《综合电子系统实习》指导书_电子实习指导书

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电子信息专业

《综合电子系统实习》指导书

一、实习的目的和任务

1． 目的：使学生通过解决实际问题，巩固和加深在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”课程中所学的理论知识和实践技能，基本掌握常用电子电路的一般分析和设计方法，提高对电子电路的分析、设计和实践能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

2． 任务：根据电子电路设计的特点组织实施综合电子系统实习，通过此实践性环节训练，使学生掌握多种元器件的识别方法、仪器的基本使用、印刷搬电路的设计和制作、电子电路组装和调试、故障排除的基本方法和步骤。通过此实践性环节训练，对学生毕业设计和毕业后从事电子技术工作将有很大帮助。

二、综合电子系统实习题目的选定

一般情况下，综合电子系统题目由电子信息教研室共同研究，经系审批后执行。题目的拟定，要充分考虑教学的实际情况和学生的水平。要求所选定的题目要有一定的深度和广度，使学生需经过努力后能在规定时间内完成任务。

三、综合电子系统实习的基本要求

要求学生以三至四个人为一个小组，选择一个设计题目，进行分工合作。前期根据所给题目查阅文献，收集资料，确定设计方案；然后进行系统设计实现，完成系统原理图设计和PCB板设计，购买元器件，完成系统实物制作和调试，要求实物调试必须成功。

之后，每个小组撰写一份总体设计报告，每个小组成员根据自己在设计中承担的工作撰写相应的实习报告，总结自己在实习中的收获和体会，以此作为实习评定成绩的依据之一。

综合电子系统实习总时间：

19、20周两周时间，20周周五验收作品与提交实习报告，到时要求小组成员全部到场。

四、实习安排

五、常用电子电路的一般设计方法

通常所说的电子电路设计，一般包括，拟订性能指标、电路的预设计、实验和修改设计四个环节。

衡量设计的标准是：工作稳定可靠，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、体积小且货源充足；便于生产、测试和维修等。

常用电子电路的一般设计方法和步骤是：选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，审图，实验（包括修改测试性能），画出总体电路图。

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不同，因而上述设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现反复。因此在设计时，应根据实际情况灵活掌握。总体方案的选择

设计电路的第一步就是选择总体方案，所谓总体方案是根据所提出的任务、要求和性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现各项功能，满足设计题目提出的要求和技术指标。

由于符合要求的总体方案往往不止一个，应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，以广开思路，提出若干不同的方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中取优。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细，只要说明基本原理就可以了，但有些关键部分一定要画清楚，必要时要画出具体电路来加以分析。

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。

②既要考虑方案的可行性，还要考虑性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。

③选定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，出现一些反复是再所难免的，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。

2单元电路的设计

在确定了总体方案、画出详细框图之后，便可进行单元电路设计。

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，必要时应详细拟订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，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低成本。

②拟订出个单元电路的要求后，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。

3总电路图的画法

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，因此画好一张总电路图非常重要。

画总电路图的一般方法如下：

①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依次画出各单元电路。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要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，也可朝向其他方向。

②尽量把总电路图画在一张图样上，如果电路比较复杂，一张图样画不下，应把主电路画在一张图样上，而把一些比较独立或次要的部分（例如直流稳压电源）画在另一张或者几张图样上，并用适当的方式说明各图样之间的信号联系。

③ 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样上直接画出。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，稀密恰当，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。

④ 电路图中的中大规模集成电路，通常用框形表示。在框中标出它的型号，框的边线两侧标出每根连线的功能名称和管脚号。除中大规模器件外，其余元器件的符号应当标准化。

⑤ 集成电路器件的管脚较多，多余的管脚应作适当处理。

⑥ 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，调整好布局和连线后，在画出正式的总体电路图。

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。4 元器件的选择

从某中意义上讲，电子电路的设计就是选择最合适的元器件，并把他们最好的组合起来。因此在设计过程中，经常遇到选择元器件的问题，不仅在设计单元电路和总体电路及计算参数时要考虑选哪些元器件合适，而且在提出方案、分析和比较方案的优缺点时，也需要考虑用哪些元器件以及它们的性价比如何等；怎样选择元器件呢？必须搞清两个问题：第一，根据具体问题和方案，需要哪些元器件，每个元器件应具有哪些功能和性能指标；第二，哪些元器件实验室有，哪些在市场上能买到，性能如何？价格如何？体积多大。电子元器件种类繁多，新产品不断出现，这就需要经常关心元器件的信息和新动向，多查资料。一般优先选用集成电路，集成电路的应用越来越广泛，它不但减小了电子设备的体积、成本，提高了可靠性，安装、调试比较简单，而且大大简化了设计，使数字电路的设计非常方便。审图

因为在设计过程中有些问题难免考虑不周，所以在画出电路图后，要进行全面审查，审图时应注意以下几点：

① 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。

② 检查各单元电路之间的电平、时序等配合有无问题。

③ 检查电路图中有无烦琐之处，是否可以简化。

④ 要特别注意电路图中各元器件是否工作在额定值范围内，以免实验时损坏。

⑤ 解决所发现的全部问题后，若改动较多，应当复查一遍。

6实验

（1）实验的必要性

设计一个能实际应用的电子电路，既要考虑方案以及用哪些单元电路，各单元电路之间怎样连接，如何配合，还要考虑用哪些元器件，他们的性能、价格、体积、功耗、货源等。因此，设计时要考虑的问题和因素特别多，加之电子元器件品种繁多、性能各异，初学者经验不足，以及一些新的集成电路功能较多，内部电路复杂，如果没有实际使用过，单凭看资料很难掌握它的各种用法和具体细节。因此，设计时难免考虑不周、出现差错。实践证明，对于比较复杂的电子电路，单是纸上谈兵，要想使自己设计的电路无误和完善，往往是不可能的，所以必须进行实验。

