1、 电子线路工程实践基地电子教案电子电路设计方法电子电路设计方法 电子电路设计，一般包括：拟定性能指标、电路的预设计、实验和修改设计四个环节。衡量设计的标准是：工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的余量；电路简单、成本低、功耗低；所采用元器件的品种少、体积小且货源充足；便于生产、测试和维修等。电子电路设计一般步骤如图所示。电子电路设计一般步骤电子电路设计一般步骤 电子电路的设计电子电路的设计 由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而不同，因而上述设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现反复。因此在设计时，应根据实际情况灵活掌握。总体方案的设计与选择总体方案的设计与选择
2、 设计电路的第一步就是选择总体方案，所谓选择总体方案是根据设计任务、指标要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干单元，分清主次和相互的关系，形成若干单元功能模块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究、查阅有关的资料或集体讨论等方式，着重从方案能否满足要求、结构是否简单、实现是否经济可行方面，对几个方案进行比较和论证，择优选取。对选用的方案，常用方框图的形式表示出来。注意每个方框尽可能是完成某一种功能的单元电路，尤其是关键的功能模块的作用，一定要表达清楚，还要表示出它们各自的作用和相互之间的关系，注明信息的走向等。选择方案应注意的几个问题选择方案应
3、注意的几个问题 应当针对关系到电路全局的问题，开动脑筋，多提些不同的方案，深入分析比较。有些关键部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行分析比较，从而找出最优方案。要考虑方案的可行性、性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。选择方案应注意的几个问题选择方案应注意的几个问题 选定一个满意的方案并非易事，在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善，出现一些反复是再所难免的，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。单元电路的设计与选择单元电路的设计与选择 在确定了总体方案、画出详细框图之后，便可进行单元电路设计。任何复杂的电子电路，都是由若干具有简单功能的单元电路组成的。这些单元电路的性
4、能指标往往比较单一。在明确每个单元电路的技术指标后，要分析清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式。尽量采用学过的或熟悉的单元电路，也要善于通过查阅资料、分析研究一些新型电路，开发利用新型器件。设计单元电路的一般方法和步骤：设计单元电路的一般方法和步骤：根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低成本。拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确实无误后方可按一定顺序分别设计各单元电路。设计单元电路的一般方法和步骤：设计单元电路
5、的一般方法和步骤：选择单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识、开阔眼界，从而找到适用的电路。当确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。各单元电路之间各单元电路之间 各单元电路之间要注意在外部条件、元器件使用、连接关系等方面的配合，尽可能减少元器件的数量、类型、电平转换和接口电路，以保证电路最简单、工作最可靠、经济实用。各单元电路拟定后，应全面地检查一次，看每个单元各自的功能是否能实现，信息是否能畅通，总体功能是否满足要求，如果存在问题必须及时做出局部调整。元器件的选择与参数计算元器件的选择与参数计算 选择元器件只要能清楚“
6、需要什么”和“有什么”两个问题，问题就好解决了。所谓“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案，需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。所谓“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查资料。一般优先选用集成电路。元件的选择元件的选择 一般优先选用集成电路 集成电路的广泛应用，不仅减少了电子设备的体积和成本，提高了可靠性，使安装调试和维修变得比较简单，而且大大减化了电子电路的设计。但是，并不是采用集成电路就一定比采用分立元
