 2、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、启动和停止功能。 3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯。 4、计时器为 30s 递减计时，计时间隔为 1s。 5、计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。二、原理框图暂停 连续图 2-9 篮球竞赛 30s 计时器框图 30s 计时器的总体参考方案框图如图 5-1 所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显 示电路、辅助时序控制电路(简称控制电路)和报警电路等五个部分组成。其中计数器和控制 电路是系统的主要部分。计数器完成 30s 计时外部操功能，而控制电路是直接控制计数器的 直接清零、启动计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。 为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。 ① 操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。② 当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号 (秒脉冲信号) CP，同时计数器完成置数 功能，译码显示电路显示 30s 字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。三、主要参考元器件74LS192，74LS279，74LS00，74LS161，74LS48，555，数码管，电阻、电容若干。四、扩展：1、 暂停和连续计数功能。当暂停后需要连续计数时，计数器继续累计计数。 2、 外部操作开关都应采取消抖措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。2.9多功能数字钟一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作多功能数字钟，具体要求如下： 1、准确计时，以数字形式显示时(00～23)、分(00～59)、秒(00～59)的时间。 2、具有校时功能。二、原理框图如图 6-1 所示为多功能数字钟系统组成框图。由振荡器、分频器、计数器、译码显示等 部分组成，同时具有校时电路进行时间校准。本电路中除振荡器和音响电路外，其余部分也 可通过一片可编程逻辑器件实现。图 2-10多功能数字钟系统组成框图石英晶体振荡器产生的标准信号送入分频器， 分频器将时基信号分频为每秒一次的方波 作为秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”“分”“秒”的数字显示出来， 、 、 其中“秒”和“分”的显示可分别由两级计数器和译码器组成的 60 进制计数器实现， “时” 的显示则由两级计数器和译码器组成的 24 进制计数电路实现。 校时电路在刚接通电源或钟表走时出现误差时进行时间校准。 校时电路可通过两只功能 键进行操作，即工作状态选择键 P1 和校时键 P2 配合操作完成计时和校时功能。当按动 P1 键时，系统可选择计时、校时、校分、校秒等四种工作状态。连续按动 P1 键时，系统按上 述顺序循环选择(通过顺序脉冲发生器实现)。当系统处于后三种状态时(即系统处于校时状 态下)，再次按下 P2 键，则系统以 2Hz 的速率分别实现各种校准。各种校准必须互不影响， 即在校时状态下，各计时器间的进位信号不允许传送。当 P2 键释放，校时就停止。按动 P1 键，使系统返回计时状态时，重新开始计时。三、主要参考元器件晶振 32768Hz，74LS90，74LS48，74LS92，555，数码管，8Ω 扬声器，电阻、电容若 干。四、扩展1、仿电台整点报时。 2、定时控制，在 24h 内以 5min 为单位，根据需要在若干个预定时刻(可按照作息时间 表安排)发出信号并驱动音响电路进行“闹时” 。2.10 智力竞赛抢答器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作智力竞赛抢答器，具体要求如下： 1、数字抢答器应具有数码锁存、显示功能、抢答组数分为八组，即序号 0，1，2，3， 4，5，6，7，优先抢答者按动本组序号开关，组号立即锁存到 LED 显示器上，同时封锁其 他组号。 2、系统设置外部清除键，按动清除键，LED 显示器自动清零灭灯。二、原理框图显示电 路 报警电路 外操作 开关30s 定时电路 门控电路译码电 路RS 锁存器 8 线―3 线优先编码器012 34 56 7图 2-11抢答器框图三、主要参考元器件74LS148，74LS279，74LS74，74LS10，74LS90，74LS48，数码管，电阻等。四、扩展定时报警功能。抢答者在 30s 内进行抢答，抢答有效，终止定时；30s 定时到，无抢答 者本次抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灭灯。2.11数字频率计一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作测量方波频率的数字频率计，具体要求如下： 1、频率测量范围：l Hz～10kHz。 2、数字显示位数：4 位数字显示。 3、测量时间：t≤2s，即信号输入后 2s 内显示被测信号频率。 4、被测信号幅度范围 0．5V～5V。二、原理框图图 2-12数字频率计原理框图三、主要参考元器件晶振(32768Hz)、CC4060、74LSl60 、CC4、74LS47、F741、数码管。四、扩展测量正弦信号频率。2.12交通灯控制电路一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作十字路口的交通灯控制电路，具体要求如下： 1、用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用逻辑开关启动交通灯控制器。 2、东西方向、南北方向交替允许通行。如东西向绿灯亮 20s，接着东西向黄灯闪 4s， 同时南北向红灯亮 24s；南北向由红灯变绿灯，东西向由黄灯变红灯，同样南北向绿灯 亮 20s，接着南北向黄灯闪 4s，同时东西向红灯亮 24s；如此循环。二、原理框图图 2-13 交通灯控制电路框图三、主要参考元器件晶振(32768Hz)、CD4060、74LSl92 、74LSl57、CC、数码管。四、扩展1、特殊情况能实现手控通行； 2、外部清零。