2014年夏电子电路课程设计

设计接收放大器时要注意： 1. 运放直流失调电压的传递
因为超声波接收传感器接收到的信号约为mV量级，一般要进行两级放大到 300~500倍以便后续处理。而运放的直流失调电压也有几mV，如果不把它消除掉 也会同样放大，后续就无法处理了。因此放大器之间要采用交流耦合。
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教学规定（续）
养成良好的实验习惯最重要
¾ 1、实验前：作好预习
1）查阅相关资料，熟悉实验相关理论知识 2）自行设计方案和电路，并进行理论计算或仿真分析 3）画出设计的原理框图和电路图 4）绘制实验数据记录表格 5）写出预习报告（必须包含电路图、理论计算或仿真结果、实验表格）
实验开始前老师或助教将检查预习报告，并记录！
电子电路实验室
（中央主楼9楼 901A和903）
具体见网络学堂上的“课表和实验室安排表”，强调：
1. 请严格按照规定的时间进行实验，不得随意调换时间；
2. 由于自身的原因（比如生病、回家等原因）不能按时实验的，需持医院开具的 病假条 或班主任签字的请假条 交给当堂老师。
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课程安排（续）
实验器材
¾ 每个实验台上放置1套实验器件盒、1块面包板和实验工具 ¾ “器件盒内的器件明细”见网络学堂，用里面的器件完成设计。器件的详
图2 40106组成的方波振荡器
注意：Vout的幅度约为0~5V，频 率由R1 C1决定。
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实验课题介绍(续)
超声波测距系统的单元典型电路——脉冲调制器
可用与非门实现如下：
40kHz方波 发射信号
&
发射调制脉冲
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实验课题介绍(续)
超声波测距系统的单元典型电路——超声波发送放大器
为了满足测量距离要求，发射的超声波信号功率要足够大。而调制后的 信号幅度约为3~5V，如果用它直接驱动超声波发射探头驱动功率过小，所以 必须增加超声波放大器，可用运放将其放大为正负对称的信号。注意运放的 摆率要大，故选用LF347即可。如下：
教学规定（续）
养成良好的实验习惯最重要
爱因斯坦曾经说过：“如果人们已经忘记了他们在学校里所学的一 切，那么所留下的就是教育。让我们想一想，什么是一个人忘不掉的 呢？显然习惯是忘不掉的，因为习惯是一种相对稳定的、自动化了的行 为。”
¾ 1、实验前：作好预习 ¾ 2、插接电路板时，布局清晰，接线整齐 ¾ 3、实验开始时：注意安全，检查电路无误后再通电测试 ¾ 4、实验完成后，断电，整理好实验台和器件盒后离开
细资料见《电子电路实验》第9章“实验用电路元器件” ¾ 若器件数量不够实验时可现场领取，杜绝浪费！！！ ¾ 导线现场领取
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教学规定
实验安全与管理
¾ 实验室禁止任何故意的电击尝试，禁止任何火源 ¾ 进入实验室文明礼貌，不喧哗 ¾ 实验前认真了解所用仪器和器材的使用方法与注意事项，严禁违章操作 ¾ 1人1组，未经允许不得动用其它组的仪器和器材 ¾ 爱护实验室的一切财物，仪器不得随意带出实验室 ¾ 实验中遇到仪器故障要及时找老师，不得自行拆卸 ¾ 禁止在实验平台上或者面包板上写字 ¾ 实验完毕后，断电，整理好实验台和器件盒后方可离开
¾ 仔细观察实验现象，认真做好记录。实验数据要准确、真实、完 整、规范，自觉培养严谨求实的科学作风。
¾ 完成设计的基本要求或提高要求后，必须当堂找老师或助教进行现 场验收并登记，否则你虽完成了但没有成绩
¾ 实验原始数据需老师或助教签字，签字后不得涂改。签字后的实验 原始数据要附在课程设计总结报告中。
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课程安排
学时：32学时（其中：讲课2学时，实验30学时） 开课学期：夏季小学期 课程类别：必修，独立设课 授课对象：本科大二下之后 实验地点：电子电路实验室（中央主楼9楼901A和903 ） 教学力量：
1、2名老师
¾ 刘小艳，中央主楼905，62794236，xyl@； ¾ 金 平，中央主楼905，62794236，jinping@；
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插接电路板的一般原则：
1、尽量根据电路原理图插接布局 2、连接用的导线尽量短 3、电源线和信号线用不同颜色的线连 接。一般电源正极用红线，电源负极 用绿线，地用黑线 4、充分利用实验平台上丰富的测试接 口和地接口
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教学规定（续）
养成良好的实验习惯最重要
¾ 3、实验开始时：注意安全，检查电路无误后再通电测试
1）将仪器（电源、信号源、示波器）接入电路时，需先接通地线，再 接信号线，电源线等。
2）接通电源前，需确认电源电压和电路连接是否均正确。 3）接通电源后，先量电源电压，确认电源已接通，观察有无异常，再
进行测试。
¾ 4、实验完成后，断电，整理好实验台和器件盒后离开
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教学规定（续）
培养独立解决问题的意识与能力
超声波传感器介绍
¾ 参阅《电子电路实验》书第385页 ¾ T—发射；R—接收 ¾ 中心频率： 40±1kHz ¾ 超声波在1个标准大气压下空气中的传播速度为340米/秒
“R或T”从下向 上可以看到
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实验课题介绍(续)
