瀋陽化工學院資訊工程學院電子資訊科學與技術教研室
前言本指導書主要用於本院「電子科學與技術」和「電子資訊科學與技術」專業的「模擬電子課程設計」和「數字電子課程設計」兩個集中實踐環節，也可用於大學生電子設計競賽的初級培訓。根據教學計畫，以上兩個集中實踐環節安排在第5學期，時間各為1周，學分各1學分。這兩個集中實踐環節是培養學生綜合運用基礎理論知識和工程實踐能力的重要環節。
本指導書的目的就是給學生提供一些規範化的工程設計例項，並通過對設計思路的詳細講解，幫助學生逐步建立工程化的思維模式。
本指導書共分兩章，第1章「模擬電子課程設計指導」中的設計題目取材於2023年全國大學生電子設計競賽a題「實用低頻功率放大器」。第2章「數字電子課程設計指導」中的設計題目取材於2023年全國大學生電子設計競賽。兩個題目的參考方案由本書編寫者設計，並進行了實際除錯和驗證。
本書中詳細說明了設計思路、除錯方法和各項技術指標的測試方法，並給出了相關參考資料。
本書由資訊工程學院電子資訊科學與技術教研室編寫，主要編寫人為辛曉寧、谷麗華和黃明忠，姜波和姜鑫老師也為本書的編寫做了大量工作。
第一章、模擬電子課程設計指導1
1.1 設計程序和評分標準1
1.2設計任務和設計要求3
1.3相關基礎知識5
1.4 設計方案確定17
1.5 主要積體電路功能簡介27
1.6 電路的安裝及除錯31
1.7 附錄32
第二章、數字電子課程設計指導35
2.1 設計程序和評分標準35
2.2 設計任務和設計要求37
2.3 相關基礎知識38
2．4 設計方案確定41
2．5 電路的安裝及除錯58
2．6 功能及效能指標測試58
2．7 主要積體電路功能簡介61
2．8 附錄78
第1章模擬電子課程設計指導
設計題目實用低頻功率放大器
1.1 設計程序和評分標準
1.1.1 設計程序安排
本設計題目是1995第二屆全國大學生電子設計競賽a題，原題目要求在4天內完成全部設計、製作和效能指標測試，並寫出設計報告。作為課程設計題目，要求學生在一周（5天）內讀懂設計方案、完成全部電路的製作、除錯和效能指標測試。推薦的程序如下：
（1） 預習
學生應在課程設計開始前仔細閱讀本指導書的全部內容並寫出預習報告。
預習報告應回答以下問題：
1） 本設計題目涉及了「模擬電子技術基礎」課程中的那些內容？本設計的參考方案中給出的電路與「模擬電子技術基礎」教材中的電路有何區別？
2） 本設計的參考方案的設計者是如何理解設計要求的？與你的理解有何相同和不同之處？
3） 對於本設計的參考方案，那些部分是你可以理解的，還有那些部分不能理解？
4） 總結一下模擬電子線路的設計方法和設計步驟？
5） 你準備如何除錯該電路？
（2） 第一天基本任務
上午：1） 指導教師講解電路設計思想和製作除錯方法，回答學生問題。
2） 學生熟悉所用實驗器材、工具和器件。
下午：3） 學習並練習焊接技術；
4） 閱讀原理圖和pcb版圖，找出對應關係。
（3） 第二天基本任務
安裝除錯電路
（4） 第三天基本任務
安裝除錯電路
（5） 第四天基本任務
測試各項效能指標
（6） 第五天基本任務
上午：寫出總結報告。
下午：指導教師驗收設計作品，學生演示各項指標，回答提問。
提前完成規定任務的學生，可以提前進入下一環節。提前完成全部設計任務的同學可以提出對電路的改進方案。
1.1.2 評分標準
預習報告10分
製作測試情況 50分
總結報告20分
回答問題20分
1.1.3 總結報告要求
總結報告應包括以下內容：
（1） 設計題目
（2） 學生姓名班級同組學生姓名班級
（3） 全部效能指標測試結果及其評價。
（4） 在安裝、除錯過程中遇到了那些問題，是如何解決的？
（5） 實驗電路中，哪些部分設計得好，哪些地方有待改進？
（6） 如果時間允許，可增加哪些功能，畫出原理圖並說明原理。
（7） 總結模擬電路的設計方法和設計步驟。
1.2設計任務和設計要求
1.2.1設計任務
設計並製作具有弱訊號放大能力的低頻功率放大器。其原理示意圖如圖1·1所示。
1.2.2設計要求
(一） 基本要求
（1）在放大通道的正弦訊號輸入電壓幅度為5-700mv,放大通道應該滿足：
① 額定輸出功率；
② 頻寬；
