电子设计基础教程.ppt
《电子设计基础教程.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子设计基础教程.ppt(122页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,电子设计与制作,2,目 录第1章 模拟电子线路设计第2章 数字电子线路设计,3,第1章 模拟电子线路设计1.1 常用模拟集成电路介绍1.1.1 模拟电路简介的分类 模拟电路是一种能够处理模拟信号的电子电路,其输出信号一般是输入信号的线性函数。处理的信号在时间和幅值上都是连续的。构成模拟电路的主要器件有源器件,主要有三极管、场效应管和线性集成电路等。按频率分类,有直流电路、低频电路、高频电路和全频带电路等。,4,集成电路分为单片线性集成电路和混合集成电路。线性集成电路按用途可分为运算放大器、功率放大器、集成稳压器和高频放大器等。1.1.2 集成运算放大器1、集成运算放大器简介 集成运算放大器
2、基本实现了标准化,只要功能相同,参数相近的同型号器件,不论是何公司的产品,都可以互换,能否为各种各样的模拟电路选择最合适的运算放大器代表了一个电子工程师能力的强弱和水平的高低。,5,通用双极性运算放大器有:A741、LM301等。双运放有RC4558等。低噪声运算放大器适合用作放大器的前级放大,如:NE5532、NE5534等。高输入运算放大器分BiFET运算放大器和BiMOS运算放大器,如:TL081、CA3140等。高速宽带运算放大器的压摆率为10MV/s、带宽为10MHZ以上的运算放大器,如:LM318和HA2500等。,6,高精度运算放大器具有低失调电压和低失调电压温飘,适用于放大热电
3、偶输出的微弱信号,如:A725、OP07、AD625等低功耗运算放大器通常有两类:一类是不需要采取外围措施就能达到低功耗,如:PC253;另一类是通过外部设定的可编程型。运算放大器的工作电压大多使用15V电源,输出电流在5mA25mA之间。高压运算放大器的工作电压上限为30V40V。,7,2、集成运算放大器产品数据手册的使用(1)输入失调电压VIO和输入失调电流IIO;(2)输入偏置电流;IIB(3)最大额定值,有:最大电源电压,如18V;最高工作温度,如70;(4)共模抑制比,CMRR=|AVD|/|AVC|;(5)温度漂移,有输入失调电压温飘VIO/t和输入失调电流温飘IIO/t;(6)开
4、环差模电压增益;AVD,8,(7)输入、输出阻抗;(8)转换速率SR=(dVO/dt)和单位增益带宽BWG。3、运算放大器构成的常用模拟电路(1)反相、同相放大电路;(2)加法电路;(3)减法电路;(4)低通滤波器和高通滤波器;(5)比较电路;(6)滞回比较电路;,9,(7)仪用放大电路;(8)输出电流增大电路;(9)交流直流变换电路;(10)电流检测电路;(11)峰值检测电路。1.1.3 集成功率放大电路1、集成功率放大电路简介2、集成功率放大电路产品数据手册的使用,10,(1)电源电压范围;(2)静态电源电流;(3)频带宽度3、集成功率放大电路构成的常用模拟电路(1)基本功率放大电路;(2
5、)高电压增益功率放大电路。,11,1.1.4 集成稳压电路1、集成稳压电路简介 线性集成稳压电路是电子电流中常用的一种稳压电路,具有结构简单,调节方便,输出电压稳定性高和纹波电压小的特点。只有输入、输出和公共端,称为三端稳压器。,12,(1)三端固定输出集成稳压器78:输出正电压79:输出负电压输出电压等级10个(对应):05、06、08、09、10、12、15、18、(20)、24V输出电流等级:L:0.1A,例:78L05,5V 0.1AM:0.5A 例:78M12,12V 0.5A,13,N:1.0A无标:1.5A 例:7915,15V 1.5AT:3AH:5AP:10A注:使用中一定要
6、注意功耗不能超过允许的最大值,功耗较大时,要外加散热片。,14,(2)三端可调输出集成稳压器LM117217317:输出正电压LM137237337:输出负电压输出电压范围:1.2V37V输出电流等级:L(0.1A)、M(0.5A)、无标(1.5A)例:LM317:1.2V37V 1.5A、LM317M:1.2V37V 0.5A、LM337L:1.2V37V 0.1A,15,2、集成稳压电路产品数据手册的使用(1)输入输出压差,一般要求大于3V;(2)电压和负载调整率(3)最小负载电流,LM317在使用中,最小负载电流应大于5mA。3.集成稳压电路构成的常用模拟电路(1)78XX和79XX典型
