电子技术课程设计基础.doc

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1、电子技术课程设计基础 第一章 概论“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）。一、电子电路课程设计的目的、要求实验课、课程设计和毕业设计是大学阶段既互相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，通过一阶段课程的各教学环节（课堂教学、实习和实验）之后，对学生进行

2、的综合性训练，旨在培养学生运用课程中所学到的理论知识与实践紧密结合，培养学生能够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。通过电子技术课程设计，学生应能达到如下基本要求：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. 学会常用电子电路的正确安装与调试技能。5. 进一步熟悉常用电子仪器的正确使用方法；正确记录并分析实验结果。6. 学会撰写课程设计总结报告。7.

3、 通过课程设计培养实事的科学作风及严肃、认真的工作作风和严谨的科学态度。二、电子电路课程设计的教学过程课程设计是在教师指导下，通过学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。1. 设计、计算阶段（预设计阶段）：学生可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。此后是对方案中的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）。2. 安装、调试阶段预设计方案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，并在实验箱或实验板上组装电路。然后运用测试仪表或仪器对电路进行调试，通过调整元器件等，排除电路故障，

4、修改原设计电路，使之达到设计指标要求。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；单元电路的设计方案与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。（5）电路调试。对电路调试过程中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；记录、整理测试结果并进行分析。（6）收获和体会及存在的问题和进一步的改进意见等。4. 成绩评定课程设计结束后，教师将根据以下几个方面来评定成绩：（1）设计方案的正确性与合理性。（2）实验动手能力

5、：包括安装工艺水平、调试过程中分析和解决问题的能力，以及创新精神等。（3）设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。（4）总结报告。三、电子电路课程设计的一般方法与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，根据设计任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。电子电路的一般设计方法和步骤为：1. 总体案的设计与选择2. 单元电路的设计与选择3. 元器件的选择与参数计算4. 画出总体电路图5. 总体电路的安装与调试6. 撰写课程设计实验总结报告第二章 电子电路课程设计的方法一个实用的电子电路

6、通常是由若干个单元电路组成的。因此，一个电子电路的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成块大量涌现，所以单元电路一般不再需要进行设计，而只需要正确选用集成块就可以了。因此，电子电路的系统设计就显得越来越重要。但从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路的容。电子电路的设计包括模拟电路设计和数字电路设计两部分，两者的设计方法有所不同，现分别给予介绍。一、模拟电子电路设计电子电路设计一般包括拟订性能指标、电路的预设计、实验和修改设计等环节。衡量设计的标准：工作稳定可

7、靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的余量；电路简单、成本低、功耗低；所采用元器件的品种少、体积小；便于生产、测试和维修等。电子电路的一般设计方法和步骤可参考图2-1。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有所差异，因而设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现多次反复。因此在设计电路时，应根据情况灵活掌握。1. 总体方案的设计与选择设计电路的第一步就是选择总体方案，所谓选择总体方案是根据设计任务、指标要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干单元，分清主次和相互的关系，形成若干单元功能模块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究，

8、查阅有关的资料或集体讨论等方式，着重从方案能否满足要求、结构是否简单、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。对已选用的方案，常用方框图的形式表示出来。选择方案应注意的几个问题：（1）应当针对关系到电路全局的问题，开动脑筋，多提一些不同的方案，深入分析比较，有些关键部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行分析比较，从而找出最优方案。 图2-1 电子电路设计一般步骤（2）要考虑方案的可行性、性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。（3）选择一个满意的方案并非易事，在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善，出现一些反复在所难免，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精

9、力。2. 单元电路的设计与选择在确定了总体方案，画出详细框图之后，即可进行单元电路设计。任何复杂的电子电路，都是由若干具有简单功能的单元电路组成的，这些单元电路的性能指标往往比较单一。在明确每个单元电路的技术指标后，要分析清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式，尽量采用学过的或熟悉的单元电路，要善于通过查资料，分析研究一些新型电路，开发利用新型器件，亦可在与设计要求相近的电路基础上进行适当改进或进行创造性设计。设计单元电路的一般方法和步骤：（1）根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合

