電壓課程設(shè)計報告---窗口電壓音響顯示電路設(shè)計報告

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　學(xué) 院： 電氣及電子工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、： </p><p>　　完成時間： 2011年12月23日 </p><p>　　成 績： </p><p>　　窗口電壓音響顯示電路設(shè)計報告</p><p><b>

3、;　　設(shè)計要求</b></p><p>　　輸入信號為交流信號，當(dāng)3v<ui<6v時喇叭響。</p><p>　　當(dāng)ui為其他電壓時，喇叭不響。</p><p><b>　　設(shè)計的作用、目的 </b></p><p>　　掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法，學(xué)會用面包板對電路進(jìn)行仿真，使

4、學(xué)生加強(qiáng)對電子技術(shù)電路的理解。</p><p>　　培養(yǎng)自己的實踐能力，解決問題的能力及現(xiàn)有知識基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。</p><p>　　通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。</p><p>　　培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，通過團(tuán)隊合作體會到團(tuán)隊的重要性以及團(tuán)結(jié)精神。</p><p>　　學(xué)會獨(dú)立應(yīng)用電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計電路并實

5、現(xiàn)一定的功能。</p><p>　　掌握Multisim的使用使用方法，并完成對電路的仿真、調(diào)試。</p><p>　　熟悉Multisim軟件設(shè)計流程，并掌握簡單的模塊設(shè)計。</p><p>　　掌握Multisim軟件在設(shè)計硬件電路中的應(yīng)用，并熟悉硬件設(shè)計流程。</p><p>　　將軟件仿真結(jié)果與實際電路結(jié)果進(jìn)行對比。</p>

6、;<p>　　10.學(xué)會查詢資料、方案比較，以及設(shè)計計算及制作調(diào)試環(huán)節(jié)。</p><p>　　11.掌握電子線路設(shè)計的基礎(chǔ)方法和一般過程，能靈活的應(yīng)用已學(xué)過的集成模塊構(gòu)成電路實現(xiàn)要求的功能。</p><p>　　12.通過電子技術(shù)的課程設(shè)計使學(xué)生能夠?qū)﹄娮蛹夹g(shù)及應(yīng)用有進(jìn)一步的理解，同時也鞏固了所學(xué)的模電與數(shù)電知識，使所學(xué)的電子技術(shù)應(yīng)用于實際，貼近生活，走向社會，增加學(xué)習(xí)的動力

7、。</p><p>　　13.此外電子技術(shù)課程設(shè)計的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生動手實踐，搭建電路的能力，將理論與實際相結(jié)合的主要體現(xiàn)，使學(xué)生們能夠在學(xué)習(xí)理論知識的同時，對電子元器件及電子技術(shù)這門技術(shù)有更深的認(rèn)識，隨著電子技術(shù)應(yīng)用的推廣，本次設(shè)計也是培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的必要途徑。</p><p><b>　　設(shè)計的具體實現(xiàn)</b></p><p><b

8、>　　系統(tǒng)概述</b></p><p>　　此電路由LM324，二極管，電阻組成。兩個運(yùn)放組成一個電壓上下 限比較器。</p><p>　　電路組成及工作原理：</p><p>　　窗口電壓音響顯示電路：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及多諧振蕩器組成窗口電壓音響顯示電路。兩個運(yùn)放組成一個電壓上下限比較器，電阻R1、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R

9、2、R3組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui >U1時，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui＜U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍時，蜂鳴器發(fā)出響聲，這便是一個電壓雙限指示器。若選擇U2 > U1，則當(dāng)輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時，蜂鳴器發(fā)出響聲，這是一個“窗口”電壓指示器.看懂已知電路圖，將各部分電子器件按電路圖連接在一起，實現(xiàn)預(yù)計的實驗結(jié)果。&l

10、t;/p><p>　　2．單元電路設(shè)計(或仿真)與分析</p><p><b>　　(1)LM324</b></p><p>　　LM324是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝,它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器, 除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號來表示,它有5個引出腳,其中“+”、“-”為兩個信號

11、輸入端,“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中,Vi-（-）為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反;Vi+（+）為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的 引腳排列見圖:</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　LM324內(nèi)部引腳圖如下圖所示：</p>&

12、lt;p>　　本次實驗v+為9V</p><p>　　LM324為四運(yùn)放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。，內(nèi)部有四個運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。電路功耗很小，lm324工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負(fù)雙電源±1．5V～±15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為O～Vcc。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互單獨(dú)。每一組運(yùn)算

13、放大器可用如圖所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324引腳排列見圖1。2。 lm124、lm224和lm324引腳功能及內(nèi)部電路完全一致。lm124是軍品；lm224為工業(yè)品；而lm3

14、24為民品。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等特點(diǎn)，因此他被非常廣泛的應(yīng)用在各種電路中</p><p>　　當(dāng)LM324作為比較器時</p><p>　　當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大,如LM324運(yùn)放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時運(yùn)放便形成一

