電子設(shè)計(jì)競賽XXXX5課件

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(shí)驗(yàn)室,電工電子競賽講座 鐘 新 梅,主要內(nèi)容：,一、電子電路設(shè)計(jì)的目的與要求,二、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法與步驟,三、電子電路安裝技術(shù),四、電子電路調(diào)試,五、,Protel 99SE,的使用,主要內(nèi)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(xué)畢業(yè)生總的評價(jià)較好，認(rèn)為當(dāng)今的大學(xué)畢業(yè)生思想活躍，工作熱情、數(shù)學(xué)英語好等但是，也提出了不少問題：高分低能，脫離實(shí)際，眼高手低，解決實(shí)際問題能力差等大學(xué)學(xué)習(xí)中有實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三大實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)課著眼于通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課程的基本理論，并培養(yǎng)學(xué)生的初步實(shí)驗(yàn)技能而課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是對本專業(yè)高年級的學(xué)生進(jìn)行的全面的綜合訓(xùn)練此次設(shè)計(jì)競賽的開展，可培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、獨(dú)立地解決實(shí)際問題的綜合性能力，并為課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，適應(yīng)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(shù)人員不了解現(xiàn)場，產(chǎn)品制造就無從談起”,清華大學(xué)學(xué)者教導(dǎo)學(xué)生說,：,僅有鼠標(biāo)和鍵盤是不夠的！,一、電子電路設(shè)計(jì)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(xué)們可以找找身邊的電子產(chǎn)品）機(jī)械專業(yè),數(shù)控技術(shù)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的電噴技術(shù)，電動(dòng)汽車，電動(dòng)自行車，機(jī)光電一體化技術(shù)等石油工程專業(yè),溫度、流量、壓力等參數(shù)的分析析測量控制儀器、實(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)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(shù)無時(shí)不存，無處不在！,廣泛性（同學(xué)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(shí)際中與電類科技人員協(xié)同合作性和互補(bǔ)性,在智能建筑、環(huán)境保護(hù)設(shè)備、項(xiàng)目決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)、市場營銷、銷售服務(wù)等過程中需要應(yīng)用眾多的電類科技知識往往是專業(yè)人員提出構(gòu)想，再由電類科技人員開發(fā)具體的電路和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)期間雙方要互相交流、相互啟發(fā)，優(yōu)勢互補(bǔ)、達(dá)到雙贏不管哪個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，都離不開電類科技知識，特別是當(dāng)同學(xué)們進(jìn)入各自工作單位的領(lǐng)導(dǎo)層，上述的決策權(quán)和執(zhí)行權(quán)就掌握在你們手中！,在工程實(shí)際中與電類科技人員協(xié)同合作性和互補(bǔ)性 在智能建筑、環(huán),二、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法與步驟,電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段：,設(shè)計(jì)與計(jì)算階段（預(yù)設(shè)計(jì)階段）,安裝與調(diào)試階段,撰寫總結(jié)報(bào)告階段,（一）總體方案的設(shè)計(jì)與選擇,1,、方案原理的構(gòu)思,1,）、提出原理方案,對課題的任務(wù)，要求和條件進(jìn)行仔細(xì)的分析和研究，找出關(guān)鍵問題，根據(jù)關(guān)鍵問題提出實(shí)現(xiàn)的原理和方法，并畫出原理框圖。

提出原理方案是一個(gè)關(guān)系到設(shè)計(jì)全局的問題，應(yīng)廣泛收集與查閱有關(guān)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(guān)鍵部分的可行性，一般應(yīng)通過試驗(yàn)加以確認(rèn)二、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法與步驟 電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段：（,例：“數(shù)顯式大電容測量電路”的設(shè)計(jì),該課題的關(guān)鍵是大電容數(shù)值的測量換句話說，要設(shè)計(jì)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,微分電,路,RCx,整流、濾波或,峰值檢測電路,A/D,轉(zhuǎn)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(shí)基脈沖,發(fā)生器,與,門,計(jì),數(shù),顯,示,例：“數(shù)顯式大電容測量電路”的設(shè)計(jì)該課題的關(guān)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(jìn)行分析比較然后，在詳細(xì)的總體方案尚未完成之前，只能就原理方案的簡單與復(fù)雜，方案實(shí)現(xiàn)的難易程度進(jìn)行分析比較，并作出初步的選擇就上例，兩個(gè)方案的差異比較明顯，,A,方案要復(fù)雜些，且由于采用了,A/D,轉(zhuǎn)換器，實(shí)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(gè)框圖也只是原理性的、粗略的，它可能由一個(gè)單元電路構(gòu)成，亦可由許多單元電路構(gòu)成為了把總體方案確定下來，必須把每一個(gè)框圖進(jìn)一步分解成若干個(gè)小框，每個(gè)小框?yàn)橐粋€(gè)較簡單的單元電路每個(gè)框圖不宜太細(xì)或太粗太細(xì)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(fù)雜化；太粗將使單元電路本身功能過于復(fù)雜，不好進(jìn)行設(shè)計(jì)或選擇總之，應(yīng)從單元電路和單元之間的連接的設(shè)計(jì)與選擇出發(fā)，恰當(dāng)?shù)胤纸饪驁D2）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(jì)數(shù)顯示原理框圖可分解為,畫總體方案圖時(shí)應(yīng)該注意：,每一個(gè)方框具有一個(gè)獨(dú)立的單元功能，且用文字寫于框中方框的排列應(yīng)按信息流向布置，一般從左至右，或從上到下布置應(yīng)清晰地畫出數(shù)據(jù)信息與控制信息的流動(dòng)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(gè)的數(shù)據(jù)信息用 表示總體方案圖應(yīng)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(gè)芯片的功能越來越強(qiáng)，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?qū)嶒?yàn)室是否有），以及它的價(jià)格如何。