2.13 九位按键数字密码锁 一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作十字路口的交通灯控制电路，具体要求如下： 1、编码按钮分别为 1，2，?，9 九个按键，其中 5 个密码键，4 个伪码键。 2、用发光二极管作为输出指示灯，灯亮代表锁“开” ，暗为“不开” 。 3、设计开锁密码，并按此密码设计电路。密码可以是 1～9 位数。若按动的开锁密码正 确，发光二极管变亮，表示电子锁打开。并在开锁 7 秒后，电路恢复初始状态。 4、该电路应具有防盗功能，密码顺序不对或密码有误时系统自动复位；若按错 4 个伪 码键中任何一个，电路将被封锁 5 分钟。二、原理框图报警电路 门铃按键 控 制 电 路门铃电路 CP 编码电路 开锁电路编码按键伪码按键5 分延时电路7 秒延时电路图 2-14 数字密码锁原理框图三、主要参考元器件CC、8、555、BS202，蜂鸣器、电阻、电容若干。四、扩展1、防盗报警功能。密码顺序不对或密码有误时系统自动复位；如果开锁时间超过 5 分 钟，则蜂鸣器发出 l kHz 频率信号报警。 2、设计门铃电路，按动门铃按钮，发出 500Hz 的频率信号或音乐信号，可使编码电路 清零，同时可解除报警。2.14住院病人传呼器一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一种无线传呼器，供医院住院病人传呼医护人员使用， 具体要求如下： 1、 住院病人通过按动自己的床位按钮开关向医护人员发出传呼信号； 2、 一旦有病人发出传呼信号， 医护人员值班室设置的显示器即显示出该病人的床位编 号，同时扬声器声响提示值班人员；二、原理框图床 位 开 关编 码 器发 射 器接 收 器译码 驱动 电路数 码 管直流稳压电源 图 2-15 传呼器原理框图发声传呼电路三、主要参考元器件MT8870，DT5086，LD，共阴数码管，三极管、二极管、电阻、电容若干。四、扩展设计传呼器所需的直流稳压电源。2.15 数字电压表 一、设计要求数字电压表是一种直接用数字显示的电压测量仪表。 本题要求用中小规模集成芯片设计1 1 3 并制作一个 2 位的数字电压表。 所谓 2 位是能测量显示出十进制数 ， 即个位、 3十位、百位的范围为 0～9，而千位为 0 和 l 两种状态，称为半位。具体要求如下： 1、 MCl4433 为 A／D 转换器设计制作一个数字电压表， 用 用三位半表头或 4 位七段数码 管显示测量结果。 2、测量范围为 0～1.999 V，0～19.99 V，0～199．9V。转换误差允许最低位有±1 个 数字的跳动。 3、用 1.99 V 和 1 99mV 的模拟电压作输入，校准电压表的读数。 4、测试线性误差，用标准数字电压表监视输入信号由 0～1.999V 连续变化，读出相应 的显示数据，其最大偏差为线性误差。二、原理框图图 2-16 数字电压表原理框图三、主要参考元器件MC14433，MC1403，电阻、电容若干。四、扩展自动转换量程。2.16 彩灯控制器一、设计要求节目彩灯五彩缤纷，彩灯的控制电路种类繁多。要求用中小规模集成芯片（移位寄存器 为核心元件）设计并制作一个 8 路彩灯控制器。具体要求如下：1、彩灯控制电路要求控制 8 个以上的彩灯。 2、要求彩灯组成两种以上花型，每种花型连续循环两次，各种花型轮流交替。二、原理框图 三、主要参考元器件7。四、扩展多种花形。图 2-17 彩灯控制器原理框图2.17 数字温度计一、设计要求温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。 本课题要求用中小规模集成芯片 设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下： 1、测量范围 0～200 度。 2、测量精度 0.1 度。 3、4 位 LED 数码管显示。二、原理框图传感器 放大系统 A/D 转换 显示图 2-18 数字温度计原理框图三、主要参考元器件硅热敏晶体管，LM324，CC7107，电阻及电容若干。四、扩展温度超过 40 度报警。2.18数字电子秤一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一个数字电子秤，具体要求如下： 1、测量范围：0～1.999kg、0～19.99kg、0～199.9kg、0～1999kg。2、用数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示。二、原理框图图 2-19 数字电子秤原理框图三、主要参考元器件传感器，ICL7107，LM324，LM339，LED 数码管，电阻及电容若干。四、扩展自动切换量程。2.19峰值检测系统一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一峰值检测系统，具体要求如下： 1、 用传感器和检测电路测量某建筑物的最大承受力。 传感器的输出信号为 0～5mV， mV l 等效于 400kg。 2、测量值用数字显示，显示范围为 。 3、峰值电压保持稳定。二、原理框图图 2-20 峰值检测系统原理框图三、主要参考元器件μ A741，集成采样/保持器 LF398，74121，MC1403，MC14433，CC4511，MC1413，LED 数码管。四、扩展传感器的输出信号分为四档：1～10μ V、10～100μ V、100μ V～l mV，1～10mV，要求 能够自动切换量程。2.20 电子琴一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一电子琴，具体要求如下： 设计可程控的 12 个半音产生电路，要求具有小字组、小字一组、小字二组、小字三组 的 4 组音阶。应设计的单元电路有：①⑧琴键单元；②优先编码系统；③译码系统；④程控 半音音阶发生器；⑤最高(小字三组)、高(小字二组)、中(小字一组)、低(小字组)音阶选择 器；⑥低通滤波器；⑦音量控制器；⑧功率放大器；⑨扬声器。二、原理框图图 2-21 电子琴原理框图三、主要参考元器件琴键开关， 74LS04 ， 74LS148 ， 74LSl0 ， 74LS138， CC4051B ， NE555 ， LM386 ， LM324。四、扩展设计每组有 12 个半音，共有五组音阶的电子琴。2.21 液面测量计一．设计要求 用简单元件设计测量液面是否漫溢的仪器，要求如下： 1． 在液面处于不同的高度和漫溢时有指示，至少分为 16 个等级； 2． 液面超过预警线时发出声响警报。 二．原理框图液面探 测部分液面信息 处理电路报警电路液面高 度显示图 2-22 液面测量计原理框图 三．主要参考元件 LDE×4 CD4066×4 双向开关 四．扩展部分 设计液面高度显示电路（也可把液面分为若干等级，用数字量来指示） 。 