10、，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，已简化电路结构、降低成本。（2）拟定出各单元电路的要求后应全面检查一遍，确实无误后方可按一定顺序分别设计各单元电路。（3）选择单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界，从而找到适用的电路。当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。各单元电路之间要注意在外部条件、元器件使用、连接关系等方面的配合，尽可能减少元器件的数量、类型、电平转换和接口电路，以保证电路最简单、工作最可靠、经济实用。各单元电路拟定后应全面地检查一次，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

11、是否满足要求，如果存在问题必须及时做出局部调整。3. 元器件的选择与参数计算（1）元器件的选择选择元器件只要能清楚“需要什么”和“有什么”，问题就比较好解决了。“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案，需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标；“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能、价格如何，体积大小等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查阅资料。 集成电路的选择集成电路的广泛应用，不仅减少了电子设备的体积和成本，提高了可靠性，使安装调试和维修变得比较简单，而且大大简化电子电路

12、的设计。但是，并不是采用集成电路就一定比采用分立元器件好，有时功能相当简单的电路，只要用一只二极管或晶体管就解决问题，若采用集成电路反而会使问题复杂化，而且增加成本。但在一般情况下，应优选集成电路，必要时可画出两种电路进行比较。集成电路的种类繁多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据主体方案考虑应选用什么功能的集成电路，再进一步考虑它的具体性能，然后再根据价格等因素决定选用什么型号。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，满足功耗、电压、温度、价格等多方面的要求，而且应考虑到封装方式。集成电路常见的封装方式有双列直插式、扁平式、和直立式三种（其他封装方式还有：引线载体式等十余种），一般

13、尽可能选用双列直插式，因为这种封装易于安装和更换。选用集成电路时，还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中的产品。 电阻器的选择电阻器除阻值和功耗等参数以外，还应从以下几个方面进行考虑：A. 掌握所设计电路对电阻器的特殊要求，即对高频特性、过载能力、精度、温度系数等方面的技术要求。B. 优先选用通用型的电阻器，因为此类电阻器价格低、货源足。C. 根据电路的工作频率要求，选用相应的电阻器。各种电阻器由于他们的结构与制造工艺不同，分布参数也不同。RX型线绕电阻器的分布电容和分布电感较大，仅用于工作频率低于50KHZ的电路中；RH型合成膜电阻器和RS型有机实心电阻器的工作频率在几

14、十MHZ左右；RT型碳膜电阻器的工作频率可达100MHZ；RJ型金属膜电阻和RY型氧化膜电阻器的工作频率可高达几百MHZ。D. 按照电路对温度稳定性的要求，选择温度系数不同的电阻器。在实际的电路中，有时需要选用正（或负）温度系数的电阻器作为温度补偿元件。E. 在高增益前置放大电路中，应选用噪声电动势小的电阻器。RJ型、RX型电阻器以及RT型电阻器均具有较小的噪声电动势。F所选用电阻器的额定功率必须大于实际承受功率的两倍。 电容器的选择选择电容器除容量和耐压等主要参数以外，还应从以下几个方面进行考虑：A合理确定对电容器精度的要求。在延时电路、音调控制电路、滤波器以及接收机的本振电路和中频放大电路

15、中，对某些电容器的精度要求较高或很高，应选用高精度的电容器来满足电路的要求。而在旁路、去耦合、低频耦合等电路中对电容量及精度没有很严格的要求，因此仅需按设计值选用相近容量或稍大容量的电容器。B注意所设计电路对电容器绝缘电阻和损耗角正切值tan的要求。绝缘电阻小的电容器，漏电流较大，漏电流产生的功率损耗将使电容器发热升温，从而导致电流进一步上升，轻则导致电路性能恶化，重则使电容器失效甚至爆炸。对在高温和高压下工作的电容器尤其要注意绝缘电阻参数。在采样保持电路以及电桥电路中作为桥臂使用的电容器，其绝缘电阻值的高低将直接影响测量精度。电容器的损耗有时也直接影响到电路的性能，在振荡电路中、中频回路和滤