7、器件好，有时功能相当简单的电路，只要用一只二极管或三极管就能解决问题，若采用集成电路反而会使问题复杂化，而且增加成本。但在一般情况下，应优选集成电路，必要时，可画出两种电路，进行比较。集成电路的选择集成电路的选择 集成电路的种类繁多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据主体方案考虑应选用什么功能的集成电路，再进一步考虑它的具体性能，然后再根据价格等因素选用什么型号。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、温度、价格等多方面的要求。阻容元件的选择阻容元件的选择 电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的，不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有些电路对电容漏电
8、要求很严格，还有些电路对电阻和电容的精度要求很严，设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率、耐压范围是否满足要求。分立元器件的选择分立元器件的选择 分立元器件包括二极管、三极管、场效应管和晶闸管等，选择器件的种类不同，注意事项也不同。例如三极管，在选用时应考虑是NPN管还是PNP管，是大功率管还是小功率管，是高频管还是低频管，并注意管子的电流放大倍数、击穿电压、特征频率、静态功耗等是否满足电路设计的要求。元器件的参数计算元器件的参数计算 单元电路的结构、形式确定以后，需要对影响技术指标和参数的元器件进行计算。这种计算有的需要根据电路理论公式进行，有的按照工程
9、估算方法，有的可用典型电路参数或经验数据。选用的元器件参数值最终都必须采用标称值。计算电路参数时应注意如下问题：元件选择的原则元件选择的原则 各元器件的工作电流、工作电压、频率和功耗应在允许的范围内，并留有适当的余量，以保证电路在规定的条件下正常工作，达到所要求的性能指标。对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。设计元器件的极限参数时，必须留有足够的余量，一般按1.5倍左右考虑。例如，如果实际电路中的三极管的VCE的最大值为20V，挑选三极管时应按V(BR)CEO30V考虑。元件计算的原则元件计算的原则 电阻值应尽可能选在1M范围内，一般最大不超过10 M，其值应
10、在常用电阻标称值系列内，并根据具体情况正确选择电阻的品种。非电解电容尽可能在100pF0.1F范围内选择，其数值应在常用电容标称值系列内，并根据具体情况正确选择电容的品种。元件计算的原则元件计算的原则 保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少元器件的品种、功耗和体积，并为安装调试创造有利条件。在满足性能指标和上述各项要求的前提下，应优先用现有的或容易买到的元器件，以节省时间和精力。应把根据计算所确定的各参数值标在电路图中适当的位置。总体电路图设计总体电路图设计 设计好各单元电路以后，应画出总电路图。总电路图是进行实验和印制电路板设计制作的主要依据，也是进行生产、调试、维修的依据，因此画好
11、一张总电路图非常重要。画总电路图的一般方法如下：画总电路图的一般方法如下：画总电路图应注意信号的流向，通常从输入端或信号源画起，由左到右或由上到下按信号的流向依次画出各单元电路。但一般不要把电路画成很长的窄条，必要时可按信号流向的主通道依次把各单元电路排成类似字母“U”的形状，它的开口可以朝左，也可以朝向其他方向。尽量把总电路图画在同一张图上，如果电路比较复杂，一张图画不下，应把主电路画在同一张图上，而把一些比较独立或次要的部分(例如直流稳压电源)画在另一张或者几张图上，并用适当的方式说明各图之间的信号联系。电路图中所有的连线都要表示清楚，各元器件之间的绝大多数连线应在图上直接画出。连线通常画
12、成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通的交叉线，应在交叉处用圆点标出。连线要尽量短。电源一般只标出电源电压的数值(例如+5V，+15V，-15V)。电路图的安排要紧凑、协调，疏密恰当，避免出现有的地方画得很密，有的地方却空出一大块。总之，要清晰明了，容易看懂，美观协调。电路图中的中大规模集成电路，通常用方框图表示。在框中标出它的型号，框的边线两侧标出每根连线的功能名称和管脚号。除中大规模器件外，其余元器件的符号应当标准化。集成电路器件的管脚较多，多余的管脚应作适当处理。如果电路比较复杂，设计者经验不足，有些问题在画出总体电路之前难以解决，可以先画出总电路图的草图，调整好布局和连线之后，再画出正
