数字式电阻测试仪电路设计方案

1系统概述

1.1设计思路：

数字式电阻测试仪的基本工作原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，在通过计数、译码，由数码管直接将阻值显示出来。本设计是通过555芯片与74LS160芯片共同协作来完成的。接通电源后多谐振荡器开始工作，此时给555单稳态触发器一个负脉冲，使其工作，产生的脉冲宽度为Tw，两输出端相与后接74LS160计数器，记录的就是Tw宽度多谐产生的高电平个数。因待测电阻R 与单稳态的脉冲宽度Tw呈线性关系，给定参数后，高电平数即为待测电阻值。最后通过译码显示，显示出最终的结果。

1.2设计方案的分析与选择：

本次设计要求进行电阻测量并将结果在数码管上显示出来，期间要进行单位的选择，其实就是进行数字式欧姆表的设计。如何将模拟信号转换为数字信号成为本次设计的一个难点。考虑到555单稳态触发器可以实现模数的转换，因此我们决定采用555电路来完成。下面给出四种设计方案进行可行性分析：

方案一：用场效应管运算放大器和A\D转换实现。

使用场效应管运算放大器组成线性欧姆表电路。运算放大器的同向端接稳压二极管，输出经待测电阻Rx反馈到反向输入端，反向输入端经一电阻R接地。由于电流表的一端接在运算放大器的同向端，因此运算放大器输出与待测电阻Rx成正比。如果电流表满量程则代表Rx=R。这样待测电阻的阻值可以很容易的根据R 来确定，只需改变R值即可轻易获得待测电阻值。将获得的电阻值经A\D转换后与数码管连接，则数码管显示电阻值。

其电路基本原理图如下图所示：

图1.1 方案一原理图

方案二：利用桥式电路和A\D转换实现。

待测电阻Rx和R=1000,R1,R2,P1组成一个电阻电桥，其中P1是用来完成校准过程的。运算放大器的输出电压与（R-Rx）/（R+Rx）成正比，待测电阻大小可通过电压表或电流表指示出来。R和Rx可通过驱动指示灯LED1和LED2显示，当R 大于1000时，运算放大器输出低电平，LED1亮，否则LED2亮。也可以通过电表的正负指示电阻的大小。将测量出的电阻值通过A\D转换电路实现数制的转换，并将其连接至数码显示管，最终的测量结果将在数码管上显示出来。其原理图如下图所示：

图1.2. 方案二原理图

方案三：用555单稳态触发器和A\D转换实现。

根据555单稳态触发器的基本工作原理可知，输出脉冲宽度Tw与电阻R有关系Tw=1.1RC,给定C值，R将与Tw成正，R的值可通过Tw指示出来。将其通过A\D 转换后与76LS160连接，结果将在数码显示管上体现出来。

其原理图如下图所示：

图1.3.方案三原理图

方案四：用555多谐振荡器和单稳态触发器，74LS160计数器共同实现。

555单稳态触发器的脉冲宽度与电阻呈正相关，故阻值大小可通过脉冲宽度体现。给定多谐振荡器的振荡频率。将多谐振荡器的振荡周期与单稳态触发器的脉冲宽度相与，结果作为计数脉冲，经由74LS160后，最终将在数码管上显示被测电阻值大小。

其原理图如下所示：

综观上述各设计方案，各有利弊。

方案一是用场效应管和A\D转换实现的，其优点是校准部分易于实现，不足之处在于数显部分和A\D转换部分实现起来比较困难。

方案二是用桥式电路和A\D转换来完成，同样的，校准部分容易实现，但数显和单位转换，A\D转换不易实现。

方案三用555单稳态触发器和A\D转换，实现起来存在类似的问题，仍是A\D转换时存在困难。

方案四采用的是555单稳态触发器和多谐振荡器，74160共同实现的，将电阻信号转化为方波信号。即由0和1组成的数字信号。这样就解决了A\D转换时带来

的困难。综合考虑各个因素我们最终确定了将方案四作为我们最终的设计方案。

2单元电路设计

2.1 555单稳态脉冲的产生

555单稳态触发器的工作原理为：接通电源瞬间，Uc=0V,输出Uo=1,放电三极管T截止。Ucc通过R给C充电。当Uc上升到2Ucc/3时，比较器C1输出变为低电平，此时基本RS触发器置0，输出Uo=0。同时，放电三极管T导通，电容C放电，电路处于稳态，稳态时Ui=1。