16、波器等电路中，要求tan尽可能小，以提高电路的品质因数Q。C注意对电容器高频特性的要求。在高频应用时，某些电容器不可忽视的自身电感、引线电感和高频损耗，会使电容器的自身性能下降，导致电路不能正常工作。有时为了解决电容器自身分布电感的影响，常在自身电感较大的电容器的两端并接一个自身等效电感很小的小容量电容器。 电位器的选择电位器的主要参数有标称阻值、精度、额定功率、电阻温度系数、阻值变化规律、躁声、分辨率、绝缘电阻、耐磨寿命、平滑性、零位电阻、启动力矩、耐潮性等。其制作材料、结构形式和调节方式繁多，选用时应根据设计电路的要求确定。A. 选择电位器的结构形式和调节方式。在电视机以及许多测量仪器中，

17、电源开关和亮度（或音量）、灵敏度的控制常要求用一个旋钮来实现，这时可选用带开关的电位器；在立体音响设备和文式电桥等电路中，需要同时调节两个电位器值，这时可选用双连电位器；在校正电路中，可选用锁紧型电位器；在计算机伺服系统及某些精密仪器设备中，常选用多圈电位器；在晶体管放大器的偏置电路中，可选用半可调型电位器。B选择电位器的阻值变化规律。为了适应各种不同的用途，电位器的阻值变化规律通常做成三种，即直线式、对数式和反对数式（亦称为指数式）。直线式电位器可用于示波器和电视接收机中控制示波器和显象管的聚焦和亮度。在稳压电源的取样电路中，也可选用直线式电位器。此外，直线式电位器还用于晶体管电路中工作点的

18、调节，接收机中AGC电压的控制以及电视机中桢线性、桢幅、行同步、桢同步等的调节；反对数式电位器阻值在转角较小时变化大，以后逐渐变小。这种变化规律适用于音调控制电路及电视机中对比度的调节；对数式电位器可用于音响设备、收音机及电视接收机的音量控制电路中。因为人耳对声音响度的听觉特性是符合对数规律的，即在声音微弱时，若声音响度稍有增加，人耳的感觉十分灵敏，但当声音响度增大到一定程度后，再继续增大声音响度，人耳的反映则比较迟钝了。音量电位器选用对数式阻值变化规律，恰可与人耳的听觉特性相互补偿，使音量电位器转角从零开始逐渐增大时，人对音量的增加有均匀的感觉。 分立元器件的选择分立元器件包括二极管、三极管

19、、场效应管和晶闸管等，选择器件的种类不同，注意事项也不同。例如三极管，在选用时应考虑是NPN型还是PNP型，是大功率管还是小功率管，是高频管还是低频管，并注意管子的电流放大倍数、击穿电压、特征频率、静态功耗等是否满足电路设计的要求。（2）元器件的参数计算单元电路的结构、形式确定以后，需要对影响技术指标和参数的元器件进行计算。这种计算有的需要根据电路理论进行，有的按照工程估算方法，有的可用典型电路参数或经验数据。选用的元器件参数值最终都必须采用标称值。计算电路参数时应注意如下问题： 各元器件的工作电流、工作电压、频率和功耗应在允许的围，并留有适当的余量，以保证电路在规定的条件下正常工作，达到所要