13、式的总电路图。审图审图 因为在设计过程中有些问题难免考虑不周，所以在画出总电路图后，要进行全面审查，审图时应注意以下几点：先从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，再检查各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适。审图审图 检查各单元电路之间的电平、时序等配合有无问题。检查电路图中有无烦琐之处，是否可以化简。要特别注意电路图中各元器件是否工作在额定值范围内，以免实验时损坏。解决所发现的全部问题后，若改动较多，应当复查一遍。电子电路的安装与调试电子电路的安装与调试 电子电路的安装与调试在电子电路实践和电子工程技术中都占有非常重要的地位。它是把理论付诸于实践的阶段，也是将理论电路转换为实际电路
14、和电子设备的过程。这一过程的实现，为电子技术在人类的社会生活和生产实践中发挥巨大作用提供了现实性和可能性的保证。同时，这一过程也是对理论设计的检验、修改和完善。电子电路的安装电子电路的安装 简单的电子电路安装可在接插板(面包板)上完成。较复杂的电子电路需制作专门的印制电路板，还必须考虑电路的布局、焊接、组装等工艺。这些内容将在后面的有关章节中做详细的介绍。电子电路的调试电子电路的调试 电子电路的调试在电子工程中占有重要地位，是对设计电路的正确与否及性能指标的检测过程，也是初学者实践技能培养的重要环节。调试过程是利用符合指标要求的各种电子测量仪器，如示波器、万用表、信号发生器、频率计、逻辑分析仪
15、等。对安装好的电路或电子装置进行调整和测量，以保证电路或装置正常工作；同时，判别其性能的好坏，各项指标是否符合要求等。因此，调试必须按一定的方法和步骤进行。调试的方法和步骤调试的方法和步骤 不通电检查 电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查接线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。查线的方式有两种：一种是按照设计电路接线图检查安装电路，在安装好的电路中按电路图一一对照检查连线；另一种方法是按实际线路，对照电路原理图按两个元件接线端之间的连线去向检查。无论哪种方法，在检查中都要对已经检查过的连线做标记，使用万用表检查连线很有帮助。调试的方
16、法和步骤调试的方法和步骤 直观检查 连线检查完毕后，直观检查电源、地线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线处有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元器件引线端有无错接、反接，集成块是否插对。调试的方法和步骤调试的方法和步骤 通电检查 把经过准确测量的电源电压加入电路，但暂不接入信号源信号。电源接通之后不要急于测量数据和观察结果，首先要观察有无异常现象，包括有无冒烟、有无异常气味、触摸元件是否有发烫现象、电源是否短路等。如果出现异常，应立即切断电源，排除故障后方可重新通电。调试的方法和步骤调试的方法和步骤 分块调试 调试包括测试和调整两个方面。测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行
17、测量；调整则是在测试的基础上对电路的结构或参数进行修正，使之满足设计要求。为了使测试能够顺利进行，设计的电路图上应标出各点的电位值、相应的波形以及其他参考数值。分块调试分块调试 调试方法有两种。第一种是采用边安装边调试的方法，也就是把复杂的电路按原理图上的功能分块进行调试，在分块调试的基础上逐步扩大调试的范围，最后完成整机调试，这种方法称为分块调试。采用这种方法能及时发现问题和解决问题，这是常用的方法，对于新设计的电路更为有效。另一种方法是整个电路安装完毕后，实行一次性调试。这种方法适用于简单电路或定型产品。这里仅介绍分块调试。分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块进行调
