电子技术基础课程设计.docx

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电子技术基础课程设计

电子技术基础课程设计

改通用示波器为简易逻辑分析仪

占§1电子系统设计基础知识

■电子系统的组成

■电子系统设计步骤■设计的基本方法

■实验文件的标准格式

§1.1电子系统的组成

变换、控制运算电路，输

电源

电子系统通常由四部分组成，输入电路,出电路和电源。

输入电路接收被测或被控对象的有关信息，经变换放大、运算，把结果送给输出电路，输岀电路把送来的结果经输岀电路处理后去驱动执行机构。

电源是供给各部分必需的电压和电流。

§1-2电子系统设计步骤

（1）方案设计

要任零驟鸚鑼歸強齬标和条件,

设计出完整的电路。

在这一阶段的主

A.画出主要单元电路、数据通路、输入、输出及重要控制信号的概貌框图。

B、画岀构成电路的详细电路图。

C.简要说明系统的工作原理。

（2）方案试验

对所定的设计方案进行装调实验。

对一个仅从理论上设计岀来的电路往往是不成熟的，可能存在许多问题，必须通过装调试验。

发现实验现象与设计要求不相符的地方，通过分析、试验，找出解决的方法，来不断改善原设计方案，甚至修改原方案。

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（3）工艺设计_

完成制作实验样机所必需的文件资料，包括•整机结构设计和印刷电路板设计。

（4）样机制作和调试

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（5）单幺士鉴定

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能否长期可靠地工作。

同时写出设

由上述设计步骤可以看出，电子系统的设计最终是要制作出生产样机或定型产品。

整个过程是较复杂的。

由于学时数有限和设备条件的限制，我们只能选择方案设计、方案试验和写总结报告三个环节作为训练重点。

4

§1-3设计的基本方法

（1）根据技术指标和系统功能要求，把复杂的电路系统分解成若干个独立的功能单元。

每个单元可由若干个集成电路或分立元件来完成。

分解的单元不宜太多，以免造成单元间连接错误。

但也不能太少，造成一个单元太复杂，一旦出故障难以查找。

（2）根捕所划分单元的功能，选择合适的电路和器件来完成所需的功能，因此，要求设计者不仅应具备电路方面的知识，还要熟悉各类器件的性能和特点。

（3）完成各单元电路间的相互连接。

对逻辑电路，在时序上应协调一致。

对模拟电路，担位关系应相符。

相邻单元间，在电气性能上应匹配，以保证各部分均能正常工他

由于集成电路的迅速发展，许多单元功能电路已由生产器件的厂家完成。

因此，我们在设计时，搞清总体方案对各部分电路的要求之后，就可选择合适的集成电路。

尽量少用分立元件。

这样不仅可以减少器件的数量，还可提高电路的可靠性，降低成本。

一个电路系统设计的好坏，首先是看是否达到技术指标要求，能否长期可靠地工作。

第二，是否经济实用，容易制作，使用、维修方便。

故要设计一个比较理想实用的电路，设计者除必需具备扎实的理论基础知识、丰富的实践经验和很强的想象力外,还必需熟悉各种器件的功能和性能。

£§1.4实验文件的标准格式

本课程着重训练方案设计、方案试验和撰写总结报告三方面的能力，故在整个设计过程中要求完成三个文件，即方案设计报告、方案试验预习报告和课程设计总结报告。

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■方案设计报告

必须按下述要求画出框图和电路图：

（1）比较简单的框图，一般由几个方框组成。

复杂些的电路，一般由十几个方框组成。

通常所有的框图画在一张纸上。

始当庞大的电路，可附加各单元电路的方框图。

所画的框图不必太详细，但也不能过于含糊.关键是要反映岀电路系统的主要单元电路、数据通路，输入和输岀，以及控制点的设想。

（2）框图要清晰地表示岀信息的流向。

（3）每个方框不必指岀功能决中所包含的器件。

（4）所有连线必须清晰、整齐。

（5）所有器件符号均采用国际（或国家）标准符号。

方案试验报告包括：

■调试方法和步骤；

■指标测量内容和方法；

■所用仪器设备；

■记录测量结果的表格等。

课程设计总结报告包括：

■任务要求；

■方案特点；

■框图组成及其工作原理；

■单元电路的设计计算；

■总电路图；

■调试方法和步骤；

■实验结果（包括各点的数据、波形和指标测量值）；

■结果分析；

■改进意见和心得体会等。

§2设计课题

题目:

