第一篇：心電放大電路設(shè)計(jì)報告

心電放大器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目

設(shè)計(jì)一單導(dǎo)聯(lián)心電放大器，心電信號的幅度范圍為0.5～5mV，要求放大器與后續(xù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的10位A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為0～5V。

1.1 主要技術(shù)指標(biāo)

1)2)3)4)5)6)7)輸入阻抗：≥5MΩ 偏置電流：<2nA 輸入噪聲：<10uV 共模抑制比：≥100dB 耐極化電壓：±300mV 漏電流：<10uA 頻帶：0.05～250Hz 1.2 具體要求

1)設(shè)計(jì)放大器電路；

2)計(jì)算電路中個元器件的參數(shù)值；

3)對選擇的關(guān)鍵元器件說明其選擇理由。引言

在當(dāng)今社會中,心臟病等心血管已經(jīng)成為了世界范圍內(nèi)常見的疾病,號稱“頭號殺手”。由于心臟病有突發(fā)性以及長久性，對心臟病人也需要長期的治療和監(jiān)護(hù)。

心臟是循環(huán)系統(tǒng)中重要的器官。由于心臟不斷地進(jìn)行有節(jié)奏的收縮和舒張活動，血液才能在閉鎖的循環(huán)系統(tǒng)中不停地流動。心臟在機(jī)械性收縮之前，首先產(chǎn)生電激動。心肌激動所產(chǎn)生的微小電流可經(jīng)過身體組織傳導(dǎo)到體表，使體表不同部位產(chǎn)生不同的電位。如果在體表放置兩個電極，分別用導(dǎo)線聯(lián)接到心電圖機(jī)(即精密的電流計(jì))的兩端，它會按照心臟激動的時間順序，將體表兩點(diǎn)間的電位差記錄下來，形成一條連續(xù)的曲線，這就是心電圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)的心電圖

心電圖是檢查心臟情況的一個重要方法，其應(yīng)用范圍包括以下幾個方面：

(1)分析與鑒別各種心律失常。(2)查明冠狀動脈循環(huán)障礙。

(3)指示左右房竄肥大的情況，協(xié)助判別心瓣膜病、高血壓病、肺源性及先天性心臟病的診斷。

(4)了解洋地黃中毒、電解質(zhì)紊亂等情況。

(5)心電監(jiān)護(hù)已廣泛應(yīng)用于手術(shù)、麻醉、用藥觀察、航天、體育等的心電監(jiān)測以及危重病人的搶救。系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

心電信號十分微弱，常見的心電頻率一般在0—100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心電電極阻抗較大，一般在幾十千歐以上。在檢測生物電信號的同時存在強(qiáng)大的干擾，主要有電極極化電壓引起基線漂移，電源工頻干擾(50Hz)，肌電干擾(幾百Hz以上)，臨床上還存在高頻電刀的干擾。電源工頻干擾主要是以共模形式存在，幅值可達(dá)幾V甚至幾十V，所以心電放大器必須具有很高的共模抑制比。電極極化電壓引起基線漂移是由于測量電極與生物體之間構(gòu)成化學(xué)半電池而產(chǎn)生的直流電壓，最大可達(dá)300mV，因此心電放大器的前級增益不能過大，而且要有去極化電壓的RC常數(shù)電路。由于信號源內(nèi)阻可達(dá)幾十KΩ、乃至幾百KΩ，所以，心電放大器的輸入阻抗必須在幾MΩ以上，而且 CMRR也要在60dB以上（目前的心電圖機(jī)共模抑制比一般均在89dB）。同時要在無源、有源低通濾波器中有效地濾除與心電信號無關(guān)的高頻信號，通過系統(tǒng)調(diào)試，最后得到放大、無噪聲干擾的心電信號。

3.2結(jié)構(gòu)框圖

本電路設(shè)計(jì)主要是由五部分構(gòu)成。

1、前置放大電路。其中前置放大器是硬件電路的關(guān)鍵所在，設(shè)計(jì)的好壞直接影響信號的質(zhì)量，從而影響到儀器的特性；

2、共模抑制電路。在設(shè)計(jì)中使用了右腿驅(qū)動電路、屏蔽驅(qū)動電路，它們可以消除信號中的共模電壓，提高共模抑制比，使信號輸出的質(zhì)量得到提高；

3、低通濾波電路及時間常數(shù)電路。常見的心電頻率一般在0.05--100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度微小，大概為5mV，臨床監(jiān)護(hù)有用頻率為0.5～30幾HZ，因此設(shè)計(jì)保留40HZ以下的信號。時間常數(shù)電路實(shí)現(xiàn)一階無源高通，截止頻率為0.05HZ，時間常數(shù)為3.6s。

4、工頻50Hz的陷波電路。本設(shè)計(jì)采用了雙T帶阻濾波電路，它能夠?qū)δ骋活l段的信號進(jìn)行濾除，用它能有效選擇而對電源工頻產(chǎn)生的50Hz的噪聲進(jìn)行濾除；

5、主放大電路：心電信號需要放大上千倍才能觀測到，前置放大增益只有100~250左右，在這一級還需要放大4~10倍左右。

總體電路框圖如圖

右輸入信號前置放大電路左輸入信號低通濾波電路50HZ陷波后級放大電路右腿驅(qū)動電路

3.3電路設(shè)計(jì)