当输入负脉冲后，触发器发生旋转，使Uo=1，电路进入暂稳态。由于Uo=1，三极管T截止，电源Ucc可通过R给C充电。当电容C充电至Uc=2Ucc/3时，电路又发生反转，输出Uo=0，T导通，电容C放电，电路自动恢复至稳态。暂稳态时间由RC电路参数决定，输出脉冲宽度Tw=1.1RC。

其电路图如下所示：

VDD

图2.1.555单稳态触发器的工作原理图

其中，Vcc为5V的直流电压源。R为待测电阻，用滑动变阻器实现电阻的调换。

R 2为1k的定值电阻。C

、C

分别为不同电容值的电容，C

、C

为一组，

C 5、C

为一组。J

为单刀双掷开关，用来控制所测阻值单位，与C3、C6连接时表

示所测电阻单位为欧姆，X1亮；与C2、C7连接时表示所测电阻单位为千欧姆。J

为单刀单掷开关，用来给触发器施加负脉冲。

产生的波形如下图所示：

图2.2.单稳态触发器波形图

2.2 555多谐振荡器波形的产生：

多谐振荡器与单稳态触发器的工作原理很相似，都是通过电阻电容的充放电完成的。当接通电源Ucc后，电容C上的初始电压为0V，比较器C1、C2输出为1和0，使Uo=1，放电管T截止，电源通过R1、R2向C充电。Uc上升至2Ucc/3时，RS触发器被复位，使Uo=0，T导通，电容C通过R2到地放电，Uc开始下降，当Uc降到Ucc/3时，输出Uo又翻回到1状态，放电管T截止，电容C又开始充电。如此周而复始，就可在3脚输出矩形波信号。

电容C上的充电时间T1和放电时间T2分别为：T1=0.7(R1+R2)CT2=0.7R2C

输出矩形波的周期为：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C

振荡频率：f=1/T=1.44/[(R1+2R2)C]

占空比：q=(R1+R2)/(R1+2R2)

如果R1>>R2，则q=1,Uc近似为锯齿波。

其电路图如下所示：

555_VIRTUAL

Timer

GND

DIS

OUT

RST

VCC

THR

CON

TRI

1kΩ

Key=G

82%

1kΩ

Key=F

92%

1nF

10nF

图2.3.555多谐振荡器的工作原理图

产生的输出波形如下所示：

图2.4. 555多谐振荡器的输出波形

2.3多谐与74LS160组成的分频电路

将多谐振荡器的输出作为74LS160的触发脉冲端，因74LS160为十进制计数，即

每输入一个触发脉冲，计数器跳转一次。将四个74LS160进行级联，当低位片计数十次，十位片计数一次。以此类推，个位片计数一百次，百位片计数一次，低

位片计数一千次，千位片计数一次。将四个计数器的Q

端引出，即可实现对输入信号的四次分频。

本设计中，当给定多谐的频率为2MHz时，第一个分频电路即U1的输出频率为

1MHz，第二个分频电路即U2的输出频率为100KHz,依次U3的输出频率为10KHz，U4的输出频率为1KHz,这样就实现了对输出信号的四次分频。

用第一个分频电路来控制阻值围在100Ω的电阻，第二个分频电路用来控制组织在100Ω---1KΩ的电阻，第三个分频电路用来控制1KΩ---10KΩ的电阻，最后一个分频电路用来控制10KΩ---100KΩ的电阻，这样就将测量电阻进行了细化，使得测量更加精确。

电路图如下所示：

1kΩ

Key=G

82%

1kΩ

Key=F

92%

74LS160N

图2.5.分频电路图

2.4单稳态与分频支路相与

将单稳态与分频电路的某一支分别作为74LS09的输入端，实现相与的功能，结果作为74LS160的触发脉冲。

如下所示：

乐曲硬件演奏电路设计

湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：VHDL语言与EDA课程设计设计题目：乐曲硬件演奏电路设计系别：通信与控制工程系专业：电子信息工程班级：08电信二班学生姓名: 王世伟朱彩虹学号:08409249 08409231 起止日期:2011年06月13日~20年06月26日指导教师:姚毅成继中