15、個電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時，運(yùn)放輸出低電平。</p><p>　　附圖中使用兩個運(yùn)放組成一個電壓上下限比較器，電阻R1、R1ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui >U1時，運(yùn)放A1輸出高電平；</p&g

16、t;<p>　　當(dāng)Ui <U2時，運(yùn)放A2輸出高電平。運(yùn)放A1、A2只要有一個輸出高電平，晶體管BG1就會導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED就</p><p><b>　　會點(diǎn)亮。 </b></p><p>　　若選擇U1>U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點(diǎn)亮，這便是一個電壓雙限指示器。 </p><p>

17、;　　若選擇U2 > U1，則當(dāng)輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點(diǎn)亮，這是一個“窗口”電壓指示器。 </p><p>　　此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。 </p><p><b>　　?單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 </b></p><p>　　見附圖1。此電路可用在一些自動控制系統(tǒng)中。電

18、阻R1、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A1負(fù)輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準(zhǔn)。</p><p>　　靜態(tài)時，電容C1充電完畢，運(yùn)放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V+，故A1輸出高電平。當(dāng)輸入電壓Ui變?yōu)榈碗娖綍r，二極管D1導(dǎo)通，電容C1通過D1迅速放電，使U2突然降至地電平，此時因為U1>U2，故運(yùn)放A1輸出低電平。</p><p>　　當(dāng)輸入電壓變高時，二極管D1截止，電源電壓

19、R3給電容C1充電，當(dāng)C1上充電電壓大于U1時，既U2>U1，A1輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單</p><p><b>　　穩(wěn)觸發(fā)。</b></p><p>　　顯然，提高U1或增大R2、C1的數(shù)值，都會使單穩(wěn)延時時間增長，反之則縮短。如果將二極管D1去掉，則此電路具有加電延時功能。剛加電時，U1>U2，運(yùn)放A1輸出低電平，隨著電容C1不斷充電，U2

20、不斷升</p><p>　　高，當(dāng)U2>U1時，A1輸出才變?yōu)楦唠娖健?lt;/p><p><b>　　參考圖2。</b></p><p>　　圖 1 圖 2 </p><p><b>　　?反相交流放大器</b></p>

21、<p>　　電路見附圖。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電，</p><p>　　由R1、R2組成1/2V+偏置，C1是消振電容。</p><p>　　放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定：Av=-Rf/Ri。負(fù)號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給數(shù)值，Av=-10。此電路輸入電阻為Ri。一般情況下先

22、取Ri與信號源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。Co和Ci為耦合電容。</p><p><b>　　?同相交流放大器 </b></p><p>　　見附圖。同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過R3對運(yùn)放進(jìn)行偏置。 電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為R3。R4的阻值范

23、圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。 </p><p>　　?交流信號三分配放大器 </p><p>　　此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。而對信號源的影響極小。因運(yùn)放</p><p>　　Ai輸入電阻高，運(yùn)放A1-A4均把輸出端直接接到負(fù)輸入端，信號輸入至正輸入端，相當(dāng)于同相放大狀態(tài)時Rf=0的情況，故各</p>&

24、lt;p>　　放大器電壓放大倍數(shù)均為1，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。</p><p>　　R1、R2組成1/2V+偏置，靜態(tài)時A1輸出端電壓為1/2V+，故運(yùn)放A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號。</p><p><b>　　?有源帶通濾波器 </b></p><p>　　許多音響裝置的頻譜分

25、析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個不同頻段的信號，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多</p><p>　　少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1，品質(zhì)因數(shù) ，3dB帶</p><p>　　寬B=1/（п*R3*C）也可根據(jù)設(shè)計確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。</p><p>

26、　　R1=Q/（2пfoAoC），R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC），R3=2Q/（2пfoC）。上式中，當(dāng)fo=1KHz時，C取0.01Uf。此電路亦可用</p><p><b>　　于一般的選頻放大。</b></p><p>　　此電路亦可使用單電源，只需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。 </p><

27、p><b>　　LM324的特點(diǎn)：</b></p><p><b>　　1.短跑保護(hù)輸出</b></p><p><b>　　2.真差動輸入級</b></p><p>　　3.可單電源工作：3V-32V</p><p>　　4.低偏置電流：最大100nA（LM324A）&

28、lt;/p><p>　　5.每封裝含四個運(yùn)算放大器。</p><p>　　6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?lt;/p><p>　　7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源</p><p>　　8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列</p><p>　　9.輸入端具有靜電保護(hù)功能</p><p>　　（2）．Multisim 軟件簡介：加拿

29、大 EWB （Electrical Workbench） EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0 Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 10 目前在各高校教學(xué)中普遍使用 Multisim2001，網(wǎng)上最為普遍的是 Multisim 9，NI 于 20 07 年 08 月 26 日發(fā)行 NI 系列電子電路設(shè)計軟件，NI Multisim v 10 作為其中一個組成部

30、 分包含于其中。 EDA 就是“Electronic Design Automation”的縮寫技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛應(yīng) 用。發(fā)達(dá)國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計。一臺電子產(chǎn)品的設(shè)計過程，從 概念的確立，到包括電路原理、PCB 版圖、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA 的構(gòu)建及仿真、 外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級設(shè)計，再到 PCB 鉆孔圖、自動貼片、 焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在