18、试。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。分块调试分为静态调试和动态调试。静态调试静态调试 静态调试一般指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位。如测试模拟电路的静态工作点，数字电路的各输入、输出电平及逻辑关系等，将测试获得的数据与设计值进行比较，若超出指标范围，应分析原因，并进行处理。动态调试动态调试 动态调试可以利用前级的输出信号作为后级的输入信号，也可利用自身的信号来检查电路功能和各种指标是否满足设计要求，包括信号幅值、波形的形状、相位关系，频率、放大倍数、输出动态范围等。模拟电路比较复杂，而对数字电路来说，由于
19、集成度比较高，一般调试工作量不大，只要元器件选择合适，直流工作点状态正常，逻辑关系就不会有太大问题。一般是测试电平的转换和工作速度等。整机联调整机联调 对于复杂的电子电路系统，在分块调试的过程中，由于是逐步扩大调试范围，故实际上已完成了某些局部联调工作。只要做好各功能块之间接口电路的调试工作，再把全部电路接通，就可以实现整机联调。整机联调只需要观察动态结果，即把各种测量仪器及系统本身显示部分提供的信息与设计指标逐一比较，找出问题，然后进一步修改电路参数，直到完全符合设计要求为止。整机联调整机联调 调试过程中不能单凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。使用示波器时，最好把示波器的信号输入方式置于“D
20、C”挡，它是直流耦合方式，同时可以观察被测信号的交、直流成分。被测信号的频率应处在示波器能够稳定显示的频率范围内，如果频率太低，观察不到稳定波形时，应改变电路参数后测量。调试注意事项调试注意事项 测试之前要熟悉各种仪器的使用方法，并仔细加以检查，避免由于仪器使用不当或出现故障而做出错误判断。测试仪器和被测电路应具有良好的共地，只有使仪器和电路之间建立一个公共地参考点，测试的结果才是准确的。调试过程中，发现器件或接线有问题需要更换或修改时，应关断电源，待更换完毕认真检查后方可重新通电。调试注意事项调试注意事项 调试过程中，不但要认真观察和检测，还要认真记录。包括记录观察的现象、测量的数据、波形及
21、相位关系，必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计不符合的现象更是的记录的重点。依据记录的数据才能把实际观察的现象和理论预计的结果加以定量比较，从中发现问题，加以改进，最终完善设计方案。通过收集第一手资料可以帮助自己积累实际经验，切不可低估记录的重要作用。调试注意事项调试注意事项 安装和调试自始至终要有严谨的科学作风，不能抱有侥幸心理。出现故障时，不要手忙脚乱，马虎从事，要认真查找故障原因，仔细做出判断，切不可一遇到故障解决不了时就拆线重新安装。因为重新安装的线路仍然存在各种问题，况且原理上的问题也不是重新安装电路就能解决的。电子电路的故障分析与处理电子电路的故障分析与处理 在实践、训练过程
22、中，电路故障常常不可避免。分析故障现象、解决故障问题可以提高实践和动手能力。分析和排除故障的过程，就是从故障现象出发，通过反复测试，做出分析判断、逐步找出问题的过程。首先要通过对原理图的分析，把系统分成不同功能的电路模块，通过逐一测量找出故障所在区域，然后对故障模块区域内部加以测量并找出故障，即从一个系统或模块的预期功能出发，通过实际测量，确定其功能的实现是否正常来判断是否存在故障，然后逐步深入，进而找出故障并加以排除。电子电路的故障分析与处理电子电路的故障分析与处理 假如是原来正常运行的电子电路，使用一段时间出现故障，其原因可能是元器件损坏，或连线发生短路，也可能是使用条件的变化影响电子设备
23、的正常运行。调试中常见的故障原因 实际电路与设计的原理图不符。元器件使用不当。设计的原理本身不满足要求。误操作等。查找故障的方法查找故障的方法 查找故障的通用方法是把合适的信号或某个模块的输出信号引到其它模块上，然后依次对每个模块进行测试，直到找到故障模块为止。查找的顺序可以从输入到输出，也可以从输出到输入。找到故障模块后，要对该模块产生故障的原因进行分析、检查。查找模块内部故障的步骤如下。查找步骤查找步骤 检查用于测量的仪器是否使用得当。检查安装的线路与原理是否一致，包括连线、元件的极性及参数、集成电路的安装位置是否正确等。测量元器件接线端的电源电压。使用接插板作实验出现故障时，应检查是否因
24、接线端不良而导致元器件本身没有正常工作。断开故障模块输出端所接的负载，可以判断故障来自模块本身还是负载。查找步骤查找步骤 检查元器件使用是否得当或已经损坏。在实验、实习中大量使用的是中规模集成电路，由于它的接线端比较多，使用时会将接线端接错，从而造成故障。在电路中，由于安装前经过调试，元器件损坏的可能性很小。如果怀疑某个元器件损坏，必须对它进行单独测试，并对已损坏的元器件进行更换。查找步骤查找步骤 反馈回路的故障判断是比较困难的，因为它是把输出信号的部分或全部以某种方式送到模块的输入端口，使系统形成一个闭环回路。在这个闭环回路中只要有一个模块出故障，则整个系统都存在故障现象。查找故障需要把反馈