20、求的性能指标。 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。 设计元器件的极限参数时，必须留有足够的余量，一般按1.5倍左右考虑。例如，如果实际电路中的三极管的VCE的最大值为20V，挑选三极管时应按V（BR）CEO30V考虑。 电阻值应在常用电阻标称值系列，并根据具体情况正确选择电阻的品种。 电解电容数值应在常用电容标称值系列，并根据具体情况正确选择电容的品种。 在保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少元器件的品种、功耗和体积，并为安装调试创造有利条件。 在满足性能指标和上述各项要求的前提下，应优先选用现有的或容易买到的元器件，以节省时间和精力。 应把根据计

21、算所确定的各参数值标在电路图中适当的位置。4. 总体电路图设计设计好各单元电路以后，应画出总电路图。总电路图是进行实验和印制电路板设计制作的主要依据，也是进行生产、调试、维修的依据，因此画好一总电路图非常重要。（1）画总电路图的一般方法 画总电路图应注意信号的流向，通常从输入端或信号源画起，由左到右或由上到下按信号的流向的主通道依次画出单元电路。但一般不要把电路画成很长的窄条，必要时可按信号流向的主通道依次把各单元电路排成类似字母“U”的形状，它的开口可以朝左，也可以朝其他方向。 尽量把总电路图画在同一纸上，如果电路比较复杂，一图画不下，应把主电路画在同一纸上，而把一些比较独立或次要的部分（例

22、如直流稳压电源）画在另一或几纸上，并用适当的方式说明各图之间的信号关系。 电路图中所有的连线都要表示清楚，各元器件之间的绝大多数连线应在图上直接画出。连线通常画成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通的交叉线，应在交叉处用圆点标出。连线要尽量短。电源一般只标出电源电压的数值（例如+5V，+15V，15V）。电路图的安排要紧凑、协调，疏密恰当，避免出现有的地方画的很密，有的地方却空出一大块。总之，要清晰明了，容易看懂，美观协调。 电路图中的大规模集成电路，通常用方框图表示。在框中标出它的型号，框的边线两侧标出每根连线功能名称和管脚号。除规模器件外，其余元器件的符号应当标准化。 集成电路器件的管脚较

23、多，多余的管脚应做适当处理。 如果电路比较复杂，设计者经验不足，有些问题在画出总体电路之前难以解决，可以先画出总电路图的草图，调整好布局和连线之后，再画出正式的总电路图。以上只是总电路的一般画法，实际情况千差万别，应根据具体情况灵活掌握。（2）审图因为在设计过程中有些问题难免考虑不周，所以在画出总电路图之后，要进行全面审查，审图时应注意以下几点： 先从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，再检查各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适； 检查各单元电路之间的配合有无问题； 检查电路图中有无烦琐之处，是否可以简化； 要特别注意电路图中各元器件是否工作在额定值围，以免实验时损坏； 解决所发现

24、的全部问题后，若改动较多，应当复查一遍。5. 电子电路的安装与调试电子电路的安装与调试在电子电路实践和电子工程技术中都占有非常重要的地位。它是把理论付诸于实践的阶段，也是将理论电路转换为实际电路和电子设备的过程。这一过程的实现，为电子技术在人类的社会生活和生产实践中发挥巨大作用提供了现实性和可能性的保证，同时，这一过程也是对理论设计的检验、修改和完善。（1）电子电路的安装简单的电子电路安装可在接插板（面包板）上完成。较复杂的电子电路需制作专门的印制电路板，还必须考虑电路的布局、焊接、组装等工艺。无论采用哪种方法均应注意以下几个方面： 所有元器件在组装前应尽可能全部测试一遍，以保证所用元器件均合

25、格。 所有集成电路的组装方向要保持一致，以便于正确布线。 组装分立元件时应使标志朝上或朝向易于观察的方向，以便于查找和更换。对于有极性的元件，如电解电容器、二极管等，组装时一定要特别注意，切勿出错。 为了便于查线，可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线，一般习惯是正电源用红色线，负电源用蓝色线，地线用黑色线，信号线用黄色线等。 连线尽量做到横平竖直，连线不允许跨接在集成电路上，必须从其周围通过，同时应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上通过。正确的组装方法和合理的布局，不仅可使电路整齐美观、工作可靠，而且便于检查、调试和故障的排除。如果能在组装前先拟订出组装草图，则可获得事半功倍的效果，使