教研室主任：侯海良

摘要乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐

目录设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22)

电路设计方案英语

电路设计英语原理图中TI是属性 *7seg*， mil单位.100mil 2.54mm 1mil=0.00254 1000=2.54cm 10000=25.4 Value（参数） Visible(显示) PCB中测量：Ctrl+M 洞洞板的为100mil 红色（Top Layer）为铜箔层黄色（Top Overlay）为丝印层粉红色（Mechanical）为禁止布线层 pcb中旋转 emo 主要布线规则： 1、焊盘与导线间距离： Design Rules↓Electrical↓Clearan ce 2、线宽： Design Rules↓Routing↓Width 3、导线倒角： Design Rules↓Routing↓Routing Comers 4、过孔： Design Rules↓Routing↓Routing Vias 参考：最小20 最大70 首选40 5、丝印层设置： Manufacyuring↓Silk to两项改为0 电源接口封装为DC-6MM 12m晶振封装为49s-DIP 32.768K晶振封装为XTAL_3X8

90系列 80 系列三极管：TO92a封装数码管封装：S05611A-B 瓷片电容：CAP4MM 电解电容：c4x7 10uf LED：大：LED-5H，小：LED-3 电池接插件：BAT 蜂鸣器：FMQ 排阵：IDC1X8 7805：TO220_3 工具模式管理中排阻：sip9封装 button cell(纽扣电池)：BAT_N 1新建一个集成库项目（Integrated Library）： 2集成库中加入原理图库，并且绘制元件原理图 Tools→Comcone Propertjes（器件属性） 3 打开原理图元件库： View→Workspace Panels→System→Libraries 原理图元件库:Search 封装库简历完成后在工程中第1项变异成集成库在PCB中导入原理图元件封装：Design→Validate Changes（检查）→Execute Changes（执行导入） PCB自动布线：Auto Route→All

硬件电路设计过程经验分享 (1)

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。

pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要

温度检测电路

第１章绪论 1.1 引言温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的，系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测，并根据温度条件的变化进行必要的处理，如：补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此，对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的，尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度，为系统的其他控制提供参考；而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标设计题目：温度检测电路技术指标：1. 量程：0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测

2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35（因为热敏电阻的精度不高）。 2.模数转换，译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物

第２章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图数字温度计电路原理系统方框图，如图1-1所示。图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍通过温度传感器采集到温度信号，经过放大电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较，但我们最终选择LM35温度传感器，因为它校准方式简单，使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中，我们选择了ICL7107芯片，因为他集模数转换与译码器于一体，使得外围电路简单，易于焊接，而且抗干扰能力强。

硬件电路设计基础知识

硬件电子电路基础

第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）

二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂──管子 ?温度──热敏元件 ?光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴 ?自由电子──受束缚的电子（－） ?空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）三、杂质半导体──N型、P型（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 ?N型半导体（自由电子多）掺杂为＋5价元素。如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 ?P型半导体（空穴多）掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价载流子组成：

o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结一、PN结的基本原理 1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。 2、PN结的结构分界面上的情况： P区：空穴多 N区：自由电子多扩散运动：多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。（正、负离子不能移动）留下了一个正、负离子区──耗尽区。由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。方向：N--> P 大小：与材料和温度有关。（很小，约零点几伏）

温度检测与控制实验报告材料

实验三十二温度传感器温度控制实验一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用二、实验说明这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的

