电子系统设计实验-贾东立.doc

实 验 一、实验设计 假定有一个受到噪声污染的2KHz、10mV的弱传感器检测信号，完成对该信号的放大、滤波和采集电路设计。 二、实验框图 实验框图 三、总要求 完成电路设计、查找合适的器件封装，实现PCB电路版图，给出每一个实验的实验报告。 实验一 放大滤波电路设计 一、实验目的 1.掌握实际运放的参数如开环放大倍数、偏置电流、零漂、共模抑制比等指标对放大性能的影响。 2.掌握滤波电路Q值对滤波性能的影响、了解群时延的概念。 3.掌握放大电路在滤波电路构成中的作用。 二、实验内容 1. 设计放大电路； 2. 设计滤波电路； 3. 确定具体的电路器件型号及参数，绘制电路图。 4. 对电路进行仿真测试。 三、实验原理 假定有一个受到噪声污染的2KHz、10mV的弱传感器检测信号，现需要对其进行放大、滤波，得到一个幅值为2V的干净的单频信号。设计相关电路，并对该电路进行仿真验证。放大滤波电路的设计一般合并在一起进行，即做成相应的有源滤波电路，同时能够满足系统的增益要求，滤波电路一般采用多阶方案，设计过程中应选定具体的器件型号和参数，从实验中观察不同器件参数对性能的影响。确定最佳参数，从中掌握电路设计器件的选型原理，参数的合理选择等。 四、实验步骤 第一步：根据要求设计相应的放大电路。包括选定运放的具体型号，配置运放外围器件如电阻电容等参数。对放大电路进行仿真，查看具体运放参数对电路的影响。修改运放外围器件参数，查看测试结果。最终得到合理的增益。 第二步：根据系统要求设计相应滤波器，滤波电路一般选用4阶至6阶，阻带衰减达到-40dB到-60dB，电路结构采用压控滤波器形式，参数值选择巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器，体会滤波器Q值对滤波器性能的影响。 第三步：根据需要，合并滤波电路和放大电路，使得总电路满足系统的增益要求和衰减要求，同时要注意上下级电路之间的匹配，对该电路进行总体仿真。 第四步：确定最终电路图，绘制Protel SCH电路图，选定元器件参数和封装，为PCB制版做准备。 五、实验总结 实验二 低压差稳压电源电路设计 一、实验目的 1.掌握电源电路的常用指标，如电压系数、负载调整率、纹波系数等。 2.了解常用的电源电路的特点，如典型的固定和可调电压电源电路、低压差线性稳压电源、开关电源等的特点及其应用场合。 3.掌握电源电路器件参数的选择和计算。 二、实验内容 1. 确定电源电路指标要求，尤其是电压调整率和纹波要求； 2. 设计相应电源电路，结构不限； 3. 确定具体的电路器件型号及参数，绘制电路图。 4. 对电路进行仿真测试。 三、实验原理 为实验一提供可用的电源电路，根据实验一的要求，电路信号为弱电压信号，信号幅值为10mV，所以对电源电压纹波要求较高，对该电路重点考虑使用低压差稳压器件实现，同时合理设置运放等芯片的退耦电容，避免运放自激，保证放大器工作在合适的工作状态。通过电路仿真，测试该设计电源的电压调整率、负载调整率和纹波等指标，掌握具体的电路设计。同时，设计过程中应选定具体的器件型号和参数，从实验中观察不同器件参数对性能的影响。确定最佳参数，从中掌握电路设计器件的选型原理，参数的合理选择等。 四、实验步骤 第一步：根据要求设计相应的低压差稳压电源电路。包括选定低压差稳压电源芯片的具体型号，配置运放外围器件如电阻电容等参数。 第二步：对电源电路进行仿真，查看具体运放参数对电路的影响。修改运放外围器件参数，查看测试结果。最终得到合理的电压输出。 第三步：根据需要，测试电源电路的电压调整率、负载调整率和纹波。 第四步：确定最终电路图，绘制Protel SCH电路图，选定元器件参数和封装，为PCB制版做准备。 五、实验总结 实验三 基于单片机的弱信号采集系统电路总体设计 一、实验目的 1.掌握AD采样电路的常用指标，如分辨率等。 2.了解常用的数据采样电路的特点，如串行AD和并行AD与单片机的接口方式，数据传输格式和控制方式等。 3.掌握常用AD芯片的选择与应用。 二、实验内容 1. 根据系统需要确定信号采集系统电路指标，尤其是分辨率和采样频率等。 2. 设计弱信号采集系统总体电路； 3. 确定具体的电路器件型号及参数，绘制电路图。 4. 对电路进行仿真测试。 三、实验原理 在实验一放大滤波电路和实验二低压差电源电路设计的基础上，以单片机为基础设计20KHz、10mV弱信号的采集系统总体电路，该实验中，重点掌握单片机系统电路的设计、AD采样电路的设计，掌握AD采样位数对分辨率的影响，通过电路仿真，测试该采集系统电路的指标。同时，设计过程中应选定具体的AD器件型号和参数，从实验中观察不同器件参数对性能的影响。确定最佳参数，从中掌握AD采样电路设计器件的选型原理，参数的合理选择