改通用示波器为简易逻辑分析仪

设计目标

双踪示波器

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I双踪示波器

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逻辑

逻辑分析仪

系统时钟信号

输入信号1

输入信号2

输入信号3

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课程设计电路系统

双踪示波器

士一、示波器工作原理

1.组成

通用示波器通常由显示器件（阴极射线管）、垂直放大器、触发器或同步电路、时基、水平放大器、门控放大器、电源等组成，其框图如下所示。

2.工作原理

被测信号经垂直放大器后加到示波器的垂直（Y轴）的偏转系统，使电子射线的垂直偏转距离正比于输入信号的瞬时值。

在示波管的水平（X轴）偏转系统上加以随时间线性变化的信号；使电子射线在水平偏转正比于时间，那么再示波管的屏幕上就得到输入信号的时间波形。

由于水平偏转系统所加线性变化的信号不可能无限增长，荧光屏的尺寸也有限，故实际线性变化的信号（扫描信号）是一锯齿波，这样就能使输入信号的时间波形在荧光屏上反复出现。

当锯齿波的重复周期等于输入信号周期（或输入信号周期的整数倍）时，每次重复出现的波形正好完全重合（同步）就可看到稳定的波形。

3.双踪示波器:

对于双踪示波器，则是由一个电子开关来控制丫轴偏移电压，使其在第一个扫描周用内接通第一路信号，在第二个扫描周期接通第二路信号（在两个扫描周期可以加入不同的偏移电压），交替进行。

这样在屏幕上就可同时看到两个波形。

如图所示。

实际上示波器是分时工作。

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图l（t双踪示波器扫描示意图

4.示波器功能扩展

根据上述原理，若要示波器能够同时观察多个波形。

只需在每个波形加入丫轴放大器（垂直放大器）的同时加一偏移电压,然后调节扫描周明便能得到稳定的多个波形。

示波器观察多个波形功能扩展框图如下。

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对逻辑电路只有“0”、“]”两个状态。

在示波器上要显示出“0”、逻辑字符，可根据显示李沙育图形的原理，将两个频率相同，并有一定相位差（60°〜90°）的正弦波，分别加到Y轴和X轴输入端，示波器就可显示字符“0”;若只有Y轴加信号，X轴不加信号，就可显示字符“1”o若在Y轴和X轴加（或不加）信号的同时加上一定的偏移电压，就可把“0”、“1”字符显示在荧光屏的不同位置上。

示波器显示逻辑字符功能扩展框图见图12。

李萨育图。

相同频率的两个信号加到垂氏和水平偏转系统的情况。

图12示波器显示逻辑字符功能扩展框图

根据上述原理就可将通用示波器改为简易数字逻辑分析仪。

、技术指标（简易数字逻辑分析仪）

1、输入、输出信号与TTL集成电路电平相容；

2、输人信号：

输入信号最高频率＜100KHZ；

A、可同时输入四个被测信号

B、外时钟信号

3、输出信号：

A、送至示波器Y轴输人端信号幅度：

“逻辑”状态N0.2Vp-p

“波形”状态＞0.3Vp-p

B、送至示波器X轴输入端或外触发输入端信号幅度：

至X轴输入端信号幅度二0.1VP-P

至外触发输入端信号幅度＞3Vp-p

C、内时钟信号输出：

约100KHZ

D、“8421”编码信号输出

4、简易数字逻辑分析仪与示波器配合使用：

A、可显示勺6组由“0”、“1”字符组成的被测信号逻辑值

B、可显示四个被测信号的逻辑波形

5、电源电压：

+5Vo

三、具体设计内容

1、根据技术指标要求，设计计算

A、正弦波振荡器。

B、时钟脉冲振荡器;

2、设计整机电路，画出框图和总电路图

3、在实验板上接插电路，并进行单元电路和整机调试。

调试完成后，要写出详细总结报告，包括：

调试步骤、调试结果、晶体管工作状态、原器件明细表、使用方法（例举组合逻辑电路动态测试和时序电路测试的使用方法）等。

★四、器材和元件

建议选用如下中、小规模集成电路和分立元件来完成方案设计。

■1、六反相器74LS04

■2、2・8进制计数器74LS93

■3、双4选1数据选择器74LS153

■4、晶体三极管3DG6、3DK2

■5、电阻器、电容器、电位器

五、仪器和设备

■双踪示波器。

■三用表。

■直流稳压电源。

■接插板。

参考文献

1、模拟电子技术基础2、数字电子技术基础

江晓安主编

江晓安主编

七、简易数字逻辑分析仪参考电路

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八、集成电路引脚，逻辑图及功能

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NC=NOINTERNALCONNECTION

NOTE:

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onDiagram）astheDualIn-LinePackage.

74LS93（2-8进制计数器）注：

NC为空腿。

Dual-In-LinePackage

FunctionTable

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DATAINPUTSOUTPUT

~|、2¥

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STROBEB

1GSELECT

^OUTPUTGND1Y

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DataInputs

Strobe

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DATAINPUTS

74LS153（双4选1数据选择器）

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555定时器的电路结构

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用555定时器接成的多谐振荡器