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1、,第二級,第三級,第四級,第五級,競賽講座,電工電子競賽講座,鐘 新 梅,電工電子實驗室,電工電子競賽講座 鐘 新 梅,主要內容：,一、電子電路設計的目的與要求,二、電子電路設計的一般方法與步驟,三、電子電路安裝技術,四、電子電路調試,五、,Protel 99SE,的使用,主要內容：,現(xiàn)今企業(yè)需要綜合型創(chuàng)新型人才。近幾年來，用人單位對大學畢業(yè)生總的評價較好，認為當今的大學畢業(yè)生思想活躍，工作熱情、數(shù)學英語好等。但是，也提出了不少問題：高分低能，脫離實際，眼高手低，解決實際問題能力差等。,大學學習中有實驗課、課程設計和畢業(yè)設計三大實踐性教學環(huán)節(jié)。實驗課著眼于通過實驗驗證課程的基本理論，并培養(yǎng)學生

2、的初步實驗技能。而課程設計和畢業(yè)設計是對本專業(yè)高年級的學生進行的全面的綜合訓練。,此次設計競賽的開展，可培養(yǎng)學生運用所學理論與實踐緊密結合、獨立地解決實際問題的綜合性能力，并為課程設計和畢業(yè)設計打下基礎，適應現(xiàn)在社會對人才的需求。,豐田汽車的創(chuàng)始人豐田一郎有句名言：,“技術人員不了解現(xiàn)場，產(chǎn)品制造就無從談起”,清華大學學者教導學生說,：,僅有鼠標和鍵盤是不夠的！,一、電子電路設計的目的與要求,現(xiàn)今企業(yè)需要綜合型創(chuàng)新型人才。近幾年來，用人,廣泛性（同學們可以找找身邊的電子產(chǎn)品）。,機械專業(yè),數(shù)控技術，汽車發(fā)動機中的電噴技術，電動汽車，電動自行車，機光電一體化技術等。,石油工程專業(yè),溫度、流量、壓

3、力等參數(shù)的分析析測量控制儀器、實驗儀器。,資源勘查、地理信息,探測儀、測向儀，遙感儀，,GPS,全球定位系統(tǒng)等,化學專業(yè),分析儀器、電子過濾儀器、溫度、壓力、色譜分析控制儀器等。,材料科學專業(yè),制造電子、電器產(chǎn)品的材料，電子元器件的芯片制造與封裝，焊接材料，連接材料等等,建筑、土木專業(yè),大廈，樓宇的電路系統(tǒng)，照明、裝飾、防盜、安全、監(jiān)控系統(tǒng)等。,電與非電正在互相交融、互相滲透，電子技術無時不存，無處不在！,廣泛性（同學們可以找找身邊的電子產(chǎn)品）。電與非電正在互相交融,在工程實際中與電類科技人員協(xié)同合作性和互補性,在智能建筑、環(huán)境保護設備、項目決策、產(chǎn)品設計與研發(fā)、市場營銷、銷售服務等過程中需要

4、應用眾多的電類科技知識。往往是專業(yè)人員提出構想，再由電類科技人員開發(fā)具體的電路和系統(tǒng)來實現(xiàn)。期間雙方要互相交流、相互啟發(fā)，優(yōu)勢互補、達到雙贏。,不管哪個專業(yè)領域，都離不開電類科技知識，特別是當同學們進入各自工作單位的領導層，上述的決策權和執(zhí)行權就掌握在你們手中！,在工程實際中與電類科技人員協(xié)同合作性和互補性 在智能建筑、環(huán),二、電子電路設計的一般方法與步驟,電子設計大體分三個階段：,設計與計算階段（預設計階段）,安裝與調試階段,撰寫總結報告階段,（一）總體方案的設計與選擇,1,、方案原理的構思,1,）、提出原理方案,對課題的任務，要求和條件進行仔細的分析和研究，找出關鍵問題，根據(jù)關鍵問題提出實

5、現(xiàn)的原理和方法，并畫出原理框圖。,提出原理方案是一個關系到設計全局的問題，應廣泛收集與查閱有關資料，廣開思路，利用已有的各種理論知識，提出盡可能多的方案，以便作出更合理的選擇。所提出的方案中，對關鍵部分的可行性，一般應通過試驗加以確認。,二、電子電路設計的一般方法與步驟 電子設計大體分三個階段：（,例：“數(shù)顯式大電容測量電路”的設計,該課題的關鍵是大電容數(shù)值的測量。換句話說，要設計一種電路其輸出與電容量成正比，至于數(shù)顯問題不是主要問題。,A,、,使測量電路的輸出幅值,Vom,正比于電容量,Cx,，然后測出幅值。,B,、,使測量電路的輸出脈沖寬度（周期）正比于電容量，測出脈寬。,三角波,發(fā)生器,

