南京信息工程大学数电课程设计.docx
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南京信息工程大学数电课程设计
一、设计内容及目的:
1、1设计内容
运用所学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,是一种模拟、数字电路的结合。
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。
二、综合设计实验的模块电路
1、三极管和光耦的电路模块
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×100或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
当Ib
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、集成运放和数模转换器电路模块
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。
3、AMS-1117-1.8芯片及比列求和电路模块
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。
三、子模块电路图及原理说明
1、三极管和光耦的接线图及电路调试过程:
电路连接:
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。
)
2、集成运放和数模转换器连接图及电路调试过程:
详细介绍;
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。
电路调试步骤:
A.DAC0832的过程:
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,实现1到9的分别显示。
3、AMS-1117-1.8芯片及比列求和电路模块连接图和调试过程:
:
★★几点说明:
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。
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。
四、总结
1.通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在准备焊接的时候必须提前把电路图熟悉,知道该怎样接线,这样在之后焊接的时候才能合理分布接线。
在设计过程中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里想老着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。
平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
2.做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
3.通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
五、成果图
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- 关 键 词:
- 南京 信息 工程 大学 课程设计