硬件电路设计流程系列--方案设计

平台的选择很多时候和系统选择的算法是相关的，所以如果要提高架构，平台的设计能力，得不断提高自身的算法设计，复杂度评估能力，带宽分析能力。常用的主处理器芯片有：单片机，ASIC，RISC(DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和SuperH )，DSP和FPGA等，这些处理器的比较在网上有很多的文章，在这里不老生常谈了，这里只提1个典型的主处理器选型案例。比如市场上现在有很多高清网络摄像机（HD-IPNC）的设计需求，而IPNC的解决方案也层出不穷，TI的解决方案有DM355、DM365、DM368等，海思提供的方案则有Hi3512、Hi3515、Hi3520等，NXP提供的方案有PNX1700、PNX1005等。对于HD-IPNC的主处理芯片，有几个主要的技术指标：视频分辨率，视频编码器算法，最高支持的图像抓拍分辨率，CMOS的图像预处理能力，以及网络协议栈的开发平台。 Hi3512单芯片实现720P30 编解码能力，满足高清IP Camera应用, Hi3515可实现1080P30的编解码能力，持续提升高清IP Camera的性能。 DM355单芯片实现720P30 MPEG4编解码能力，DM365单芯片实现720P30 编解码能力, DM368单芯片实现1080P30 编解码能力。 DM355是2007 Q3推出的，DM365是2009 Q1推出的，DM368是2010 Q2推出的。海思的同档次解决方案也基本上与之同时出现。海思和TI的解决方案都是基于linux，对于网络协议栈的开发而言，开源社区的资源是没有区别的，区别的只在于芯片供应商提供的SDK开发包，两家公司的SDK离产品都有一定的距离，但是linux的网络开发并不是一个技术难点，所以并不影响产品的推广。作为IPNC的解决方案，在720P时代，海思的解决方案相对于TI的解决方案，其优势是支持了编解码算法，而TI只支持了MPEG4的编解码算法。虽然在2008年初，MPEG4的劣势在市场上已经开始体现出来，但在当时这似乎并不影响DM355的推广。对于最高支持的图像抓拍分辨率，海思的解决方案可以支持支持JPEG抓拍3M Pixels@5fps，DM355最高可以支持5M Pixels，虽然当时没有成功的开发成5M Pixel的抓拍（内存分配得有点儿问题，后来就不折腾了），但是至少4M Pixel 的抓拍是实现了的，而且有几个朋友已经实现了2560x1920这个接近5M Pixel 的抓拍，所以在这一点上DM355稍微胜出。因为在高清分辨率下，CCD传感器非常昂贵，而CMOS传感器像原尺寸又做不大，导致本身在低照度下就性能欠佳的CMOS传感器的成像质量在高分辨率时变差，

硬件电路设计基础知识

硬件电路设计基础知识 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

硬件电子电路基础

第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识一、什么是半导体

半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化掺杂──管子温度──热敏元件光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴自由电子──受束缚的电子（－）空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）三、杂质半导体──N型、P型（前讲）掺杂可以显着地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 N型半导体（自由电子多）掺杂为＋5价元素。如：磷；砷 P──＋5价使自由电子大大增加原理： Si──＋4价 P与Si形成共价键后多余了一个电子。载流子组成：

o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 P型半导体（空穴多）掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加原理： Si──＋4价 B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结一、PN结的基本原理 1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。

NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院课程设计 2009年 6 月29 日

石油学院课程设计任务书课程电子技术课程设计题目NTC温度监测及控制电路专业自动化连会学号 5 主要容：运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。基本要求：（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。参考资料： [1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10. [2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003. [3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5. [4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8. [5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997. 完成期限2009.6.29至2009.7.3 指导教师专业负责人 2009年 6 月27 日

目录 1 设计要求 (1) 2方案设计 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2总体方案方框图 (1) 2.3基本原理 (2) 3总体方案的选择和设计 (2) 3.1 PTC温度控制电路 (2) 3.2 NTC温度监测及控制电路 (3) 4单元电路的设计 (3) 4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3) 1、测温电桥 (3) 2、差动放大电路 (4) 4.2 滞回比较器 (5) 4.3 输出警报和控制电路 (6) 4.4元件参数的计算及选择 (6) 1、差分放大电路 (6) 2、桥式测温放大电路 (7) 3、滞回比较器 (7) 5总电路图 (8) 6总结 (8) 参考文献 (9) 附录 (10)

BOOST电路方案设计

项目名称基于PWM控制BOOST变换器设计一、目的 1 ?熟悉BOOST变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。 2 ?熟悉专用PWM控制芯片工作原理， 3?探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。二、内容设计基于PWM控制的BOOST变换器，指标参数如下：输入电压：9V?15V; 输出电压：24V，纹波＜1%; 输出功率：30W 开关频率：40kHz 具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。具有软启动功能。进行Boost变换电路的设计、仿真（选择项）与电路调试三、实验仪器设备 1 ?示波器 2 .稳压电源 3 ?电烙铁 4. 计算机 5. 万用表四、研究内容（一）方案设计本设计方案主要分为4个部分：1）Boost变换器主电路设计；2）PWM控制电路设计；3）驱动电路设计；4）保护电路设计。系统总体方案设计框图如图 1.1所示。