超声波测距系统的基本原理
为了使用超声波能测量到目标的距离，每隔一段时间由发射 探头发出一簇超声波，该超声波经过一定的时间传播到达目标并 反射回来，被接收探头接收。因为超声波在一个标准大气压的空 气中的传播速度是340m/s，记下从发射到接收回波之间所用的时 间，就可以计算出到目标的距离。
闸门脉冲源产生一组脉冲包括发射调制脉冲、计数启动脉 冲、计数清零脉冲。该组脉冲的前沿必须要对齐，即在开始发送 超声信号的瞬间，清零脉冲使计数器清零等待计数，启动脉冲使 计数闸门开启，开始对标准脉冲进行计数。为避免清零脉冲对计 数产生影响，清零脉冲的宽度要求尽量窄。
由于超声波发射和接收传感器的中心频率均为40±1kHz。为 了提高传输的效率，40kHz的信号最好是正弦波或方波，这样它 的基波分量最多。
案和实现电路，设计过程中必须软件仿真 ¾ 独立完成：1人1组，课程设计中出现问题主要靠自己解
决
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教材、教学文件
教材
¾ 《电子电路实验》高文焕等，清华大学出版社，2008年第1版
教学文件
¾ 课表和实验室安排表（见网络学堂） ¾ 教学课件（见网络学堂） ¾ 实验文档（见《电子电路实验》第7章7.3和7.5节）
现象分析、误差分析等
4、实验总结：总结实验的完成情况、实验过程中遇到的问题以及解决办法、自己有
什么收获等。
主要根据以上4个部分进行报告评分。
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教学规定（续）
“课程设计总结报告”提交与批阅
¾ 实验后3日之内提交报告到网络学堂 ¾ 报告提交的文件格式：PDF文档 或 word文档 ¾ 对于伪造数据、抄袭等弄虚作假现象与不交报告者一律以零分计！ 如果实验报告未能按时在网络学堂提交，7月18日前邮件发给我: xyl@。
但迟交的实验报告将会减分！
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教学规定（续）
器件盒管理
¾ 使用
上课期间使用。使用时注意保管。
¾ 归还
实验完成后将器件盒整理成原样，放置在实验台上。
¾ 损失赔偿
一套器件盒成本约120元，丢失或损坏的部分需照价赔偿。
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成绩评定
指导思想
¾ 客观公正，充分调动积极性和创造性 ¾ 兼顾实验过程和结果
课程任务：
¾ 掌握一般电路系统的设计思路和方法 ¾ 培养系统观念和工程观念、解决电路实际问题的能力和探索创新
精神 ¾ 培养实验研究的总结和表达能力
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课程概述（续）
课程特点：
¾ 以实践为主 ¾ 设计要求分层次：分为基本要求和提高要求 ¾ 设计实现以硬件系统为主：利用硬件完成信号获取、处
理、执行 ¾ 自学和自行设计：提出设计要求，自行查找资料设计出方
¾ 实验过程中遇到问题，首先问自己：
1）电源：大小？正确接入？ 2）电路连接：元器件？连线？ 3）输入信号：信号本身？正确接入？ 4）测量时：测量仪器？测量方法？ 5）电路中间结果？等
以上如果都正确，就要相信自己的实验结果！ 如果跟理论值或其他同学的结果有偏差，分析原因在哪里？
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教学规定（续）
实验结果必须验收和登记
由于要求显示精度为0.01m，即到目标的距离为1cm时，计 数器恰好计1个数，故要求标准脉冲源的频率应为17kHz。
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实验课题介绍(续)
超声波测距系统的信号示意图
发射调制脉冲 发射信号 接收信号 计数启动脉冲 计数结束脉冲 计数清零脉冲 闸门开启时间
计数标准脉冲
40kHz
40kHz
脉宽尽量窄，极性根据计数器定
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实验台—正确的摆放
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实验台—摆放不整齐、落东西
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教学规定（续）
实验考勤制度
¾ 每次进入实验室，必须签到登记！ ¾ 请严格按照课表规定的时间进行实验，不得随意调换时间！ ¾ 由于自身的原因（比如生病、回家等原因）不能按时实验的，需持
医院开具的病假条 或班主任签字的请假条 交给当堂老师。
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《电子电路课程设计》
2014-6-11
刘小艳 清华大学 电子工程系
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课程概述 教材、教学文件 课程安排 教学规定 成绩评定 实验课题介绍
大纲
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课程概述
《电子电路课程设计》是一门综合应用模拟电路和数字电路 理论进行电子系统设计的课程，要求设计并制作具有较完整 功能的小型电子系统，它侧重于电子技术理论知识的灵活运 用和设计的创新，因此具有系统性、综合性和探索性。
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实验课题介绍(续)
超声波测距系统原理框图
超声波 振荡器
40kHz脉冲
脉冲 调制器
发射调制脉冲
超声波 发送放 大器
闸门 脉冲源
标准 脉冲源
17kHz脉冲
计计 数数 启结 动束
闸门 电路
波形