数电 课程设计 报告Word格式.docx
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3.1三极管和光耦的接线图及电路调试过程:
-5-
3.2集成运放和数模转换器连接图及电路调试过程:
-6-
3.3AMS-1117-1.8芯片及比例求和电路模块连接图和调试过程:
-8-
3.4电源模块连接图和调试过程:
-9-
四、总结-10-
五、成果图-10-
一、设计内容及目的
1.1设计内容
阅读电工电子综合设计书,运用所学的内容,查询各项资料,并完成电子的设计,搭建,焊接。
主要采用集成电路进行设计,特别是以集成运放作为电路重要部件,这是一项综合电路、模电、数电的电路设计。
这次设计分为四部分,分别是三极管和光耦应用电路,集成运放和数模转换器应用电路,比例求和电路,电源电路。
1.2设计目的
1)通过解决实际问题,巩固和加深在电工电子技术中所学的理论知识和实验技能。
2)通过课程设计,可以使我们初步掌握工程设计的方法和组织实践的基本技能,增强创新思维和工程设计能力。
3)在课程设计中要大量识别、检测、焊接电子元器件,可以进一步强化我们电子元器件选择和实际技能,有利于培养我们综合分析实际问题能力,较强的动手能力。
4)在课程设计的过程中,我们自己动手,运用所学的知识,不断强化专业技能,理论结合实际,在实践过程中不断成长。
二、综合设计实验的模块电路
2.1三极管和光耦应用的电路模块
(1)三极管(9013)介绍
如图所示是三极管9013的示意图:
三极管管脚识别方法:
a)判定基极。
用万用表R×
100或R×
1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极,而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时,则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时,要注意万用表表笔的极性,如果红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其他两极时,测得的阻值都较小,则可判定被测管子为PNP型三极管;
如果黑表笔接的是基极b,红表笔分别接触其他两极时,测得的阻值较小,则被测三极管为NPN型管。
b)判定三极管集电极c和发射极e。
(以PNP型三极管为例)将万用表置于R×
1K挡,红表笔基极b,用黑表笔分别接触另外两个管脚时,所测得的两个电阻值会是一个大一些,一个小一些。
在阻值小的一次测量中,黑表笔所接管脚为集电极;
在阻值较大的一次测量中,黑表笔所接管脚为发射极。
当三极管Vbe<
Von时,三极管截止;
当三极管Vbe>
Von时,三极管导通:
当Ib<
Ibs时,即在放大区中,Ic=βIb;
当Ib>
Ibs时,即在饱和区中,三极管饱和导通,饱和导通后的Ib和Ic不在有关于放大倍数β的关系,Ic将趋于饱和。
(2)高速光耦(PC817)介绍
如图所示,是光耦的外形图:
如图所示,是光耦PC817的内部结构图:
左边是一个发光二极管,当1和2脚两端的电压大于二极管的导通压降时,发光二极管将亮,从而使得右边的三极管导通。
主要特点:
PC817光电耦合器广泛用在电脑终端机,可控硅系统设备,测量仪器,影印机,自动售票,家用电器,如风扇,加热器等电路之间的信号传输,使之前端与负载完全隔离,目的在于增加安全性,减小电路干扰,简化电路设计。
1.电流传输比(CTR:
MIN.50%atIF=5mA,VCE=5V)
2.高隔离电压:
5000V有效值。
3.紧凑型双列直插封装,PC817为单通道光耦,PC827为双通道光耦,PC837为三通道,PC847为四通道光耦。
4.线性光耦元件。
2.2集成运放和数模转换器应用电路模块
(1)集成运放(LM348)介绍
如图所示是集成运放LM348内部示意图:
该芯片内部有四个运放,具体使用时,将有半圆小缺口的一边向左,上面的字是正的,如此放置,则各管脚分布就如上图4-1所示。
(类似于与非芯片)
主要特点:
1.四个运放总的电源电流与单个741运放的电源电流相近。
2.输入失调电流与输入偏置电流远小于标准741运放电流。
3.由于每个运放独立偏置和版图的设计,各放大器间具有非常好的隔离。
4.具有输出过载保护功能。
电路调试步骤:
A.DAC0832的调试:
1.连接好电路后,加上电源(LM348的+12V和-12V不能接反,否则会烧坏电路)。
2.通过调整DAC0832下方的八个按键的状态,测量电压测量点的电压的不同,如:
当8个按键全部按下,则测量的电压应该差不多是-5V,如果全部弹起,则测量的电压应该是0V。
B.数码管的调试;
按下数码管旁边的自锁开关,然后同样是调整DAC0832下面的8个按键开关,从左到右分别代表a,b,c,d,e,f,g,h。
一开始开关均弹起,所以管均亮,当按下第一个按键a会灭,按下第二个b会灭,依次类推,可通过调整按键的状态从而显示不同的数字,此处要求:
实现1到9的分别显示。
2.3AMS-1117-1.8芯片及比例求和电路模块
(1)AMS-1117-1.8芯片介绍
其中引脚1接地,即接模块电源的地线;
右边引脚3输入+5V的电压,外围还有电阻电容器件(后面介绍);
引脚2输出稳定的1.8V电压。
具体放置连接也如上图所示,将该芯片如图所示放置,则各个管脚分布如上图所示。
2.4电源模块
(1)稳压管介绍
稳压管7805引脚示意图
稳压管7812引脚示意图
稳压管7912引脚示意图
电子产品中,常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78**系列和负电压输出的79**系列。
顾名思义,三端IC是指这种稳压用的集成电路,只有三条引脚输出,分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压,如7805表示输出电压为正5V,7912表示输出电压为负12V。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便,电子制作中经常采用。
输入电压:
78**系列的稳压集成块的极限输入电压是36V,最低输入电压比输出电压高3-4V。
还要考虑输出与输入间压差带来的功率损耗,所以一般输入为9-15V之间。
三、子模块电路图及原理说明
元器件识别:
将三极管有字的一面面对自己,如图1-1所示放置:
管脚向下,则1脚表示发射极E,2脚表示发射极B,3脚表示集电极C。
详细介绍;
这个模块主要有电阻、三极管(9013)、高速光耦(PC817)、电位器、开关、放光二极管组成。
1、电位器外形图如下图所示:
电路连接:
