電路設計實踐電路設計實踐電路課程的主要任務是討論線性非時變集總參數電路的基本理論與一般分析方法，是一門理論性和實踐性均較強的課程。模擬電子技術是實踐性均很強的課程，實驗課程中大多根據教學進度，進行單元電路的實驗，但對于由若干不同功能的單元電路構成的電子系統涉及較少。一.概述電路設計實踐電子設計實訓是利用基本電子電路原理，設計、制作出合乎要求的具有實用價值的電子裝置的過程。是考察學生電子技術基本應用技能、實踐創新能力的重要實踐過程。主要側重以下方面：設計內容具有實際意義和應用背景，并考慮到目前教學的基本內容和新技術的應用趨勢。學習者綜合運用基礎知識進行理論設計的能力、創新精神和獨立工作能力。一.概述電路設計實踐設計任務要從單元電路到綜合電子系統，包括： (1)總體方案的選擇； (2)單元電路設計和元件的選擇； (3)單元電路之間的級聯； (4)電路板（PCB）的設計與制作； (5)電路的調試； (6)設計報告的撰寫；一.概述電路設計實踐電子電路的基本設計方法—自頂向下設計要求方案設計電路設計器件選擇PCB設計安裝調試撰寫報告電路調試EDA仿真一.概述電路設計實踐1、明確系統設計任務和要求

對設計任務分析，了解性能、指標、內容及要求。這點十分重要，充分理解題目的要求、每項指標的含義，這是完成綜合設計和實驗的前提。2、制訂方案與構筑總體框圖

對于同一個題目，實現的方案可能是多個，實現的途徑和技術路線也可能是多方面的。可以將不同的方案與途徑加以對比。從中選擇一種方案來實現。選擇方案的原則既要可實現，又要性價比高。

一.概述電路設計實踐3、單元電路設計

設計單元電路的一般方法和步驟如下：(1)根據設計要求和已選定的總體方案原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，擬定主要單元電路的性能指標、與前后級之間的關系、分析電路的構成形式。應注意各單元電路之間的相互配合，注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關系。(2)擬定好各單元電路的要求后，按信號流程順序分別設計各單元電路。

一.概述電路設計實踐（3）選擇單元電路的組成形式。一般情況下，應查閱有關資料，以豐富知識，開闊眼界，（4）從已掌握的知識和了解的各種電路中選擇一個合適的電路。如確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可選用與設計要求比較接近的電路，然后調整電路參數。（5）在單元電路的設計中特別要注意保證各功能塊協調一致地工作。一.概述電路設計實踐4、器件的選擇

應該根據器件自身特性和電路要求選擇合適的器件。（如工作頻率、功率、工作電壓等其他指標，可以參閱器件技術手冊）一般情況下，在元器件選擇方面，建議在保證電路性能的前提下，盡量選用常見的、通用性好的、價格相對低廉、手頭有的或容易買到的。

盡量采用集成電路和新器件將可起到事半功倍的效果。一.概述電路設計實踐5、參數計算

為保證單元電路達到功能指標要求，常需計算某些參數。例如放大器電路中各電阻值、放大倍數，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數才能滿足設計要求。一般來說，計算參數應注意以下幾點：(1)各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應在允許的范圍內，并留有適當的裕量.(2)對于環境溫度、交流電網電壓等工作條件，計算參數時應按最不利的情況考慮。一.概述電路設計實踐（3）涉及元器件的極限參數必須留有足夠的裕量，一般按1.5倍左右考慮。

（4）對于電阻、電容參數的取值，應選計算值附近的標稱值。電阻值一般在1M歐姆內選擇；非電解電容器一般在100pF～0.47uF選擇；電解電容一般在1uF～2000uF范圍內選用。（5）在保證電路達到功能指標要求的前提下，盡量減少元器件的品種、價格、體積等。一.概述電路設計實踐6、計算機仿真和實驗驗證仿真具有下列優越之處：(1)對電路中只能依據經驗來確定的元器件參數，用電路仿真的方法很容易確定，而且電路的參數容易調整。(2)由于設計的電路中可能存在錯誤，或者在搭接電路時出錯，可能損壞元器件，或者在調試中損壞儀器，從而造成經濟損失。而電路仿真中也會損壞元器件或儀器，但不會造成經濟損失。(3)電路仿真不受工作場地、儀器設備、元器件品種、數量的限制。一.概述電路設計實踐7、電路圖和PCB圖的繪制

