1 電子實訓指導書 一、 電子綜合實訓目的 電子實習、電子課程設計稱為電子綜合實訓是在學生系統(tǒng)學習完模擬電子技術 、 數字電子技術等理論課程的基礎之上 ,為進一步加強對理論知識的理解及綜合利用能力的提高所進行的一項綜合訓練。 通過實訓加強學生對所學理論知識的理解；強化學生的技能練習，使之能夠掌握電子技術應用的基本理論、技能、技巧；加強動手能力及勞動觀念的培養(yǎng)；尤其在培養(yǎng)學生對所學專業(yè)知識綜合應用能力及認知素質等方面，該項實訓是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 二、電子技術實訓項目 （一） 常用電子 元 器件的認識及焊接練習、印刷電路 板的制作 1實訓目的 （ 1）熟悉常用電子元器 件 （ 2）掌握常用電子 元 器件的測試方法 （ 3）掌握不同 電子 元器件的測量及焊接方法 （ 4）掌握印刷電路板的制作工藝 2實訓器材 （ 1）常用電子元器件如三極管、二極管、電阻、電容、集成電路 . （ 2）通用示波器一臺 （ 3）萬用表一塊 . （ 4）電烙鐵一把 .（ 20 （ 5）敷銅板一塊 3實訓基本要求 （ 1）會測試識別 電子 元器件種類、熟悉三極管等器件的特性參數、并能根據電路需要進行選用、電阻 、電容 的認讀及測量。 （ 2）掌握檢查常用 電子元 器件好壞的方法。 如三極管、二極管、不同阻值的電阻及不同容量的電容、不同種類的電阻、電容等。 說明 :可根據實訓情況選用不同的器件形式及種類 . 2 （ 3）焊接基本練習 建立基本單元電路，會根據原理圖正確安裝焊接。 元件焊點平滑光亮、均勻、無毛刺、直徑在 2據情況）以內。 焊接手法快速、無虛焊假焊脫焊堆焊等現象。 無焊接時燒壞元件的現象。 元氣件的拆焊迅速，會進行集成電路的拆焊操作。 器件彎腳插接、布局符合要求 . （ 4）印刷電路板的制作 會畫印刷電路圖 根據所畫的印刷電路圖按照印刷電路板制作工藝完成印刷電路板的 制作 （二）直流穩(wěn)壓電源的設計與安裝（ ）（） 1實訓目的 （ 1）掌握直流穩(wěn)壓電源的設計方法。 （ 2）對自行制作的穩(wěn)壓電源會進行調試。 （ 3）會根據測試結果對安裝電路進行故障分析 2實訓器材 （ 1）示波器一臺 （ 2）萬用表 1塊 （ 3）自耦調壓器一臺 （ 4）常用電子安裝工具 1套 3實訓基本要求 （ 1）會根據指標要求確定設計方案，會進行元件參數計算。 （ 2）按印刷電路板制作工藝，自制一塊穩(wěn)壓電源電路板。 （ 3）正確安裝電路，元 器 件布局合理。 （ 4）焊接可靠無錯焊假焊脫焊等。 （ 5）會利用自耦調壓器、萬用 表測輸出電壓是否穩(wěn)定。 一 ） 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設計與安裝（ ） 1 本設計指標要求 穩(wěn)壓電源指標有兩類：一類是描述穩(wěn)壓性能優(yōu)劣的稱質量指標，如穩(wěn)壓系數 阻 波電壓等；另一類是說明穩(wěn)壓電源使用范圍的稱特性指標，如負載電 3 流 輸出電壓 V 其調壓范圍等，本設計穩(wěn)壓電源的指標要求為： 輸出電壓 V 12V 最大輸出電流 00 電網電壓波動 10% 穩(wěn)壓系數 2） 例 取 2V，則 V DI V 6V 根據全波整流電路 關系 ： V 考慮電網電壓變化值： V DI 1 16V 整流管 在橋整流電路中，流過每 只二極管的電流是負載電流一半，考慮到過流最大值 =375慮到電網電壓最大值，每只管上最大反向電壓為： 2 2 （ 1+10%） 5V 選用 2參數為： 0V 滿足要求。 