1、1數顯式測量電路的數顯式測量電路的設計、安裝與調試設計、安裝與調試電子課程設計電子課程設計2 數顯式測量電路的設計、安裝與調試數顯式測量電路的設計、安裝與調試意義：意義：繼學習繼學習模擬電路和數字電路理論知識模擬電路和數字電路理論知識后的后的實踐教學環節：實踐教學環節：經歷由給定的設計任務書經歷由給定的設計任務書查資料、選方案查資料、選方案 框圖設框圖設計，選擇元器件計，選擇元器件 單元電路和整體電路設計單元電路和整體電路設計安裝調安裝調試試印刷電路板圖設計、繪制印刷電路板圖設計、繪制寫總結報告寫總結報告的全過程；的全過程；3教學方法：教學方法：教師指導，學生自學相結合。教師指導，學生自學相結

2、合。 教師只針對每一階段的重點、難點進行講解，整教師只針對每一階段的重點、難點進行講解，整個設計過程、安裝調試過程要求由同學自己完成。個設計過程、安裝調試過程要求由同學自己完成。 教學安排教學安排 分四階段：分四階段： 第一階段：框圖和原理電路設計第一階段：框圖和原理電路設計 ； 30分；分；第二階段：安裝調試；第二階段：安裝調試；40分分第三階段：印刷電路板圖設計；第三階段：印刷電路板圖設計； 10分；分；第四階段：總結第四階段：總結 、答辯。、答辯。20分。分。4時間安排：時間安排：框圖和原理電路框圖和原理電路設計設計安裝調試安裝調試印刷電路板圖設計印刷電路板圖設計寫總結寫總結報告報告答辨

3、答辨兩組班級交叉進行兩組班級交叉進行自控1004自控1001自實1001自控1002自控1003甲乙5任務書：任務書： 1、可測量可測量NPN硅三極管的電流放大系數硅三極管的電流放大系數 199，測試條件為：，測試條件為：（1）IB=10A，允許誤差，允許誤差2%；（2）14VVCE16V，且對不同，且對不同 值的值的三極管，三極管， VCE的值基本不變。的值基本不變。 設計一個設計一個 數顯式測量電路，要求：數顯式測量電路，要求： 2、用、用兩只數碼管分別用來顯示十位和個位兩只數碼管分別用來顯示十位和個位 發光二極管用來顯示百位發光二極管用來顯示百位，其亮狀態和，其亮狀態和暗狀態分別表示暗狀

4、態分別表示1和和0，6 3、數字顯示器顯示的數字應當清晰，顯示數字顯示器顯示的數字應當清晰，顯示周期的長短要合適，應大于人眼的滯留時間周期的長短要合適，應大于人眼的滯留時間（0.1S)。 5、限定使用的主要元器件如限定使用的主要元器件如P16所示。所示。 4、設設B、C、E三個插孔，當被測三極管插入時，三個插孔，當被測三極管插入時，打開電源，顯示器即顯示該三極管的打開電源，顯示器即顯示該三極管的 值。值。7第一階段第一階段 框圖和原理電路設計框圖和原理電路設計2、框圖設計：、框圖設計：就是方案設計。即由給定的任務書，定出就是方案設計。即由給定的任務書，定出實現它的整體方案（確定主要功能塊實現它

5、的整體方案（確定主要功能塊單元電路及相互聯單元電路及相互聯系），并用方框圖表示出來。系），并用方框圖表示出來。 參考參考 P4圖圖1-3，比較二者的異同點，比較二者的異同點，用用B5紙畫出紙畫出。1、查閱資料：、查閱資料：了解物理參數數顯式測量電路的基本原理了解物理參數數顯式測量電路的基本原理和設計方法、步驟和設計方法、步驟（主要資料是設計指南（主要資料是設計指南P2P13介紹的介紹的一個設計實例：結型場效應管夾斷電壓一個設計實例：結型場效應管夾斷電壓VP數顯式測量電數顯式測量電路的設計）。路的設計）。8明天（周二）下午1:00每人交框圖（B5紙）、總體電路圖（A4紙）各1份VPVX轉換電路；

6、轉換電路；壓控振蕩器；壓控振蕩器；計數時間產生電路；計數時間產生電路；計數、譯碼、顯示電路；計數、譯碼、顯示電路；清清0信號產生電路等。信號產生電路等。4、繪制整體電路圖：用、繪制整體電路圖：用A4紙畫出。紙畫出。參考參考 P14圖圖1-13。如如 VP數顯式測量電路數顯式測量電路中的中的3、主要單元電路的設計和參數計算（根據性能、指、主要單元電路的設計和參數計算（根據性能、指標要求）：標要求）：9一、數顯式測量電路的基本結構：一、數顯式測量電路的基本結構：轉換電路轉換電路壓控振蕩器壓控振蕩器計數時間計數時間產生電路產生電路&計數器計數器鎖存器鎖存器譯碼器譯碼器顯示器顯示器X被測參數被測參數V

