电子关键技术专业课程设计.doc

学 院: 机械和电子信息技术学院专 业: 测控技术和仪器 班 级: 076092 学 生: 刘希 学 号： 1003913 指导老师: 宋 磊 （一）收音机制作1.试验目标（1）掌握电子元器件焊接和电子厂品装接工艺。（2）掌握电子器件手册，图纸和工艺文件使用方法。（3）掌握专用工具和仪器仪表正确使用。（4）焊接好收音机，使产品能正常使用。2.试验原理（1）超外差六管收音机工作原理图 图1 超外差六管收音机工作原理图 . （2）.收音机原理图此次课程设计组装是中夏收音机厂S66袖珍型超外差六管收音机，其电路以下图所表示：(3)、输入电路：又称输入调谐回路或选择电路，其作用是从天线上接收到多种高频信号中选择出所需要电台信号并送到变频级。输入电路是收音机大门，它灵敏度和选择性对整灵巧敏度和选择性全部相关键影响。 (4)、变频电路：又称变频器，由本机振荡器和混频器组成，其作用是将输入电路选出信号（载波频率为fs高频信号）和本机振荡器产生振荡信号（频率为fr）在混频器中进行混频，结果得到一个固定频率（465kHz）中频信号。这个过程称为“变频”，它只是将信号载波频率降低了，而信号调制特征并没有改变，仍属于调幅波。因为混频管非线性作用，fs和fr在混频过程中，产生信号除原信号频率外，还有二次谐波及两个频率和频和差频分量。其中差频分量（frfs）就是我们需要中频信号，能够用谐振回路选择出来，而将其它不需要信号滤除掉。因为465kHz中频信号频率是固定，所以本机振荡信号频率一直比接收到外来信号频率高出465kHz，这也是“超外差”得名原因。 (5)、中频放大电路：又叫中频放大器，其作用是将变频级送来中频信号进行放大，通常采取变压器耦合多级放大器。中频放大器是超外差式收音机关键组成部分，直接影响着收音机关键性能指标。质量好中频放大器应有较高增益，足够通频带和阻带（使通频带以外频率全部衰减），以确保整机良好灵敏度、选择性和频率响应特征。 (6)、检波和自动增益控制电路：检波作用是从中频调幅信号中取出音频信号，常利用二极管来实现。因为二极管单向导电性，中频调幅信号经过检波二极管后将得到包含有多个频率成份脉动电压，然后经过滤波电路滤除不要成份，取出音频信号和直流分量。音频信号经过音量控制电位器送往音频放大器，而直流分量和信号强弱成正比，可将其反馈至中放级实现自动增益控制（简称AGC）。收音机中设计AGC电路目标是：接收弱信号时，使收音机中放电路增益增高，而接收强信号时自动使其增益降低，从而使检波前放大增益随输入信号强弱改变而自动增减，以保持输出相对稳定(7)、音频放大电路：又叫音频放大器，它包含低频电压放大器和功率放大器。通常收音机中有一至两级低频电压放大。两级中第一级称为前置低频放大器，第二级称为末级低频放大器。低频电压放大级应有足够增益和频带宽度，同时要求其非线性失真和噪声全部要小。功率放大器是用来对音频信号进行功率放大，用以推进扬声器还原声音，要求它输出功率大，频率响应宽，效率高，而且非线性失真小3. 焊接操作步骤在动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点元件（如中周，变压器），最终装怕热元件（如三极管）。 先将铜板预热，预热后，将焊锡丝送到引脚和电烙铁焊接前，注意使电烙贴头加锡，焊接时候，要使电烙铁头同时和元件引脚、铜板紧密接触，使引脚头所成夹角处。待锡熔化后，把焊锡丝成45度角拿开。4调试过程分别使A,B,C,D点电流满足图示电流值。如有较大误差，请重新坚持元器件接脚问题。5心得体会这次电子制作给我总体感觉还是比较简单，任务相对轻松。不过在组装和调试收音机过程中，我还是碰到了不少问题。在焊接完成以后，当把发光二极管放置在设定位置时，发觉发管二极管焊到另一面去了，又取下，重新焊接。 