模拟电路课程设计

2020/2/16模拟电路课程设计1电子基础教学实验中心2007.8模拟电路课程设计2020/2/16模拟电路课程设计2模拟电路课程设计1.模拟电路课程设计的性质与任务2.设计基本要求3.电子产品研制的一般过程4.课程设计与电子产品研制的差异5.课程设计报告6.电子电路系统设计的基本原则和内容7.电路设计的一般过程8.元器件选择9.电路组装与调试10.实例分析11.课程教学安排与考核办法12.题目及题目分析2020/2/16模拟电路课程设计3一、模拟电路课程设计的性质“电子线路”是电子信息类专业必修的一门技术基础课，是一门理论和实践紧密结合的课程。电子线路课程设计是电子线路实践性的一个体现，是对“电子线路”课程的巩固与提高。电子线路课程设计具有三个性质：一是实践性，它属于实践教学环节；二是学生在教师指导下依据电子线路课程来学习工程设计的方法；三是创造性，课程设计以学生为主体，教师只起指导作用，设计任务主要由学生独立完成，须充分调动学生的积极性，发挥学生的主观能动性，激发学生的学习热情。因此，电子线路课程设计是一门有利于培养学生的职业能力、创新精神、实践能力和立业创业能力的重要课程。2020/2/16模拟电路课程设计4模拟电路课程设计的任务学生在教师指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作，并写出报告。使学生将学过的理论知识再创造后用于工程实际，从而培养学生善于调查研究，勤于创造思维，勇于大胆开拓的学习和工作作风。使学生具备电子与信息技术高级技术专门人才所需的基本理论知识、基本技能.通过课程设计，学生应了解电子产品设计与制作的一般过程，掌握电子电路设计的基本方法和一般过程.能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，能用Protel等软件绘制PCB图，掌握电子电路调试的方法，能正确使用电子仪器对电子电路进行调试，能独立解决设计与调试中出现的一般问题，能正确选用元器件与材料，能对所设计电路的指标和性能进行测试并提出改进意见，能查阅各种有关手册，能正确编写设计报告。2020/2/16模拟电路课程设计5二、模拟电路课程设计的基本要求思想要求第一:重视课程设计，遵守课堂纪律，不迟到、不早退。第二:认真细心，具有实事求是的科学态度、严谨负责的工作作风和吃苦耐劳的敬业精神。第三:要求同学们树立安全生产意识，养成良好的职业习惯。焊接时注意烙铁不能乱搁，工作台面要保持干净整洁，剪下的线头要及时清理，东西不能乱堆乱放；仪器使用完毕后，记住切断电源，面板上各旋钮拨至合适的位置。2020/2/16模拟电路课程设计6知识要求课程设计通常采用以自学为主的学习方法。在设计之前教师给予学生必要的设计思路分析与提示，主要要靠学生自己去解决问题，从而让学生在解决实际问题中得到提高。学生应开动脑筋，多思考，复习与课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的一般设计步骤进行设计。技能要求(1)能进行简单的电路仿真。熟悉仿真软件EWB及Protel的使用.(2)能制作简单的印制电路板。了解手工制作印制电路板的方法和一般步骤，能用手工方法制作简单的印制电路板。(3)具备元器件检测能力。(4)具有装配、调试和指标测量的能力。能使用电子仪器对电路进行测试，能根据要求调试出较好的性能。(5)具备一定的分析、总结能力，写出一份较为完备的课程设计报告。2020/2/16模拟电路课程设计7三、电子产品研制的一般过程市场调研与可行性预测→选题→确定指标→预设计→仿真与实验→修改→画原理图→工艺设计→生成PCB图→印制板制作→制作样机→试生产→鉴定→正式批量生产2020/2/16模拟电路课程设计8四、课程设计与电子产品研制的差别对于研制电子产品来说，选题和拟定性能指标十分重要，一般需要经过充分的调查研究才能确定，否则研制出来的产品可能没有实用价值和经济效益。课程设计重在教学练习，设计题目是由教师指定、给定性能指标，学生不需进行市场调研。对于研制电子产品来说，必须考虑经济效益。在研制电子产品时，在保证性能指标前提下，应设法降低成本，因此，凡是市场上或从生产厂家可以买到的元器件都可以选用。但课程设计必须考虑元器件的通用性。由实验室备料不可能十分丰富，因此，课程设计对元器件的品种有一定限制，一般只能在规定的范围内选用元器件。另外，电子产品研制还要考虑外形设计、销售等商业性问题，因为产品要转变成商品，其最终的目的是产生经济效益。课程设计只是电子电路设计的一次演习，它重在基础训练，是电子产品研制的原理电路设计阶段，与研制电子产品的实际情况存在相当大的差距。2020/2/16模拟电路课程设计9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，通过编写设计报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，以提高学生的文字组织表达能力，而且也把实践内容上升到理论高度。课程设计报告分预设计报告和设计总结报告。预设计报告主要包含下列内容：(1)题目及要求(2)系统框图；，(3)各单元电路设计与计算：(4)总电路草图；．(5)工作原理说明；(6)元器件清单。五、课程设计报告2020/2/16模拟电路课程设计10课程设计结束后要在规定的时间内交一份设计总结报告总结报告的首页包括课题名称、课程设计时间、使用仪器及编号、学生姓名、班级和指导教师等。设计总结报告内容包括：(1)课题名称；(2)内容摘要；(3)设计指标(要求)：(4)系统框图；(5)各单元电路设计、参数计算和元器件选择；(6)画出完整的电路图，并说明电路的工作原理；(7)组装调试；包括使用的主要仪器、仪表，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)元器件清单；(9)实际PCB图或布线图：(10)电路的特点和方案的优缺点，提出改进意见和展望：(11)心得体会；(12)列出参考文献。