7、XV1V2V310工作波形圖：工作波形圖：說明：說明：如果計數時間遠小于人眼的滯留時間如果計數時間遠小于人眼的滯留時間（0.1S），鎖存器，鎖存器可以省略；利用譯碼器的消隱端，使數碼管在計數時間內為暗可以省略；利用譯碼器的消隱端，使數碼管在計數時間內為暗狀態，效果更佳。狀態，效果更佳。顯示時間顯示時間遠大于人眼的滯留時間遠大于人眼的滯留時間（0.1S） 。顯示時間TCTdV1V2V3清清0信號信號鎖存信號鎖存信號11二、結型場效應管夾斷電壓數顯式測量電路設計要求二、結型場效應管夾斷電壓數顯式測量電路設計要求a.漏源電壓漏源電壓VDS = 10V，允許誤差允許誤差5%；b.漏極電流漏極電流ID

8、= 10A，允許誤差允許誤差1 A;此時的柵源電壓此時的柵源電壓VGS 即為夾斷電壓即為夾斷電壓VP 。（1）可測量）可測量N型溝道結型場效應管夾斷電壓型溝道結型場效應管夾斷電壓VP（負值，（負值，絕對值絕對值9.9)，測試條件為：，測試條件為：12（2）用兩只用兩只LED數碼管構成十進制數字顯示器，高位與數碼管構成十進制數字顯示器，高位與低位間顯示小數點，即最大顯示數字為低位間顯示小數點，即最大顯示數字為9.9 。數字顯示器。數字顯示器顯示的數字應當清晰，顯示周期的長短要合適，（應大于顯示的數字應當清晰，顯示周期的長短要合適，（應大于人眼的滯留時間人眼的滯留時間0.1S)。（3）設設D、G、

9、S三個插孔，當被測場效應管插入時，打開三個插孔，當被測場效應管插入時，打開電源，顯示器即顯示該場效應管的夾斷電壓電源，顯示器即顯示該場效應管的夾斷電壓VP的絕對值。的絕對值。13VPVX轉換電路轉換電路壓控振蕩器壓控振蕩器10進制進制計數器計數器被測被測JFET與與門門計數時間產生電路計數時間產生電路10進制進制計數器計數器清零信號產清零信號產生電路生電路七段譯碼器七段譯碼器七段譯碼器七段譯碼器三、方框圖設計三、方框圖設計：14四、主要單元電路設計和參數計算：四、主要單元電路設計和參數計算：VPVX轉換電路：轉換電路：15V10VRRRVCC212021DSARVIICCD10221PXVV

10、問題：問題：如何實現如何實現 VX轉換？轉換？難點！難點！IDI116IB（1）IB=10A，允許誤差，允許誤差2%； 提示：測試條件提示：測試條件采用固定偏流電路采用固定偏流電路RbRCVCCIB =VCC VBE RbIC只需選擇合適的只需選擇合適的VCC 、Rb。（2）14VVCE16V，且對不同，且對不同 值的值的三極管，三極管， VCE的值基本不變。的值基本不變。 還有一個測試條件還有一個測試條件此時，電路中不能有此時，電路中不能有RC 。17后面應加一個電流到電壓的轉換電路后面應加一個電流到電壓的轉換電路電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋-+IiIfRfVo如何把兩部分電路連接起來，同時

11、又能如何把兩部分電路連接起來，同時又能保證保證BJT工作在放大狀態工作在放大狀態IC = IB 。IC與與 成正比。成正比。18壓控振蕩器：壓控振蕩器：A2：反相積分電路，：反相積分電路，A3：遲滯比較器，：遲滯比較器，V1m=13V（VCC= 15V）工作波形如圖所示：工作波形如圖所示：19由波形圖可知由波形圖可知/2112RVCVtXam 而而mamVRRV15470RR54.取取例如，例如，R4=15K，R5=24KXm154121XVVRRCR2tT/ /m1X4512XXVVRRCR21T1f/ /=思考：思考： 數顯式測量電路數顯式測量電路與此有何異同？與此有何異同？20計數時間產

12、生電路：計數時間產生電路：2l)(n21211CRRTd2CRT212Cln21由由TC=30ms，Td=0.5s，并取并取C2=0.33F，可定可定R11、R12 。C3是濾波電容，是濾波電容，可取可取0.01 F或或0.022 F 。2l)(n21211CRRTd2CRT212Cln22在計數時間在計數時間TC內，計數器記錄的脈沖個數內，計數器記錄的脈沖個數N為為Pm15412212Xm15412212XCVVRRCR22CRVVRRCR22CRTTN/lnln應令應令N=10VP ，取，取C1=330p，則由，則由R12、C2、R4、R5、V1m可求出可求出R2計數、譯碼、顯示電路：計數