（2）实验内容

① 检查各元器件的性能和质量能否满足设计要求。

② 检查各单元电路的功能和主要指标是否达到设计要求。

③ 检查各个接口电路是否起到应有的作用。

④ 把各单元电路组合起来，检查总体电路的功能，从中发现设计中的问题。在实验过程中遇到问题时应善于理论联系实际，深入思考，分析原因，找出解决问题的办法。经测试，性能达到全部要求后，再画出正式的电路图。

六、综合电子系统实习设计选题

设计课题1：频率合成器设计

已知电源电压VDD=+5V，晶振频率为1MHZ，用CC4046设计一频率合成器。● 主要技术指标工作频率范围为100HZ~100kHZ，分为三个频段，即（100HZ~1kHZ），频率间隔为100HZ；（1kHZ~10kHZ）频率间隔为1kHZ；（10kHZ~100kHZ）频率间隔为10kHZ。

● 测试要求

① 测量CC4046锁定时各引脚的直流电压及压控振荡器VCO的控制特性曲线（注明固有振荡频率ƒv的值），并求特性曲线的斜率Kv.② 测量CC4046锁相环的捕捉带Δƒv、同步带ΔƒL

③ 测量频率合成器的基准频率、工作频率范围、频率间隔及波道数。

● 频率合成器的功能扩展实现频率显示，采用逻辑控制电路改变分频系数M和N。

设计课题2：FM调频与解调电路设计

已知调制信号频率ƒΩ=1kHZ，用2块NE564设计一FM调制与解调电路。● 主要技术指标载波频率ƒc =6MHZ，最大频率偏移Δƒm =1MHZ，调制电路输出的FM调频信号的电压Vo≥200mV；解调电路输出的FM解调信号的电压VΩ≥1V，载波信号的电压Vc ≥100mV。

● 设计要求

① 先设计FM调频电路，再用调频电路的输出信号作为FM解调电路的输入。② 测量NE564锁相环的捕捉带Δƒv和同步带ΔƒL，用频率计和双踪示波器监测

环路的锁定与失锁。

③ 测量并观察NE564的静态工作点和各引脚的波形。

设计课题3：FSK调制与解调电路设计

在FSK移频数据传输中，常用多个频率来传送信息，例如，用ƒ1 =10kHz±

0.5kHz表示信息“1”，ƒ2 =20kHZ表示信息“0”。试用CC4046设计一FSK移频数

据传输调制与解调电路，设传送的数字信息码为0110（提示解调电路要用到CC4046中的相位比较器1）。

设计课题4：电话机双音多频拨号与译码电路设计

已知电源电压VDD =5V，主要器件有：32kHZ晶振、集成电路锁相环（CC4046、NE564、NE567任选）、3×4键盘等。设计一个具有0~9十个数字按键的电话机双音多频拨号电路和双音多频译码电路。

● 设计要求

① 设计产生如表6.1.1所示的8个音频频率的振荡电路。

② 每个数字键按下时，双音多频拨号电路应输出对应的两个频率的叠加信号，用示波器进行观测。

③ 对双音多频译码电路的输出信号经译码显示电路，显示对应按键的数字。④ 模拟电话机拨号通信。

设计课题5：基于FPGA的数字日历设计

设计要求

1)用EDA实验箱的I/O设备和PLD芯片实现数字日历的设计。

2)数字日历能够显示年、月、日、时、分、秒。

3)数字日历具有复位和校准年、月、日、时、分、秒的功能。

设计课题6：红外多路遥控系统设计

设计要求

遥控路数为四路；可控制受控设备的开关状态，并且在接收端能判别开关信号，以发光二极管的亮暗表示受控设备的开关。工作频率为50KHz，遥控距离不小于三米。

设计课题7：点对点有线数据通信系统设计

设计要求：

发送端由拨码开关设置8位码的状态并分别用8只发光二极管来显示。在接收端进行接收，并分别用8只发光管显示。有线信道长度小于10米。

设计课题8：秒表电路的设计

设计要求：

1、电子秒表具有1只按钮，当按钮第一次按下后开始计时，第二次按下后停止计时并保留本次计时时间，第三次按下后电子秒表复位，为下一轮计时做准备。

2、用2只八段数码管显示计时时间，计时范围为00秒-99秒。

设计课题9：数字电压表的设计

设计要求：

1、用4只八段数码管显示被测电压的结果。

2、测量范围为0V ~ 5V，测量精度为0.001V

设计课题10：多功能信号发生器的设计

设计要求：

1、能够产生两种或以上种输出波形（正弦波、三角波、锯齿波等）。

2、输出的波形的频率允许有多种选择。

3、输出波形的幅度在1V ~ 5V范围内。

4、输出的波形能够用示波器测量。