26、组装既快又好。（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。 调试的方法和步骤A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

27、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接线；另一种方法是按照实际线路，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。使用万用表对检查连线很有帮助。B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、晶体管、电解电容等有极性的元器件引线端有无错接、反接，集成块是否插对。C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、异常气味、触摸元件是否有发烫现象、电源是否短路等。如

28、果出现异常，应立即切断电源，待故障排除后方可重新通电。D分块调试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。调试的方法有两种。第一种是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围，最后完成整机调试，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和定型产品

29、。下面介绍分块调试。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，若超出指标围，应分析原因，并进行处理。动态测试可以利用前级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、输出动态围

30、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，逻辑关系就不会有太大问题。把静态和动态的测试结果与设计的指标进行比较，经过进一步分析后对电路参数实施合理的修正。E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。

31、使用示波器时，最好把示波器信号输入方式置于“DC”档，即采用直流耦合方式可以同时观察被测信号的交、直流成分。 调试注意事项A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做出错误判断。B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共地参考点，测试的结果才是准确的。C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。D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

32、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。E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。（3）电子电路的故障分析与处理实践训练过程中，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，做出分析判断

33、、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。 调试中常见的故障原因A实际电路与设计的原理图不符。B元器件使用不当。C设计本身不满足要求。D误操作。 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

34、，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。查找模块部故障的步骤如下：A检查用于测量的仪器是否使用得当。B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、集成电路的安装是否正确等。C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接触不良而导致元器件本身没有正常工作。D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。E检查元器件使用是否得当或已经损坏。在实验、实习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，

35、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。F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，可以采用观察判别法，通过仪器、仪表观察到结果，直接判

36、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。当遇到电路中某个元器件静态正常而动态有问题时，不要急于更换元件，应首先检查电路本身的负载能力及提供输入信号信号源的负载能力。把电路的输出端断开，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做修改，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”一节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

37、要求的电子设备来。6. 设计报告的撰写设计报告的撰写应包括以下容：（1）设计电路名称。（2）容提要。（3）设计任务和要求。（4）总体方案选择的论证，容包括曾考虑过的各方案框图、简要原理和优缺点以及所选定方案的理由等。（5）单元电路的设计、元器件选择和参数计算。（6）绘出总体电路图及必要的波形图，并说明电路的工作原理。（7）组装与调试，容包含： 使用的主要仪器、仪表。应列出名称、型号、生产厂家等； 测试的数据、波形，必要时应与计算结果比较并进行误差分析； 组装与调试的方法、技巧和注意事项； 调试中出现的故障及其诊断与排除方法。（8）所设计电路的特点及改进意见。（9）所用元器件的编号列表。列表项目

38、为序号、符号与编号、名称、型号与规格、数量以及必要的说明等。（10）列出参考文献，格式为作者、文献名、刊物名、出版单位、出版时间、卷号和页码。7. 干扰及抑制干扰是电子电路稳定可靠工作的大敌，尤其是在工作条件恶劣、干扰源很强且复杂的场合中。因此，干扰与抗干扰成为电子电路设计中的一个非常重要的容。然而，抗干扰设计又是电子电路设计者最感头痛的难题，原因是它与具体电路和应用环境有着密切的关系，在一个电路中有效的抗干扰措施，未必能在另一个电路中奏效。因此，设计者必须结合具体电路的实际情况，在实践中去解决抗干扰问题。（1）电子电路中常见的干扰干扰源可来自电子系统部，也可来自电子系统外部。电子系统的噪声信