3.3.1 前置放大電路

由于人體心電信號的特點(diǎn)，加上背景噪聲較強(qiáng)，采集信號時電極與皮膚間的阻抗大且變化范圍也較大，這就對前級(第一級)放大電路提出了較高的要求，即要求前級放大電路應(yīng)滿足以下要求：

高輸入阻抗；高共模抑制比；低噪聲、低漂移、非線性度?。缓线m的頻帶和動態(tài)范圍。

為此，選用Analog公司的儀用放大器AD620作為前級放大(預(yù)放)。AD620的核心是三運(yùn)放電路(相當(dāng)于集成了三個OP07運(yùn)放)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 AD620 放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

該放大器有較高的共模抑制比(CMRR)，溫度穩(wěn)定性好，放大頻帶寬，噪聲系數(shù)小且具有調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)，是生物醫(yī)學(xué)信號放大的理想選擇。根據(jù)小信號放大器的設(shè)計(jì)原則，前級的增益不能設(shè)置太高，因?yàn)榍凹壴鲆孢^高將不利于后續(xù)電路對噪聲的處理。

參數(shù)選擇：

由于AD620的增益與之間關(guān)系如下：G=1+(R1+R2)/R3，選取R21=R22=27K, R23=6.2K, C21=39pF, C22=200pF,C23=39Pf, 前置放大倍數(shù)：G1=1+(R1+R2)/R3=9.7。

3.3.2 右腿驅(qū)動電路

體表驅(qū)動電路是專門為克服50Hz共模干擾，提高CMRR而設(shè)計(jì)的，原理是采用人體為相加點(diǎn)的共模電壓并聯(lián)反饋，其方法是取出前置放大中的共模電壓，經(jīng)過驅(qū)動電路倒相放大后再加回體表上，一般的做法是將此反饋共模信號接到人體的右腿上，所以稱為右腿驅(qū)動，通常，病人在做正常的心電檢測時，空間電場在人體產(chǎn)生的干擾電壓以及共模干擾時非常嚴(yán)重。而使用右腿驅(qū)動電路就能很好的解決上述問題，下圖就是右腿驅(qū)動的電路圖。其反饋共模電壓可以消除人體共模電壓產(chǎn)生的干擾，還可以抑制工頻干擾。

參數(shù)選擇：如上圖上標(biāo)示，C41=0.01Uf,R41=10K,C42=1M.3.3.3 低通濾波放大電路

由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定的頻率范圍內(nèi)的信號通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號。具有理想幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的（如圖10虛線）。只能用實(shí)際的濾波器的幅頻特性去逼近理想的特性。常用的方法是巴特沃斯（Butterworth）逼近和切比雪夫（Chebysher）逼近，為保證心電信號原形，采用較平坦的巴特沃思有源濾波。如圖所示，濾波器的階數(shù)N越高，幅頻特性衰減的速度越快，就越接近于理想幅頻特性。

圖10 巴特沃斯幅頻特性

圖11 實(shí)用二階低通巴特沃思濾波器

參數(shù)選擇：要濾除250Hz的頻率，經(jīng)過Mulisim仿真選擇阻值，如圖上圖中各元件的標(biāo)注，R41=R42=R=6.8k,C41=C42=0.1uf, 根據(jù)二階低通巴特沃思濾波器公式：截止頻率為fH=1/(2πRC)=258Hz，基本上符合設(shè)計(jì)要求。

3.3.4 0.05Hz高通濾波器電路

此次設(shè)計(jì)用的是反相的二階巴特沃茲高通濾波器，其中放大倍數(shù)設(shè)置為1，截止頻率為0.05Hz。如圖5所示，各個電阻以及電容的參數(shù)值在電路中已標(biāo)明。

圖5 巴特沃茲二階反相高通濾波電路

3.3.4 50Hz陷波電路

工頻干擾時心電信號的主要干擾，雖然前置放大電路對共模干擾具有一定的抑制作用，但是有部分工頻干擾是以差模方式進(jìn)入電路的，且頻率處于心電信號的頻帶之內(nèi)，加上電極和輸入回路不穩(wěn)定的因素，前級電路輸出的心電信號仍存在較強(qiáng)的工頻干擾，所以必須專門濾波。

采用如下圖所示的有源雙T帶阻濾波器，該電路的Q值隨著反饋系數(shù)β(0<β<1)的增高而增高，Q值與β關(guān)系如下Q=1/(1-β),調(diào)節(jié)下圖中的R64和R64可以改變Q值。

圖13 50HZ雙T陷波電路

參數(shù)選擇：實(shí)驗(yàn)中選用陷波效果很好的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。即R61=R62=R=33 KΩ，R64=2KΩ，R4=148KΩ,R63=1/2 R=15KΩ。C61=C62=C=0.1uF，C63取0.2uF。

根據(jù)公式：中心截止頻率 f0=1/(2∏RC)= 50Hz 上圖中，濾波電路增益G2=R65/(R65+R64)=0.9。阻帶寬度：BW= f0/Q= 其中：Q=1/2(2-Auv)