31、計算機(jī)上完成。EDA 技術(shù)借 助計算機(jī)存儲量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，可對設(shè)計方案</p><p>　　3．電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　`1. 在實際連電路時，會出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于試驗箱的質(zhì)量和試驗器件的質(zhì)量不好的關(guān)系。這時可用萬用表測量各個接頭的電壓來判斷是否是接觸不好。</p><p>　　要注意每個元器件的工作原理和功能，以及邏輯器件的管

32、腳圖，以免因此而造成不必要的過失。</p><p>　　搭接工作完成后，做一次系統(tǒng)的檢查，如果各部分連線正確，方可接通電源，進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試中如果發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與設(shè)計要求不符合，可從簡單部分或某一個預(yù)知特性的點(diǎn)開始，逐級進(jìn)行查找，逐步縮小故障可能存在的范圍，直到查出故障點(diǎn)并排除，使之達(dá)到預(yù)定的目的。</p><p>　　要注意芯片接電源端和接地端是否連接，如若不連接會引起電路失敗。這是經(jīng)常出現(xiàn)

33、的一種問題。</p><p>　　注：實驗中兩個39千歐的電阻均改成了10千歐的電阻，并且電壓12v改成了9v。</p><p>　　心得體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等</p><p>　　在課程設(shè)計中運(yùn)用所學(xué)知識將其付諸實踐，這并不是在課后看書過程中的深入理解，需要的是一種理論聯(lián)系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實際的動手操作則完全不同

34、，需要考慮實際中的很多問題。</p><p>　　在實際的調(diào)試過程中，面包板可能會出現(xiàn)接觸不良等狀況。這是由于面包板本身的構(gòu)造等因素引起的。</p><p>　　要注意每個元器件的工作原理和功能，以及邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過失。</p><p>　　在課程設(shè)計實習(xí)中通過對電路的連接懂得了如何通過設(shè)計的分析對所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最

35、合適的位置。在導(dǎo)線的連接上，如何選擇導(dǎo)線走向是關(guān)鍵，我們應(yīng)該盡量保證所連電路一清二楚。</p><p>　　我們在實驗中遇到一些自己無法弄明白的問題，可以請教一些同學(xué)。在設(shè)計時和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的想法，其他人的設(shè)計一定有值得你借鑒的地方。</p><p>　　實現(xiàn)過程中不僅要求對知識的掌握要足夠準(zhǔn)確與精通，更要有絕對

36、的耐心與細(xì)心。我在這次的實習(xí)中其實就有連錯線的時候，很難檢查出來，費(fèi)了好長時間才檢查出來</p><p>　　由于芯片的問題我們浪費(fèi)了很多的時間，而且在實驗過程中也有同學(xué)因為某根導(dǎo)線短路或斷路的問題一直沒能成功，由于線路復(fù)雜所以很難找到問題的根源，所以我們在開始連電路之前，一定要細(xì)心檢查器件，所謂磨刀不誤砍柴工，這樣會省掉很多時間。</p><p>　　有一個問題很多同學(xué)都會犯，就是LM3

37、24的4引腳忘接電源，11引腳忘接地，這樣會使芯片無法工作，在以后的實驗中我們應(yīng)該注意。</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計使我對模擬電子電路、數(shù)字電子電路的相關(guān)知識的理解更加深刻，學(xué)會了應(yīng)用電子電路的知識設(shè)計電路的思路和方法。</p><p>　　本次課程設(shè)計中應(yīng)用了Multisim這一功能強(qiáng)大的仿真軟件，在一</p><p>　　天的課程設(shè)計中使我掌握了Mu

38、ltisim的使用方法，并完成了對設(shè)計電路的搭接、仿真、調(diào)試，為以后在學(xué)習(xí)和工作中使用Multisim打下了基礎(chǔ)。在設(shè)計、仿真過程中出現(xiàn)了許多問題，但經(jīng)過思考和同學(xué)的討論順利的完成了本次課程設(shè)計，訓(xùn)練了我們思考問題和解決問題的能力，是對我們能力品質(zhì)的一種提高。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計我們清楚的認(rèn)識到自己專業(yè)知識的匱乏，我們應(yīng)在課余時間多閱讀相關(guān)知識的書籍，來提高自身文化水平。</p>

39、<p>　　真心希望以后能有機(jī)會在老師的帶領(lǐng)下探索知識的奧秘。</p><p>　　在大學(xué)期間我們應(yīng)多汲取各方面的知識來充實自己。</p><p><b>　　五．附錄</b></p><p>　　本次實驗所用器件有： </p><p>　　注：實驗中兩個39千歐的電阻均改成了10千歐的電阻，并且電壓12v改成

40、了9v。</p><p><b>　　六．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　序號·作者名·書刊名·出版杜·出版時間(刊號)</p><p>　　1.閻石 《 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 高等教育出版社 1998</p><p>　　2.房國志 《模擬電子技術(shù)基