随即，装上电池，测量电流时，发觉断开电位器时电流值为11mA左右，比所给值要大些，我问了部分同学，几乎全部是这种情况，我就没在意。接着将电位器开关打开（音量旋至最小，测得IA=0.5mA，IB=0.8mA，IC=5.4mA，ID=11.3mA，前三个数据和参考值相差无几，而第四组数据是参考值四倍左右，于是我重新检验了元器件接脚，但每一处犯错，我就很郁闷了，直接问指导老师宋老师，老师听了我问题后，分析了一下，就激励我直接把四个点焊接起来试试看，我听从了老师话，结果真成功了，能接收到四五个电台，声音比较大，且有点清楚。 以上是我焊接和调试过程，同时，我也帮助其它同学完成了她们焊接及调试阶段。有同学问题出现在A,B,C,D未焊接上，故没有调试成功；有同学是因为中周出现了问题，而造成调试失败；还有同学是因为收音机天线上漆包线未刮致使整个电路没有导通而失败。 即使过程中出现了问题，但我总体感觉还是成功亲身体会到了亲手做出来东西，那带来成就感。经过这次课程实践步骤我愈加认识了收音机原理，而且从中学到了很多东西，使自己动手能力也有所提升，我想在以后理论学习中我就能够明白自己学习方向，促进专业知识强化。(二) 二阶有源低通滤波器1.设计任务 截止频率：3KHZ 通带增益：2. 衰减率：优于30Db/十倍频程 品质因数Q=1. 统计试验数据，并绘制幅频特征曲线（Excel）.2.相关原理 工作原理：二阶有源滤波器是一个信号检测及传输系统中常见基础电路, 也是高阶虑波器基础组成单元。此次课程设计采取压控电压源型设计课题。有源二阶滤波器基础电路图1所表示：图1 二阶有源低通滤波基础电路它由两节RC滤波电路和同相百分比放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不一样频段，反馈极性不相同，当信号频率ff0时（f0 为截止频率），电路每级RC 电路相移趋于-90，两级RC 电路移相到-180，电路输出电压和输入电压相位相反，故此时经过电容c 引到集成运放同相端反馈是负反馈，反馈信号将起着减弱输入信号作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器幅频特征高频端快速衰减，只许可低频端信号经过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。传输函数为： 令 称为通带增益 称为等效品质因数 称为特征角频率 则上式为二节低通滤波电路传输函数经典表示式注： 滤波电路才能稳定工作。3.设计步骤（1）此次设计题目是二阶有源低通滤波器。要求截止频率f0=3KHZ；通带内电压放大倍数A0=2，品质因数Q=1。由 =1能够求得，所以低通滤波器通带电压增 =2。先选择C=22nF,由增益要求，可计算出R=2.41K，可取标准电阻5.3K和4.7K并联，其值为2.46K。为使通带增益A0=2，有通带增益公式可知R1=Rf，故可取R1=Rf=10k。（2）设计仿真电路图：二阶有源低通滤波器仿真模拟电路图二阶有源低通滤波器仿真波形图4试验数据(f:HZ Uo:V) 输入电压Ui=1V幅频特征曲线有以上数据可计算得：在输入电压为1V情况下，当通带增益下降3dB即输出电压约为1.414V时频率为3.1KHZ，和理论值（f=1/（2RC）=2.94KHZ）有较小误差，这是因为电阻和电容设置存在偏差及兼顾通带内电压放大倍数，和试验仪器测量误差引发。当输入频率f=3.1kHZ时，输出电压约为0.021，有公式计算衰减率=-36.58/十倍频程，满足设计要求。5心得体会 起初认为这只是简单电路设计和焊接，设计原理已经掌握了，在焊接过程中也感到无比轻松。但焊接完成后，在测量数据过程中碰到了很多麻烦。 首先，第一次检测时，几乎没输出电压，也就是说运放根本就没起到任何放大作用，于是找同学帮忙检验了一下电路，结果是在图方便过程中，把运放1脚2脚接在一块了，找到问题后，立即更正过来了，也请同学帮忙检验了一下。