北京化工大學
資訊科學與技術學院
自動化專業
課程設計
題目數顯式β測量電路
說明書頁
圖紙頁班級: 自控1202
姓名:徐越學號: 2012014059
同組人:郭騰龍
指導教師:曹晰
2023年9月11日
一課程設計的任務及基本要求
二邏輯框圖設計
三邏輯電路的設計及引數計算
四安裝除錯步驟及遇到的問題
五印刷線路板設計
六體會及建議
七參考文獻
八附錄（元件使用說明）
九附圖（框圖邏輯圖印刷線路板圖）
一、 課程設計的任務及基本要求
目的：設計乙個β數顯式測量電路，以方便測量乙個npn三極體的β值
要求：1.可測量npn矽三極體的電流放大係數β<199，測試條件為：
(1)ib=10μa，允許誤差±2%；
(2）14v2.用兩隻數碼管分別用來顯示十位和個位，發光二極體用來顯示百位，其亮狀態和暗狀態分別表示1和0。
3.數字顯示器。顯示的數字應當清晰，顯示週期的長短要適合，應大於人眼的滯留時間（0.1s）。
4.設b、c、e三個插孔，當北側三極體插入時，開啟電源，顯示器即顯示該三極體的β值。
5.限定使用的主要元器件如下所示：
通用型整合運放lm324
高阻型整合運放lf351
通用型整合電壓比較器lm311
整合定時器ne555
2/5十進位制計數器74ls90
bcd—七段解碼器74ls47
雙d上公升沿觸發器74ls74
六施密特反相器74ls14
四2輸入與非門cc4011
共陽極led七段數碼管
二、 邏輯框圖設計
三、 邏輯電路的設計及引數計算
1. β/vx轉換電路：
（1）採用固定偏置電流電路
由測試條件：
10 ua,可選擇合適的、
(2)採用運放構成的電壓並流負反饋，使vx∝
vx=βibr2
vx極性為正
由測試條件：
由β=199時，取vx最大值為13v，則可得到r2
為了平衡，r3略小於r2
2.壓控振盪器
（1）積分器、電壓比較器的選擇：
351——高阻型；
311——專用電壓比較器**換速度快）
（2）積分器中的d1使正向積分與負向積分的迴路不通、時間不同。
r9<（3）後接的43k電阻的作用：
（4）積分器輸出的v1波形
3.計數時間產生器電路
（1）計數時間tc須經反相器（4011）引出，因為解碼器的消隱訊號的相位是低電平有效。
（2）555定時器的vc2和vo的波形
（3）計數時間與壓控振盪器的輸出相與（經與非門和反相器）：
4.計數、解碼、顯示電路：
（1）解碼器採用47——輸出低電平有效，後接共陽極數碼管；
（2）90清零訊號高電平有效，因此在使用中不要將他們隨意懸空。
5.電路原理圖：
四、 安裝除錯及遇到的問題
1.安裝
（1）安裝要點
在電路原理圖上標號晶元號和晶元管腳號，不用功能腳的邏輯電平。
合理布置晶元和其他元件的位置。
佈線：*安排好電源線和地線（通電前先把幾路電源調好，注意共地）；
*線緊貼麵包板，橫平豎直，不交叉，不重疊；
*在晶元兩側走線，不可跨晶元；
*元件橫平豎直。
安裝順序：按訊號流向，先主電路，後輔助電路。
邊安裝，邊除錯。
（2）安裝注意事項
在原理圖上先標註晶元管腳(4011、14、數碼管管腳圖應畫在旁邊），並擬訂安裝除錯方案。
各整合晶元合理布局，同方向排列，不要插反。
按框圖分系統組裝、除錯。
連線選用0.2-0.3mm的單股硬導線（為檢查方便，各類電源線和地線最好用不同的顏色。特別注意各整合片的共地，採用多點共地——利用橫條和豎條）。
緊貼麵包板佈線，導線要拉直，橫平豎直，最好不要拐彎，不能拉斜線或在晶元上跨接。應根據距離和插入長度剪斷導線，插入長度為0.4-0.