濾波電容 整流電路的濾波電容 根據 C=電容放電電流，可取最大負載 t 放電時間，橋式整流為交流電半周期 1/100 秒 波 電容在平均值上下的總波動量，一般取 2V 左右 。本 題負載電流較大取 總波動量 V = =1000 F 電容的最大反向電壓 VC 2 5V，取 2=1000 F 耐壓 25 足要求。 選擇調整管 若保證調整管 T 在最不利的情況下仍能正常工作，則調整管的擊穿電壓 （ V DI Do =V 5V（過流保護時可能出現 V ） 50最大耗散功率： V DL o = 25=手冊 選型號為 其參數為： 30V， 5W。在考慮輸出負載為 0 時流過調整電流很大的情況，所以應考慮使用復合管，復合管的放大倍數 = 1 1 。 采樣電阻計算 采樣電阻的選取，應使 R 滿足 0R=18 2=667 由 n=11得 2=334 取 2=330 確定基準電壓 為了提高穩(wěn)定度，取樣分壓比一般取（ ,由 V Z/n=12V 可知， ,為了減小 變化，采用溫度系數小的穩(wěn)壓管為好，因此選用 6此時 n=用 20 0 取穩(wěn)壓管工作電流 5則 V =)612( =400 取 390 比較放大器元件計算 由于 耗不大，一般 小 功率管均能滿足要求，盡量取 值 大些， 些的管子以提高放大器的增益，選 3測 =100， 1 1） = 為防止 作在截止區(qū)取 V V 保護電路參數 減少對穩(wěn)壓電路正常工作的影響。 7 4 穩(wěn)壓電源的 調試 1)安裝：先按元器件測試方法篩選元件，選好后，在自行做好的印刷電路板上安裝元件進行焊接，然后進行調試。 2）調試：調試前需要注意，認真檢查元器件是否有錯接、漏接，極性是否接反，有無短路。焊接是否有漏焊、虛焊等。確認無誤后接通電源進行調試。 調試時 電源輸入端接自耦調壓器，輸出端接 滑線 電 阻器做負載。 調試從電網電壓變化輸出是否穩(wěn)定和負載變化輸出是否穩(wěn)定兩方面進行調試。 結果符合要求，便可測量電源的技術指標。 測 穩(wěn)壓系數 自耦調壓器使輸入電壓為 220V，再調滑線電阻器，使輸出電壓 V 12V，輸出電流 調 自耦調壓器模擬電網電壓變化 10 即使輸入電壓分別為 242V 和 198V 測出相應的 V V （ 算 穩(wěn)壓系數 。 測內阻 持輸入電壓為 220V，在輸出電流分別為 出相應的輸出電壓 V （當 V 數時） 計算穩(wěn)壓電源的內阻。 所用儀器設備 ： 自耦調壓器、萬用電表、滑線 電 阻器 及一些工具。 二 ） 直流穩(wěn)壓電源的設計與 安裝（ ） 1. 本設計主要技術 指標 輸入交流電壓 220V（ 50 輸出 直流 電壓 12V 輸出電流 00 輸入交流 電壓在 220V 上下波動 10時，輸出電壓相對變化量 2 穩(wěn)壓系數 內阻 確定 穩(wěn)壓電源的電路有許多種形式，即有分立元件組成又有集成穩(wěn)壓器加上一些外圍元件 組成，即有固定式的，又有可調式的。本設計按指標要求選用具有成本低、性能指標高、可靠、使用簡便、安裝調試方便等優(yōu)點 的集成穩(wěn)壓器 成的穩(wěn)壓電源電路 ，其框圖和電路圖分別如下： 穩(wěn)壓電路 電源變壓器 整流電路 濾波電路 220V 直流穩(wěn)壓電源框圖 8 在上電路中，電阻 1 與可變電阻 2構成取樣電阻， 整流濾波電容 ,輸入端濾波電容 ,可抵消電路的電感效應和防止自激振蕩。 為減少取樣電阻 端的紋波電壓而設置的旁路電容，加 可提高穩(wěn)壓電源紋波抑制比，減少輸出電壓中的紋波電壓， 以防止當整流濾波輸出短路 電容向 電路放電損壞穩(wěn)壓器。 