7、应用电路;(2)LM317典型应用电路;(3)程序控制稳压电路。,16,1.2 模拟电路设计举例 1.2.2 简易浴室水温控制电路1、设计任务和要求(1)设计任务 设计一个简易浴室水温控制电路。该电路能够将水温控制在一个合适的范围,并能够手动调温。(2)设计要求,17,要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。设温度范围是t1t2,当t t2时,两根电阻丝都不加热;要求电路在t1、t2两个温度点不能出现跳闸现象,即加热抖动现象;要求电路能显示电阻丝通电与否;画出系统框图,写出设计过程利用Protel工具画出完整的电路原理图,列出全部元器件清单。,18,2、系统组成框图3、主要单元电路设计(1
8、)水温监测电路和水温范围测量电路;(2)电阻丝开关电路和显示电路;(3)电源电路。4、电路原理图5、元器件清单6、特别说明,19,水温控制电路,20,1.2.3 简易声控延时照明电路1、设计任务和要求(1)设计任务 设计一个简易声控延时照明电路。(2)设计要求要求电路能够通过声强对照明灯开关的控制,达到控制照明灯的亮灭;要求电路在照明灯点亮后延时t后自动关断,延时时间t手动可调;要求电路在照明灯点亮后又有新的声源出现,能够重新通电t时间;,21,画出系统框图,写出设计过程利用Protel工具画出完整的电路原理图,列出全部元器件清单。2、系统组成框图3、主要单元电路设计(1)声强监测电路和声强信
9、号处理电路;(2)延时控制电路和照明灯开关电路;(3)电源电路。,22,4、电路原理图5、元器件清单6、特别说明,23,简易声控延时照明1,24,声、光控延时照明电路2,25,1.2.4 简易电池自动恒流转恒压充电电路(另做设计方案)1、设计任务和要求(1)设计任务 设计一个简易电池自动恒流转恒压充电电路,当电池的电量尚未充足阶段,采用恒流方式充电,当电池的电量充足后自动转入恒压涓流方式充电。(2)设计要求,26,要求电路能够检测电池的端电压;若电池的端电压低于额定值,采用恒流方式充电;若电池的端电压达到额定值,自动转入恒压涓流方式充电;画出系统框图,写出设计过程利用Protel工具画出完整的
10、电路原理图,列出全部元器件清单。,27,2、系统组成框图3、主要单元电路设计(1)变压、整流、滤波电路;(2)充电电流检测电路和充电状态指示电路;(3)输出电压监视电路和充足状态指示电路。4、电路原理图5、元器件清单6、特别说明,28,电池自动恒流转恒压充电电路,29,1.2.5 简易家用瓦斯报警电路1、设计任务和要求(1)设计任务 设计一个简易瓦斯报警电路,当空气中危险气体的含量较大时能够自动报警,当危险气体的含量大到对人体有害时,自动切断危险气体的气源。(2)设计要求要求电路能够检测出空气中是否含有煤气灯危险气体;,30,当空气中危险气体的含量较大时能够自动报警;当危险气体的含量大到对人体
11、有害时,自动切断危险气体的气源;画出系统框图,写出设计过程利用Protel工具画出完整的电路原理图,列出全部元器件清单。2、系统组成框图3、主要单元电路设计(1)危险气体监测电路和检测电路;,31,(2)声光报警电路;(3)自动切断电路。(4)电源电路。4、电路原理图5、元器件清单6、特别说明,32,瓦斯报警电路,33,1.2.6 简易自来水自动感应开关电路1、设计任务和要求(1)设计任务 设计一个简易自来水自动感应开关电路,当人需要用水的时候,通过感应装置自动打开自来水开关,人体离开后,延时一段时间,自动关断。(2)设计要求要求电路能够通过感应装置(红外线检测器)自动打开自来水开关;,34,
12、人体离开后,延时一段时间,自动关断;能够调节延时时间;画出系统框图,写出设计过程利用Protel工具画出完整的电路原理图,列出全部元器件清单。2、系统组成框图3、主要单元电路设计(1)红外线脉冲发射电路;(2)红外线接收电路;,35,(3)时间延时电路;(4)自来水开关电路;(5)电源电路。4、电路原理图5、元器件清单6、特别说明,36,自来水自动感应开关电路,37,自来水自动感应PCB电路版图,38,第2章 数字电子线路设计2.1 常用数字集成电路介绍2.1.1 数字集成电路使用与注意事项 数字集成电路按制造工艺分为双极性集成电路(如TTL等)和单极性集成电路(如CMOS等)。1、TTL数字
13、集成电路(1)TTL与非门电路的主要参数,39,电流参数(标准系列)IiL:低电平输入电流,约1.6mAIiH:高电平输入电流,约50AIoL:低电平输出电流,约12mAIoH:高电平输出电流,约 0.4mA 电压参数UiL:低电平输入电压,最大值0.8VUoL:低电平输出电压,最大值0.4VUnL:低电平噪声容限,约0.4VUiH:高电平输入电压,最小值2V,40,UoH:高电平输出电压,最小值2.4VUnH:高电平噪声容限,约0.4V 电源(VccGND)54系列:50.5V74系列:50.25V 速度与功耗5474:10ns10mW54H74H:6ns22mW54L74L:33ns1mW