电阻 330Ω ×4 180K×4 2.2K×1 BC148×1 蜂鸣器2.22声光控制路灯设计如下图，设计一个声光控制开关，用声音和光照同时控制，当光线很暗的时候有声音触 发就打开开关（控制一个 6v/100mA 小灯泡负载） ，开关延迟时间在 5-15 秒之间可以调整。 当光线较强的时候声控不起作用。声音放 大器光控 电路触 发 控 制 电 路接口驱 动电路思考题：灯控接口有什么要求？如何选择接口电路？三、主要参考元件驻极体话筒；光敏电阻；晶体管；定时器 555；发光二极管；电阻、电容器、二极 管若干。 四．扩展部分 延时时间用数字显示(采用共阳极数码管 SBS5101),单位时间 1s,为显示范围为 0～9s2.23 人体温度超限报警器一、 基本要求设计一个体温超限报警器，当采集的温度高于或者低于人体温度 10 度的时候。发出报 警声音。系统采用 3V 直流供电。 （注：温度传感器只能采用热敏电阻）温度检测与 放大电路 二、 主要参考元器件电压比较、 触发电路声音 报警电路负温度系数热敏电阻，集成电压比较器，电位器，晶体三极管若干，蜂鸣器、小喇叭等。 三、 扩展 数字显示温度值。 思考题：温度信号的采集常用有哪些方式？各有什么优缺点？2.24 程控放大器设计一、 设计要求程控放大器（可编程放大器）是指放大倍数可由按键控制，或由编程控制的放大器。程 控放大器是智能仪器中必不可少的前置放大器。它的优点是放大倍数控制方便、灵活，易于 调整。 用中小规模集成芯片设计并制作程控放大器，具体要求如下： （1）输入信号 Ui&0.1mV 信号的最高频率为 1kHz。 （2）通过集成运算放大器、多路开关实现其增益器 2 （i=0,1,2,3,4,5,6,7）递增，即 一步为 6bB。 （3） 放大倍数的控制用 8 位琴键开关，或 8 个单刀开关，或来自微机的 8 位数据。i二、 原理框图R-2R 电阻网络 Ui + 0 1 2 7 八选一模拟开关 琴 键 开 8 关 3 编码器 锁存器 ∞ + UoCP 形成及延时 8 图 2-25 程控放大器原理框图三、主要参考元器件双踪示波器 1 台，音频信号发生器 1 台，稳压电源若干，数字万用表 1 只，运放 LM324，模 拟开关 CD4051，锁存器 74LS75，其他门电路若干。四、 扩展与 PC 或单片机形成接口，采用简单的 C 语言程序控制放大器。2.25 集成电路扩音机一、 设计要求 用集成电路设计并制作能完成音频信号的低放和功放的集成电路扩音机。前置放大器 的放大元件采用 LM324，用单电源供电，采用同相放大电路（输入阻抗高） 。音调控制电路 为常用的反馈电路，由控制网络和 LM324 做成的放大电路组成，功放级由集成功放模块 TDA2030 及外围电路组成。 1.额定输出功率 POR≥10W; 2. 带宽 BW≥（50～10000）Hz； 3.在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω 上的噪声功率≤10mW; 4. 在 POR 下和 BW 内的非线性失真系数≤3%； 5.自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源; 二、 原理框图输入前置级音调级功效级频率补偿图 2-26 扩音机电路框图 二、 主要参考元器件运算放大器 2 只，集成功放器 1 只，电位器 2 只，电容电阻若干、喇叭 1 只。 三、 扩展 对该系统加入频率补偿电路，以使该系统发出的声音接近原始语音。 思考题：画出 D 类功放原理图并说明。2.26 AM 无线话筒设计一个调幅无线话筒，系统频率 535KHz-1605KHz。传输距离大于 2 米。工作电压 3v。 一、基本要求 （1）发射功率： ? 10mW； （2）发射机调幅系数：m = 30％； （3）发射机调制信号频率范围：300HZ～3000HZ ； MIC 与放大 电路 AM 调制电 路 耦合天线驻极体话筒本振二、 电容话筒 主要参考元器件 驻极体麦克风，运算放大器，三极管，电位器，中周，1MHz 晶体，电容电阻若干、AM 收音 机。 三、 扩展 提高发射距离。思考题：各级电路的信号电平关系是怎么样的？如何设计才能满足电平匹配？2.27 简易数控直流电源（电压源）一、基本要求 1.输出电压：范围 5~~12V，电压纹波不大于 10mV； 2.输出电流：500mA； 3.输出电压用 LED 显示； 4.为实现上述几部分工作，自制一稳压直流电源，输出±15V 5.应具有 3~4 个档位控制输出电压的高低，步进自定； 二、 主要参考元器件CD4017，数字电位器，电位器，LM317 稳压集成电路，电容电阻若干、LED 发光二极管。 三、 扩展 采用 LED 数码管直接显示输出电压，增加电压调节范围。思考题：如何使输出电压纹波更小？2.28调频无线报警器设计一个开关信号触发的无线报警发射器， 当开关触发一次后， 系统自动启动并发出无 线电音频报警信号，接收机（FM 收音机）接收该音频报警信号。 一、基本要求 1.报警发射频率范围为：88――108(MHZ) 2.距离 10 米以上。 3.接收机采用收音机或自己定制。 4.报警信号一经触发自动保持，直到手动复位。 报警按健 报 警 音频 发 生器 二、 主要参考元器件 FM 振荡、 发射电路开关，音乐片，电位器，高频晶体管，电感线圈，可控硅，电容电阻若干、成品 FM 收音机 一只。 三、 扩展 接收机自制，采用不同声音区分报警区域。 思考题：什么是频率稳定度？怎么保证发射机工作频率稳定？2.29 短距离红外光通信设计并制作一个红外光信号通信装置，如下图所示： 音频 输入 红外光 调制电路 红外光 解制电路 音频 放大一、基本要求 1、 传输距离大于 20CM，音频频率响应范围 300Hz――8000Hz(-3dB)。 2、 全程失真度小于 10%（1KHz 测试） 。 3、 音频输出功率大于 50MW。 二、 主要参考元器件红外发光、接收二极管，LM386 集成功放，电位器，晶体三极管，运算放大器，电容电阻若 干、喇叭、麦克风。 三、 扩展 如何提高作用距离，进一步减少干扰和失真度。 思考题：怎么提高传输距离和改善音质？2.30 音频功率信号发生器设计并制作一个音频功率信号发生器，系统组成框图如下： 频率调 整电路 正弦波 产生 音频功率 放大器负载一、基本要求 1.额定输出功率 PO≥1W（8 欧姆负载）; 2. 频率范围（500～10000）Hz 可调； 3.输出波形为正弦波（失真度小于 10%）; 二、 主要参考元器件运算放大器，TDA2822 集成功放，电位器，电容电阻若干、开关。 三、 扩展 可调频率范围扩展到 50-10000Hz 可调。思考题：如何保证输出信号幅度基本不变化（如何稳定输出幅度）？