3.3.5 次級放大電路

第二級放大電路主要以提高增益為目的，選用普通的OPA2335放大芯片即可。電路圖如下：

參數(shù)選擇：R31=9.1k，R32=1M,C31=680pF 能起到一定的低通濾波作用 第二級放大倍數(shù)：G3=R32/R31=110

整個電路放大倍數(shù)G=G1*G2*G3=9.7*0.9*100=873倍

C31 電路性能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

按照上圖搭建電路圖，通過ORCAD6.1仿真，結(jié)果基本上能符合設(shè)計(jì)的要求。仿真

5.1前置放大電路仿真 仿真電路圖：

仿真結(jié)果：

從仿真結(jié)果看出，實(shí)際前置放大倍數(shù)為K1=46.8mA/4.7mA=9.9，與預(yù)期放大結(jié)果相同。

5.2低通濾波電路

仿真電路：

仿真結(jié)果：

1、輸入f=60hz時，輸出波形圖如下：

輸出和輸入基本上一致，信號沒有被衰減。

2、輸入f=250hz時，輸出波形圖如下：

輸出結(jié)果衰減為：323uV/4.9Mv=6.5% 250Hz頻率的輸入雜波濾除了93.5%。

3、輸入f=1KHz時，輸出波形圖如下：

結(jié)果：1kHz頻率的輸入雜波基本上被濾除

5.3 50Hz陷波電路

仿真電路：

仿真結(jié)果：

有圖可知，當(dāng)輸入信號為50Hz的工頻干擾信號時，雜波基本上被濾除。

5.4次級放大電路 仿真電路連接圖：

仿真結(jié)果：

從圖中可以發(fā)現(xiàn)，放大倍數(shù)G2=2.65V/27.6mV=96，與預(yù)期的設(shè)計(jì)相符合。結(jié)束語

采用以AD620及OP2335為核心的信號放大器來實(shí)現(xiàn)心電信號的放大，電路功耗小，靈敏度高，最低只需3 V的電源，可由外接電池提供，容易實(shí)現(xiàn)基于移動式設(shè)備(如筆記本電腦)為核心的心電信號采集及處理，是一種實(shí)用的心電信號前端采集放大電路(信號的進(jìn)一步優(yōu)化可在采集后由軟件進(jìn)行調(diào)理)。

通過本次設(shè)計(jì)，讓我對心電生理信號的采集電路有了比較充分的了解。對以后的研究設(shè)計(jì)有較大的幫助。

第二篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì) 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

目錄

一、設(shè)計(jì)目的........................................................................................2

二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)....................................................................2（1）基本功能..................................................................................2（2）擴(kuò)展功能..................................................................................2

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容........................................................................................2 3.1數(shù)字鐘電路工作原理...................................................................2 3.2總體設(shè)計(jì).......................................................................................3 3.2.1原理框圖：.........................................................................3 3.2.2主要儀器及元器件.............................................................4 3.2.3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì).....................................................................4 3.3仿真結(jié)果.......................................................................................7 3.3.1電路連接.............................................................................7 3.3.2仿真截圖.............................................................................8

四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議........................................................................9

五、總結(jié)....................................................................................................9

六、參考文獻(xiàn)..........................................................................................10 1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

一、設(shè)計(jì)目的

（1）掌握多功能數(shù)字鐘的工作原理。

（2）掌握基本邏輯門電路、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、鎖存器、555定時器等常用數(shù)字電路的綜合設(shè)計(jì)方法。（3）熟悉用Proteus軟件進(jìn)行數(shù)字電路仿真設(shè)計(jì)的方法。（4）了解用Altium Designer軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的方法。

（5）熟悉復(fù)雜數(shù)字電路的安裝、測試方法，提高實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力。

二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

（1）基本功能

具有“秒”“分”“時”計(jì)時和顯示功能。小時按24小時計(jì)時制計(jì)時。校時功能，能夠?qū)Α胺帧焙汀皶r”進(jìn)行調(diào)整。（2）擴(kuò)展功能

具有整點(diǎn)報時功能，在59min51s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報時信號，在59min59s時發(fā)出1kHz的高音報時信號，聲響時間持續(xù)1s。鬧鐘功能，鬧時信號持續(xù)1min。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1數(shù)字鐘電路工作原理

電子數(shù)字鐘的，通過計(jì)時精度很高的石英晶振，采用相應(yīng)進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過譯碼和顯示電路準(zhǔn)確地將時間“時”“分”“秒”用數(shù)字的方式顯示出來。

1.晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。2.分頻器電路

分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。3.時間計(jì)數(shù)器電路

時間計(jì)數(shù)電路由秒個位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個位和分十位計(jì)數(shù)器及時個位和時十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時個位和時十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4.譯碼驅(qū)動電路

譯碼驅(qū)動電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，譯碼電路及驅(qū)動電路由74LS248電路完成。5.數(shù)碼管

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。

3.2總體設(shè)計(jì)

3.2.1原理框圖：如圖1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

圖1：數(shù)字鐘設(shè)計(jì)原理

3.2.2主要儀器及元器件

用到的元件有：7SEG-BCD、74HC30、74LS08、74LS90、555、BUTTON、CAP、CELL、LED-RED、RES等。3.2.3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

（1）秒信號發(fā)生電路

根據(jù)計(jì)時的精度確定石英晶振的頻率，采用32768HZ的石英晶體振蕩器通過15次的分頻來獲得秒脈沖的信號，作為計(jì)時的基本單位。選CD4060作為秒脈沖發(fā)生電路的主要器件，它是14級的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器/振蕩器。如圖2，C1，C2，晶振，R4，CD4060等器件構(gòu)成32768HZ振蕩器。3腳輸出14分頻信號，圖中的R4是反饋電阻，可使內(nèi)部的非門電阻工作在線性放大區(qū)，C2是微調(diào)電容，可改變振蕩頻率，以保證精確度。從3腳輸出的為32768的第14級二分頻，即為2HZ，經(jīng)74LS74（D觸發(fā)器）再作二分頻，從而得到秒脈沖（1HZ信號）為止。