1 ?主电路参数设计[1,2] 电路设计要求：输入直流电压9~15V ，输出直流电压24V ，输出功率30W , 输出纹波电压小于输出电压的1%,开关频率40kHz , Boost 电路工作在电流连续工作模式（CCM ）。 Boost 变换器主电路如图1.2所示，由主开关管Q 、电感L 、滤波电容C 、功率二极管VD 和负载R 组成。 1）电感计算忽略电路损耗，工作在CCM 状态，根据Boost 电路输出电压表达式可得PWM 占空比：艮卩,0.375 乞 D 乞 0.625 。 D max 八十十齐0.625 图1.1系统总体方案设计框图图1.2 Boost 变换器主电路

温度测量与控制电路

《电子技术》课程设计报告题目温度测量与控制电路学院（部）电子与控制工程学院专业电子科学与技术班级学生姓名郭鹏学号 13 指导教师（签字）前言随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度范围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。

本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。目录摘要与设计要求 (4) 第一章：系统概述 (5) 第二章：单元电路设计与分析 (5) 1) 方案选择 (5) 2)设计原理与参考电路 (6) 1 放大电路 (6) 2 低通滤波电路 (7) 3 温度控制电路 (8) 4 报警电路 (9) 5 A/D转换器 (10)

6 译码电路 (11) 第三章：系统综述、总体电路图 (14) 第四章：结束语 (15) 参考文献 (15) 元器件明细表 (15) 收获与体会，存在的问题等 (16) 温度测量与控制电路摘要：利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度范围进行比较，如果超出预定范围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。关键字：温度测量温度控制信号放大 A/D转换声光报警设计要求： 1. 测量温度范围为200C～1650C，精度 0.50C； 2. 被测量温度与控制温度均可数字显示； 3. 控制温度连续可调； 4. 温度超过设定值时，产生声光报警。

硬件电路原理图设计经验

硬件电路原理图设计经验（研发心得）设计电路常用的EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，现主要的原理图和PCB图设计软件有Altium（原protel），OrCAD，PADS，PowerPCB等软件。不管使用那个软件。只要能画出好的电路就行了。一般掌握一两个软件就够用了。做好电路板第一步是前期准备。包括元件库和原理图。要设计好原理图。需要了解设计原理图要实现那些功能及目的。要详细了解电路使用的所有元件特性，在电路中所起的作用。根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则： a）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险； b）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； c）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； d）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件； e）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件； f）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； g）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚；绘制原理图时，一般规则和要如下： a) 按统一的要求选择图纸幅面、图框格式、电路图中的图形符号、文字符号。 b)应根据该产品的电工作原理,各元器件自右到左,自上而下的排成一列或数列。 c)图面安排时，电源部分一般安排在左下方，输入端在右方，输出在左方。 d) 图中可动元件（如继电器）的工作状态，原则上处于开断，不加电的工作位置。 e) 将所有芯片的电源和地引脚全部利用。信号完整性及电磁兼容性考虑 a) 对输入输出的信号要加相应的滤波/吸收器件;必要时加硅瞬变电压吸收二极管或压敏电阻SVC b) 在高频信号输出端串电阻。 c) 高频区的退耦电容要选低ESR的电解电容或钽电容 d) 退耦电容容值确定时在满足纹波要求的条件下选择更小容值的电容，以提高其谐振频率点 e) 各芯片的电源都要加退耦电容，同一芯片中各模块的电源要分别加退耦电容；如为高频则须在靠电源端加磁珠／电感。硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则，这些基本原则要贯彻到整个设计过程，虽然成功的参考设计中也体现了这些原则，但因为我们可能是“拼”出来的原理图，所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图，这些原则包括：一数字电源和模拟电源分割； a) 数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接接机壳地（大地），机壳必须接大地；

