電壓課程設計報告---窗口電壓音響顯示電路設計報告

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

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計報告</p><p><b>

3、;　　設計要求</b></p><p>　　輸入信號為交流信號，當3v<ui<6v時喇叭響。</p><p>　　當ui為其他電壓時，喇叭不響。</p><p><b>　　設計的作用、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，學會用面包板對電路進行仿真，使

4、學生加強對電子技術(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)有知識基礎上的創(chuàng)新。</p><p>　　通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)獨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，通過團隊合作體會到團隊的重要性以及團結(jié)精神。</p><p>　　學會獨立應用電子技術(shù)進行設計電路并實

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軟件設計流程，并掌握簡單的模塊設計。</p><p>　　掌握Multisim軟件在設計硬件電路中的應用，并熟悉硬件設計流程。</p><p>　　將軟件仿真結(jié)果與實際電路結(jié)果進行對比。</p>

6、;<p>　　10.學會查詢資料、方案比較，以及設計計算及制作調(diào)試環(huán)節(jié)。</p><p>　　11.掌握電子線路設計的基礎方法和一般過程，能靈活的應用已學過的集成模塊構(gòu)成電路實現(xiàn)要求的功能。</p><p>　　12.通過電子技術(shù)的課程設計使學生能夠?qū)﹄娮蛹夹g(shù)及應用有進一步的理解，同時也鞏固了所學的模電與數(shù)電知識，使所學的電子技術(shù)應用于實際，貼近生活，走向社會，增加學習的動力

7、。</p><p>　　13.此外電子技術(shù)課程設計的主要目的是培養(yǎng)學生動手實踐，搭建電路的能力，將理論與實際相結(jié)合的主要體現(xiàn)，使學生們能夠在學習理論知識的同時，對電子元器件及電子技術(shù)這門技術(shù)有更深的認識，隨著電子技術(shù)應用的推廣，本次設計也是培養(yǎng)當代大學生的必要途徑。</p><p><b>　　設計的具體實現(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，為運放A1設定比較電平U1；電阻R

9、2、R3組成分壓電路，為運放A2設定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負輸入端之間，當Ui >U1時，運放A1輸出高電平；當Ui＜U2，則當輸入電壓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)預計的實驗結(jié)果。&l

10、t;/p><p>　　2．單元電路設計(或仿真)與分析</p><p><b>　　(1)LM324</b></p><p>　　LM324是四運放集成電路,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算放大器, 除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖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為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。，內(nèi)部有四個運算放大器，有相位補償電路。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算放大器，除電源共用外，四組運放相互單獨。每一組運算

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，因此他被非常廣泛的應用在各種電路中</p><p>　　當LM324作為比較器時</p><p>　　當去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大,如LM324運放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時運放便形成一

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）。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。</p><p>　　附圖中使用兩個運放組成一個電壓上下限比較器，電阻R1、R1ˊ組成分壓電路，為運放A1設定比較電平U1；電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運放A2設定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負輸入端之間，當Ui >U1時，運放A1輸出高電平；</p&g

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

17、;　　若選擇U2 > U1，則當輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點亮，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，為運放A1負輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準。</p><p>　　靜態(tài)時，電容C1充電完畢，運放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V+，故A1輸出高電平。當輸入電壓Ui變?yōu)榈碗娖綍r，二極管D1導通，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，故運放A1輸出低電平。</p><p>　　當輸入電壓變高時，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行交流放大，可用于擴音機前置放大等。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是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過R3對運放進行偏置。 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。因運放</p><p>　　Ai輸入電阻高，運放A1-A4均把輸出端直接接到負輸入端，信號輸入至正輸入端，相當于同相放大狀態(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，只需將運放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運放正輸入端既可。 </p><

27、p><b>　　LM324的特點：</b></p><p><b>　　1.短跑保護輸出</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.每封裝含四個運算放大器。</p><p>　　6.具有內(nèi)部補償?shù)墓δ堋?lt;/p><p>　　7.共模范圍擴展到負電源</p><p>　　8.行業(yè)標準的引腳排列</p><p>　　9.輸入端具有靜電保護功能</p><p>　?。?）．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)在電子設計領域得到廣泛應 用。發(fā)達國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設計。一臺電子產(chǎn)品的設計過程，從 概念的確立，到包括電路原理、PCB 版圖、單片機程序、機內(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、計算機上完成。EDA 技術(shù)借 助計算機存儲量大、運行速度快的特點，可對設計方案</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，進行調(diào)試。調(diào)試中如果發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與設計要求不符合，可從簡單部分或某一個預知特性的點開始，逐級進行查找，逐步縮小故障可能存在的范圍，直到查出故障點并排除，使之達到預定的目的。</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、存在問題和進一步的改進意見等</p><p>　　在課程設計中運用所學知識將其付諸實踐，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>　　在課程設計實習中通過對電路的連接懂得了如何通過設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。在導線的連接上，如何選擇導線走向是關鍵，我們應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。在設計時和同學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確與精通，更要有絕對

36、的耐心與細心。我在這次的實習中其實就有連錯線的時候，很難檢查出來，費了好長時間才檢查出來</p><p>　　由于芯片的問題我們浪費了很多的時間，而且在實驗過程中也有同學因為某根導線短路或斷路的問題一直沒能成功，由于線路復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該注意。</p><p>　　通過這次的課程設計使我對模擬電子電路、數(shù)字電子電路的相關知識的理解更加深刻，學會了應用電子電路的知識設計電路的思路和方法。</p><p>　　本次課程設計中應用了Multisim這一功能強大的仿真軟件，在一</p><p>　　天的課程設計中使我掌握了Mu

38、ltisim的使用方法，并完成了對設計電路的搭接、仿真、調(diào)試，為以后在學習和工作中使用Multisim打下了基礎。在設計、仿真過程中出現(xiàn)了許多問題，但經(jīng)過思考和同學的討論順利的完成了本次課程設計，訓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>　　通過此次課程設計我們清楚的認識到自己專業(yè)知識的匱乏，我們應在課余時間多閱讀相關知識的書籍，來提高自身文化水平。</p>

39、<p>　　真心希望以后能有機會在老師的帶領下探索知識的奧秘。</p><p>　　在大學期間我們應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</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 》 高等教育出版社 1998</p><p>　　2.房國志 《模擬電子技術(shù)基