25、回路断开，接入一个合适的输入信号使系统成为一个开环系统，然后再逐一查找发生故障的模块及故障元器件等。总结总结 前面介绍的通用方法对一般电子电路都适用，但它具有一定的盲目性，效率低。对于自己设计的系统或非常熟悉的电路，可以采用观察判断法，通过仪器、仪表观察到结果，直接判断故障发生的原因和部位，从而准确、迅速地找到故障并加以排除。总结总结 在电路中，当某个元器件静态正常而动态有问题时，往往会认为这个元器件本身有问题，其实有时并非如此。遇到这种情况不要急于更换器件，首先应检查电路本身的负载能力及提供输入信号的信号源的负载能力。把电路的输出端负载断开，检查是否工作正常，若电路空载时工作正常，说明电路负
26、载能力差，需要调整电路。如断开负载电路仍不能正常工作，则要检查输入信号波形是否符合要求。总结总结 由于诸多因素的影响，原来的理论设计可能要作修改，选择的元器件需要调整或改变参数，有时可能还要增加一些电路或元器件，以保证电路能稳定地工作。因此，调试之后很可能要对前面的“选择元器件和参数计算”一步中所确定的方案再作修改，最后完成实际的总体电路，制作出符合设计要求的电子设备来。模拟电路的设计模拟电路的设计 传感器电路部分主要是将非电信息转换为电信号。信号放大、变换电路是对得到的微弱电信号进行放大和变换，再传送到相应的驱动、执行机构。其基本的功能电路有放大器、振荡器、整流器及各种波形产生、变换电路等。
27、驱动、执行机构可输出足够的能量，并根据课题或工程要求，将电能转换成其它形式的能量，完成所需的功能。模拟电子电路的设计方法，从整个系统设计的角度来说，应首先根据任务要求，再经过可行性的分析、研究后，拿出系统的总体设计方案，画出总体设计结构框图。模拟电子电路组成模拟电子电路组成 模拟电路的设计模拟电路的设计 在确定总体方案后，根据设计的技术要求，选择合适的功能单元电路，然后确定所需要的具体器件的型号和参数。最后再将单元器件及单元电路组合起来，经过实验和修改，最终设计出完整的系统电路。需要说明的是，随着科技的进步，集成电路正在迅速的发展，线性集成电路日渐增多，采用模拟线性集成电路组建电路已日趋广泛，
28、其电路的设计性能更加可靠。模拟电子线路设计举例模拟电子线路设计举例正弦波发生器的设计正弦波发生器的设计 设计步骤设计步骤 确定电路形式 正弦振荡器有RC正弦振荡器和LC正弦振荡器两类。其中，RC桥式(文氏电桥)振荡器是应用较为普遍的典型正弦振荡器。电路如图2-5所示，令R1=R2=R，C1=C2=C，则该电路的振荡频率由式(1)决定。起振条件由式(2)决定.在电路图2-5中，表示二极管导通时的动态电阻。RCfo21dfPFrRRR/dfPFrRRR/RCfo212RRF采用二极管稳幅的RC桥式振荡器电路 选择电路参数选择电路参数 因为RC桥式振荡器的振荡频率是由RC网络决定的，所以选择RC的值
29、时，应该把已知的振荡频率作为主要依据。为了使选频网络的特性不受集成运算放大器输入电阻和输出电阻的影响，选择R时还应考虑下列条件oirRrFRfCo0106.010151014.3212133kkRR6.23161.21.31.21.3kkRRF4.50241.21.2其他步骤其他步骤 计算电阻和电容的数值 选择电阻 稳幅电路的作用及参数选择稳幅电路的作用及参数选择稳幅电路的作用及参数选择在实际电路中，由于元件误差、温度等外界因素的影响，振荡器往往达不到理论设计效果。因此，一般在振荡器的负反馈支路中加入自动稳幅电路，根据振荡幅度的变化自动改变负反馈的强弱，达到稳幅的目的。稳幅二极管的选择应注意以
30、下两点：a.为了提高电路的温度稳定性，应尽量选用硅管；b.为了保证上下振幅对称，两个稳幅二极管特性参数必须匹配。电阻、值的确定实验证明，二极管的正向电阻与并联电阻阻值差不多时，稳幅特性和改善波形失真都有较好的效果。通常选几千欧，选定后，的阻值便可以初步确定。集成运算放大器的选择集成运算放大器的选择 选择集成运算放大器时，除希望输入电阻较高和输出电阻较低外，最主要的是要选择其增益带宽积满足下列关系安装调试安装调试 安装电路时应注意所选用运算放大器各引脚的功能和二极管的极性。调试电路时，首先应反复调整值使电路起振，且波形失真最小。如果电路不起振，说明振荡的幅值条件不满足，应适当加大，如果波形失真严