(完整)初三物理电路设计方案专题.docx

与生活实际相关电路设计及识别专题1 （一）各管各的只闭合开关 S1 时， L1_______，L2_________ 只闭合开关 S2 时， L1_______，L2_________ 要想灯泡 LI 、 L2 同时发光，我们需要 ______________ 设计练习： 1、某工厂传达室同时监管前后两个大门的安全问题，但只有一个人看守。为了工作方便，传达室职工设计了一个简单电路，传达室内接有一电铃、一盏红灯，当前门进人踏上脚踏板时引起开关 S1 闭合，则传达室内电铃响；当后门进人踏上脚踏板时引起开关S2 闭合，则传达室内红灯发光。请你画出该电路图。 2、（ 2011 年中考10）某种电脑键盘清洁器有两个开关，开关S 只控制 1 照明用的小灯泡 L，开关 S2只控制吸尘用的电动机M 。在图 5 所示的四个电路图中，符合上述要求的是 S2 S2 M M M M S2S1 S1 S1L S1L S2L L A B C图 5 D 3、家庭用电冰箱中消耗电能的器件主要是电动压缩机和照明灯泡，其中电动压缩机 M 受温控开关 S1控制，照明灯泡 L 受门控开关 S2控制，要求它们既能单独工作又能同时工作，下图是几个同学画的家用电冰箱的电路图，其中正确的是电源 M S1 电源L S 2M L L S1 S1 S1 M M L 电源电源 S2 A S2S2 D B C

4（ 2012 延庆一 10）图 5 是电冰箱的简化电路图。图中 M 是电冰箱压缩机用的电动机， L 是电冰箱内的照明灯。则下列判断正确的是 A ．开关 S 1 闭合， S 2 断开时，照明灯 L 与电动机 M 串联 B ．关上冰箱门时， S 1 自动闭合，使得照明灯 L 熄灭 C ．开关 S 1、S 2 都闭合时，照明灯 L 与电动机 M 并联 D ．冰箱内温度降低到设定温度时， S 2 自动断开，电动机 M 停止工作 5、如图 3 是简化了的电冰箱的电路图。图中 M 是压缩机的电动机， L 是电冰箱内部的照明灯。当电冰箱接入电路后，打开电冰箱门时，压缩机停止工作，照明灯照明；关闭电冰箱门时，压缩机开始工作，照明灯停止照明。则关闭电冰箱门时，关于开关 S 1 与 S 2 的状态下列说法正确的是图 3 A ． S 闭合， S 断开 B. S 1 断开， S 闭合 1 2 2 C ． S 1 闭合， S 2 闭合 D. S 1 断开， S 2 断开 6、（ 2012 昌平一 11）. 击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“ S 甲 ”表示）击中乙方的导电服时，电路导通，乙方指示灯亮。当乙方运动员的剑（图中用“ S 乙 ”表示）击中甲方的导电服时，电路导通，甲方指示灯亮。在图 6 所示的四个电路图中，符合上述要求的是 S 乙 L 甲 L 甲 L 乙 S 甲 L 甲 S 乙 L 甲 L 乙 S 甲 L 乙 S 乙 L 乙 S 甲 S 乙 S 甲 A B C D 图 6 7、如图 3 所示，小丽家浴室的浴霸由一只照明灯泡 L 、两只取暖灯 L 1 和 L 2 以及一个排风扇 M 组成，它们的额定电压均为 220V 。其中照明灯和排风扇都可以单独工作，两只取暖灯总是同时工作。在图 4 所示的四个电路图中，符合上述要求的是与生活实际相关电路设计及识别专题 2

给电脑麦克风加个放大电路

给电脑麦克风加个放大电路 2007年12月26日星期三 14:10 前段时间电脑的集成声卡AC‘97烧了，话筒部分不能用了，声音也有点破声。电脑最令人兴奋的部分没了。于是我去淘宝，淘了块声卡（YAMAHA）芯片，音质是挺满意的，就是只支持2.1声道，不过这也无所谓，因为我平也过不用5.1\6.1\7.1声道。开始挺高兴以为美妙的音乐又可以伴我左右了。美中不足的是，这话筒的声音实在是小的可怜，因为我有在用网络电话，我朋友都说声音非常小,可我已经用尽力大声在讲了.真累. 我自己也是电子爱好者，于是就用NPN的三级管--9014给话筒做一个放大电路。和朋友分享一下! 所需材料：万能板一块 1.5V干电池一个 1KΩ电阻* 2 1MΩ电阻*1 9014 NPN三级管1只 10uF电解电容2只咪头一个（早期废旧录音机里都有）