目前繪電路圖一般是在計算機上利用繪圖軟件完成。繪制電路圖時主要注意以下幾點：

（1）總體電路圖通常按照信號的流向，從輸入端畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路；

（2）注意總體電路圖的緊湊和協調，要求布局合理，排列均勻。圖中元器件的符號應標準化，元件符號旁邊應標出型號和參數。一.概述電路設計實踐

（3）PCB圖就是元器件的布局和連線圖，基本要求有：

符合電磁兼容規范

布局合理規范

器件物理尺寸匹配良好一.概述電路設計實踐8、電路組裝與調試

設計電路完成以后要進行電路的安裝，一般采用印刷電路板、通用電路板和面包板。

整個調試過程最好也分層次進行，先單元電路，再模塊電路，最后系統聯調。按照分配的指標、分解的模塊，一部分一部分調試，然后將各模塊連接起來總調。一.概述電路設計實踐9、實訓設計報告

撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告的能力訓練，通過編寫設計報告，不僅把設計、組裝、調試的內容進行全面總結，以提高學生的文字組織表達能力，而且也把實踐內容上升到理論高度。從設計報告中可以反映出設計人員的知識水平和層次。一.概述電路設計實踐

總結報告的首頁包括課題名稱、課程設計時間、學生姓名、班級和指導教師等。

設計總結報告內容包括：(1)課題名稱；(2)內容摘要；(3)設計指標(要求)；(4)系統框圖；(5)各單元電路設計、參數計算和元器件選擇；(6)畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理；一.概述電路設計實踐

(7)組裝調試；包括使用的主要儀器、儀表，調試電路的方法和技巧、測試的數據和波形并與計算結果比較分析，調試中出現的故障、原因及排除方法；(8)實際PCB圖或布線圖；(9)電路的特點和方案的優缺點，提出改進意見和展望；(10)設計結果與數據處理；(11)列出參考文獻；(12)課程設計報告的設計觀點、理論分析、方案結論、計算等必須正確，盡量做到綱目分明、邏輯清楚、內容充實、輕重得當、文字通順、圖樣清晰規范。一.概述二.電路設計實例——汽車后窗玻璃除霜器電路設計電路設計實踐實訓目的及意義

熟悉和掌握電阻元件的特性、分類、檢測及應用，能夠根據電路具體功能確定電阻元件的具體應用。了解汽車后窗玻璃除霜熱線的材料，掌握其工作原理和電阻等效電路的分析和求解方法。了解汽車后窗除霜裝置的工作原理，能夠根據原理分析設計電路。掌握簡單電路的計算機輔助設計與仿真、實驗板的手工設計與制作、實驗調試等基本過程和方法。二.電路設計實例電路設計實踐實訓任務及要求

1.

實訓任務設計一個玻璃除霜器，柵格寬1m，五根水平柵格的垂直位移是0.025m。直流12V電壓供電，功率損耗為120W/m，試確定各柵格電阻的阻值。

2.

實訓要求

（1）根據玻璃除霜器的工作原理分析，能夠根據具體的設計要求，完成柵格電阻的阻值的正確計算，并進行玻璃除霜器的柵格設計。二.電路設計實例電路設計實踐（2）設計完成后，對設計方案做出可行性論證。

3.

實訓基礎理論電路理論中并聯電阻電路的分析方法，等效電阻的求解，電能轉化為熱能的工作原理與過程。二.電路設計實例電路設計實踐方案設計及原理分析

1.玻璃除霜器原理及應用玻璃除霜器廣泛應用于交通運輸、汽車等行業，可以由電阻電路來實現，是電阻電路的一個典型應用實例。汽車后窗玻璃除霜熱線多數是把數條鎳鉻絲均勻地粘在后風窗玻璃內部，或者是采用雙層玻璃夾電阻絲，或者在擋風玻璃上鍍上透明又導電的氧化錮。電熱線兩端相接成并聯電路，當兩端加上電壓后，即可產生熱量加熱玻璃，從而達到防止或清除結霜的目的，耗電量約為30~50W。二.電路設計實例電路設計實踐