31、重，则应减小或。测量振荡频率，若不满足设计要求，可适当改变选频网络的R和C值，使振荡频率满足设计要求。常见的模拟电子线路常见的模拟电子线路 有源滤波器是由运算放大器和阻容元件组成的一种选频网络，其阶数越高，滤波性能越好。波形产生电路主要用来产生正弦波、方波和三角波等信号，其电路有多种结构形式，但它们的基本结构部分都是由放大电路构成。目前，集成运算放大器以其性能优越、电路结构简单、使用方便等特点而得到越来越广泛的应用。常见的模拟电子线路常见的模拟电子线路 直流稳压电源是将交流市电降压后，由二极管整流、电容滤波，经稳压电路稳压后，供给直流负载恒定的直流电源的一种装置，其稳压电路可由分立元件来组成，
32、也可由集成三端器件来组成。目前，集成三端器件以其优越的性能获得越来越广泛的应用。镍镉电池充电器是一种很普通的充电装置，其采用半波整流方式，具有线路简单、实用可靠等优点 数字电路的设计数字电路的设计 近年来，随着数字电子技术的发展，由数字逻辑电路组成的数字测量系统、数字控制系统、数字通信系统等已广泛应用于各个领域。随着电子电路的数字化程度越来越高，数字逻辑电路的设计显得越来越重要，它已成为高等教育中相关专业的学生及工程技术人员所必须掌握的基本技能。数字电路的设计包括两个方面：基本逻辑功能电路设计和逻辑电路系统设计。关于基本逻辑功能电路设计在数字电子技术基础课程中已做了详细的介绍，这里主要介绍数字
33、逻辑功能电路系统的设计，即根据设计的要求和指标，将基本逻辑功能电路组合成逻辑电路系统，简称数字电路设计。设计方法设计方法 数字逻辑电路通常由四部分组成：输入电路、控制运算电路、输出电路、电源电路，如图所示。设计方法设计方法 输入电路接收被测或受控电路系统的有关信息并进行必要的变换或处理，以适应控制运算电路的需要。控制电路则把接收到的信息进行逻辑判断和运算，并将结果输送给输出电路。输出电路将得到的结果再做相应的处理即可驱动被测或受控系统了。电源电路的作用是为数字系统的各部分电路提供工作电压或电流。设计方法设计方法 对于简单的数字逻辑电路的设计，一般是根据任务要求，画出逻辑状态真值表，利用各种方法
34、化简，求出最简逻辑表达式，最后画出逻辑电路。可近年来，由于中大规模集成电路的迅速发展，就使得数字逻辑电路的设计发生了根本性变化。现在设计中更多的是考虑如何利用各种常用的标准集成电路，设计出完整的数字逻辑电路系统。在设计中使用中、大规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此，在数字电路设计中，应充分考虑这一问题。数字逻辑电路组成 基本方法基本方法 数字逻辑电路总体方案设计的基本方法如下。首先根据总的功能和技术要求，把复杂的逻辑系统分解成若干系统，单元的数目不宜太多，每个单元也不能太复杂，以方便检修。其次是单元电路的设计，每个单元电路由标准集成电路
35、来组成，选择合适的集成电路及器件，构成单元电路。最后是考虑各单元电路间的连接，所有单元电路在时序上应协调一致，满足工作要求，相互间电气特性应匹配，保证电路正常、协调工作。数字电子电路设计举例数字电子电路设计举例计数、译码和显示电计数、译码和显示电路的设计路的设计 电路及工作原理电路及工作原理 3位计数器电路如图所示。利用74LS160同步计数器的CP端进行计数，其输出为十进制数，再利用74LS248进行4线/7线译码输出，驱动七段数码显示器显示某一位十进制数，组成一个09的十进制计数显示系统。若将74LS160进行级联，可显示多位数，如图所示，可显示的数字范围是000999。由于74LS160
36、是超前进位，因此在其CO端加一反相器。3位计数器电路 元器件选择元器件选择 十进制计数器选用低功耗肖特基系列的74LS160，共3片；BCD-译码器/驱动器选用74LS248，共3片；共阴极数码管选用LC5012，3片；与非门选用74LS00，1片；反相器选用74LS04，1片；1/8W碳膜电阻100,3只；单刀双掷开关，2只。调试方法调试方法 在计数器74LS160(1)的CP端连续输入单个脉冲(可用无抖动开关来提供CP脉冲，也可用脉冲信号发生器直接提供脉冲信号)，观察显示结果。电路中，74LS248的，和74LS160的，端均应接高电位(若所选集成电路为TTL集成电路，可以将这些端子悬空，
37、若选用集成电路为CMOS集成电路，则必须把这些端子接高电平)。在计数过程中，可将开关S2置于4端，对计数器清零。13.2概率及其计算概率及其计算13.2.1古典概率模型古典概率模型13.2.1古古典典概概率率模模型型课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标1.理解古典概型的定义；理解古典概型的定义；2会应用古典概型的概率公式解决实际问题；会应用古典概型的概率公式解决实际问题；3会用概率的加法公式求某些事件的概率会用概率的加法公式求某些事件的概率课前自主学案课前自主学案1从事件发生的可能性上来分，可分为从事件发生的可能性上来分，可分为_、_、_2对
