模电数电课程设计题.docx

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模电数电课程设计题

一、可编程放大器设计

简要说明：

放大器的放大倍数一般可以通过电位器调节。

在自动控制系统中，有时希望用计算机的指令来改变放大倍数，本题提出的任务就是属于这种情况。

设计任务和要求：

设计并制作一个可编程放大器，其要求如下：

1．电压放大倍数由计算机的指令给定，即计算机通过数据线将BCD码N（8bit）送给数据锁存器（它是可编程放大器的一部分，其地址码由设计者选定）后，放大器的输出电压与输入电压符合下列函数关系：

直到计算机给它送来新的数据以前，在温度等因素不变的条件下，这个函数关系保持不变。

2．电压放大倍数的实际值与上述函数关系中的N之差的绝对不超过

，其条件是：

⑴1≤N≤99；

⑵vO的绝对值在1V至10V范围以内；

⑶温度在100C至300C范围内；

⑷vI是变化缓慢的直流信号；

3．输入电阻不小于100MΩ。

提示：

可将8只加权电阻分别与8只开关（它们的通断状态由数据锁存器的输出控制）相串联，再把这8条支路并联起来，作为反相比例电路中的电阻，便可构成基本的可编程放大器。

参考书

⑴《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑵《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑶《集成电子基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑷《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑸《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年

4．设计报告内容要求：

⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。

⑵．画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。

对各部

分电路的工作原理应作出说明。

⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。

⑷．图用直尺画，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。

⑸．评分依据：

①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原

理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。

⑹．2002年6月16日前交报告。

二、可编程直流电源设计

简要说明：

在自动控制系统中，有时需要一种由计算机指令设置输出电压大小的直流稳压电源，通常将这种电源称为可编程直流稳压电源。

它的输出电压VO与计算机送到特定地址的数据N之函数关系是

其中

是比例系数。

计算机的输出指令可用数码锁存器代替。

为了避免因稳压电路故障而损坏计算机，可用光电耦合器实现电隔离。

设计任务和要求：

1．当数码寄存器给出一个数据N后，该电源的输出电压值为

其中N是8位的BCD码数据，即N是小于100的正整数或零，V0的单位为伏特。

2．在数码寄存器送出新的数据以前，该电源的输出电压变化量之绝对值不超过20mV，其条件是：

⑴交流电网电压的有效值在190V至250V范围内；

⑵输出电流在0至100mA范围内;

⑶环境温度在100C至350C范围内；

3．输出电压的实际值与按

计算得出的理论值之误码差的绝对值不超过

0．1V；

4．参考书

⑴《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑵《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑶《集成电子基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑷《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑸《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年

5．设计报告内容要求：

⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。

⑵．画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。

对各部

分电路的工作原理应作出说明。

⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。

⑷．图用直尺画，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。

⑸．评分依据：

①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原

理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。

⑹．2002年6月16日前交报告。

三、温度测量与控制电路设计

1．设计任务与要求

在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动地控制、调节该系统的温度。

要求：

⑴被测温度和控制温度均可数字显示；

⑵测量温度为01200C，精度为0．50C；

⑶控制温度连续可调，精度1OC；

⑷温度超过额定值时，产生声、光报警信号。

2．总体方案设计

设计思路

（1）对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。

可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。

（2）恒温控制：

将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压VREF，用实际测量值

与VREF进行比较，比较结果（输出状态）自动地控制、调节系统温度。

（3）报警部分：

设定被控温度对应的最大允许值Vmax，当系统实际温度达到此对应值Vmax时，发生报警信号。

（4）温度显示部分采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值VREF，报警温度对应值Vmax。

3．参考原理框图

⑴传感器可以采用铂电阻、精密电阻和电位器

组成测量电桥，电桥的输出电压作为运放构成的差动放大器双端输入信号，将信号放大后由低通滤波器将高频信号滤去。

如图3．1所示。

在0oC,调节

，使显示器显示0oC。

在50oC时，调节放大器的增益（调节电位器

），使显示器显示50oC。

注意放大的输出电压不允许大于A/D转换器的最大输入电压值。

⑵被测温度信号电压加于比较器（Ⅰ）与控制温度电压VREF进行比较，比较结果通过调温控制电路控制执行机构的相应动作，使被控系统升温或降温。

⑶当控制电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度对应值

，用声、光报警电路发出警报，值班人员将采取相应的紧急措施。

⑷开关S1可分别闭合系统温度、控制温度电压VREF和报警温度电压

，通过A/D转换器将模拟量转换成数字量，显示器显示出相应的温度数值。

3．参考文献

《发酵罐的温度测量与控制》．电子技术应用．1990年第10期

⑴《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑵《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑶《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑷《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑸《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年

4．设计报告内容要求：

⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。

⑵．画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。

对各部分

电路的工作原理应作出说明。

⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。

⑷．图用直尺画，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。

⑸．评分依据：

①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原理

说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。

⑹．2002年6月16日前交报告。

四、三极管β值数显式测量电路设计

说明：

三极管电流放大系数β可用晶体管特性图示仪测量，但存在读数不直观和误差大等缺点。

本题要求制作的三极管β值数显式测量电路用数码管和发光二极管显示出被测二极管的β值，从而读数直观，误差较小。

1．设计任务和要求

⑴可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β值（设β<200）。

测试条件如下：

①

允许误差为±2%。

②

，且对于不同β值的三极管，

的值基本不变。

⑵该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。

⑶用二只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。

发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别代表“1”和“0”，二只数码管分别用来显示拾位和个位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。

⑷测量电路应设有E、B和C三个插孔。

当被测管插入插孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的β值，响应时间不超过两秒钟。

⑸在温度不变（200C）的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超过

，这里的

是数字显示器的读数。

⑹数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠。

2.参考书

⑴清华大学电子学教研室编，童诗白主编：

《模拟电子技术基础》，第二版，高教出版

社，1988年，第九章的附录9A。

⑵《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑶《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑷《集成电子基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑸《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑹新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年

3．设计报告内容要求：

⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。

⑵．画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。

对各部分

电路的工作原理应作出说明。

⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。

⑷．图用直尺画，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。

⑸．评分依据：

①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原理

说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。

⑹．2002年6月16日前交报告。

五、函数信号发生器设计

1．设计任务与要求

⑴设计并制作能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数发生器，

本信号发生器可以考虑用专用集成芯片（如5G8038等）为核心实现。

⑵信号频率范围：

1Hz∽100kHz；

⑶　频率控制方式：

　　　　①手控通过改变RC参数实现；

②键控通过改变控制电压实现；

③为能方便地实现频率调节，建议将频率分档；

⑷输出波形要求

①方波上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%∽50%之间；

②非线性误差≤2%；

③正弦波谐波失真度≤2%；

⑸输出信号幅度范围：

0∽20V；

⑹信号源输出阻抗：

≤1Ω；

⑺应具有输出过载保护功能；

⑻具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。

2．参考资料

⑴卢炽宝、赫鸿安编，5G8038单片精密函数波形发生器，上海元件五厂《晶峰器件

应用》

⑵《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑶《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑷《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5

月

⑸《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑹〈新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年

3．设计报告内容要求：

⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。

⑵．画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。

对各部

分电路的