2.31 声音强度指示器一、基本要求 设计并制作一个声音强度指示器，声强采用至少 5 级 LED 电平指示，示意图如下： 音频 放大器 LED 指 示驱动 至少 5 级 LED1、 可以采用 LED 电平指示专用集成电路。 2、 拾音器采用驻极体电容式 MIC。 二、 主要参考元器件运算放大器，电压比较器，LED 发光二极管若干，集体三极管若干，电位器，电容电阻若干、驻极体麦克风。 三、 扩展 采用数字方式显示声音强度。 思考题：如果要实现声音超过某电平时电路发出声音报警该怎么修改设计？2.32 光线强度指示器一、基本要求 设计并制作一个光线强度指示器，光强采用至少 5 级 LED 电平指示，示意图如下： 直流 放大器 光敏 电阻 1、 可以采用 LED 电平指示专用集成电路。 2、 光电传感器采用普通非线性光敏电阻。 二、 主要参考元器件 LED 指 示驱动 至少 5 级 LED光敏电阻，集成运放，电位器，晶体三极管若干，电容电阻若干、LED 发光二极管若干。 三、 扩展 采用数字方式显示光线强度。 思考题：如果要实现光线过弱时电路发出声音报警该怎么修改设计？2.33 光阻断式报警器一、基本要求 设计并制作一个红外光阻断报警器，当红外光被阻断后立即发出声音报警信号 且只能等复位按键按下才解除。LED 驱动 红外光束光电信 号放大声音报 警电路1、 作用距离大于 20CM。 2、 报警声音不限。二、主要参考元器件红外 LED 发送与接收二极管，集成运放，蜂鸣器，音乐片，电位器，晶体三极管若干，电容 电阻若干，按键开关，可控硅等。 三、 扩展 进一步提高作用距离，提高可靠性。 思考题：如何减少外界光线对电路的干扰？2.34 自动电子门铃一、基本要求 设计一个门铃，当有人走近它时就自动发出音乐铃声，通知主人来客。系统采用 3V 直 流供电。光线检测与 放大电路二、 主要参考元器件触发电路音乐片电 路光敏电阻，集成运放，电位器，晶体三极管若干，红外二极管，红外人体传感器等，音乐片， 电容电阻若干、8 欧姆小喇叭。 三、 扩展 能够自动识别客人进入还是离开，可以分别进行声音提示。2.35 455K 中频信号发生器一、 基本要求 设计并制作一个中频信号发生器，能够输出 455 中频信号（误差小于 10%） ，并且有自 带调幅信号输出功能（调制信号不限，可以自制 1KHz 音频调制信号源或者外部输入）音频信号 发生器 二、 主要参考元器件455K 中频 发生器已调波 输出中周，石英晶体振荡器，集成运放，电位器，晶体三极管若干，电容电阻若干、音频变压器（可选） 。 三、 扩展 增加调频中频输出功能。 思考题：提高中频信号输出精确信号产生的方法有哪些？2.36 简易数控直流电源（电流源）一、基本要求 1.输出电压：&10V； 2.输出电流：0～300mA； 3.输出电流用 LED 显示； 4.为实现上述几部分工作，自制一稳压直流电源，输出±15V 5.应具有 3~4 个档位控制输出电流的高低，步进自制； 6.电流纹波&3%; 二、 主要参考元器件大功率集体三极管，集成运放，电位器，数字电位器（可选） ，电容电阻若干、LED 发光二 极管若干。 三、 扩展 增大输出电流范围至 0-1000mA。 思考题：如何使输出电流更大，并减小纹波？第三部分综合提高课程设计3.1 精密数控直流电源 一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作有一定输出电压范围和功能的数控电源。具体要求如 下： 1、 输出电压范围 0~9.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mV； 2、 输出电流 500mA； 3、 输出电压值由数码管显示； 4、 由“+”“-”两键分别控制输出电压步进增减； 、5、 自制一稳压电源，输出±15V、+5V。二、原理框图三、参考器件图 3-1数控直流电源原理框图LM317、LM324、DAC、74LS192、NE555、74LS221、74LS248，共阴 数码显示管，电阻、电容若干。四、扩展输出电压可预置在 0~9.9V 之间的任意一个值。3.2数字万用表制作一、设计要求数字万用表是一种用途很广的数字测量仪表，能测量直流电压、交流电压、直流电流、 交流电流、电阻及三极管β 值等，涉及模拟电子技术和数字电子技术的许多内容。本课题要1 求以 MCl4433 A／D 转换器为核心构成 2 位数字电压表。具体要求如下： 31、实现四级量程的直流电压测量，其量程范围为 2V、20V、200V 和 500V。 2、实现四级量程的交流电压测量，其量程范围是 2V、20V、200 V 和 500V。 3、实现四级量程的直流电流测量，其量程范围是 2mA、20mA、200mA 和 2A。 4、实现四级量程的电阻测量，其量程范围是 2kΩ 、20kΩ 、200kΩ 和 2MΩ 。 5、量程切换可采用手动，也可以采用模拟开关自动切换。二、原理框图三、参考器件LM324，F3140，CC4051，MC14433，CC，LED 数码管，电阻若干。四、扩展自动转换量程。3.3可编程字符显示器一、设计要求可编程字符(图案)显示，是指显示的字符或图案可以通过编制程序的方法进行灵活转 换。如列车次数与时刻表显示屏，商品广告宣传显示屏，舞台彩灯图案的显示等等，都是将 显示的内容预先编程，再由控制电路或者计算机使要显示的内容按照一定的规律显示出来。 本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一个可编程字符显示器，具体要求如下： 1、显示四个以上字符(如“欢迎光临”)。 2、显示的字符清晰稳定。二、原理框图图 3-3 可编程字符显示器原理框图三、参考器件EPROM 发光二极管矩阵显示屏，74LS54，74LS74，74LS93，NE555。四、扩展显示一幅图案。3.4短波调频接收机一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一个短波调频接收机，具体要求如下：1、 接收频率范围 8MHz~10MHz。 2、 接收信号为 20Hz~1000Hz 音频调频信号，频偏为 3kHz。3、最大不失真输出功率不小于 100mW(8Ω )。4、接收灵敏度不超过 5mV。 5、通频带：fo+4kHz 为-3dB。 6、选择性：fo+10kHz 为-30dB。 7、镜像抑制比不小于 20dB。二、原理框图三、参考器件图 3-4 短波调频接收机原理框图短波收音机套件、MC145152、MB1504、LM386、MC3362（MC3361） 、电阻若干、电容若干、 电感和中周等。四、扩展1、可实现多种自动程控频率搜索模式(如全频率范围搜索，特定频率范围内搜索等)， 全频率范围搜索时间不超过 2 分钟。 2、能显示接收频率范围内的调频电台载频值：显示载波频率的误差不超过±5kHz． 3、进一步提高灵敏度。 