38、立事件一定对立事件一定_互斥事件，互斥事件互斥事件，互斥事件_对立事件对立事件必然事件必然事件不可能事件不可能事件随机事件随机事件是是不一定是不一定是1古典概型的概念及概率公式古典概型的概念及概率公式2概率的几个基本性质概率的几个基本性质(1)概率的取值范围为概率的取值范围为_(2)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的 概 率 为的 概 率 为 1，_的概率为的概率为0.(3)概率加法公式为：如果事件概率加法公式为：如果事件A与与B为互斥为互斥事件，则事件，则P(AB)_特例：若特例：若A与与B为对立事件，则为对立事件，则P(A)_P(AB)_，P(AB)_.0,1必然事件必然事
39、件不可能事件不可能事件P(A)P(B)P(B)1P(B)101在区间在区间0,10上，任取一个数，这个数恰为上，任取一个数，这个数恰为2的概率模型属于古典概型吗？的概率模型属于古典概型吗？提示：提示：不是因为在区间不是因为在区间0,10上任取一个数，其上任取一个数，其试验结果是无限个，即试验结果是无限个，即中元素的个数为无限个，中元素的个数为无限个，所以不是古典概型所以不是古典概型2在同一试验中，对任意两个事件在同一试验中，对任意两个事件A、B，P(AB)P(A)P(B)一定成立吗？一定成立吗？提示：提示：不一定只有当不一定只有当A与与B互斥时，互斥时，P(AB)P(A)P(B)才成立才成立课
40、堂互动讲练课堂互动讲练古典概型的判断古典概型的判断一个试验是否为古典概型，在于这个试验是一个试验是否为古典概型，在于这个试验是否具有古典概型的两个特征否具有古典概型的两个特征有限性和等有限性和等可能性，并不是所有的试验都是古典概型可能性，并不是所有的试验都是古典概型 下列概率模型中，古典概型的个数为下列概率模型中，古典概型的个数为()(1)从从1,2，9,10中任取一个整数，求取到中任取一个整数，求取到1的概率；的概率；(2)在一个正方形在一个正方形ABCD内任意投一点内任意投一点P，求，求点点P刚好与点刚好与点A重合的概率；重合的概率；(3)向上抛掷一枚质地不均匀的硬币，求出现向上抛掷一枚质
41、地不均匀的硬币，求出现反面朝上的概率反面朝上的概率A1 B2C3 D0【思路点拨思路点拨】判断一个概率模型是否为古判断一个概率模型是否为古典概型，关键是看它是否满足以下两个特征：典概型，关键是看它是否满足以下两个特征：有限性；有限性；等可能性等可能性【解析解析】(1)是古典概型，因为试验所有可是古典概型，因为试验所有可能结果只有能结果只有10个，而且每个数被抽到的可能个，而且每个数被抽到的可能性相等，即满足有限性和等可能性，所以性相等，即满足有限性和等可能性，所以(1)是古典概型；是古典概型；(2)不是古典概型，而是以后我不是古典概型，而是以后我们要学到的几何概型；们要学到的几何概型；(3)也
42、不是古典概型，也不是古典概型，因为硬币不均匀，因此两面出现的可能性不因为硬币不均匀，因此两面出现的可能性不相等，所以相等，所以(3)不是古典概型不是古典概型【答案答案】A【名师点评名师点评】有限性与等可能性两个条件有限性与等可能性两个条件是判断是否是古典概型的依据，缺一不可是判断是否是古典概型的依据，缺一不可变式训练变式训练1判断下列试验是否为古典概型：判断下列试验是否为古典概型：(1)在数学的标准化考试中，选择题都是单选在数学的标准化考试中，选择题都是单选题，一般从题，一般从A，B，C，D四个选项中选择一四个选项中选择一个正确的答案若一位考生碰到一道题，他个正确的答案若一位考生碰到一道题，他
43、能肯定地排除一个选项，他从其他的三个选能肯定地排除一个选项，他从其他的三个选项中选出正确的答案；项中选出正确的答案；(2)连续投掷一枚硬币两次基本事件为：两连续投掷一枚硬币两次基本事件为：两次都是正面朝上，一次正面朝上一次反面朝次都是正面朝上，一次正面朝上一次反面朝上，一次反面朝上一次正面朝上，两次都是上，一次反面朝上一次正面朝上，两次都是反面朝上；反面朝上；(3)同时投掷两枚完全相同的骰子，所有可能同时投掷两枚完全相同的骰子，所有可能的结果记为：的结果记为：(1,1)，(1,2)，(1,3)，(1,4)，(1,5)，(1,6)，(2,2)，(2,3)，(2,4)，(2,5)，(2,6)，(3
