模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課 程： 模電數(shù)電課程設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)……………………………………………………………·（1）</p><p>　　

2、1.1 課程設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………···（1）</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求…………………………………………………···（1）</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)……………………………………………………···（1）</p>

3、<p>　　2 電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖………………………………………………···（2）</p><p>　　2.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖……………………………………………………·····（2）</p><p>　　2.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………··&

4、#183;··（2）</p><p>　　3 各部分電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………···（3）</p><p>　　3.1 方波發(fā)生電路的工作原理………………………………………………···（3）</p><p>　　3.2 方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理………

5、……………………………··（4）</p><p>　　3.3 三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理…………………………………··（7） </p><p>　　3.4電路的參數(shù)選擇及計(jì)算……………………………………………………··（9）</p><p>　　3.5 總電路圖………………………………………………

6、…………………··（10）</p><p>　　4 電路仿真……………………………………………………………………··（12）</p><p>　　4.1 方波---三角波發(fā)生電路的仿真…………………………………………·（12）</p><p>　　4.2 三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的仿真………………………………………

7、·（12）</p><p>　　5 電路的安裝與調(diào)試…………………………………………………………··（14）</p><p>　　5.1 方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試…………………………………·（14）</p><p>　　5.2 三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的安裝與調(diào)試………………………………·（14）<

8、;/p><p>　　5.3 總電路的安裝與調(diào)試……………………………………………………··（15）</p><p>　　5.4 電路安裝與調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法………………………··（15）</p><p>　　6電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果……………………………………………………………··（18）</p>

9、;<p>　　6.1 方波---三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果……………………………………·（18）</p><p>　　6.2 三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果…………………………………·（18）</p><p>　　6.3 實(shí)測(cè)電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法……………………………………（18）</p><p>　　7 收獲與體會(huì)……

10、……………………………………………………………··（20）</p><p>　　8 儀器儀表明細(xì)清單…………………………………………………………··（21）</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………··（22）</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)的目的及任

11、務(wù)</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　（1）掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法</p><p>　?。?）掌握模擬IC器件的應(yīng)用</p><p>　?。?）培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求</p><p&

12、gt;　?。?）設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器</p><p>　?。?）輸出波形：方波、三角波；</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　（1）頻率范圍 ：在1900－2100Hz范圍內(nèi)可調(diào) ；</p><p>　　（2）輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，</p><p>

13、<b>　　1</b></p><p>　　2 電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖</p><p>　　2.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖</p><p>　　2.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器

14、具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。</p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　3 各部分電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 方波發(fā)生電

15、路的工作原理</p><p><b>　　圖1.方波發(fā)生電路</b></p><p>　　此電路由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為</p><p>　　延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓Uo=+Uz,則同相輸入端電位Up=+UT。Uo通過(guò)R3對(duì)電容C正向充電，如圖所示。反相輸入

16、端電位n隨時(shí)間t的增長(zhǎng)而逐漸增高，當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)，Un趨于+Uz；但是，一旦Un=+Ut,再稍增大，Uo從+Uz躍變?yōu)?Uz,與此同時(shí)Up從+Ut躍變?yōu)?Ut。隨后，Uo又通過(guò)R3對(duì)電容C反向充電，如圖所示。Un隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)而減低，當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)，Un趨于-Uz；但是，一旦Un=-Ut,再減小，Uo就從-Uz躍變?yōu)?Uz，Up從-Ut躍變?yōu)?Ut，電容又開始正相充電。</p><p><b>　　3

17、</b></p><p>　　上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。</p><p><b>　　圖2.方波的波形圖</b></p><p>　　3.2 方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>　　圖3.方波-三角波轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　4<

18、/b></p><p>　　圖4.方波—三角波發(fā)生電路的波形圖及滯回比較器的電壓傳輸特性</p><p>　　若a點(diǎn)斷開，運(yùn)算發(fā)大器A1與R1、R2及R3、RP1組成電壓比較器，C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放的反相端接基準(zhǔn)電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R1稱為平衡電阻。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負(fù)電源電壓-Vee（|+Vcc