6、微分電,路,RCx,整流、濾波或,峰值檢測電路,A/D,轉換器,數(shù)字顯,示電路,脈寬或周期,產(chǎn)生電路,Cx,控制電路,時基脈沖,發(fā)生器,與,門,計,數(shù),顯,示,例：“數(shù)顯式大電容測量電路”的設計該課題的關鍵是大電容數(shù)值的,2,）原理方案的比較與選擇,原理方案提出后，還必須對所提出的幾種方案進行分析比較。然后，在詳細的總體方案尚未完成之前，只能就原理方案的簡單與復雜，方案實現(xiàn)的難易程度進行分析比較，并作出初步的選擇。,就上例，兩個方案的差異比較明顯，,A,方案要復雜些，且由于采用了,A/D,轉換器，實現(xiàn)起來要困難些，而且成本比較高。故初選,B,方案。,2,、總體方案的確定,原理方案框圖中的每個框

7、圖也只是原理性的、粗略的，它可能由一個單元電路構成，亦可由許多單元電路構成。為了把總體方案確定下來，必須把每一個框圖進一步分解成若干個小框，每個小框為一個較簡單的單元電路。,每個框圖不宜太細或太粗。太細對選擇不同的單元電路或器件帶來不利，并使單元電路之間相互連接復雜化；太粗將使單元電路本身功能過于復雜，不好進行設計或選擇。,總之，應從單元電路和單元之間的連接的設計與選擇出發(fā)，恰當?shù)胤纸饪驁D。,2）原理方案的比較與選擇原理方案提出后，還必須對所,例題中，計數(shù)顯示原理框圖可分解為,畫總體方案圖時應該注意：,每一個方框具有一個獨立的單元功能，且用文字寫于框中。,方框的排列應按信息流向布置，一般從左至

8、右，或從上到下布置。,應清晰地畫出數(shù)據(jù)信息與控制信息的流動方向（用箭頭線），成組的數(shù)據(jù)信息用 表示，控制信息或單個的數(shù)據(jù)信息用 表示。,總體方案圖應畫在一張紙上，以便閱圖。,值得指出的是，隨著大規(guī)模集成芯片的大量問世，單個芯片的功能越來越強，這使得原理框圖的分解可以粗一些，因而總體方案可更簡單可靠些。但是，不能盲目追求選用這些芯片，必須考慮這些芯片在市場上是否容易買到（或實驗室是否有），以及它的價格如何。否則，再好的總體方案亦會落空，難以實現(xiàn)。,計數(shù)器,鎖存器,譯碼器,數(shù)字顯示器,例題中，計數(shù)顯示原理框圖可分解為畫總體方案圖時應該注意：計數(shù),（二）、單元電路的設計與選擇,1,、單元電路結構形式

9、的選擇與設計,根據(jù)整個課題的技術要求，明確該功能框對單元電路的技術要求，必要時應詳細擬定單元電路的性能指標，然后進行單元電路結構形式的選擇或設計。,滿足功能框圖要求的單元電路可能不止一個，因此必須進行分析比較，擇優(yōu)選擇。,例題中脈寬或周期產(chǎn)生電路框圖，可選用單穩(wěn)態(tài)電路（圖,1,）或控制電容充放電的電路（圖,2,）,圖,1,圖,2,比較兩個電路，初看起來，圖,1,簡單，但時間誤差大；圖,2,則周期與三極管的飽和壓降有關。,根據(jù)設計要求，選擇適合的電路。,（二）、單元電路的設計與選擇1、單元電路結構形式的選擇與設計,2,、元器件的選擇,元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價格和體積各異，選擇器件需進行分析

10、比較。,首先考慮滿足單元電路對元器件性能指標的要求,其次考慮價格、貨源和元器件體積等,當然，作為此次競賽，實驗室不可能配備多種多樣的元器件，只能配備一些常用的、品種規(guī)格有限的元器件。因此，應選用實驗室已有的元器件。,1,）電阻,在電路中穩(wěn)定和調節(jié)電流和電壓。主要參數(shù)有,標稱阻值、允許誤差和額定功率，,其表示方法有,直標法、文字符號法、數(shù)碼法、色標法,。電阻器的單位為歐姆，簡稱歐，用,表示。,2、元器件的選擇元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價格和體積各異，,電阻色碼系統(tǒng),2 2 10,0,5%,對應電阻值：,22,10,0,5%,=22,5%,4 7 0 10,3,1%,對應電阻值：,470,10,

11、3,1%,=470k,1%,四環(huán)電阻,五環(huán)電阻,顏色,第一環(huán),第二環(huán),第三環(huán),乘數(shù),誤差,棕,1,1,1,10,1,1%,紅,2,2,2,10,2,2%,橙,3,3,3,10,3,黃,4,4,4,10,4,綠,5,5,5,10,5,0.5%,藍,6,6,6,10,6,0.,25%,紫,7,7,7,10,7,0.10,%,灰,8,8,8,10,8,0.05%,白,9,9,9,10,9,黑,0,0,0,10,0,金,5%,銀,10%,無,20%,電阻色碼系統(tǒng)2 2 100 5%對應電阻值：4 7,電子設計競賽XXXX5課件,可調電阻器,電位器,可調電阻器電位器,2,）電容器,由兩塊金屬電極之間夾一