（2）“時”“分”“秒”計(jì)數(shù)器電路“秒”、“分”、“時”計(jì)數(shù)器電路采用雙BCD同步加法計(jì)數(shù)器CD4518，由圖2得到的秒脈沖送圖3a秒計(jì)數(shù)器，由此完成60秒計(jì)數(shù)功能。由74LS08的3腳輸出信號即為60秒的進(jìn)位時脈沖。

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圖中，QA1、QB1、QC1、QD1為秒個位上十進(jìn)制顯示的二進(jìn)制BCD碼，QA1、QB2、QC2、QD2為秒十位上6進(jìn)制BCD碼，當(dāng)十位要顯示十進(jìn)制6時即0110，QB2、QC2位均為1，利用此條件，經(jīng)74LS08（四二輸入與門）內(nèi)部與門輸出為1即高電平，給15腳，高電平使CD4518一組十位上的計(jì)數(shù)輸出全部為0并向前輸出一高電平，其他時候?yàn)榈碗娖剑嗣}沖即為分脈沖的輸入信號。CD4518 15腳和2腳分別為清零端，當(dāng)它為高電平時，QD～QA=0為低電平，執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，其脈沖輸入有2個方式，從2腳10腳輸入時，為下降沿計(jì)數(shù)，此時9腳1腳接低電平才有效，否則不能計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖信號從9腳1腳輸入時，從脈沖的上升沿開始計(jì)數(shù)，此時，2腳10腳應(yīng)高電平才有效，否則不能計(jì)數(shù)。

分計(jì)數(shù)器與秒計(jì)數(shù)器完全相同。不同之處在于輸出的脈沖不同，前者是1HZ，這里是1/60 HZ。圖略。

時計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)，基本電路與分秒計(jì)數(shù)器相同。不同的是找出24進(jìn)制的復(fù)位脈沖即顯示24時個位及十位共8個輸出端全部清零。十位為0010（顯示2）時，個位為0100（顯示4）時全部清零即00點(diǎn)。選十位的QB=1和個位的QC=1，通過與門74LS08給CD4518的15腳與7腳為高電平，使輸出QA～QD全為0從而實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制，此進(jìn)位

脈沖即為一天的計(jì)數(shù)脈沖，此設(shè)計(jì)中未使用。時計(jì)數(shù)器電路如圖4：

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(3)譯碼顯示電路設(shè)計(jì) 由計(jì)數(shù)器得到的4位二進(jìn)制碼的必須通過譯碼后轉(zhuǎn)為人民習(xí)慣的數(shù)字顯示。如12：54：30的二進(jìn)制碼為00010010：01010100：00110000。譯碼之后再驅(qū)動7段數(shù)碼管顯示時、分、秒。譯碼電路及驅(qū)動電路由74LS248電路完成。

見圖5：

74LS248既作譯碼又是LED的驅(qū)動電路。13.12.11.10.9.15.14 輸出分別推動數(shù)碼管的a.b.c d.e.f.g.字段。74LS248的7、1、2、6 腳分別輸出4 位二進(jìn)制BCD碼。根據(jù)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)由74LS248譯碼后再驅(qū)動LED直觀顯示出來。LED是共陰的。在LED 的第3或8腳串接一個電阻?？梢愿淖僉ED 的亮度。

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(4)校時電路的設(shè)計(jì)

當(dāng)出現(xiàn)時間誤差時，可利用秒脈沖來進(jìn)行校對，具體方法是通過校時開關(guān)將秒脈沖直接輸入到分計(jì)數(shù)器和時計(jì)數(shù)器。利用微動開關(guān)進(jìn)行校對。如圖6所示：

校對工作過程，校對時，將開關(guān)撥到校對位置。此時秒計(jì)數(shù)器無脈沖輸入停止計(jì)數(shù)。接下微動開關(guān)S1時。脈沖輸入到74LS32的10腳。內(nèi)部為二輸入或門電路。⑨腳輸入的是分脈沖，因秒計(jì)數(shù)器停止，分計(jì)數(shù)器也停止（不停也可以），分脈沖用秒脈沖替代。分計(jì)數(shù)器由1分計(jì)數(shù)脈沖變?yōu)?秒計(jì)數(shù)脈沖，加快了調(diào)整速度。同理，按下S2開關(guān)后，小時輸入脈沖就以1秒脈沖代替，快速改變小時的顯示，達(dá)到校時目的。當(dāng)時間調(diào)到與標(biāo)準(zhǔn)時間相同時將開關(guān)撥到正常位置，計(jì)時又開始。

3.3仿真結(jié)果

3.3.1電路連接如圖7所示

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

D1LED-RED+5v8U574HC30+5v1234U10141CKACKBQ0Q1Q2Q31298116U4:B5474LS083174LS08U4:A22367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS90U3U9141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U7141CKACKBQ0Q1Q2Q***2Q0Q1Q2Q3129811CKACKB2367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9021U8:A74LS08U2U63141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U4:C108911U4:D131274LS082367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9074LS088U1QDC37R2500k23%RVCC4RV11kC150.01u2CVR1GNDTRTH6250k1555C21.428577u