39、号，尤其是功率级高频振荡电路和功率开关电路所产生的噪声信号是系统部的主要干扰源。电子系统周围的大功率电子设备的启停，以及自然雷电所产生的干扰信号是构成电子系统外部的主要干扰源。干扰是客观存在的，在工业现场往往又是不可避免的，不可能为了电子电路的可靠运行而去清除干扰源，那是不现实的。只能是适应环境，抑制干扰，加强电子系统的抗干扰能力，以保证电子电路的可靠运行。抗干扰技术主要是从干扰进入电子系统的通路上来采取抑制措施。根据干扰传播通道，干扰主要分为： 来自电网的干扰； 来自地线的干扰； 来自信号通道的干扰； 来自空间电磁辐射的干扰。上述四种干扰，危害性最大的是来自电网的干扰和来自地线的干扰，其次为

40、来自信号通道的干扰，而来自空间电磁辐射的干扰一般不太严重，只要电子系统与干扰源保持一定距离或采取适当的屏蔽措施，基本上就可解决。这里只重点介绍前面三种干扰及抗干扰措施。（2）常用的抗干扰措施 电网干扰及抗干扰措施大多数电子电路的直流电源都是由电网交流电源经整流滤波、稳压后提供的。若此电子系统附近有大型电力设备接于同一个交流电源线上，那么，电力设备的启停将产生很高的浪涌电压叠加在50HZ的电网电压上。此外，雷电感应也在电网上产生强烈的高频浪涌电压，其幅值可以达到电网电压的几倍到几十倍。这些干扰信号沿着交流电源线进入电子系统，可干扰电子电路的正常工作。为了防止这些从交流电源线引入的干扰，常见的抗干

41、扰措施有：A采用交流稳压器。用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过电压与欠电压，有利于提高整个电子系统的可靠性。由于交流稳压器比较贵，在一些小型电子电路中一般不用，只用于较大型的电子系统，以及抗干扰要求比较高的场合。B接电源滤波器。它接在电源变压器之前，其特性是让交流50HZ基波通过，而滤去高频干扰信号，改善电源波形。在市场上可以购到体积小、价格合理的电源滤波器。C采用带有屏蔽层的电源变压器。由于高频干扰信号通过电源变压器的主要传播通道是初级线圈与次级线圈之间的分布电容，而不是初、次级之间的电磁耦合。因此，在初、次级线圈之间加一个金属屏蔽层，并将屏蔽层接地，可有效地减小分布电容值，从而有效地抑

42、制高频干扰信号通过电源变压器进入初级线圈，这是最常见的抗电源干扰的措施。D双T滤波器。它用于整流电路之后，其特性是阻止50HZ工频干扰或其他固定频率的干扰信号进入电子电路。双T电路参数计算公式为：f RC。若欲阻止50HZ工频干扰，则选用f 50HZ。在抗干扰要求不高的场合，可以不采用抗干扰措施，以免增加电路的复杂性。E电容滤波。采用0.010.1f的无极性电容，并接到直流稳压电路的输入和输出端以及集成块的电源引脚上，用以滤掉高频干扰。 地线干扰及抗干扰措施地线干扰是存在于电子系统的干扰。由于电子系统各部分电路往往共用一个直流电源，或者虽然不用同一个电源，但不同电源之间往往共用一个地，因此，当

43、各部分电路的电流均流过公共地电阻时便产生电压降，此电压降便成为各部分之间相互影响的噪声干扰信号，即所谓地线干扰。抗地线干扰的措施：A尽量采用一点接地，即各部分的地自成一体后再分别接到公共地的一点上，印制电路板上采用此方法不太方便布线，而都是采用串联接法，为了减少地线噪声干扰，可适当加线宽度。B强信号电路和弱信号电路的地应分开，然后再在一点上接公共地。C模拟地和数字地也应分开，然后再在一点上接公共地，切忌两者交叉混连。D不论哪种方式接地，接地线应短而粗，以减小接地电阻 信号通道干扰和抗干扰措施在远距离测量、控制和通信中，电子系统的输入和输出信号线很长，线间很近，信号在此长线的传输过程中很容易受到