12、層絕緣電介質構成，是儲能元件（即儲存電荷的容器）。主要參數(shù)有,標稱值、允許誤差和額定功率，其表示方法有,直標法、字母表示法、色標法、數(shù)碼法,。,電容器的單位為法，用,F,表示。,電容器有帶極性的和不帶極性的兩種，常用的,電解電容有極性,。,用電解液做介質的叫電解電容器，有極性。其極性是長腳為正，短腳為負，或者旁邊有,“,”,號所對應的引腳為負極。,國產(chǎn)表示法：,CD11,2）電容器國產(chǎn)表示法：CD11,電子設計競賽XXXX5課件,聚苯乙烯電容器,紙介電容器,聚苯乙烯電容器紙介電容器,電子設計競賽XXXX5課件,3,）,電感器,利用電磁感應原理制成的器件。通直流阻交流、通低頻阻高頻、變壓、傳送信

13、號等作用。主要參數(shù)有電感量及允許誤差、標稱電流、品質因數(shù)（,Q,值）、分布電容等。,其表示方法有,直標法、色標法、數(shù)碼法,。,電感器的單位為亨，用,H,表示。,3）電感器,電子設計競賽XXXX5課件,4,）二極管,（,a,）電路符號和文字符號 （,b,）常用二極管的外形圖,二極管在正向導通后，其正極、負極之間的電壓稱之為正向壓降，不同材料的二極管，其管壓降是不同的，,硅,二極管的正向壓降約為,0.6,0.8V,，,鍺,二極管,0.15,0.35V,。,發(fā)光二極管允許加在其上的電壓為,1.5,2V,，因此連接發(fā)光二極管時要加（限流）電阻。,+,-,4）二極管（a）電路符號和文字符號 （b）常用二

14、極管,發(fā)光二極管,發(fā)光二極管,半導體三極管又稱,晶體三極管,，簡稱,晶體管,或,三極管,。它的基本功能是具有電流放大作用，屬于,電流控制型器件。,5,）半導體三極管,NPN,型,PNP,型,常見的三極管外形圖,半導體三極管又稱晶體三極管，簡稱晶體管或三極管。它的基本功能,電子設計競賽XXXX5課件,金屬封裝的大功率管,塑料封裝的,中小功率管,金屬封裝的中小功率管,金屬封裝的大功率管塑料封裝的金屬封裝的中小功率管,6,）集成電路,根據(jù)國家標準,GB3430-82,，我國的半導體集成電路的型號命名由五個部分組成。例：,6）集成電路 根據(jù)國家標準GB3430-82，我國的半,集成電路的封裝與引腳識別

15、,（,1,）封裝：,封裝形式基本分為三類：金屬、陶瓷、塑料。,（,2,）引腳識別,:,集成電路引出腳排列順序的標志一般有色點、凹槽、管鍵及封裝時壓出的圓形標志。引腳識別方法是：對于雙列直插集成塊，將集成電路水平放置，引腳向下，標志朝左邊，左下角第一個引腳為,1,腳，然后按逆時針方向數(shù)，依次為,2,、,3,、,；對于單列直插集成電路也讓引出腳向下，標志朝左邊，從左下角第一個引出腳到最后一個引出腳依次為,1,、,2,、,3,、,。,集成電路的封裝與引腳識別（1）封裝：封裝形式基本分為三類：金,在單元電路與總體電路設計過程中，需計算電路元件參數(shù)（如器件參數(shù)、電阻和電容值等），以及估算電路的性能指標等

16、，從而把電路元件與電路確定下來，為單元電路和總體電路的試驗做好準備。,值得指出的是，滿足性能指標要求的參數(shù)值通常不是唯一的，這就要求對各組參數(shù)進行綜合性的分析，仔細考慮元器件之間的參數(shù)配合、元器件價格、體積和貨源等因素，恰當?shù)剡x取一組適合的參數(shù)。,（三）單元電路之間的級聯(lián)設計,在各單元電路確定后，還要認真考慮它們之間的級聯(lián)問題，如：電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合，以及相互干擾等問題，保證整個電路能正常工作。,（四）畫出總體電路草圖,總體電路圖是電子電路設計的結晶，它不僅是電路安裝和電路板制作等工藝設計的主要依據(jù)，還是電路試驗和維修時不可缺少的文件。,3,、參數(shù)計算,在單元電路與總體電路設計過程中，需計算電路元件參數(shù)（,由于電子元器件品種繁多且性能分散，設計與計算中又采用工程計算，再加上設計中考慮的因素多，設計出的電路難免存在問題。通過試驗，證明電路性能全部達到設計要求后，再畫出總體電路圖。,（六）繪制正式的總體電路圖,三、電子電路安裝技術,（一）印刷電路板的設計與制作,印刷電路板：指在絕緣基板上有選擇地加,工和制作出導電圖形的組裝板，簡稱,PCB,板。,1,、印刷電路板圖設