14、,41,54S74S:3ns19mW54LS74LS:9.5ns2mW54ALS74ALS:3.5ns1mW54AS74AS:3ns8mW54F74F:3.4ns4mW 扇出系数:8(2)74系列为商用级TTL电路,工作环境温度为070;54系列为军用级TTL电路,工作环境温度为55 125;,42,(3)TTL电路使用注意事项电源电压VCC,74系列工作电压范围为5V5,54系列工作电压范围为5V10。输入端的处理,对于“与”、“与非”逻辑关系的器件,多余的输入端可以直接与电源VCC相连,也可以经过一只几百欧姆的电阻与电源VCC相连;对于“或”、“或非”逻辑关系的器件,多余的输入端只能接地。
15、输出端的处理,除三态(TS)门、集电极开路(OC)门外,其他的逻辑电路的输出端不允许直接并联使用。输出端也不允许直接接电源或地,否则极易损坏器件。,43,2、CMOS数字集成逻辑电路(1)CMOS数字集成逻辑电路的特点与分类 CMOS电路式互补金属氧化物绝缘栅场效应管集成电路的简称,利用NMOS管与PMOS管组合的数字逻辑电路,其特点是:功耗低(W级)、电源电压范围宽(318V)、抗干扰能力强、输入阻抗高(大于100M)、带负载能力强,通用的CMOS电路有4000/4500标准系列、74HC和74HCT高速CMOS系列等。,44,(2)CD4000 MC14500系列参数 电压参数UiL:低电
16、平输入电压,VDD5V时,最大值1.5V VDD15V时,最大值4VUiH:高电平输入电压 VDD5V时,最小值3.5V VDD15V时,最小值11V,45,UoL:低电平输出电压,最大值约0.05VUoH:高电平输出电压 VDD5V时,最小值4.95V VDD15V时,最小值14.95V 电流参数IoL:低电平输出电流 VDD5V时,最小值0.5mA VDD15V时,最小值3.4mA,46,IoH:高电平输出电流 VDD5V时,最大值0.5mA VDD15V时,最大值 3.4mA输入电流:0.1A 0.3A 电源(VDDVSS):3V18V 功耗:与电源电压、工作速度有关 静态功耗:微瓦级;
17、工作速度:100ns 扇出系数:50,47,54HC74HC系列电压参数(VDD 5V)UiL:低电平输入电压 HC系列,最大值0.9;HCT系列,最大值0.8VUiH:高电平输入电压 HC系列,最小值3.15V HCT系列,最小值2V,48,UoL:低电平输出电压,最大值约0.1VUoH:高电平输出电压,最小值4.4V 电流参数IoL:低电平输出电流,最小值4mAIoH:高电平输出电流,最小值4mA 静态功耗:微瓦级;工作速度:8ns 扇出系数:50,49,(3)CMOS电路使用注意事项电源电压VDD绝不能接反,VDD接电源正极,VSS接电源负极,在电源电压515V范围较好。输入端的处理,绝
18、不能悬空开路,多余的输入端最好不要并联使用。对于“与”、“与非”逻辑关系的器件,多余的输入端可以直接与电源VDD相连,也可以经过一只几百千欧姆以下的电阻与电源VDD相连;对于“或”、“或非”逻辑关系的器件,多余的输入端可以经过一只几百千欧姆以下的电阻或直接接地;低频工作时,可以在输入端串联一只限流电阻(10100k);,50,输出端的处理,除三态(TS)门、集电极开路(OC)门外,其他的逻辑电路的输出端不允许直接并联使用。输出端也不允许直接接电源或地,否则极易损坏器件。锁定效应的保护,当CMOS电路的输入端施加的电压过高,超过VDD或过低,小于VSS,或输入的信号电压超前于电源电压的建立,或输
19、入的信号电压滞后于电源电压的撤除,或电源电压突然大范围的变化,都会引起电源电流迅速增加,造成电路的永久损坏。所以必须保证输入信号的数值在VDD与VSS之间,输入端加钳位保护电路,电源与地之间加退耦电容。,51,3、TTL电路与CMOS电路的接口(1)用TTL电路驱动CMOS电路在TTL电路的输出端加上拉电阻;使用带电平移位的CMOS接口电路,如40109等;TTL电路可以直接驱动74HCT系列CMOS电路。(2)用CMOS电路驱动TTL电路标准CMOS电路可以直接驱动一个TTL电路;74HCT或74HC系列CMOS电路可以直接驱动TTL电路;用专用的CMOS电路驱动TTL电路,如4009、40



- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子设计 基础教程

链接地址:https://www.31ppt.com/p-6390959.html