44、,3)，(3,4)，(3,5)，(3,6)，(4,4)，(4,5)，(4,6)，(5,5)，(5,6)，(6,6)共共21个基本个基本事件事件古典概型概率的计算古典概型概率的计算使用古典概型概率公式应注意：使用古典概型概率公式应注意：(1)首先确定是否为古典概型；首先确定是否为古典概型；(2)A事件是什么，包含的基本事件有哪些事件是什么，包含的基本事件有哪些 袋中有袋中有6个球，其中个球，其中4个白球，个白球，2个红个红球，从袋中任意取出两球，求下列事件的概率：球，从袋中任意取出两球，求下列事件的概率：(1)A：取出的两球都是白球；：取出的两球都是白球；(2)B：取出的两球：取出的两球1个是白
45、球，另个是白球，另1个是红球个是红球【解解】设设4个白球的编号为个白球的编号为1,2,3,4；2个红个红球的编号为球的编号为5,6.从袋中的从袋中的6个小球中任取个小球中任取2个个球的取法有球的取法有(1,2)，(1,3)，(1,4)，(1,5)，(1,6)，(2,3)，(2,4)，(2,5)，(2,6)，(3,4)，(3,5)，(3,6)，(4,5)，(4,6)，(5,6)，共，共15种种(1)从袋中的从袋中的6个球中任取两个，所取的两球个球中任取两个，所取的两球全是白球的取法总数，即是从全是白球的取法总数，即是从4个白球中任个白球中任取两个的取法总数，共有取两个的取法总数，共有6种，为种，
46、为(1,2)，(1,3)，(1,4)，(2,3)，(2,4)，(3,4)【名师点评名师点评】本题关键是通过分析得出公本题关键是通过分析得出公式中的式中的m、n，即某事件所含基本事件数和基，即某事件所含基本事件数和基本事件的总数，然后代入公式求解本事件的总数，然后代入公式求解变式训练变式训练2甲、乙两人参加法律知识竞答，甲、乙两人参加法律知识竞答，共有共有10道不同的题目，其中选择题道不同的题目，其中选择题6道，判道，判断题断题4道，甲、乙两人依次各抽一道题道，甲、乙两人依次各抽一道题(1)甲抽到选择题，乙抽到判断题的概率是多甲抽到选择题，乙抽到判断题的概率是多少？少？(2)甲、乙两人中至少有甲
47、、乙两人中至少有1人抽到选择题的概人抽到选择题的概率是多少？率是多少？解：解：甲、乙两人从甲、乙两人从10道题中不放回地各抽一道题中不放回地各抽一道题，先抽的有道题，先抽的有10种抽法，后抽的有种抽法，后抽的有9种抽法，种抽法，故所有可能的抽法是故所有可能的抽法是10990种，即基本种，即基本事件总数是事件总数是90.(1)记记“甲抽到选择题，乙抽到判断题甲抽到选择题，乙抽到判断题”为事为事件件A，下面求事件，下面求事件A包含的基本事件数：甲抽包含的基本事件数：甲抽到选择题有到选择题有6种抽法，乙抽到判断题有种抽法，乙抽到判断题有4种抽种抽法，所以事件法，所以事件A的基本事件数为的基本事件数为
48、6424.两互斥事件的并事件的概率，等于这两个事件两互斥事件的并事件的概率，等于这两个事件的概率的和，即的概率的和，即P(AB)P(A)P(B)；两对；两对立事件的概率的和为立事件的概率的和为1，即，即P(A)P(A)1，故故P(A)1P(A)把复杂事件转化为互斥事把复杂事件转化为互斥事件和对立事件，利用公式求概率件和对立事件，利用公式求概率互斥、对立事件概率的求法互斥、对立事件概率的求法 某射手在一次射击中命中某射手在一次射击中命中9环的概率环的概率是是0.28，8环的概率是环的概率是0.19，不够，不够8环的概率环的概率是是0.29，计算这个射手在一次射击中命中，计算这个射手在一次射击中命
49、中9环环或或10环的概率环的概率【思路点拨思路点拨】在一次射击中，命中在一次射击中，命中9环、环、8环、不够环、不够8环彼此互斥，可用概率的加法公环彼此互斥，可用概率的加法公式求解式求解【解解】记这个射手在一次射击中记这个射手在一次射击中“命中命中10环环或或9环环”为事件为事件A，“命中命中10环环”、“命中命中9环环”、“命中命中8环环”、“不够不够8环环”分别为事件分别为事件A1、A2、A3、A4.由题意知由题意知A2、A3、A4彼此互斥，彼此互斥，P(A2A3A4)P(A2)P(A3)P(A4)0.280.190.290.76.又又A1与与A2A3A4互为对立事件，互为对立事件，P(A
50、1)1P(A2A3A4)10.760.24.A1与与A2互斥，且互斥，且AA1A2，P(A)P(A1A2)P(A1)P(A2)0.240.280.52.即命中即命中9环或环或10环的概率为环的概率为0.52.【名师点评名师点评】把某个事件看作是某些事件把某个事件看作是某些事件的和事件，且这些事件为互斥关系，才可用的和事件，且这些事件为互斥关系，才可用概率加法公式概率加法公式变式训练变式训练3某公务员去开会，他乘火车、某公务员去开会，他乘火车、轮 船、汽 车、飞 机 去 的 概 率 分 别 为轮 船、汽 车、飞 机 去 的 概 率 分 别 为0.3,0.2,0.1,0.4.(1)求他乘火车或乘飞