4、可存储已搜索到的电台，存台数不小于 20。3.5数字化语音存储与回放系统一、设计要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字化语音存储与回放系统，具体要求如下： 1、放大器 1 的增益为 46dB，放大器 2 的增益为 40dB，增益均可调。 2、带通滤波器：通带为 300Hz~3.4kHz。 3、ADC：采样频率 fs=8kHz，字长=8 位。 4、语音存储时间不小于 10 秒。 5、DAC：变换频率 fc=8kHz，字长=8 位。 6、回放语音质量良好。二、原理框图图 3-5 数字化语音存储与回放系统原理 框图三、参考器件电阻；电容；ADC；DAC；集成运算放大器。四、扩展在保证语音质量的前提下： 1、减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能。 2、语音存储时间增加至 20s 以上。 3、提高存储器的利用率(在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间)。3.6 用普通运算放大器设计一个放大倍数可变的直流放大器一、基本要求： 1、 输入信号为 0～50mV 时，放大 100 倍；当输入信号为 50mV～500mV 时，放大 10 倍；当输入信号为 0.5V～5V 时，放大 1 倍； 2、 根据输入信号大小，自动改变放大倍数； 3、 论文（作品说明书）要有如下内容：零点漂移及改进措施；输入阻抗及提高措施； 串模干扰、共模干扰及抑制措施。二、参考器件电阻；电容；数字电位器（可选） ；LM324 集成运算放大器；模拟电子开关；集成电压 比较器，继电器（可选） ，发光二极管等。三、扩展1、数字显示当前电压放大倍数。 2、进一步提高放大精度。 3、输入信号改变为交流信号，同样实现上述功能。3.7 可调压变频 DC-AC 电源设计并制作变频交流电源 一、要求 1、 基本要求 （1） 输入：单路直流电源，电压不大于 20V。（2） 输出：单相交流（双极性）,电压 5V―10V 连续可调；频率 1HZ―100HZ 连 续可调（不准使用 SPWM 专用芯片） ，效率大于 40%. （3） 输出最大电流：1A,负载调整率&5%. （4） 具有 20%的欠电压、过电压、过载保护及报警功能. （5） 显示输出电压、电流、频率的值，误差小于 5％. （6） 输出谐波失真度&10％. 2、 扩展部分 （1） 满负载（阻性负载）输出谐波失真度&5.0%,空载谐波失真度&5.0%。 （2） 具有短路保护功能。 （3） DC-AC 转换效率大于 60%。 （4） 其它特色与创新。 二、说明 1、 负载调整率的测定可选定输出电压由低到高三个点， ，分别测得空载和满载时输出电 压，其差值与对应电压点值之比，取所得三个比值最大项作为该电源指标。 2、 制作、调试及运行过程中应特别注意人身和设备安全！ 三、参考器件 电阻；电容；TDA2030A；集成运算放大器；电压比较器；晶体二极管；晶体三极管；继 电器。3.8压控振荡器（VCO）的设计一、基本要求：设计一个中心频率为 100KHz 的压控振荡器，直流控制电压范围 0-5V，控 制灵敏度 10KHz/V，输出波形为正弦波，压控线形度较好，信号输出幅度为 2V±20%。 二、参考器件 电阻；电容；CD4046；NE567；集成运算放大器，NE555 等。 三、扩展要求 中心频率提高到 1MHz，控制灵敏度为 100KHz/V，压控线形度好。题目四 无线对讲机的设计设计一个半双工无线对讲机 一、基本要求： 工作频率小于 100MHZ、 调制方式不限。 全频带音频频率响应不劣于 300Hz――3500Hz （-3db）,作用距离大于 10 米，谐波失真小于 10%，音频输出功率大于 100MW。 二、扩展要求： 扩展为 4 个工作频道，可以手动选择，频率稳定度不劣于 10-4（每分钟） 。 三、参考器件： BA1404，MC3361（MC3362） ，CXA1191，TDA7021，变容二极管，晶体二极管，晶体三极管等。第四部分 附录附录 1一、电阻元件 电阻器（简称电阻）是一种标准元件，有国家标准的各种精度的系列产品。选用电阻应 注意如下几个方面：确定电阻器的型号；确定电阻器的阻值准确度、额定功率；对于要求严 格的电路，还必须考虑电阻的稳定性和可靠性。 1、电阻器、电位器型号命名 电阻的类型品种较多，结构性能各异，为了在使用中便阻容感元件参考资料于选择，对各种电阻要进行命名。电位器的性能特点与同材料的固定电阻类似，唯一区别是 电位器有可动触点。附录表 1.1 第一部分 用字母表示主称 符号 R W 意义 电阻器 电位器 第二部分 用字母表示材料 符号 T P U H I J Y S N X R G M 意义 碳膜 硼碳膜 硅碳膜 合成膜 玻璃釉膜 金属膜 氧化膜 有机实芯 无机实芯 绕线 热敏 光敏 压敏 电阻器及电位器型号命名法 第三部分 用数字或字母表示分类 符号 1 2 3 4 5 7 8 9 G T X L W D 意义 普通 普通 超高频 高阻 高温 精密 高压或特殊函数 特殊 高功率 可调 小型 测量用 微调 多圈 第四部分 用数字表示序号2、电阻元件的标称值和允许偏差标准化电阻阻值称为电阻，电阻的实际值与标称值之间存在一定差别，称为电阻的偏差，若偏差在允许范围内成为允许偏差。电阻的阻值是按标准系列进行生产的。附录表 1.2 E24 允许偏差 ±5% 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 2.7 2.2 1.8 2.2 1.5 1.2 1.5 E12 允许偏差 ±10% 1.0 E6 允许偏差 ±20% 1.0 电阻元件标称值系列 E24 允许偏差 ±5% 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 8.2 6.8 5.6 6.8 4.7 3.9 4.7 E12 允许偏差 ±10% 3.3 E6 允许偏差 ±20% 3.3①任何固定电阻的标称值符合表中所列数值或数值与 10n 的乘积，其中 n 为正整数或负 整数。如表中所列数值与 10n（n=0~7）乘积就可以得到 1Ω ~91MΩ 的电阻值。 ②电阻器的标称值和允许误差有三个系数，即 E24、E12 和 E6，而电位器只有 E12 和 E6 两个系列。 ③允许偏差为±2%、±1%、±0.5%等的电阻器为精密电阻器。 3、电阻器额定功率 电阻器额定功率指在标准大气压和规定的环境温度下，电阻长期连续负荷而不改变其性能的允许功率。 选用时应留有余地， 一般选择电阻的额定功率比实际 功率大一倍。