电脑麦克风放大电路图电路分析：其中电阻R1负责给咪头提供工作电压，R2与R3负责给三级管提供偏值电压，电容C1负责把咪头的信号耦合给三级管9014以便放大，最终放大的信号通过电容C2耦合后送回到话筒线路的正级中。 9014有以下几个放大倍数等级： A=60-150 B=100-300 C=200-600 (笔者使用的-9014 C 998) D=400-1000 经QQ聊天测试，音质清楚，没有杂音。而且在我这13平方米的房间，离话筒一米讲话是不存在问题的。最重要的是,一个一般的七号电池也可以连续供电好几个月! 电路简洁，零件少而且这件零在一般的废旧电路板都可以找到，这样还可以做到废品回收的作用！有兴趣的朋友不防试试。给话筒小声的朋友提供了一个很好的觖方法。以后讲话不用那么累了，也不用那么吃力，也不用担心对方是否可以听得清楚。当然也可以用贴片做. 笔者也做了块很小个的,(10mm*10mm)用一个纽扣电池,装在麦里了,(不过两个电容是用4.7uF的) 以上都是经笔者成功实验过的,可以放心制作! 怎么样,心动了吧,那就快快行动吧!!!

硬件电路板设计规范

硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。

1概述............................................... 错误!未定义书签。适用范围............................................ 错误!未定义书签。参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。原理图元件库管理规范：......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。创建网络表..................................... 错误!未定义书签。创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。布局规范............................................ 错误!未定义书签。布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。热设计要求..................................... 错误!未定义书签。基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。布线要求............................................ 错误!未定义书签。布线基本要求................................... 错误!未定义书签。安规要求....................................... 错误!未定义书签。丝印要求............................................ 错误!未定义书签。可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。

NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院课程设计 2009年 6 月 29 日

石油学院课程设计任务书课程电子技术课程设计题目 NTC温度监测及控制电路专业自动化连会学号070601140215 主要容：运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。基本要求：（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。参考资料： [1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10. [2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003. [3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5. [4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8. [5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997. 完成期限 2009.6.29至2009.7.3 指导教师专业负责人

2009年 6 月 27 日目录 1 设计要求 (1) 2方案设计 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2总体方案方框图 (1) 2.3基本原理 (2) 3总体方案的选择和设计 (2) 3.1 PTC温度控制电路 (2) 3.2 NTC温度监测及控制电路 (3) 4单元电路的设计 (3) 4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3) 1、测温电桥 (3) 2、差动放大电路 (4) 4.2 滞回比较器 (5) 4.3 输出警报和控制电路 (6) 4.4元件参数的计算及选择 (6) 1、差分放大电路 (6) 2、桥式测温放大电路 (7) 3、滞回比较器 (7) 5总电路图 (8) 6总结 (8) 参考文献 (10) 附录 (11)

硬件电路设计规范

硬件电路板设计规范制定此《规范》的目的和出发点是为了培养硬件开发人员严谨、务实的工作作风和严肃、认真的工作态度，增强硬件开发人员的责任感和使命感，提高工作效率和开发成功率，保证产品质量。 1、深入理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求； 2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU等主芯片进行选型，CPU 选型有以下几点要求： 1）容易采购，性价比高； 2）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多； 3）可扩展性好； 3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计。一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进

行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计； 4、根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则： 1）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷、偏芯片，减少风险； 2）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； 3）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； 4）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件； 5）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件； 6）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； 7）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚； 5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；当然，如果所采用的成功参考设计已经是

DCDC电源设计方案

DCDC电源设计方案 1、DC/DC电源电路简介 DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等。结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。 2、DC/DC转换电路分类 DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。（2）线性(模拟）稳压电路。（3）开关型稳压电路 3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算： (1) Uz=V out; (2)Izmax=(1.5-3)I Lmax (3)Vin=(2-3)V out 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。 3.1 TL431常用电路设计方案 TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出