以防止 穩(wěn)壓電源輸出端短路， 內 電 路放電損壞集成穩(wěn)壓器。在正常工作時 3. 電路元器件選擇 (1)計算 變壓器 次級電壓 壓器 次級電壓 根據穩(wěn)壓電源的 輸出電壓 來決定，查閱 有關 集成三端穩(wěn)壓器的 資料可知，對輸出電壓在 5 12輸入端 電壓 一般要比輸出端電壓高 出 3V 以上，功率 要根據穩(wěn)壓電源的輸出電壓 O 決定， 應滿足P 本設計 電路 大為 12V， P= 12 選變壓器 次 級 電壓 5V，這樣整流 濾波輸出電壓為 15=18V，考慮電網電壓向下波動 10，則 18=成穩(wěn)壓器的輸入與輸出的電壓差為 V,滿足要求，所以應選次級電壓 5V，功率為 15 從電容濾波考慮， 容量應足夠大，但也不能太大，否則整流元件的瞬時電流太大，且容量越大，其體積越大，價格貴，所以 000 F 電解電容即可滿足要求。 (2)整流元件參數計算 1)反向耐壓，在橋式整流電路中，每個二級管承受的最大反向峰值電壓 在橋整流電路中，每個整流二極管的正向電流平均值 輸出 為： 2 5 3 1 4 流穩(wěn)壓電源電路圖 9 u 2 2 15 (1+10 ) 23V 2) 正向電流， 電流的一半，其最大值為： 11 800=400 橋整流既可選市場上出售的體積小、使用方便、價格低的常用 整流元件 整流橋堆， 也可選用四個整流二極管，本設計選用 1手冊知其參數滿足要求。 （ 3） 集成穩(wěn)壓器采用最常用的 輸出電壓范圍為 37V，最大輸出電流 不加散熱器時耗散功率為 2上合適的散熱片，保證它正常工作。 （ 4） 選擇 間有固定不變的基準電壓 調整 端 輸出電流0 A，且十分穩(wěn)定。圖中 般用 出電壓連續(xù)可調的 集成穩(wěn)壓電源，由于內部參數所限，其最小電流一般不得小于 5以 5250，取 240， 輸出電壓調節(jié)電阻。對電路分析和一些已知參數可 得： 1+1） =+1)得 因 2就可改變輸出電壓，故 的電位器。 （ 5） 選擇 在本電路 中 保護二極管，它們在正常情況下，均截止，而發(fā)生故障時才導通，其兩端電壓為 而保護集成穩(wěn)壓器， 選最常用的 1流二極管即可。 （ 6） 根據 前面對電路的分析已知 設計 電路中的作用 及 參考其它資料和經驗， 選 0 7 可滿足電路要求。 (1)根據電路要求選出元件在 做 好的印刷電路板上進行焊接， 通電前 檢查電路中是否有錯接、漏接、焊接不牢之 處。尤其是 接是否正確，因為穩(wěn)壓電路是靠外接取樣電阻來調節(jié)輸出電壓的，所以 接正確與否直接影響穩(wěn)壓性能。 (2)電路輸入端接自耦調壓器、輸出端接滑線電阻器做負載電阻， 穩(wěn)壓器的 散熱器安裝可靠后方能調試。 先測試電壓調整范圍， 其方法： 電路輸入 調 最小調至最大 ，用萬用表監(jiān)視輸出電壓值，輸出電壓達到 指標要求，說明 進行其它性能指標測試。 測 穩(wěn)壓系數 先 調 自耦調壓器使輸入電壓為 220V，再調 滑線電阻器使輸出 10 電壓 2V，輸出電流 調 自耦調壓器 模 擬電網電壓變化 10 即 使輸入電壓分別為 242V 和 198V 測出相應的 ： U （ 計算 穩(wěn)壓系數 。 測內阻 持輸入電壓為 220V，在輸出電流分別為 出相應的輸出電壓 計算穩(wěn)壓電源的內阻。 （三）超外差式晶體管收音機的安裝與調試 1實訓目的 （ 1）了解收音機原理，看懂原理圖，安裝調試 超外差式晶體管收音機。 （ 2） 能根據原理分析調整電路，排除故障。 2實訓器材 1）必要的元器件選擇 （ 2）示波器一臺 （ 3）高、低頻信號發(fā)生器各一臺 （ 4）萬用表一臺 （ 5）常用電子工具一套 3實訓基本要求 （ 1）安裝前檢查給定的元件好壞。 （ 2）讀懂電路原理圖。 （ 3）正確安裝電路 （ 4）焊接可靠無錯焊假焊脫焊等 （ 5）測試及調整 A會根據電路原理正確分析故障原因 B會使用儀器測試電路的參數及波形 C記錄測試過程參數并整理成實訓報告 4 電路原理簡介 超外差式晶體管收音機由變頻級、中頻放大級、檢波級、低頻放大級等幾部分組成，基本框圖如下： 功率放大級 低頻放大級 檢波級 中頻放大級 變頻級 11 由上框圖可知，自天 線接收下來的高頻信號，通過調諧回路送入 變頻極，變頻極將外來的高頻調幅波訊號頻率變成一個較低、介于低頻與高頻之間的固定頻率 465為中頻，然后由中頻放大級 將變頻后的中頻信號進行放大，再 經檢波級檢出音頻信號，然后經低頻前置放大和低頻功率放大以動喇叭。 通常，將從高頻到檢波為止的電路部分稱為高頻部分，而從檢波到喇叭為止的電路部分稱為低頻部分。 5 收音機主要性能指標 1） 靈敏度；靈敏度指收音機能夠接收微弱電臺信號的能力。 2） 選擇性：指收音機選擇電臺能力。 6 收音機安裝與調試 1） 安裝 首先在對收音 機電路了解后，可按電路圖選元件 再安裝。在安裝時 （ 1）元件要用萬用表及其它儀器認真選擇。（ 2）安裝順序以從后到前為宜，即先裝功放、次低放、后檢波、再中放、最后安變頻級。 2） 調試 1） 檢查電路（包括元件型號、規(guī)格、焊接情況、元件極性等） 2） 晶體管靜態(tài)工作 點調試。 （將電流表串在電路中測） 3） 調中頻頻率。 中頻變壓器安裝以后是需要調整的，因為它所并聯(lián)的電容容量有誤差，底板的布線間也存有大小不等的分 布 電容這些因素會使中周變壓器失諧。 方法： 將信號發(fā)生器的 頻率調到 465它發(fā)出調幅信號。將信號發(fā)生器的輸出線套在收音機的天線上 ，將雙聯(lián)可變電容全部旋入，音量電位器開到最大，此時收音機應能 收到此信號。 將萬用表撥到 50 100。串接在 末 極功率放大管的集電極回路中，通過觀察動態(tài)電流的變化來判斷中頻變壓器是否調準。 調中頻變壓器順序由后向前。 調中頻變壓器使揚聲器輸出信號最強，電流表讀數最大，然后再調整信號發(fā)生器，使輸出的中頻減弱，以收音機剛收到信號為準。 再 次調中頻變壓器，使輸出信號最大。 在調整過程中，若產生自激振蕩（或 尖叫或嘟嘟聲）則應先設法排除 故障，然后再進一步調整。 調整中頻變壓器 磁芯要用無感螺釘旋具，避免調節(jié)時產生感應現象，影響變壓器的磁力線分布。 12 4） 調整頻率范圍 收音機在中波段頻率范圍 535 1605滿足頻率覆蓋，收音機的實際頻率范圍一般調在 525 1640頻率范圍也叫對刻度。 調信號發(fā)生器，輸出 525其輸出端靠近天線。 將雙連變容器全部旋入，調節(jié)指針對準 525度，并調節(jié)振蕩線圈磁芯，使收音機收到此信號。 調信號發(fā)生器頻率為 1640部旋出，使指針對準 1640整補償電容使收音機收到信號為止。 若沒有信號發(fā)生器，可按下方法進行： 將雙連調到最低端，調節(jié)指針對準最低刻度，找一個熟悉的低端電臺如 640轉雙連旋出 1 5，調節(jié)中頻振蕩線圈磁芯，使收音機收到這一電臺廣播。 再找一個熟悉的高端電臺，如 1370雙連旋出 4 5 時），調節(jié)中頻 振蕩回路的補償電容，使收音機收到這一電臺節(jié)目。 