附录表 1.3 线性电阻的额定功率系列 0.05 40 0.125 50 75 0.25 0.5 1 2 4 8 16 25 0.05 50 电阻的额定功率 非线性电阻的额定功率系列 0.125 100 0.25 0.5 1 2 5 10 25100 150250 5004、 额定电压及极限工作电压 压，即 UN= PNR 。电阻的额定功率 PN 和标称电阻值 R 决定的电压称额定电极限电压指电压的最大安全工作电压，上式中当电压大到一定数值后，电阻将会因过热 而损坏或失效。其他参数还有噪声电势、温度系数、老化系数、高频特性、非线性系数及机 械特性等。 二、电容元件 根据电子电路对电容器的要求，选用电容器应注意如下几方面：电容器的容量 和准确度；对元件尺寸的要求；对工作可靠性的要求；电路对元件性能的要求。 1、 电容器型号命名见下表。附录表 1.4 第一部 第二部分 分 主称 符 号 C 意 义 电 容 器 符 意义 号 C T I O Y V Z J 高频瓷 低频瓷 玻璃釉 玻璃膜 云母 云母纸 纸介 L 金属化纸 聚苯乙烯等非 B 极性有机薄膜 聚四氟乙烯非 BF 极性有机薄膜 E 解质 9 特殊 特殊 LS 性有机薄膜 其他材料电 7 8 高压 高压 高压 无极性 性有机薄膜 聚碳酸酯极 5 6 穿心 支柱 穿心 号 字 Q H D A N G 漆膜 复合介质 电解质 钽电解质 3 银电解质 合金电解质 4 涤纶等有极 独石 密封 密封 固体 叠片 密封 密封 液体 烧结粉 1 2 瓷介 圆片 管形 云母 非密封 非密封 有机 非密封 非密封 电解 泊式 泊式 烧结粉 材料 符 意义 数 意义 分类 第三部分 电容器型号命名注意第四部分表中未列出，一般用 G 表示高功率，W 表示微调。 2、 电容元件的标称值和允许偏差 ①高频（无极性）有机薄膜介质、瓷介、玻璃釉、云母等无机介质固定电容器的标称容 量和允许偏差如表附录表 1.5 所示。表中数值可乘以 10n（n 为整数） 。附录表 1.5 允许偏差 允许偏差 允许偏差 固定电容器标称容量系列 允许偏差 允许偏差 允许偏差±5% 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0±10% 1.0±20% 1.0±5% 3.3 3.6±10% 3.3±20% 3.31.2 1.5 1.53.9 4.3 4.7 5.13.9 4.7 4.71.82.25.6 6.25.66.82.26.8 7.56.82.78.2 9.18.2②铝、钽、铌、钛等电解电容的标称容量按附录表 1.6 中的数值或乘以 10 。附录表 1.6 标称容量 允许偏差 固定电容标称容量系列n1，1.5，2.2，3.3，4.7，6.8 ±10%，±20%，±50%，±100%③纸介、金属纸介、纸膜复合介质、低频（极性）有机薄膜介质电容器的标称容量见附 录表 1.7。附录表 1.7 允许偏差 容量范围 标称容量 ±5% ±10% 固定电容标称容量系列 ±20% 1μ F 1，2，4，6，8，10，15，20，30，50，60，80，100100pF~1μ F 1.0，2.2，1.5，3.3，4.7，6.81、 3、 额定工作电压附录表 1.8 1.6 100 000 0
3000 固定电容器额定工作电压系列（单位 V） 16 300*
0 0 15000表中*号者限电解电容采用。电容器的额定电压是指电容器在规定的温度下长期使用所承受的电压，使用时不允许外加于电容器上的电压超过其额定值。此外还有电容器的耐压、绝缘电阻、 损耗、极限工作频率等性能指标。三、中频变压器线圈匝数 型号 频率／MHZ 6-4 TP304 10.7 TP306 TS22-9 6.5 TS22-16 3 5 5 ? 0.08 11.5 &50 47 2 l 4 6 4 7 ? 0.1 ? 0.08 4 11 &35 &50 5l 5l 7 3-2 14 2-1 14 ／mm ? 0.1 ／μ H±10％ 11.8 &30 15 线径 电感量 Q值 谐振电容／pF磁性材料：NXO-40，螺纹磁芯调节式，具有金属屏蔽罩。先绕次级，后绕初级。四、阻容元件的标志方法1、直标法 在电阻的表面用数字、单位、符号和百分数直接标志，例如 5kΩ ±10%，若 没有标误差等级，则表示误差为 20%；又如 RTX-0.25W-47k-±10%，表示小型碳膜电阻，额 定功率 0.25W，阻值 47kΩ ，允许偏差±10%。把电容器的型号规格用阿拉伯数字和单位符号 直接标志， CY-2-D-500-510±10%为云母电容， 如 温度系数 D 组， 工作电压 500V， 容量 510pF， 允许偏差±10%；当电容器容量较小时，如 3.3μ F、3300μ F 及 1pF~10000 pF 的电容量，用 不带小数点的数值表示，3300μ F 可表示为 3300；超过 10000 pF 的电容量用小数点表示， 如常把 33000pF 标成 0.033 或.033 单位是μ F。 2、文字符号法 用数字、单位、符号和百分数按一定规律组合表示，如 5Ω 1 表示 5.1 Ω ，6M8 表示 6.8MΩ 。偏差用字母表示。 （见附录表 1.9） 。附录表 1.9 字母 D F G J K 字母表示的偏差 M N P +100 偏差% ±0.5 ±1 ±2 ±5 ±10 ±20 ±30 0 -20 -20 S +50 Z +803、色标法色标法是用颜色来表示电阻值或电容值及允许误差，对于体积很小的电阻器，用不同的颜色代表不同的数值，色环标志如下表。附录表 1.10 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝色环标志 紫 灰 白 金 银 无色有效 0 数字 倍率 允许 偏差% ±1 ±2 ±0.5 ±0.2 ±0.1 -20 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 ±50 ±5 ±10 ±20 10-1 10-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -一般有四道色环，如电阻的 4 个色环依次为黄、紫、金、金――表示 4.7Ω ±5%；蓝、 灰、绿、银――表示 6.8MΩ ±10%。若电阻有 5 个色环，依次为：棕、黄、绿、金、红 ――表示 14.5Ω ±2%；白、紫、红、橙、绿――表示 972 kΩ ±0.5%。 4、特殊表示法 电阻值以 3 位数字表示，第一第二位数字为电阻有效值，第三位是电 阻有效值后 0 的个数，R 表示小数点，电阻单位为Ω 。如 0R7 表示 0.7Ω ，470 表示 47Ω ， 102 表示 1000Ω ，174 表示 170kΩ 等等。 电容特殊表示法有两种，一种是只标数字，无小数点，单位为 pF；有小数点，单位为μ F。另一种用数值与倍率的乘积表示电容量，用字母符号表示耐压误差，字母符号表示的耐 压含义见附录表 1.11，字母表示的误差见附录表 1.9。