课程设计报告的设计观点、理论分析、方案结论、计算等必须正确，尽量做到纲目分明、逻辑清楚、内容充实、轻重得当、文字通顺、图样清晰规范。2020/2/16模拟电路课程设计11六、电路系统设计的基本原则和设计内容电路系统设计的基本原则(1)满足系统功能和性能的要求。这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。(2)电路简单，成本低，体积小。系统集成技术是简化系统电路的最好方法。(3)电磁兼容性好。电磁兼容特性是现代电子电路的基本要求，。(4)可靠性高。。(5)系统的集成度高。(6)调试简单方便。(7)生产工艺简单。(8)操作简单方便。操作简便是现代电子电路系统的重要特征，难以操作的系统是没有生命力的。(9)耗电少。(10)性能价格比高。通常希望所设计的电子电路能同时符合以上各项要求，但有时会出现相互矛盾的情况。例如，对于用交流电网供电的电子设备，如果电路总的功耗不大，那么功耗的大小不是主要矛盾，而对于用微型电池供电的航天仪表而言，功耗的大小则是主要矛盾之一。2020/2/16模拟电路课程设计12课程设计的内容电子电路设计是对各种技术综合应用的过程。通常电子电路设计过程中包括以下几个方面的内容。(1)功能和性能指标分析。深入地了解所要设计的系统的特性。这是进行电子电路系统设计的原始依据。(2)系统设计。系统设计包括初步设计、方案比较和实际设计三部分内容。一个实用课题的理想设计方案不是轻而易举地就能获得的，而是往往需要设计者进行广泛、深入的调查研究，翻阅大量参考资料，并进行反复比较和可行性论证，结合实际工程实践需要，才能最后确定下来。(3)原理电路设计。系统设计的结果提出了具体设计方案，确定了系统的基本结构，那么，接下来的工作就是进行各部分功能电路以及分电路连接的具体设计。这时要注意局部电路对全系统的影响，要考虑是否易于实现，是否易于检测，以及性能价格比等问题，因此，设计人员平时要注意电路资料的积累。(4)可靠性设计。系统的方案设计和电路设计中必须考虑可靠性因素(如器件的选择、电路连接方式的选择等)。2020/2/16模拟电路课程设计13(5)电磁兼容特性设计。电子电路电磁兼容设计的任务是，对电子电路系统的电磁特性(特别是电磁耦合特性)进行分析、计算，再根据分析、计算的结果来确定系统电磁兼容结构和特性。要提高电子电路电磁兼容特性，在电路设计时应注意：①选择电磁兼容特性好的集成电路。②尽量使关键电路数字化。③尽量提高系统集成度。④只要条件允许，尽量降低系统频率。⑤为系统提供足够功率的电源。⑥电路布线合理，做到高低频分开、功率电路与信号电路分开、数字电路与模拟电路分开，远距离传输信号使用电隔离技术等。(6)调试方案设计。使设计人员在系统实际调试前就对调试的全过程有个清楚的认识，明确要调试的项目、目的、应达到的技术指标、可能发生的问题和现象、处理问题的方法、系统各部分调试时所需要的仪器设备等。2020/2/16模拟电路课程设计14七、电路设计的一般过程1、选择方案设计电路的第一步就是选择总体方案。所谓总体方案是用具有一定功能的若干单元电路构成一个整体，以满足课题题目所提出的要求和性能指标，实现各项功能。方案选择就是按照系统总的要求，把电路划分成若干个功能块，得出能表示单元功能的整机原理框图。按照系统性能指标要求，规划出各单元功能电路所要完成的任务，确定输出与输入的关系，确定单元电路的结构。总体方案往往不止一个，应当针对糸统提出的任务、要求和条件，进行广泛调查研究，大量查阅参考文献和有关资料，广开思路，要敢于探索，努力创新，提出若干不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，反复比较，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。框图应能说明方案的基本原理，应能正确反映系统完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示出系统的基本组成和相互关系。方案选择必须注意下面两个问题：(1)要有全局观点，抓住主要矛盾。(2)在方案选择时要充分开动脑筋，不仅要考虑方案是否可行，还要考虑怎样保证性能可靠，考虑如何降低成本，降低功耗，减小体积等许多实际的问题。2020/2/16模拟电路课程设计152、设计单元电路设计单元电路的一般方法和步骤如下：(1)根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。(2)拟定好各单元电路的要求后，按信号流程顺序分别设计各单元电路。(3)选择单元电路的组成形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界，从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。在单元电路的设计中特别要注意保证各功能块协调一致地工作。2020/2/16模拟电路课程设计16为保证单元电路达到功能指标要求，常需计算某些参数。例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。一般来说，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，并留有适当的裕量.(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UCE0的最大值为20V，那么挑选三极管时应按UCE030V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~0.1μf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，减少元器件的功耗和减小体积，为安装调试创造有利条件。(7)有些参数很难用公式计算确定，需要设计者具备一定的实际经验。如确实无法确定，个别参数可待仿真时再确定。3、参数计算2020/2/16模拟电路课程设计17随着计算机的普及和