13、、譯碼、顯示電路：原電路采用原電路采用74LS90計數器、計數器、 74LS49譯碼器和共陰極譯碼器和共陰極LED數碼管。數碼管。注意：注意： 數顯式測量電路與此有何異同？數顯式測量電路與此有何異同？KR560223兩位十進制計數器的連接方式如下：兩位十進制計數器的連接方式如下：74LS90：2/5異步十進制計數器，包含異步十進制計數器，包含1個二進制計數器個二進制計數器和和1個五進制計數器，下降沿觸發；個五進制計數器，下降沿觸發；有有2個異步清個異步清0端、端、 2個異步置個異步置9端，均為高電平有效。端，均為高電平有效。90-290-1思考：思考： 數顯式測量電路與此有何異同？數顯式測量電

14、路與此有何異同？24說明：說明：此處采用的七段譯碼器此處采用的七段譯碼器49是高電平是高電平輸出有效，后接共陰極數碼管。由輸出有效，后接共陰極數碼管。由于于TTL門電路門電路IOH很小很小, 不適于用拉不適于用拉電流驅動，即不能直接驅動電流驅動，即不能直接驅動LED數數碼管，必須加驅動電路。碼管，必須加驅動電路。R拉電流驅動拉電流驅動&VOH+5V而而 數顯式測量電路要求采用的數顯式測量電路要求采用的七段譯碼器七段譯碼器47是低電平輸出有效，是低電平輸出有效，后接共陽極數碼管。是灌電流驅后接共陽極數碼管。是灌電流驅動，動， TTL門電路門電路IOL很大很大, 可以直可以直接驅動接驅動LED數碼

15、管。數碼管。R=?灌電流驅動灌電流驅動VCC&DOLFCCIVVVR 限流電阻限流電阻25譯碼器的消隱信號？譯碼器的消隱信號？26清清0信號產生電路：信號產生電路： 清清0信號的寬度信號的寬度tW00.7R13C4tW0選擇的原則選擇的原則:a.應遠大于應遠大于74LS90的清的清0信號的延信號的延遲時間遲時間(40ns);b.應遠小于計數脈沖的最小周期應遠小于計數脈沖的最小周期Tmin（由計數時間（由計數時間TC/99決定）決定） 為什么？為什么？即：即：0.4s0.7R13C4300 s。74LS90的清的清0信號為正脈沖，且必須產生在計數時間信號為正脈沖，且必須產生在計數時間V2（高電平

16、）上升沿到來的時刻。由此可采用下列電路：（高電平）上升沿到來的時刻。由此可采用下列電路：思考：思考： 數顯式測量電路與此是否相同？數顯式測量電路與此是否相同？11VVCRTWO2040ln41327（3）總體電路繪制（注意事項）總體電路繪制（注意事項）布局合理，疏密有致。（布局合理，疏密有致。（紙張尺寸紙張尺寸: :A4 ）注意信號流向：通常從輸入端或信號源畫起，按信號流向的注意信號流向：通常從輸入端或信號源畫起，按信號流向的主通道，由左至右，由下至上（或反之），將各單元電路依次主通道，由左至右，由下至上（或反之），將各單元電路依次排列成排列成S形。形。集成電路用示意圖（非管腳圖）表示，并標出

17、型號和有用管集成電路用示意圖（非管腳圖）表示，并標出型號和有用管腳號。腳號。與非門和反相器按單個門電路的符號畫出。與非門和反相器按單個門電路的符號畫出。&1與非門與非門反相器反相器分立元件，包括電源、地線用符號表示，標出數值，電阻、分立元件，包括電源、地線用符號表示，標出數值，電阻、電容等應選用標稱值。電容等應選用標稱值。連線應橫平豎直，不準畫斜線，交叉點應用黑圓點標出。連線應橫平豎直，不準畫斜線，交叉點應用黑圓點標出。28（3）總體電路繪制）總體電路繪制可對所設計電可對所設計電路進行路進行multisim仿真仿真29通知：通知：end1、明天（本周二）、明天（本周二） 上午上午1-2節節 講課。講課。2、明天（本周二）下午、明天（本周二）下午1:00 甲甲 班進實驗室班進實驗室3、 9月月3日（下周一）上午日（下周一）上午8:00 乙乙 班進實驗室班進實驗室4、 9月月6日（下周四）下午日（下周四）下午1:00 答辯答辯課代表留電話30（4）關于溢出報警電路）關于溢出報警電路74LS74：雙：雙D上升沿觸發上升沿觸發器，異步清器，異步清0端低電平有端低電平有效。效。74LS74-2在此作反相器，在此作反相器，清清0端接端接90-2的的QD，當當VP的絕對值大于的絕對值大于9.9