③ 在下和內的非線性失真係數；
④ 在下的效率。
⑤在前置放大級輸入端交流短接到地時，上的交流聲功率。
（2）自行設計並製作滿足本設計任務要求的穩壓電源。
（二）發揮部分
（1）放大器的時間響應：
① 由外供正弦訊號源經變換電路產生正、負極性的對稱方波：頻率為1000hz、上公升時間、峰-峰值電壓為。
用上述方波激勵放大通道時，在下，放大通道應滿足：
② 額定輸出功率；
③ 在下輸出波形上公升時間和下降時間；
④ 在下輸出波形頂部斜降；
⑤ 在下輸出波形過衝量））。
（2）放大通道效能指標的提高和實用功能的擴充套件（例如提高效率、減小非線性失真等）。
（三）評分意見（注）
注：本題目取材於2023年全國大學生電子設計競賽，以上評分意見是原題所附，本課程設計評分方法有所不同。
1.3相關基礎知識
1.3.1 題目中的技術指標定義及測量方法
（1） 正弦訊號電壓幅度、有效值及峰-峰值
在圖1-2中為電壓幅度，稱為峰-峰值。對於理想正弦波訊號有
有效值一般數字萬用表交流電壓擋和晶
體管毫伏計指示的是有效值。由
於數字萬用表和晶和體管毫伏計
的測量值與訊號頻率有關，比較精確的測量方法是利用數字示波器測量。
（2） 額定輸出功率
本題所說的額定功率是指在輸入為正弦波，輸出基本上不失真的條件下，功放所能輸出的最大功率。
這裡是最大不失真輸出電壓的幅度。
（3） 頻寬
頻寬定義見圖1-3，圖中的是指電路中的引數固定，改變輸入訊號頻率時，放大器所能達到的最大放大倍數（對於音訊放大器來說，通常是輸入訊號頻率為時的放大倍數，應在輸出功率為額定輸出功率時測量）。
（4） 非線性失真係數
非線性失真係數定義為
其中這裡，，是訊號的一次諧波、二次諧波和次諧波的有效值。
如果，輸入訊號為理想正弦波，且放大器是絕對線性的，則輸出訊號中只有為非零值，故非線性失真係數為0。若放大器存在非線性，而輸出訊號不是理想的正弦波，必然包含高次諧波分量，則高次諧波成分的大小反映了失真程度，故測出輸出訊號的失真係數即可（失真係數可以用失真度儀測量，使用方法見本書附錄）。但是在實驗中，輸入訊號是由訊號源產生的，由於訊號源產生的訊號本身就有一定的失真，所以應該對輸入訊號和輸出訊號分別測量其失真度，附加的失真度才是放大器的失真係數。
所以應按如下方法測量：
1） 量輸入訊號失真（度）係數；
2） 量輸出訊號失真（度）係數；
3） 放大器失真係數
（5） 效率
對於功放來說，效率定義為
，這裡是額定輸出功率，是輸出功率為額定功率時的直流電源提供的功率。
（這裡直流電源供給功率理解為整流濾波後的直流電壓與電流的乘積）
（6） 上公升時間和下降時間
方波輸入時，輸出訊號也是方波，但由於受放大器速度的影響，可能出現圖1-4所示的波形。上公升時間和下降時間的定義見圖1-4。
（7） 頂部傾斜
按 計算
（8） 波形過衝量
按計算（9）方波功率
，這裡為方波幅度。
（10）雜訊功率
用電晶體毫伏計測量負載上的雜訊電壓的有效值，則雜訊功率
1.3.2 其它相關知識
（1）電阻的標稱值和功率
除非定做，並非所有阻值的電阻都可以買到，國家規定出一系列的阻值作為產品的標準。不同誤差等級的電阻有不同數目的標稱值。誤差越小的電阻，標稱值越多。
表1-1是普通電阻的標稱阻值系列。表1-1中的標稱值可以乘以10、100、1000、10k;100k;比如1.0這個標稱值，就有1.
0ω、、、1.0kω、10.0kω、100.
0kω、1.0mω;10.0mω;
當電流通過電阻的時候，電阻由於消耗功率而發熱。如果電阻發熱的功率大於它能承受的功率，電阻就會燒壞。電阻長時間工作時允許消耗的最大功率叫做額定功率。
電阻消耗的功率可以由電功率公式：、或計算出來，表示電阻消耗的功率，是電阻兩端的電壓，是通過電阻的電流，r是電阻的阻值。 電阻的額定功率也有標稱值，常用的有1/8、1/4、1/2、1、2、3、5、10、20瓦等。
選用電阻的時候，要留一定的餘量，選標稱功率比實際消耗的功率大一些的電阻。比如實際負荷1/4瓦，可以選用1/2瓦的電阻，實際負荷3瓦，可以選用5瓦的電阻。
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