附录表 1.11 A 1 10 100 B 1.25 12.5 125 C 1.6 16 160 D 2.0 20 200 E 2.5 25 250 字母的耐压含义 F 3.15 31.5 315 G 4.0 40 400 H 5.0 50 500 J 6.3 63 600附录 2一、半导体器件型号命名方法中国半导体器件组成部分的符号及意义附录表 2.1 第一 部分 第二部分中国半导体器件组成部分的符号及意义 第三部分 第四 部分 用数 第五 部分用数字 用汉语拼音字母 表示器 表示器件的材料 件电极 和极性 数目 序号 件的 用汉语拼音字母表示器件的类型 示器 字表汉语拼 音字母 表示规 格号符 号意 义符 意义 号符 意义 号 低频大功率 符号 意义AN 型锗材料P普通管D 管 高频大功率B 二P 型锗材料V微波管A 管 半导体闸流2极 管CN 型硅材料W稳压管T 管 低频小功率DP 型硅材料C参量管X 管 高频小功率Z整流管G 管PNP 型锗材 A 料 NPN 型锗材 B 料 三 C 3 极 管 D 料 E 化合物材料 K B Y 备 注 开关管 雪崩管 体效应管 PIN JG PIN 管 激光器件 料 NPN 型硅材 U 光电器件 FH 复合管 PNP 型硅材 N 阻尼管 BT 特殊器件 S 隧道管 CS 场效应管 L 整流堆 J 阶跃恢复管低频小功率管指截止频率&3MHZ、耗散功率&1W，高频小功率管指截止频率≥3MHZ、耗散功 率&1W， 低频大功率管指截止频率&3MHZ、 耗散功率≥1W， 高频大功率管指截止频率≥3MHZ、 耗散功率≥1W。例如锗 PNP 高频小功率管为 3AG11C。 3 A G 11 C 规格号 序号高频小功率管 NPN 型锗材料 三极管二、美国电子半导体协会半导体器件型号命名法附录表 2.2 美国电子半导体协会半导体器件型号命名法 第一部分 用符号表示 用途的类别 第二部分 用数字表示 PN 结 的数目 第三部分 美国电子半导体 协会（EIA）注册 标志 符 号 JAN 或J 无 军用 品 非军 用品 4 意义 符 号 1 2 3 二极管 三极管 3 个 PN 结 器件 N 个 PN 结 器件 意义 符 号 N 该器件已 在美国电 子半导体 协会登记 顺序号 多位 数字 该器件已在 美国电子半 导体协会登 记顺序号 A B C D 同一 型号 不同 档别 意义 符号 意义 符号 意义 第四部分 美国电子半导体协会 （EIA）登记顺序号 第五部分 用音字母表示 器件分档附录 3 常用半导体器件参数附录表 3.1 整流和检波二极管 正向 最大整 部标新 旧型号 型号 IOM/mA 均值） UP/V 2AP1 2AP2 2AP3 2AP4 2AP5 16 16 25 16 16 ≤1.2 20 30 30 50 75 3 URWM/V /μ F 流电流 （平 工作电压 压降 最高反向 不重 复正 向浪 涌电 流 用于 150MHZ 以下的 检波及 小电流 工作 频率 f /kHz 用途反向漏电 流（平均 值）2AP6 2AP7 2CZ54B 2CZ54C 2CZ54D 2CZ54E 2CZ54F 2CZ54G 2CZ54H 2CZ54K 2CP1A 2CP1 2CP2 2CP312 12100 100 50 100 200 300整流用于 3 kHz 以 500 20 10 3 下整流 电路500 2CP4 2CP 2CP1E 2CP1G 25℃≤1.0 400 500 600 800 25℃ 25 50 100测试条件 2CZ82A 2CZ82B 2CZ82C 2CZ82D 2CZ82E 2CZ82F 2CZ82G 2CZ82H 2CZ82K 2CP10 2CP11 2CP12 2CP14 2CP16 2CP18 2CP19 2CP20 2CP20A125℃25℃0.01s用于 200 50 kHz ≤1.5 300 400 流电路 500 600 800 25℃ 25℃ 50 用于 2CZ55C 2CZ55D 2CZ55E 2CZ55F 2CZ55G 2CZ55H 2CZ55K 部标新 2CZ11A 2CZ11B 2CZ11C D 2CZ11E 2CZ11F 2CZ11H 旧型号 最大整 正向 ≤1.0 400 用时应 500 加散热 600 板 800 最高反向 100 3 kHz 以 200 下整流 300 500 10 10 3 电路， 使 100℃ 25℃ 0.01s 100 5 2 3 以下整测试条件 2CZ55B 2CZ11K反向漏电不重工作用途型号流电流 IOM/mA压降 （平 均值） UP/V工作电压 URWM/V流（平均 值）/μ F复正 向浪 涌电 流频率 f /kHz测试条件 2CZ56 （B~K） 2CZ1225℃25℃125℃25℃0.01s3000 （A~H） 25℃≤0.8100~1000100020653测试条件25℃140℃25℃0.01s附录表 3.2A 硅稳压管 最大 耗散 部标新 旧型号 型号 UZ/V 电流 /mW /mA 2CW72 2CW73 2CW74 2CW75 2CW76 2CW77 2CW53 2CW54 2CW55 2CW56 2CW57 2CW58 2CW59 2CW60 2CW19 2CW61 2CW62 2CW20 13.5~17 14 12.2~14 17 ≤9.5 ≤9.5 400 400 1 1 50 60 3 3 2CW1 2CW2 2CW3 2CW4 2CW5 2CW6 2CW12 2CW13 2CW14 2CW15 2CW16 2CW17 2CW18 7~8.5 8~9.5 9~10.5 10~12 11.5~12.5 12~14 4~5.8 5.5~6.5 6.2~7.5 7~8.8 8.5~9.5 9.2~10.5 10~11.8 29 25 23 250 21 20 18 45 38 33 29 26 250 23 0.5 20 ≤9 ≤9 400 400 1 1 30 40 5 5 ≤ ≤8 400 1 25 5 ≤1 1.0 ≤9 ≤9 ≤9.5 -6~4 -3~5 ≤6 ≤7 ≤8 30 35 35 550 500 400 400 400 1 1 1 1 1 1 1 1 15 18 18 50 30 15 15 20 5 5 5 10 10 10 5 5 ≤ 流 10-4/℃ ≤7 ≤8 ≤8 12 18 25 1 1 1 6 10 12 5 5 5 稳定电压 稳定 功率 漏电 系数 RZ1 mA 反向 温度 IZ1/ RZ2 IZ2/mA 电压 动态电阻 rZ（Ω ）≤ 2CW130 2CW22 3~4.5 600 ≤-8 250 ≤ 2CW131 2CW22A 4.5~5.8 500 -6~4 300 ≤ 2CW132 2CW22B 5.5~6.5 460 -3~5 250 ≤ 2CW133 2CW22C 6.2~7.5 400 ≤