除霜熱線的電路控制方式分手動和自動兩種。一般自動式除霜器是由開關、自動除霜傳感器、自動除霜控制器、除霜熱線和連接線路等組成。自動除霜傳感器安裝在后風窗玻璃上，用于檢測后風窗玻璃上是否結霜，并將結霜層的厚度傳送到控制電路。結霜層厚度越大，傳感器的電阻越小。二.電路設計實例電路設計實踐圖為某轎車的后窗除霜系統電路圖，其工作過程為:當接通除霜器開關后，除霜器開關使除霜繼電器的磁化線圈搭鐵，繼電器觸點閉合，風窗玻璃及后視鏡上的電熱絲通電發熱，使冰霜受熱蒸發。除霜器開關中的時間繼電器維持除霜繼電器導通10~20min，然后自動切斷除霜繼電器的電路，使電熱絲斷電。若想繼續除霜，可再次接通除霜開關。

汽車后窗玻璃除霜系統電路圖

1-蓄電池;

2-點火開關;

3-熔絲;

4-除霜器開關及指示燈;

5-除霜器(電熱絲)二.電路設計實例電路設計實踐2.除霜器柵格電路原理與分析除霜器的柵格結構如左圖所示，可以認為柵格導線是電阻，如右圖所示。水平導線的數量與汽車的樣式和構造有關系，典型范圍是9一16個柵格。x和y標記柵格元件的水平和垂直間距。二.電路設計實例電路設計實踐當柵格尺寸已知時，為了使每根導線單位長度的功率損耗相同，需要求出柵格中每個電阻的表達式，以確保玻璃在x和y方向統一加熱。因此，需要根據下列關系式求柵格電阻的值。二.電路設計實例電路設計實踐根據柵格的結構特點進行分析.如果不連接較低部分的電路(即電阻Rc、Rd、R4和R5)，則電流i1，i2，i3，ib不受影響。因此可以分析較簡單的電路模型.而不去分析上面的電路。已知

R4=R2，R5=R1，Rc=Rb，Rd=Ra

所以，只要求出圖電路中的電阻R1、R2、R3、Ra和Rb后.也就求出了其余電阻。簡化玻璃除霜器柵格模型二.電路設計實例電路設計實踐根據電阻串并聯和分壓、分流原理等電阻電路的分析知識。由電路可f直接求得:二.電路設計實例電路設計實踐進而，可推導出以R1為求解變量的各電阻值的計算表達式，定義h=y/x，則得到如下表的除霜器柵格電阻表達式：二.電路設計實例電路設計實踐設計實例和參數計算1.設計要求設計一個玻璃除霜器，柵格結構是1m寬，五根水平柵格的垂直位移是0.025m。為了達到在12V電壓下的120W/m功率損耗，試確定R1~R5，Ra~Rb的數值。二.電路設計實例電路設計實踐2.參數計算

根據間距規格計算h，可得

已知柵格是1m寬，供電電壓是12V，則R3的功率損耗是120W，分析上面所示電路，可得

二.電路設計實例電路設計實踐對照表除霜器柵格電阻表達式.則有根據對稱性可得二.電路設計實例電路設計實踐3.設計結果檢驗

可通過檢查功率損耗來檢驗這些計算值。每條柵格均應滿足指定的120W/m的功率損耗。首先，可求得電流:ib=21A，i1=10.7561A,i2=10.2439A。由于，則每米功率損耗為3/0.025=120W/m，，即120W/m;，即120W/m;最后檢查，滿足120W/m。二.電路設計實例三.設計題目介紹電路設計實踐3.1、電容電量實時顯示電路設計1、實訓目的及意義熟悉和掌握電容元件的特性、分類、檢測及應用，能夠根據電路具體功能確定電容元件的具體應用。了解和掌握集成運放的非線性應用，進一步熟悉電壓比較器的特性和應用。進一步熟悉LED發光管電路的設計方法和具體應用。通過電容電量實時顯示電路設計，了解RC電路充放電的工作過程、原理和方法。掌握簡單電路的計算機輔助設計與仿真、實驗板的手工設計與制作、實驗調試等基本過程和方法。三.設計題目介紹電路設計實踐

2、實訓任務及要求實訓任務設計一個2200μF電容電量實時顯示電路，電源電壓為12V，由0~4號5個發光二極管的亮滅狀態表征輸出電壓的范圍。實訓要求(1）當電容電壓達到某一電壓時，應點亮所有低于或等于該電壓段的發光管。(2)電容電壓可以在1~12V間變化。(3)使用電壓比較器、若干電阻、可變電阻和發光二極管等完成設計。三.設計題目介紹電路設計實