6㎜，過短可能接觸不良；過長又可能把麵包板戳穿，引起短路。使用過的導線可以利用，但線端不能有明顯傷痕，並用鑷子把線端夾直。
插線時，電源必須關閉，不能帶電操作。
2.除錯
（1）除錯要點
β電流、電壓轉換電路
運放324的1腳輸出一直流電壓vx≈0.051βv（小於10v）
壓控振盪器：（運放反相輸入端應「虛地」）
運放351的6腳輸出已鋸齒波
比較器311的7腳輸出矩形波
555振盪器： 555的3腳輸出矩形波
清零波形：c4、r4的接點處輸出尖脈衝
計數、解碼、顯示：將555振盪器的3腳輸出送計數器個位90－1 的時鐘輸入，觀察數碼顯示。
（2）除錯注意事項：
安裝完畢不要急於通電，應先用萬用表短路檔根據電路圖逐個檢查每個整合片的引腳連線是否正確，有無錯線、少線、多線，特別要仔細檢查電源、地線是否連線正確、可靠。
通電前先把幾路電源調好，注意共地。
3. 試驗中遇到的問題及解決方法：
a.清零訊號產生電路輸出的清零訊號不典型，老師告訴我們干擾較大，可能會對後續產生影響，但還是把我們記上，讓我們再檢查檢查。我們沒有聽從老師的話，繼續往下接，造成後面沒有出預期的結果。
後我們檢查發現一根地線接觸不良。
b.555計時器的連線佈線不好，造成布局特別緊密，有線重疊，且有的線不得已斜跨，出現這種情況的原因是我們沒有經過思考就動手。接下來的連線我們都經過了思考和安排，方未出現明顯的不妥。
c.發光二極體顯然是有極性的，我們在安裝中馬虎的將之一安，結果安反了，怎麼也沒亮，經過好長時間的檢查放發現這個錯誤，浪費了很多時間。時間上這是基礎，二極體有極性我們亦牢記於心，可是我們再實際應用中沒有考慮到，可見理論和實踐還是有很大的差別的。
d.連線工作完成後我們進行了除錯，數碼管顯示亂碼，經測555定時器的訊號輸出幅值不夠，重新連線解決了問題。但是4011片的多個輸出口沒有輸出，換片不行，經查地線未接好。
e.我們檢查除錯了很長時間，就是沒有出正確結果，我們認為已沒有錯誤，是儀器的問題。老師來幫我們做了好長時間的檢查，我們天真的認為已沒有錯誤，可是最終的錯誤顯示為14片的電源根本就沒有接到電源而是地線。
我們十分慚愧。以後要虛心學習，切不可盲目自信。
五、 印刷線路板設計
1.印刷線路板的設計依據：實驗麵包板連線電路
2.設計要求：
（1）雙面板：正面用紅色線（元件面，橫線為主）
反面用藍色線（連線面，豎線為主）
金屬化孔用藍色
（2）走線原則：線條橫平豎直，同麵線不能交叉
線條盡量少
每個晶元橫向最多走三條
晶元相鄰管腳之間不能走線
每個金屬化孔只能插入乙個元件管腳
（3）元件標註（用鉛筆）：標出元件符號
標出元件值
標出晶元的1腳
（4）其他要求：（1）座標紙大小：31cm×23cm
（2）比例尺：2:1
（3）周邊留寬：5～10mm
（4）線寬：1mm（200ma/mm）
（5）電源和地線：加寬
（6）晶元跨度：7.5mm
（7）晶元管腳間距：2.5mm
（8）金屬化孔：內徑0.8mm外徑1.5mm
（9）電位器：兩腳間距5mm
六、 習得與感想
這次的課設作為畢業設計的練習，把設計的總流程全部過了一遍。雖然受時間和硬體設施的限制，無法讓作品的效果達到盡善盡美，但也熟悉了製作過程，貫通了所學知識。在實驗階段，讓我了解到實際操作出的成品與理論之間的聯絡，也讓我認識到把想法落實到手中，是比有這個想法更難的事，總的來說，為期兩周的課設的確有助於鞏固知識，加強全域性思考與實際動手能力。
回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子裡，可以說得是苦多於甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。
實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功後一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。
此次設計也讓我明白了思路即出路，有什麼不懂不明白的地方要及時請教或上網查詢，只要認真鑽研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收穫頗豐。
（1） 秉著又好又快的原則，最好事先畫一張接線草圖，不然排版會成問題。
（2） 用不同顏色的線表示電源或地線，這樣檢查起來比較方便。
（3） 注意檢查晶元及其他元器件的質量。
參考文獻
1、電子技術基礎（康華光主編）
2、protel dxp電路板設計（袁鵬平編）
3、印製電路板設計入門與典型事例（禹德貴編）
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