电子技术综合设计-第1章.ppt

电子技术综合设计,刘刚QQ:21060980,“电子技术综合设计课程”概念,电子技术综合设计课程是电子信息工程专业必须完成的实践性教学环节，此课程是通过学生独立进行某些电子技术综合设计课题的设计、安装和调试并撰写设计论文（报告）来完成的。,电子技术综合设计的特点：,电子技术综合设计是电子信息类专业必修的一门技术基础课，是电子信息专业十分重要的主干课程之一，是一门理论和实践相结合的课程。,1、不知道在大学里怎么学，学什么东西?大学里学得到的东西根本没用一个简单的实例,不少学生感到非常困惑！,著名企业同洲电子公司的一道面试题目,要求：设计一个放大倍数为10的反向放大器。试用期：5K/M(华南理工大学，2012年),2、毕业后找不到好工作，不知道企业究竟需要什么样的人。企业需要的是你能把所学的东西变成有实际应用价值的东西。一个简单的实例华为公司项目开发需求,不少学生感到非常困惑！,Page 8,项目需求背景,通过芯片验证项目完成的软硬件平台，提高芯片验证效率，完善芯片的验证手段。,芯片,时钟接口,电源接口,并行接口,串行接口,其他,Page 9,合作内容交付内容,PC操作台,以太网交换机,电源激励分析仪,时钟激励分析仪,多接口验证板,串行接口激励分析仪,芯片硬件验证平台,时钟验证接口,并行接口,电源验证接口,串行接口,芯片验证板,待测芯片,芯片加载控制器,Page 10,项目描述应用场景,用于芯片规格验证板的接口测试,多接口验证板,多接口验证板,多接口验证板,多接口验证板,芯片规格验证板,交付内容：1、多接口验证板硬件、xxx芯片规格验证板 2、多接口验证板的控制软件、命令行；逻辑代码 3、平台命令行控制功能软件,需求人员：逻辑开发；硬件单板开发；软件开发。,第一篇 电子技术综合设计基础,重点：电子技术综合设计的概念、基本步骤,电子电路的设计方法、步骤：,设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，查找资料，然后对方案中的各部分进行单元电路设计，参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合要求的完整的系统电路图。,1、明确系统的设计任务要求充分了解系统的性能、指标、内容及要求。2、方案选择方案应该多于两种，勇于探索、勇于创新。3、单元电路的设计、参数计算和器件选择单元电路是整机的一个部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。参数计算：基于理论基础以及计算公式和仿真软件,4、元器件的选择（性价比、能否容易买到）5、绘制电路图、仿真、制板6、电子电路的焊接、组装7、电路的调试（重点）8、课程设计论文的撰写,课程论文的撰写格式,1、课题名称2、内容摘要 中英文3、目录4、设计目的5、设计要求6、比较和选择系统的设计方案7、总体概要设计（系统方框图）8、单元电路设计、参数计算和器件选择,9、电路仿真结果10、画出完整的电路图、并说明电路的工作原理11、组装调试：1）使用的主要仪器仪表,2）调试电路的方法和技巧3）测试的数据和波形与计算结果的比较4.调试中出现的故障、原因及排除方法12、总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望,13、列出系统需要的元器件清单14、列出参考文献15、收获体会,这门课程的学时安排,总课时80学时理论：40课时上机：40课时1方案确定2仿真3原理图设计4 PCB板设计,如何提高设计能力,1、对电子电路基本知识的理解和掌握，提高综合运用课程学知识的能力。设计的基础2、必须学会查阅资料、参考书籍、设计手册、图表和文献资料的这种能力。在查阅资料的过程中通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的办法。设计的根本,3、擅长仿真、设计PCB，并学会电路板的安装、焊接和调试，掌握常用的仪器、仪表的正确使用方法以及正确撰写设计论文的技巧。设计的保证,教材、参考资料,1、教材：高吉祥主编电子技术基础实验和课程设计2、参考资料:谢自美主编 电子线路设计实验测试（第二版）华中科技大学出版社,评分标准,平时成绩：20%（到课率和设计态度）缺三次或三次以上成绩作零分制作作品：50%设计报告：30%,课题 要求每3个同学选做一个项目,以下项目仅作参考：1、基于NCP1050 PC机开关电源的制作，输出功率为10W。2、Pt100设计一个温度计，控制精度0.5.（提供芯片ICL7107)3、语音放大器（分离元件）,4、设计一个正弦、三角和方波信号发生器（分离元件）频率范围10Hz100Hz,100Hz1kHz,1kHz10kzHz。5、设计一个数字电压表（019.9v）（提供芯片icl7107）6、闹钟，可以设定任意时间进行闹铃。3人一组选一课题,电阻、电容标示电阻、电容标称可变电阻,集 成 电 路 介 绍,集成电路是20世纪60年代发展起来的一种半导体器件，它的英文名称为Integrated Circuites，缩写为IC。集成电路的种类相当多，集成电路按制作工艺来分可分为三大类，即半导体集成电路，膜集成电路及混合集成电路。目前世界上生产最多、应用最广的就是半导体集成电路。