圖7 仿真電路

3.3.2仿真截圖

（1）仿真后的截圖如下：

圖8 仿真后截圖

（2）仿真后的波形圖如下：

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

圖9 仿真波形圖

四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議

1.用示波器檢測集成電路多諧振蕩器的輸出信號波形和頻率，振蕩器輸出頻率應(yīng)為32768HZ。

2.將頻率為32768Hz的信號送入分頻器，并用示波器檢查各級分頻器的輸出頻率是否符合設(shè)計(jì)要求。

3.將1秒信號分別送入“時”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器，用顯示器檢查計(jì)數(shù)器的工作情況，看計(jì)數(shù)器是否按設(shè)計(jì)的進(jìn)制計(jì)數(shù)。4.觀察校時電路的功能是否滿足校時要求。

5.當(dāng)分頻器和計(jì)數(shù)器正常工作后，將各級的電路相連，觀察數(shù)字鐘能否準(zhǔn)確正常工作。

五、總結(jié) 在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法.在連接六進(jìn)制,十進(jìn)制,六十進(jìn)制的進(jìn)位及十二進(jìn)制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正了.在設(shè)計(jì)電路中,往往是先仿真后連接實(shí)物圖,但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯 9

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告

誤所引起的.接線的時候一定要細(xì)心,不要接錯

對自己的設(shè)計(jì)圖要仔細(xì)考慮，是否可行，尤其是進(jìn)位輸出，著重看看進(jìn)位的CP脈沖是否正確。

在連接校正電路的過程中,出現(xiàn)時和分都能正常校正時,但秒?yún)s受到影響,特別時一較分鐘的時候秒亂跳,而不校時的時候,秒從40跳到59,然后又跳回40,分和秒之間無進(jìn)位,電路在時,分,秒進(jìn)位過程中能正常顯示,故可排除芯片和連線的接觸不良的問題.經(jīng)檢查,校正電路的連線沒有錯誤,后用萬用表的直流電壓檔帶電檢測秒十位的QA,QB,QC和QD腳,發(fā)現(xiàn)QA腳時有電壓時而無電壓,再檢測秒到分和分到時的進(jìn)位端,發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進(jìn)位未拔掉所至.在ＥＷＢ軟件中得到繪制出原理圖。每一部分電路完成后就對其進(jìn)行功能檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行改正。擴(kuò)展電路是在主體電路的基礎(chǔ)上加上一部分功能實(shí)現(xiàn)電路，以實(shí)現(xiàn)定時、整點(diǎn)報時等功能。并附帶原理闡述。

通過這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，也學(xué)會了常用繪圖軟件及仿真軟件的應(yīng)用。

所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解，才會有收獲。

六、參考文獻(xiàn)

（1）數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 2011年11月（2）閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京 清華大學(xué)出版社

第三篇：把心放大一些美文摘抄

人的眼睛有大有小，膽子也有大有小，其實(shí)人的心也有大有小。但筆者這里所說的心大心小，不是指生理的大小，而是指心理的大小。

所謂心大，是指一般人想不開的事他想得開，一般人不容的事他容得下，一般人煩惱的事他不煩惱，一般人擔(dān)心的事他不擔(dān)心。所謂心小，就恰恰相反，芝麻大的事情他都想不開，人家不覺得是事的事兒，他也看成了不得的大事兒，人家對他小小的得罪，他也睚眥必報。

比如漲工資，沒有漲成，評職稱，沒有評上，心小的人吃不好，睡不好，向同事訴說，找領(lǐng)導(dǎo)鬧，好像過了此山無鳥叫；人家心大的人，“天涯何處無芳草”，相信以后還有機(jī)會，該吃吃，該睡睡，照樣瀟瀟灑灑，快快樂樂。心小的人，人家說了他個不是，他耿耿于懷，伺機(jī)報復(fù)；心大的人，很快便會撂過手，即便不能以德報怨，也決不以怨報怨。

這種心大心小，有性格的因素，有胸懷的因素，也有智慧的因素。但有一點(diǎn)可以肯定，就是由自身的修養(yǎng)、鍛煉、克制，可以改變自己的心，使其變大。本文題目所說的“把心放大一些”，正是由此而言。

有句話說，退一步海闊天空——或者是同人爭執(zhí)的時候，不要一味爭強(qiáng)好勝，不妨退一步；或者追求某個目標(biāo)很難達(dá)到的時候，不要一條道跑到黑，不妨退一步看有沒有另一條路。這都可能讓你看到一個新天地。

把心放大一些，更會海闊天空。有位智者就說，把自己的心放大了，自己的世界也就大了，路子也就寬了。而把自己的心縮小，自己的世界也就小了，路子也就窄了。

心小而使自己的世界變窄的事例好像很多。東漢末年的曹操、袁紹之間有過一場官渡之戰(zhàn)。戰(zhàn)前，袁紹的一個謀士一再勸諫袁紹改變策略，否則必?cái)o疑。剛愎自用的袁紹不但不聽，還把此人關(guān)進(jìn)大牢，聲言自己凱旋再與之算賬。但此戰(zhàn)曹操大獲全勝，袁紹則一敗涂地。袁紹因羞于見這個謀士（當(dāng)然還有其他人的挑撥），竟將其殺害了。心小，竟小到這個程度，也難怪袁紹的世界很快便小到消失了。