将有字的一面朝上,将中间的脚接+5V,右边的脚接开关1的左边H点和开关2的上端J点处。
转动上方旋钮就可改变其阻值。
2.放光二极管LED1的长脚接接510欧姆电阻,短脚接三极管9013的C极。
3.放光二极管LED2的长脚接+5V,短脚接光耦的3脚。
4.三极管的脚分布在开始第一点中已经介绍。
5.这里的开关采用的是自锁按键,其外形图如下图所示:
按如上图所示放置(焊接的时候只要用其中一排3个脚即可),按如图所示放置,面向自己的三个脚:
当按键按下时左边两个导通,弹上来时是右边两个导通。
连接电路时:
对于开关1,将最左边的脚和H点连接,中间的脚和I点连接;
对于开关2,将最左边的脚和J点连接,将中间的脚和K点连接,即可。
电路调试过程:
1)断开开关2,闭合开关1,不断调节电位器改变其阻值,感受发光二极管从不亮到亮以及亮度不断变化的过程。
(改变电位器的阻值,从而改变BE两端的电压,三极管由截止到导通,从而发光二极管从不亮到亮;
继续改变阻值,从而改变电流Ib,即改变Ic,从而改变发光二极管的亮度,继续改变阻值,会使三极管饱和导通,此时Ic达到一个饱和值,亮度就基本不变了。
2)断开开关1,闭合开关2,不断调节电位器改变其阻值,感受发光二极管从不亮到亮以及亮度不断变化的过程。
(改变电位器的阻值,从而改变光耦1,2端的电压,光耦内部的二极管由截止到导通,从而发光,随着阻值的改变,亮度改变,当它发光时,内部的三极管导通,从而外部的发光二极管发光,随着阻值的改变,外部的发光二极管的亮度也随之改变。
)
此模块主要有数码管、开关、电阻、集成运放(LM348)、数模转换器(DAC0832),自锁开关组成,可以实现数码管显示。
1、数码管引脚图如图所示
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管,共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管,共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。
可以显示0~F个数字。
2数模转换器DAC0832引脚示意图和外形示意图:
DAC0832引脚功能说明:
DI0~DI7:
数据输入线,TLL电平。
ILE:
数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。
CS:
片选信号输入线,低电平有效。
WR1:
为输入寄存器的写选通信号。
XFER:
数据传送控制信号输入线,低电平有效。
WR2:
为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:
电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2:
电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:
反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.
Vcc:
电源输入线(+5v~+15v)
Vref:
基准电压输入线(-10v~+10v)
AGND:
模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.
DGND:
数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.
DAC0832输出的是电流,一般要求输出是电压,所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。
A.DAC0832的过程:
2.通过调整DAC0832下方的八个按键的状态,测量电压测量点的电压的不同,如:
B、数码管的调试;
一开始开关均弹起,所以管均亮,当按下第一个按键a会灭,按下第二个b会灭,依次类推,可通过调整按键的状态从而显示不同的数字,实现1到9的分别显示。
说明:
1.图中的LM348用的是图4-4中的LM348剩下的12,13,14管脚的运放,也就是说两个电路共用一个集成运放LM348。
2.图中电阻值中的K表示千欧,M表示兆欧,102表示大小为1000PF的电容,104表示大小为10000PF的电容。
3.实验时交流输入为家用220V交流电。
4.AMS1117芯片没有直插型的只有贴片的,但是也有管脚,焊接的时候可以用小的螺丝刀之类的东西将焊接板的孔弄大一些,便可以将芯片的管脚勉强插进去从而进行后面的焊接和调试。
电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源,设计中,除了要考虑到电压范围和电流负载能力等基本参数之外。
还要在电源转换效率、降低噪声和防止干扰等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
最小系统部分电源,以稳定为第一指标。
我们选用的7805,7812,7912电源电路包含有滤波,比较稳定。
按照如图所示连接好电路,用两节15v的干电池供电,用万用表一次测量各输出电压是否为+5v,+12v,-12v。
四、总结
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关电路、数电、模电方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在同学的讨论下,终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
课程设计是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
同时,设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了常用元件的识别和测试;
熟悉了常用仪器、仪表;
了解了电路的连线方法;
对电烙铁等基础工具的使用也更进一步,掌握了焊接的方法和技术,通过查询资料,也了解了这些小模块的构造及原理。
我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
此次设计虽然做的比较仓促,排线不是很工整,然是我也花费了不少的心血,在实践的过程中也让我明白了只有有了思路才会有目标。
在遇到有什么不懂不明白的地方一定要及时请教同学、老师或上网查询。
只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识!
五、成果图
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