否則，再好的總體方案亦會落空，難以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器,鎖存器,譯碼器,數(shù)字顯示器,例題中，計(jì)數(shù)顯示原理框圖可分解為畫總體方案圖時(shí)應(yīng)該注意：計(jì)數(shù),（二）、單元電路的設(shè)計(jì)與選擇,1,、單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì),根據(jù)整個(gè)課題的技術(shù)要求，明確該功能框?qū)卧娐返募夹g(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定單元電路的性能指標(biāo)，然后進(jìn)行單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇或設(shè)計(jì)滿足功能框圖要求的單元電路可能不止一個(gè)，因此必須進(jìn)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(gè)電路，初看起來，圖,1,簡單，但時(shí)間誤差大；圖,2,則周期與三極管的飽和壓降有關(guān)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇適合的電路二）、單元電路的設(shè)計(jì)與選擇1、單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì),2,、元器件的選擇,元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價(jià)格和體積各異，選擇器件需進(jìn)行分析比較首先考慮滿足單元電路對元器件性能指標(biāo)的要求,其次考慮價(jià)格、貨源和元器件體積等,當(dāng)然，作為此次競賽，實(shí)驗(yàn)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(yīng)選用實(shí)驗(yàn)室已有的元器件1,）電阻,在電路中穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電流和電壓。

主要參數(shù)有,標(biāo)稱阻值、允許誤差和額定功率，,其表示方法有,直標(biāo)法、文字符號法、數(shù)碼法、色標(biāo)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(jià)格和體積各異，,電阻色碼系統(tǒng),2 2 10,0,5%,對應(yīng)電阻值：,22,10,0,5%,=22,5%,4 7 0 10,3,1%,對應(yīng)電阻值：,470,10,3,1%,=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(lán),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(yīng)電阻值：4 7,電子設(shè)計(jì)競賽XXXX5課件,可調(diào)電阻器,電位器,可調(diào)電阻器電位器,2,）電容器,由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成，是儲能元件（即儲存電荷的容器）主要參數(shù)有,標(biāo)稱值、允許誤差和額定功率，其表示方法有,直標(biāo)法、字母表示法、色標(biāo)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(zhì)的叫電解電容器，有極性其極性是長腳為正，短腳為負(fù)，或者旁邊有,“,”,號所對應(yīng)的引腳為負(fù)極國產(chǎn)表示法：,CD11,2）電容器國產(chǎn)表示法：CD11,電子設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)競賽XXXX5課件,3,）,電感器,利用電磁感應(yīng)原理制成的器件通直流阻交流、通低頻阻高頻、變壓、傳送信號等作用主要參數(shù)有電感量及允許誤差、標(biāo)稱電流、品質(zhì)因數(shù)（,Q,值）、分布電容等其表示方法有,直標(biāo)法、色標(biāo)法、數(shù)碼法,電感器的單位為亨，用,H,表示3）電感器,電子設(shè)計(jì)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?qū)ê?，其正極、負(fù)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(shí)要加（限流）電阻4）二極管（a）電路符號和文字符號 （b）常用二極管,發(fā)光二極管,發(fā)光二極管,半導(dǎo)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(dǎo)體三極管,NPN,型,PNP,型,常見的三極管外形圖,半導(dǎo)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(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn),GB3430-82,，我國的半導(dǎo)體集成電路的型號命名由五個(gè)部分組成例：,6）集成電路 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3430-82，我國的半,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：金屬、陶瓷、塑料2,）引腳識別,:,集成電路引出腳排列順序的標(biāo)志一般有色點(diǎn)、凹槽、管鍵及封裝時(shí)壓出的圓形標(biāo)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(biāo)志朝左邊，左下角第一個(gè)引腳為,1,腳，然后按逆時(shí)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(biāo)志朝左邊，從左下角第一個(gè)引出腳到最后一個(gè)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(shè)計(jì)過程中，需計(jì)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(biāo)等，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(yàn)做好準(zhǔn)備。

值得指出的是，滿足性能指標(biāo)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(jìn)行綜合性的分析，仔細(xì)考慮元器件之間的參數(shù)配合、元器件價(jià)格、體積和貨源等因素，恰當(dāng)?shù)剡x取一組適合的參數(shù)三）單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計(jì),在各單元電路確定后，還要認(rèn)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(shí)序配合，以及相互干擾等問題，保證整個(gè)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(shè)計(jì)的結(jié)晶，它不僅是電路安裝和電路板制作等工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，還是電路試驗(yàn)和維修時(shí)不可缺少的文件3,、參數(shù)計(jì)算,在單元電路與總體電路設(shè)計(jì)過程中，需計(jì)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(shè)計(jì)與計(jì)算中又采用工程計(jì)算，再加上設(shè)計(jì)中考慮的因素多，設(shè)計(jì)出的電路難免存在問題通過試驗(yàn)，證明電路性能全部達(dá)到設(shè)計(jì)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(shù),（一）印刷電路板的設(shè)計(jì)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(dǎo)電圖形的組裝板，簡稱,PCB,板1,、印刷電路板圖設(shè)。