我們普通人，心小一些，只是自己煩惱多一些，快樂少一些；有點(diǎn)權(quán)力者心小了，就會危及他人，危及事業(yè)。

把心放大一些。心大了，世界也就大了，連陽光也會更燦爛。

第四篇：模電課程設(shè)計(jì)仿真 音頻放大電路

電子科技大學(xué)

設(shè)計(jì)題目：學(xué)生姓名：教師姓名：《模擬電路基礎(chǔ)》電子線路應(yīng)用設(shè)計(jì)報告

功率放大電路 學(xué)號：

日期： 2016.12.27

1、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的音頻功率放大電路，負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗RL=8Ω。

性能指標(biāo)：頻率：20Hz～20kHz 輸出功率：≥8W 放大倍數(shù)：30dB 失真：≤10%

2、電路原理

2.1 電路整體方案 2.1.1 方案的確定及論證

一、OCL互補(bǔ)對稱功率放大器

圖 2.1.1-1 OCL電路

如圖所示放大電路是由兩個射極輸出器組成的，T1和T2分別為NPN型管和PNP型管，兩管的材料和參數(shù)相同（即特性對稱），且電源由對稱的雙電源+VCC和-VCC提供。

圖中，兩管基極沒有偏置電流，靜態(tài)損耗為0，電路工作在乙類狀態(tài)，信號從基極輸人，從射極輸出，RL為負(fù)載，輸出端沒有耦合電容。所以，把圖4-35所示的電路稱為無輸出電容的功率放大電路，簡稱OCL電路。靜態(tài)時，UEQ＝UBQ＝0 輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地 輸入電壓的負(fù)半周：地→RL→T2→－VCC OCL電路的輸出功率的計(jì)算公式如下：

最大輸出功率：

轉(zhuǎn)換效率：

二、用集成器件實(shí)現(xiàn)

TDA2030集成功放芯片：

TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。

圖 2.1.1-2 TDA2030芯片

TDA2030管腳功能： 1腳是正相輸入端； 2腳是反向輸入端； 3腳是負(fù)電源輸入端； 4腳是功率輸出端； 5腳是正電源輸入端。

圖 2.1.1-3 TDA2030芯片

圖 2.1.1-4 TDA2030典型參數(shù)

TDA2030特點(diǎn): 1.開機(jī)沖擊極小。2.外接元件非常少。

3.TDA2030輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。4.采用超小型封裝(TO-220),可提高組裝密度。

5.內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開路、電源極性反接(Vsmax=12V)以及負(fù)載泄放電壓反沖等。

6．TDA2030A能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Ω阻抗時能夠輸出16W的有效功率，THD≤0.1%。

運(yùn)用集成芯片TDA2030完成音頻功率放大電路的設(shè)計(jì)，能夠更好地達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。2.1.2 整體電路

整體電路設(shè)計(jì)：使用TDA2030加少量外圍元件，輸入端使用高通濾波。

圖 2.1.2-1 音頻功放電路

2.2 各部分電路原理

一、輸入部分

圖 2.2-1 輸入部分電路

R3是直流平衡電阻，同時與C3構(gòu)成高通響應(yīng)，用以濾除低頻信號。

二、放大部分

圖 2.2-2 放大部分電路

R1、R2和C2構(gòu)成負(fù)反饋電路，決定電路的電壓增益及低端截止頻率。Au=R1/R2

三、輸出部分

輸出部分負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗RL=8Ω。

四、保護(hù)部分

圖 2.2-3 保護(hù)部分電路

R4和C7可以穩(wěn)定頻率，防止電路自激。D1、D2用以保護(hù)集成塊 2.3 電路參數(shù)選擇依據(jù)

闡述電路整體方案、各部分電路原理和電路參數(shù)選擇依據(jù)

3、電路仿真和結(jié)果

根據(jù)要求，仿真軟件選用multisim，在軟件中連接電路如圖4.1所示：

圖 3-1 電路仿真圖

一、波特圖輸出

圖 3-2 波特圖

由圖可以看出，其仿真的結(jié)果，在20Hz-20kHz內(nèi)中后段的波形放大能力基本保持不變化，且放大倍數(shù)約為30dB。符合題目要求。

二、輸出功率

圖 3-3 輸出回路上探針數(shù)據(jù) 圖 3-4 輸出功率圖

輸出功率為8.662W，≥8W，滿足要求。

三、失真分析

圖 3-5 失真分析圖

失真為0.014%，≤10%。滿足要求。

選擇的器件及其參數(shù)

給出部分和整體電路仿真截圖，給出仿真結(jié)果及結(jié)論。

4、電路加工及測試（可選）

闡述制作電路（畫圖、焊接）的過程及注意事項(xiàng)，給出PCB版圖、實(shí)物圖。闡明所用的測試儀表、測試方法，給出測試結(jié)果。在最后，針對這次DIY，也有些收獲和感悟。其中最重要的一點(diǎn)就是功放單點(diǎn)接地的問題！一定得慎之慎之處理處理不好功放會有底噪。

圖中R1、R2是輸入落地電阻，C2是直流反饋電容，接地點(diǎn)是小信號地，標(biāo)記為藍(lán)色，；C3、C4、C6、C7是退耦電容，接地端標(biāo)記為紅色，屬電源地。正確的接地方式為：三個小信號接地點(diǎn)可混合在一條地線上，四個電源地匯集為另一條地線，電源地與小信號地在總接地點(diǎn)處匯合，除總接地點(diǎn)外，兩種地不得有其他連通點(diǎn)。