4） 統(tǒng)調 影響收音機靈敏度和選擇性的一個重要原因是：輸入調諧回路與本機振蕩回路諧振頻率 之差不是在整個頻段內都為 465為解決這個問題，必須調整輸入調諧回路的諧振頻率，使兩者頻率始終等于 465一調整過程叫做統(tǒng)調， 統(tǒng)調是在頻率低、中、高三端各取一個頻率也叫三點 統(tǒng) 調。 具體方法如下： 調信號發(fā)生器調出一個低頻信號，調可變 電容器使收音機收到信號，然后移動調諧線圈在磁棒上的位置，使收音機輸出最大，把線圈固定好。 調信號發(fā)生器輸出一個高頻信號，調整可變電容器，使收音機收到 這一信號，然后調節(jié)輸入回路的微調可變電容器，使收音機輸出最大。 按上述方法再復調一次即可。 檢查三點通調中間一點是否在中頻段，將信號 發(fā)生器調至一個中頻信號，旋轉并在天線上的半可變電容器，若電容在原來位置上聲音最響說明三點統(tǒng)調正確。 3） 試聽 收音機調整好后，就可以進行試聽，試聽時可以通過與產品收音機對比，檢驗它的靈敏度、選擇性等各項指標。 （三）數字電子電路實訓 1實訓目的 （ 1）進一步熟悉數字電路設計方法。 13 （ 2）掌握常用集成芯片的功能及使用方法。 （ 3）通過 組 裝調 試 練習掌握電子電路的測試及維修技巧 2實訓器材 （ 1）實驗板一塊 （ 2）示波器一臺 （ 3）萬用表一塊 （ 4）穩(wěn)壓電源一臺 （ 5）配套器件 3實訓要求 （ 1）按照給定 設計要求確定方案。 （ 2）畫出電路原理圖，按電路原理圖查找檢測元件進行安裝。 （ 1）會根據電路原理正確分析，調試應有功能。 （ 2）會使用儀器測試電路。 一） 數字式搶答器的設計 與調試 1 本設計數字搶答器的功能 （ 1） 具有數字顯示搶先搶答者序號功能，同時配有聲、光報警以響應搶先搶答者信號和序號。 （ 2） 對犯規(guī)搶答者（包括提前搶答和超時搶答）除聲、光信號報警外，還有顯示搶答犯規(guī)者序號功能。 （ 3） 對于搶先搶先者信號有鎖存作用。 2 本設計數字搶答器的使用 步驟 （ 1） 電路上電后搶答前，由搶答主持人進行系統(tǒng)復位、確定搶答允許時間。 （ 2） 搶答主持人發(fā)出搶答命令同時按下起動定時開關。 （ 3） 搶答者聽到搶答開始命令后，通過各自的按鈕開關輸入搶答信號。 3 設計任務與要求 （ 1） 根據數字式搶答器的功能和使用步驟，設計搶答者的輸入搶答信號鎖定電路、搶答者序號編碼、譯碼和顯示電路。 （ 2） 設計定時電路、聲、光報警電路。 14 （ 3） 設計定時邏輯電路、起動、復位電路。 （ 4） 根據數字式搶答器的功能，使用步驟和上述設計要求擬定系統(tǒng)原理圖，畫出全部邏輯電路圖。 （ 5） 在實驗板上插線 ，插完線認真檢查，檢查接線無誤后通電（注意：利用直流穩(wěn)壓電源輸出的 5V 電壓），按搶答器的功能和使用步驟進行調試，如遇到故障 會利用萬用表及其它儀器排除故障達到設計要求。 4 設計參數 （ 1） 元件選擇參考： 7474共陰極數碼管 、 發(fā)器、555 定時器、 7474D 觸發(fā)器、 747474光二極管、 喇叭或蜂鳴器、 必要的電阻電容。根據確定的方案選擇其中有關元件。 （ 2） 定時電路和振蕩器電路的元件參數根據設計不同可選不同參數 5 本設計參考框圖及原理圖 下圖為電路原理參考圖 編碼器 顯 示 數 碼 號鎖存 輸入信 答信號 八路搶 動電路 譯碼驅 電 路 存 儲 電 路 定 時 電 路 報 警 電 路 存 儲 1 & 數字搶答器電路框圖 15 在圖中，八路搶答器信號通過八個按鈕開關輸入，并由 74 D 鎖存器對輸入信號進行鎖定，由 74先編碼器對輸入進行編碼， 7 段數字顯示器 共陰極數碼管用來顯示搶答者的序號。 