,半导体（semiconductor）集成电路又可分为DDL（二极管二极管逻辑）集成电路、DTL（二极管三极管逻辑）集成电路、HTL高电压（二极管三极管逻辑）集成电路、TTL（三极管三极管逻辑）集成电路、ECL（射极偶合逻辑或电流开关逻辑）集成电路和CMOS（互补型金属氧化物半导体逻辑）集成电路。目前应用最广泛的数字电路是TTL电路和CMOS电路。,TTL电路以双极型晶体管为开关元件，所以又称双极型集成电路。根据应用领域的不同，它分为54系列和74系列，前者为军品，一般工业设备和消费类电子产品多用后者。74系列数字集成电路是国际上通用的标准电路。其品种分为六大类：74（标准）、74S（肖特基）、74LS（低功耗肖特基）、74AS（先进肖特基）、74ALS（先进低功耗肖特基）、74F（高速）、其逻辑功能完全相同。它具有速度高、驱动能力强等优点，但其功耗较大，集成度相对较低。,MOS电路又称场效应集成电路，它的主要优点是输入阻抗高、功耗低、抗干扰能力强且适合大规模集成。特别是其主导产品CMOS集成电路有着特殊的优点，如静态功耗几乎为零，输出逻辑电平可为VDD或VSS，上升和下降时间处于同数量级等，因而CMOS集成电路产品已成为集成电路的主流之一。,其品种包括4000系列的CMOS电路以及74系列的高速CMOS电路。其中74系列的高速CMOS电路又分为三大类：HC为CMOS工作电平；HCT为TTL工作电平（它可与74LS系列互换使用）；HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。74系列高速CMOS电路的逻辑功能和引脚排列与相应的74LS系列的品种相同，工作速度也相当高，功耗大为降低。,随着推出BiCMOS集成电路，它综合了双极和MOS集成电路的优点，普通双极型门电路的长处正在逐渐消失，一些曾经占主导地位的TTL系列产品正在逐渐退出市场。CMOS门电路不断改进工艺，正朝着高速、低耗、大驱动能力、低电源电压的方向发展。BiCMOS集成电路的输入门电路采用CMOS工艺，其输出端采用双极型推拉式输出方式，既具有CMOS的优势，又具有双极型的长处，已成为集成门电路的新宠。,模拟集成芯片,1、运放ua741,op07,lm324,LF353等等2、555集成电路 NE5553、A/D转换ICL7106/7107,MC14433,ADC0808/0809等4、电源 NCP1050数字集成电路1、门电路、计数器、译码器、编码器、触发器、锁存器、移位器、控制电路等等,电子技术综合设计实例,自行车速度测量电路的设计要求：1、无接触式 2、数字显示速度 3、速度单位是km/h。速度范围是0-99km。,1、分析问题（重点）,基本要求：看懂题目，仔细分析显然，本题目的关键是设计能够测量速度的电路。1、那么首先我们必须要考虑的就是那些信号可以直接或间接反应出速度。,2、其次考虑的就是如何来测量频率3、频率和速度的关系4、其他的问题在设计过程中进行分析和解决,测频的原理,测频的方法有测周和测频。测频最简单的方法就是就是在规定的时间内计数。,定时,计数,在规定的时间内计数,单元电路设计,时基电路,单元电路分析,波形发生器,计数器,译码,显示,时基电路,时基电路所要完成的电路功能,1、启动、停止计数电路2、什么时候启动、停止计数电路显然时基电路的关键就是计多长时间的数才反应出自行车速度？,自行车轮胎，假设轮胎半径为r。,5cm,自行车的速度算法,假设自行车的速度是1km/h。那么，每前进5cm需要多少时间？,T=0.18s如果定时电路为0.18s，那么0.18s内通过测得一个脉冲，自行车速度就是1km/h,干簧管,学会查资料,计数器 74ls160/161译码器锁存器逻辑控制电路 74ls123,波形发生器,计数器,译码,显示,时基电路,锁存电路,控制电路,清零电路,时基电路,锁存电路,计数电路和计数控制电路,如何设计单元电路,时基电路,锁存电路,计数电路和计数控制电路,清零电路,设计总结,1、学会分析（设计的前提）要求：一、熟练掌握模、数电子技术等基本课程的理论知识、单元电路。二、学会根据项目的要求一步一步进行思考，做到发现问题、分析问题、解决问题。三、能在原有电路的基础上进行改进或者直接创新，提高自己的设计能力。四、多设计、多看资料,2、学会查找资料、抓住有用的信息（设计的基本）一、要会查资料1）中国学术期刊网（设计思路、可先模仿）2）（学会通过查找资料学会使用芯片）3）图书馆或网络（找出相关的资料，选择性地研究）中国电子顶级开发网,3、进行仿真和电路板的设计（设计的保证）一、学会使用一两种仿真软件（Multsim2001、Proteus、Pspice）二、学会电路板的设计（protel、ORCAD）1）设计2）工艺,制作电路板注意,1、尽量做成单面板一）把电路板设计成简单的电路二）把一个复杂的电路尽量分成单元电路，然后通过连接线三）使用跳线,2、电路板参数设定一）最小线宽保证15mil以上二）最小安全距离保证15mil或以上三）焊盘直径在70mil左右或以上四）焊盘内径最好小于15mil五）有一定的抗干扰能力,3、封装制作做封装不能随意，特别是对开关、接线口、连接器等有几何形状多样的元件必须见元件做封装。,写好设计论文,课后分析,电路扩展，当自行车速度超过99KM时，报警并提示驾驶者减慢速度。设计模拟指针表盘。,Q&A,