5、問題解答

1、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路？

共射主要用于放大電壓信號，其輸出功率和效率都很低；而功放不僅需要有放大的電壓信號，還需要有放大的電流信號，只有電壓信號和電流信號都足夠大，才能滿足功放的要求，所以共射放大不宜用作功率放大電路。

2、TDA2030使用時對電路有什么要求？ TD2030使用時類似于集成運(yùn)放，需要用負(fù)反饋電路。

3、如何實(shí)現(xiàn)電路的實(shí)物制作？

根據(jù)電路圖繪制PCB→將PCB文件導(dǎo)出為PDF文檔格式，采用1：1導(dǎo)出→將PDF打印到菲林上，采用實(shí)際大小打印→將打印好PCB菲林平鋪在感光板上，準(zhǔn)備曝光→用11W的日光臺燈曝光約15分鐘→曝光完畢后用顯影液進(jìn)行顯影→準(zhǔn)備好腐蝕溶液進(jìn)行腐蝕→腐蝕結(jié)束，鉆孔，準(zhǔn)備焊接→焊接元件

6、總結(jié)

通過此次的課程設(shè)計(jì)，我增進(jìn)了對功率放大電路的了解、掌握了音頻功率放大電路的基本設(shè)計(jì)方法，對于仿真軟件Multisim也用得更加得心應(yīng)手，此外我還新學(xué)會了利用軟件Altium Designer繪出PCB版圖。同時對于模電的課程的內(nèi)容也有了更加深刻的認(rèn)識。

電子設(shè)計(jì)和需要扎實(shí)的理論基本功，同時也需要有一定的動手能力。理論加上實(shí)踐，才能做等更好。

從選擇題目到開始著手去做，我才發(fā)現(xiàn)自己的模電知識掌握得并不牢固，于是花了很多時間去讀教材相關(guān)內(nèi)容，包括基本放大電路的知識，多級放大器，放大電路的反饋和功率放大器等章節(jié)，總算是有了大概的想法和思路。而后便查閱各種論文和書籍資料，瀏覽各樣的電子、電工論壇，看到別人的一些見解和討論，啟發(fā)了我的思路。最終發(fā)現(xiàn)了TDA2030的集成運(yùn)放具有很大的優(yōu)點(diǎn)，便想用集成運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)。我選擇了TDA2030典型電路中的雙電源電路來實(shí)現(xiàn)，并揣摩該電路的設(shè)計(jì)思路和意圖，最終看出了其中的道理。之后便是應(yīng)用仿真軟件來實(shí)現(xiàn)。

制作實(shí)物電路圖又是一次挑戰(zhàn)。首先我詢問了一些搞電子設(shè)計(jì)的同學(xué)如何實(shí)現(xiàn)實(shí)物，得知要先繪出PCB布線再印制、最終把元件焊上去并調(diào)試。軟件Altium Designer的使用對我來說又是一項(xiàng)新鮮事物，我不斷嘗試，學(xué)會了如何利用軟件布線。學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)室給了我們很大的支持和鼓勵，元件的找尋以及板子的印制都不再成為困擾我們的問題。我在沒課的時候就呆在那里焊板子，最終做出了實(shí)物。

雖然我做出來的電路滿足了設(shè)計(jì)要求，但是我仍覺得有些遺憾，那就是這個電路圖我是直接用的TDA2030典型電路，并沒有在此基礎(chǔ)上做什么改進(jìn)和變化。我想，以后我要更加注重模電這樣的課程的學(xué)習(xí)，掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)，才有創(chuàng)新思考的能力。同時我也認(rèn)識到，電子設(shè)計(jì)也需要有一定的動手能力。理論加上實(shí)踐，才能做得更好。

電路設(shè)計(jì)、仿真、加工、測試過程中的收獲和體會，對課程的理解，對實(shí)際電路的認(rèn)識等等。

說明：正文小四號宋體。圖表采用五號宋體，圖表分別按順序編號。

表1 選用的元器件型號和數(shù)量 圖1 xxx仿真電路圖

參考文獻(xiàn)

[1].[2].[3].[4].童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第四版.北京：高等教育出版社，2006.周文.淺談TDA2030集成音頻功率放大器的制作[J].課程教育研究,2013，(2).朱李明.線性集成電路——TDA2030A[J].集成電路應(yīng)用，1986,(3).張燕玉，陳國志.實(shí)用OCL集成音頻功率放大器的分析方法[J].科技資訊，2010，(3).[5].芮新芳，朱朝霞，牛耀國.使用Altium Designer Winter 09設(shè)計(jì)印刷電路板之常見問題及使用技巧[J].電腦與電信,2011，(9).[6].吳中華.Altium Designer 10使用快速入門[J].電子制作,2012，(6).