搶答預定允許 時間通過改變 555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時實現， 報警采用 555 定時器驅動喇叭或驅動音樂片實現主要利用 555 的 4 號端功能。 74發(fā)器主要用來存儲合法搶答信號和時間設定信號。 6 所用儀器 實驗板、穩(wěn)壓電源、萬用表等 二） N 進制秒計數器的設計 與調試 1本設計要求 ：利用所學的電子知識 會 設計秒計數器及進制的 實現 ， 了解并掌握一些集成芯片及一些電子元器件的基本結構和工作原理。因為秒計數器是許多電子產品的一個組成部分 ，如數字電子鐘的時、分、秒單元的進制的實現方 法就是利用本設計的秒計數器進制實現方法而設計的。 2 本設計所用元器件 555 定時器、 74陰極數碼管、 、 電容、47K 、 180 電阻及若干導線。 3 設計原理 &R 1315 5555 C 15 V& 1R 45 J 1 1 C 1674 674 074 074 69108121311 74 212374 031251331 1 2 4 6 5 61 2011 10S 14874 732 4 6 V I 351185621174131210915143 16230 8300 300 75 . 1 1 03 100 K 100 01 03 100 4 25 數字式搶答器 16 （ 1） 基本框圖 ： （ 2） 電路原理 1)脈沖產生電路 振蕩器：計數器特別是如電子鐘等產品的精度主要取決于時間標準信號的頻率及其穩(wěn)定度 ，要產生穩(wěn)定的時標信號，一般是采用石英晶體振蕩器 。本設計則采用學生易理解和掌握的 諧振蕩器， 見下圖 選擇合適的 的值，使得振蕩頻率 f=100（ ） 分頻器：因為振蕩器產生的時標信號頻率很高（ 本設計為 100它不能直接用來計數，必須把它變成周期為 1 秒的脈沖信號 ， 為此 就需要 進行一定級數的分頻 電路 ， 分頻器的級數 和每 級分頻的次數 要根據時標頻率來定。 本設計 因 是 100標 信號 ，所以可 利用 計數器 分頻，即可 以 把振蕩器產生的 100沖 信號 。 具體電路見下圖： 譯 碼 顯 示 電 路 計 數 電 路 脈 沖 產 生 電 路 1 C 555 15V 100N P N P 17 圖中的 十進制同步加法計數器， 其主要特點是時鐘觸發(fā)可用上升沿，也可用下降沿，采用 8421一片 對于任一個計數器有兩個時鐘輸入端 時鐘上升沿觸發(fā)，則信號由 使 為高電平。若用時鐘下降沿觸發(fā)，則信號由 輸入，并使 高電平或正脈沖時，計數器輸出均為零。 另外，多級分頻電路也可用 完成。 一種單時鐘可逆計數器，只有一條時鐘通道，采用 8421 編碼。 對于分頻電路還有多種設計 方案，本設計中的分頻電路僅為參考方案 。 3） 計數器電路 周期為 1秒 的 信號產生后，在根據所要求的進制用 兩個十進制計數器組成 （本設計仍采用一片 四輸入 與非門 74每個均采用 反饋歸 0的方法實現。 這里與非門 74 4） 譯碼顯示電路 譯碼顯示電路的功能是將秒計數器 狀態(tài) 8421編 碼）翻譯成數碼管能顯示十進制數所要求的電信號。 然后再經數碼管或其它驅動顯示電路，把相應的數字顯示出來。在本設計中譯碼驅動采用 種譯碼是把 a 于驅動 示采用七段數碼管顯示，數碼管 有共陰極和共陽極顯示兩種，本設計要求使用共陰極。 直接驅動數碼管。 4 調試 根據所設計的電路在實驗板上插件，檢查無誤后接