44、干扰，导致所传输的信号发生畸变或失常，从而影响电子电路的正常工作，必须予以足够的重视。长线信号传输所遇到的干扰有：A周围空间电磁场对长线的电磁感应干扰。信号线越长及周围电磁场越强，则干扰强度越大。B信号间的干扰。当强信号线与弱信号线靠得很近时，通过线间分布电容和互感产生线间干扰。信号线间越近和线越长，干扰强度就越大。C长线信号的地线干扰。信号线越长表明信号源与电子系统的距离越远，则信号地线也越长，即地线电阻就越大，会导致信号源的地与电子系统的地不是等电位，而形成较大的电位差，此电位差构成长线信号的地线干扰信号。针对上述信号通道上的干扰，常用的抗干扰措施有：A使用双绞线传输。即每个信号都采用互绞

45、的线进行传输，其中一条是信号线，另一条是地线。双绞线是抑制空间电磁干扰、线间串扰和信号地线干扰最有效且简便的方法。因为空间电磁场在每个绞环产生的感应电动势是相同的，但对每一条线来说，感应电动势可互相抵消，因此，不会对传输的信号产生影响。其次，信号电流在两条线上大小相等、方向相反，所以双绞线对其他信号的互感是零，抑制了串扰。另外，各个信号的地线是单独的，可有效地抑制信号间通过地线的干扰。B采用光电耦合传输。光电耦合器是由发光二极管和光敏晶体管组成，两者相互绝缘地密封在一起，信号从发光二极管一方输入，使发光二极管发光，光照射到光敏晶体管基极上，使光信号转换成电信号，并从集电极输出。输入与输出被隔离

46、开，只有光耦合，而无电的联系，因此，两边的地可以不同，彼此可以独立。若电子系统的每条输入信号与输出信号线之间均采用光电耦合传输信号，则可以有效地抑制信号线干扰和信号线上的噪声干扰，这是因为两边的地是独立的，所以不存在地线干扰。由于光电耦合器输入阻抗很低，而叠加在信号上的噪声信号的阻很高，所以，尽管噪声信号的幅值较高，但进入光电耦合器的噪声很小，只形成很微弱的电流，不足以使发光二极管发光，从而抑制了噪声信号的传输。光电耦合器分为传送模拟信号和传送数字信号两种类型。二、数字电子电路设计数字电路作为电子电路的一大分支，其应用是极为广泛的。常用的数字电路有编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、寄存器

47、、计数器、单稳态触发器、多谐振荡器等。常见的半导体存储器（RAM、ROM）也属于数字电路。随着科学技术的发展，数字电子技术的研究和应用又取得了新的进展，其中尤以可编程逻辑器件的广泛应用令人瞩目。下面主要讨论常用数字电路的设计与应用方法。1. 常用组合逻辑电路的设计根据逻辑功能的不同特点，可以把数字电路分成两大类，一类为组合逻辑电路（简称为组合电路），另一类则是时序逻辑电路（简称时序电路）。对于组合逻辑电路，任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。分析组合逻辑电路，就是通过分析确定电路的逻辑功能，再根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这即是设计组合电路时要完成的工作。所谓的“最简”是指电路所用的器件数最少、器件种类最少、器件之间的连线也最少。（1）组合逻辑电路的设计组合逻辑电路在设计过程中，应注意掌握组合逻辑电路的分析和设计工具，如：逻辑表达式、真值表、卡诺图、时序图等。组合逻辑电路的基本设计步骤如下： 逻辑抽象。在许多情况下，提出的设计要具有一定因果关系的实际问题，这时就需要通过逻辑抽象的方法，用一个逻辑函数来描述这一因果关系。逻辑抽象的工作通常包括以下几个方面：A分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。一般总是把引起事件的原因作为输入变量，而把事件的结果作