第五篇：模電課程設(shè)計(jì)——音響放大器(前置放大)

模電課程設(shè)計(jì)仿真與測試報告

音響放大器

姓名：尹文敬

學(xué)號：***1 一 設(shè)計(jì)要求

(簡單音頻通帶放大電路）（輸入語音信號－麥克風(fēng)）功放電路原則上不使用功放集成電路。技術(shù)要求：

（1）前置放大、功放：輸入靈敏度不大于10mV,fL≤500Hz,fH≥20kHz；（2）有音量控制功能；

（3）額定輸出功率PO≥5Ｗ(測試頻率：1kHz)；（4）負(fù)載：揚(yáng)聲器（８?、５Ｗ）。

主要測量內(nèi)容：最大輸出功率，輸出電阻，輸入靈敏度，fL，fH。

二 設(shè)計(jì)思路

1.由于要求不能使用功放集成電路，初步思路是采用三級分立元件實(shí)現(xiàn)。輸入可用差分放大電路，用高放大倍數(shù)三極管增大放大倍數(shù)，中間級采用共射放大增大倍數(shù)，輸出采用消除交越失真的互補(bǔ)輸出，同時作為功放電路，可用復(fù)合管。

2.利用分立元件可以設(shè)計(jì)兩種基本電路：（a）采用直接耦合,此方案具有 工程實(shí)用價值，且電路簡單。但是由于需要三級放大，前后級之間都會有影響，只要有一處參數(shù)不合理，其它級也會受到影響，因此該電路難以設(shè)計(jì)，更難調(diào)試。（b）采用阻容耦合電路，即利用電容的隔直流的特性將電路的三級分隔開來。此方案中需要較多電容，會影響電路的頻率通帶。但是這樣做前后級之間的影響會減小很多，便于我們利用所學(xué)模擬電路知識計(jì)算各個元件的參數(shù)?？紤]到所學(xué)知識有限，故采用（b）方案。

3.音量控制利用滑動變阻器。

三 設(shè)計(jì)步驟

一．差分電路

1.第一級作為輸入放大，不需要太大的放大倍數(shù)，一般只需要幾十變能達(dá)到要求。

Vcc?0.7射級電流 ： Ie? IRE=2IEQ

Re?射級接-18V 而基級電流不能過大 ?集電極電流一般1mA左右取1.5Ma ? 得 RE?5.6k 集電極電阻RC=1.5k

第一級電路的仿真情況

二.中間共射放大級

1.共射放大級靜態(tài)工作點(diǎn)的確定: 采用電阻分壓：

電源電壓分別為+18V和-18V U be?Ube-0.7R5U電源 Ie?Re R5?R4?Ie的大小基本由Re來確定，同時Ie和IC相當(dāng)。?Re對于共射放大級的靜態(tài)至關(guān)重要，同時R6也要合適?要使三極管工作在最佳狀態(tài)，應(yīng)該滿足UCE?1U電源電壓2

?UCE?18V在理論上為最佳靜態(tài)

但是在仿真過程中該級遇到了問題，當(dāng)UCE?18V時波形失真，原因是UCE較高，則有IB太小，聰三極管輸出特性曲線中可以看出工作點(diǎn)太低，導(dǎo)致失真。

調(diào)試得UCE=17V合適

U be?Ube-0.7R5U電源 Ie?Re R5?R4UCE?U電源電壓-IERE?ICRC?17V

U電源電壓=36V 解得 R4?6R5 根據(jù)模電書中的例子，取R5=5k 經(jīng)過仿真 得到最佳值R4=27k R5=4.3k R6=2.4k R7=620 得到第一，二級的仿真結(jié)果如下

小結(jié)：在模擬仿真過程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，以及對模電理論知識理解不夠。遇到較多的問題。在此又學(xué)會了不少東西。

三.互補(bǔ)輸出級

采用模電教材中的電路

因?yàn)椴捎昧俗枞蓠詈?，所以前級對后級的影響較小，只有在輸出與輸入的反饋電路上有影響。互補(bǔ)輸出級最顯著的特點(diǎn):(1)就是在上述電路圖中，Q4與Q5之間的電壓應(yīng)該為0。調(diào)結(jié)R9，R10便能做到。

(2)Q6和Q7的基極電壓分別為+1V和-1V,調(diào)節(jié) R10便能做到。

四 完整電路的仿真 電路元件

（1）靜態(tài)工作點(diǎn)

Uo=4mV符合要求

Q6和Q7的基極電壓分別為+1.16V和-1.13V,滿足要求。

（2）動態(tài)

波形如下

當(dāng)輸入Ui=5mV時，有最大不失真輸出電壓，U有效=7V.PMAXU有效27?7??w?6.13w

R8功率滿足要求。

（3）對電路進(jìn)行交流分析

由圖可以看出Fh>20kHz

Fl=100Hz 五 PCB制作

注意問題

1）公共地線要寬，電源線要寬

2）元件封裝要注意電容的大小，大功率管要預(yù)留散熱片空間

六 焊接與調(diào)試

焊接

（1）焊接時，首先要去氧化物，上錫，防止虛焊。虛焊帶來的后果很嚴(yán)重，容易造成電路接觸不良，進(jìn)而使有些元件燒壞。

（2）調(diào)試是整個過程的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，因此，為了方便調(diào)試，可一級一級的焊接，然后調(diào)試，且各級分開調(diào)試。

調(diào)試

(1)方法:a.由于軟件仿真與實(shí)際電路有差距，為了調(diào)試方便，將每一級的關(guān)鍵電阻用滑動變阻器代替，第一級的R3，第二級的R6，第三級的R10分別用2k，5k，1k的滑動變阻器代替。b.在調(diào)節(jié)前兩級電路靜態(tài)時，應(yīng)該將反饋電路接地以構(gòu)成差分管導(dǎo)通條件。

（2）最終調(diào)試參數(shù)：靜態(tài)，差分電路IQ1C?IQ2C?17.3V Uo=-46mV 動態(tài)峰峰值為19V ? P? Fl=60HZ Fh=15k

V峰值22RL?5.64w