2CW134 2CW22D 7~8.8 330 ≤7 200 ≤ 2CW135 2CW22E 8.5~9.5 310 ≤8 200 ≤ 2CW136 2CW22F 9.2~10.5 280 ≤8 200 ≤ 2CW137 2CW22G 10~11.8 250 ≤9 200 反 向 工作电流 测试条件 =IZ2 =1V 附录表 3.2B 硅稳压管 最 耗散 部标新 旧型号 型号 /mW /mA 温 /℃ 2DW230 2DW231 2DW232 2DW233 2DW234 2DW7A 2DW7B 2DW7C（红点） 2DW7C（黄点） 2DW7C（无色） 200 30 150 5.8~6.6 5.8~6.6 6.0~6.5 6.0~6.5 6.0~6.5 ≤25 ≤15 ≤10 ≤10 ≤10 ≤1 10 0.005 功率 定电流 结 UZ/V rZ/Ω 流 /mA 10-4/℃ 最大稳 高 稳定电压 电阻 漏电 电流 度系数 动态 反向 工作 电压温 电 流 工作电流=IZ1 工作电流=IZ2 3 ≤12 50 3 ≤9 50 3 ≤7 50 ≤ 3 ≤5 50 ≤6 200 3 ≤6 100 3 ≤12 100 3 ≤15 100 3 ≤20 1002DW235 2DW2362DW7C（绿点） 2DW7C（灰点） 2DW7A 2DW7B 2DW7C6.0~6.5 6.0~6.5 6.0~6.5 6.0~6.5 6.0~6.5≤10 ≤10 ≤25 ≤15 ≤5 反向 工作电 流=10 mA 0.08工作电流 测试条件 =10 mA =1V 电压附录表 3.3 发光二极管 发光功 发光 型号 颜色 电流/mA /V 电流/mA /A /光通量 mW HG5200 砷化 红外 镓二极管 HG400 砷化镓 红外 二极管 磷化镓红光 红 二极管 磷砷化镓发 红 光二极管 碳化硅发光 黄 二极管 磷化镓绿光 绿 二极管 砷化镓转换 红 发光二极管 50 1.2 30
毫流明 50 2.3 10 5600 ――朗伯 50 6 10 6000 ――朗伯 &几十英尺 &10 英尺 50 1.5 10
&0.2 毫流明 50 2.3 10 7000 ――朗伯 &几十英尺 50 1.2 30 （A） 1.6~1.8 3（A）
最大工作 正向压降 一般工作 发光波长 发光亮度 率/附录表 3.4 3AX 低频小功率锗管及其他同类型锗管 部标新 旧型号 极限参数 直流参数 交流参数型号PCM /WICM /mA 125BUCBO /V 6BUCEO /V 15ICBO /μ A ≤25ICEO /mA ≤1 ≤ 0.8hFE /β 80~400UCES /Vfβ /kHZ3AX31M 3AX31MA 3AX31B 3AX31C 3AX71A 3AX71B12512 3AX71C 18 2420 30 40≤20 ≤ ≤12 0.6 ≤6 ≤ 0.4 80~4003AX31D 3AX31E 3AX31C 3AX81A3AX71D 3AX71E 125125 ≤ 20 30 12 ≤12 0.6≥8 ≥8 ≥8 ≤1 20 10 15 ≤30 ≤ 30 ≤15 0.7 ≥8 ≥63AX81B2002003AX55M 3AX55A 3AX55B 3AX55C3AX61 3AX62 3AX63 12 20 500 500 30 45 30 45 ≤80 ≤80 12 20 ≤80 ≤80≤ 1.2 ≤ 1.2 80~400 ≤ 1.2 ≤ 1.2 ≥6附录表 3.5 3DX 低频小功率硅管及其他同类型硅管（NPN 型） 交流参 极限参数 旧型 号 部标新 型号 PCM /W 3DX4A 3DX101 300 ICM /mA 50 BUCBO /V ≥10 BUCEO /V ≥10 ICEO /μ A ≤1 ICBO /μ A hFE /β ≥9 直流参数 数 fT /MHZ ≥2003DX4B 3DX4C 3DX4D 3DX4E 3DX4F 3DX4G 3DX4H3DX102 3DX103 3DX104 3DX105 3DX106 3DX107 3DX108≥20 ≥30 ≥40 ≥50 ≥70 ≥80 ≥100 IC=≥10 ≥10 ≥30 ≥40 ≥60 ≥70 ≥80 IC= UCB=20V 50μ A ≥15 ≥25 ≤5 ≤20 55~400 55~400 UCE=1V ≥15 ≥25 UCE=5V 同左 IC=5 mA 55~400 55~400测试条件 50μ A 3DX203A 3DX203B 700 3DX204A 3DX204B 700 ≥250 ≥300 ≥150 ≥200测试条件TC=75℃IC=5mAIE=5mAUCB=10VUCE=10V IC=0.1A附录表 3.6 3AD 低频小功率锗管及其他同类型锗管（PNP 型） 极限参数 部标新 旧型号 型号 /W 3AD50A 3AD50B 3AD50C 3AD52A 3AD52B 3AD52C 3AD18A 3AD56A 3AD18B 3AD56B 3AD18C，D， 3AD56C E 3AD57A 3AD725A 100 30 30 60 1.2 20 20~140 1.2 3 76 100 1 50 15 45 80 0.8 15 20~140 1 4 30 60 0.7 3AD6A 3AD6B 3AD6C 3AD1，2，3 3AD4，5 10 2 10 3 /mA /V 50 60 70 50 60 70 /V 18 24 30 18 24 30 0.3 2.5 20~140 0.3 2.5 20~140 /μ A /mA /β /V 0.6 0.8 0.8 0.35 0.5 0.5 4 4 /kHZ PCM ICM BUCBO BUCEO ICBO ICEO hFE UCES fT 直流参数 交流参数3AD57B 3AD57C3AD725B 3AD57C45 6080 100附录表 3.7 3DD 低频大功率硅管及其他同类型硅管（NPN 型） 交流参 极限参数 部标新 旧型号 型号 PCM /W 3DD59A 3DD5A 3DD5B 3DD59B DD11A 3DD59C 3DD5C 25 3DD5D 3DD59D DD11B 3DD5E 3DD59E DD11C TC= 测试条件 75℃ 3DD101A 3DD101B 3DD101C 3DD101D 3DD101E 3DD12A 3DD15C 3DD03C 3DD15D 3DDE~G TC= 测试条件 75℃ IC=5mA IE=5mA UCE=50V IB=0.25A IC=2A IC=0.5A 50 5 ≥150 ≥200 ≥250 ≥300 ≥350 ≥100 ≥150 ≥200 ≥250 ≥300 ≤2 IC=5mA IE=10mA UCE=20V I