这次认为完全没问题了。让你给我明白了，像运放这种多脚元器件，要确保其没一个脚独立性，不要无意之中把其不应该接在一起两脚接在一块了。 随即，接上输入信号1V，正负12V电压等，起初在设定频率等于100HZ时，输出电压为2.002V，看到期望了，赶快统计数据，然而，在增大频率过程中，输出电压不停增大，最大可达成6V左右，我郁闷了。思索着，怎么可能呢？于是卸下来去检验电路，看是否有其它原因。同时也请同学看看一下，没发觉问题！同学提议，重做一个比检验犯错误更轻易，果断重做了一个，然而，没换原有任何元器件。 重做以后，再去测试，结果和上次情况几乎相同，输入频率很低时，增益靠近2，但在输入频率上升过程中输出电压最大值能达成5.8V左右。我又分析了一下电路，实在找不出任何原因了，这时，指导老师来了，我认真去请教了指导老师。指导老师听了我问题后，认真分析了一下，指导着说，Q值在等于1情况下，频幅特征曲线是不会有这大突变，单路又很简单，只可能和耦合电容相关。我正在迷惑中，老师补充道，你做试验之前测量电容值了吗？我恍然大悟，赶快用万用表测量其容值，结果标准值为22nF电容测量出来为30nF，相对误差为36.4%。记得老师说过，在5%内是能够接收。这太离谱了，随即找到一个223电容，测量了一下，容值大约为24nF，先换了一个电容，然后测量了一次，其输出电压和前几次完全不一样，平缓部分，和理想中靠近了，同时增益也几乎保持在2左右，我愈加确定是电容问题了。随即，在上次制作收音机元件中找到了三个瓷片电容，用万用表测量了其容值，分别为22nF，23nF，和28nF，于是我选择了22nF和23nF两个电容。焊接完后，测量了一次，结果比较理想，增益A0=1.976，最大输出电压Um=2.137V，实际截止频率约为3.1kHZ。以上结果比较成功了，不过我想深入提升增益精度，随测量了R1和Rf，其值分别为10.147k和9.892k。随即，我找到了一个阻值为9.907k电阻替换了Rf，使得增益由原来1.976提升为2.002，更靠近理论值了，然而，使得实际截止频率fc约为3.6kHZ，和理论值相差甚大。最终我为确保截止频率和理论值更靠近，还是换回原来电阻，重新测量了一组数据，填入上表中，绘制出幅频特征曲线。以上是我在焊接和测试阶段出现问题，在得出试验数据后，我们还探讨了当Q不等于0.707时，最大峰值对应频率和截止频率关系，前者大约是后者0.707倍。同时，还帮助其它同学检验出了部分小错误，比如：有同学两个电容全部接地了，而有同学是那个需要接地电容未接地；有同学是电容存在较大误差而造成试验失败。关键是电容问题而引发误差。经过此次电子课程设计，我认识到了学习电子元器件关键性。首先，在试验前先做好准备工作，测量电阻，电容和其它元件参数，对比和所给参数误差，在5%内就能够放心使用。在此次制作中要注意是先选好电容，并要在使用之前测量其容值，最好是没有误差或相对误差技校，接着配电阻阻值，这么会极大减小因电容误差造成试验误差；其次，弄懂试验原理，把原理区域化，明白每一过程需要做事，同时也方便检验错误；最终，就是处理试验数据，依据试验要求，绘制对应图。同时经过这次课程设计使我知道了理论和实际相结合是很关键，理论和实际是有一定误差，然而只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，再用结论验证理论，才能真正为社会服务，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。在设计过程中碰到问题，能够说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会碰到过多种多样问题，同时在设计过程中发觉了自己不足之处，对以前所学过知识了解得不够深刻，掌握得不够牢靠。最终，还要感谢指导老师和同学帮忙。