19、|=|-Vee|）, 當(dāng)比較器的U+=U-=0時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。設(shè)Uo1=+Vcc,則 </p><p>　　將上式整理，得比較器翻轉(zhuǎn)的下門限單位Uia-為</p><p>　　若Uo1=-Vee,

20、則比較器翻轉(zhuǎn)的上門限電位Uia+為</p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　比較器的門限寬度</b></p><p>　　由以上公式可得比較器的電壓傳輸特性，如圖4所示。</p><p>　　a點(diǎn)斷開后，運(yùn)放A2與R4、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波U

21、o1，則積分器的輸出Uo2為　</p><p><b>　　時(shí)，</b></p><p><b>　　時(shí)，</b></p><p>　　可見積分器的輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系如圖4所示。</p><p>　　a點(diǎn)閉合，既比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則

22、自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為</p><p>　　方波-三角波的頻率f為</p><p>　　由以上兩式可以得到以下結(jié)論：</p><p>　　（1)電位器RP2在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C2改變頻率的范圍，PR2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。</p><p><b>　　6<

23、;/b></p><p>　　(2)方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過(guò)電源電壓+Vcc。</p><p>　　(3)電位器RP1可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波-三角波的頻率。</p><p>　　3.3 三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>　　圖5.三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路</p>

24、<p>　　三角波——正弦波的變換電路主要由差分放大電路來(lái)完成。</p><p>　　差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)</p><p><b>　　7</b></p><p>　　點(diǎn)。特別是作為直流放大器，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線

25、的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：</p><p><b>　　式中　　</b></p><p>　　——差分放大器的恒定電流；</p><p>　　——溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25oc時(shí)，UT≈26mV。</p><p>　　如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為</p><p>　　式中　　

26、Um——三角波的幅度；</p><p>　　T——三角波的周期。</p><p>　　為使輸出波形更接近正弦波，由圖可見：</p><p>　　傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好；</p><p>　　三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。</p><p>　　圖為實(shí)現(xiàn)三角波——正弦波變換的電路。其中Rp1

27、調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp2調(diào)整電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來(lái)減小差分放大器的線性區(qū)。電容C1,C2,C3為隔直電容，C4為濾波電</p><p><b>　　8</b></p><p>　　容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。</p><p>　　圖6.三角波—正弦波變換</p><p>　　3.4電路的參數(shù)選擇及計(jì)算&

28、lt;/p><p>　　3.4.1.方波-三角波中電容C1變化</p><p>　　實(shí)物連線中，我們一開始很長(zhǎng)時(shí)間出不來(lái)波形，后來(lái)將C2從10uf（理論時(shí)可出來(lái)波形）換成0.1uf時(shí)，順利得出波形。實(shí)際上，分析一下便知當(dāng)C2=10uf時(shí)，頻率很低，不容易在實(shí)際電路中實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　9 </b></p>

29、<p>　　.1 方波---三角波發(fā)生電路的仿真</p><p>　　圖8.方波-三角波仿真</p><p><b>　　12</b></p><p>　　圖9.三角波-正弦波仿真</p><p><b>　　13</b></p><p>　　5 電路的安裝與調(diào)試

30、</p><p>　　5.1 方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　5.1.1按裝方波——三角波產(chǎn)生電路</p><p>　　（1） 把兩塊741集成塊插入面包板，注意布局；</p><p>　?。?） 分別把各電阻放入適當(dāng)位置，尤其注意電位器的接法；</p><p>　　（3）按圖接線，注意直流源

31、的正負(fù)及接地端。</p><p>　　5.1.2調(diào)試方波——三角波產(chǎn)生電路</p><p>　?。?）接入電源后，用示波器進(jìn)行雙蹤觀察；</p><p>　?。?）調(diào)節(jié)RP1，使三角波的幅值滿足指標(biāo)要求；</p><p>　?。?） 調(diào)節(jié)RP2，微調(diào)波形的頻率；</p><p>　?。?） 觀察示波器，各指標(biāo)達(dá)到要求后

32、進(jìn)行下一部按裝。</p><p>　　5.4.1方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào) </p><p>　　由于比較器A1與積分器A2組成正反饋閉環(huán)電路，同時(shí)輸出方波與三角波，這兩個(gè)單元電路可以同時(shí)安裝。需要注意的是，安裝電位器RP1與RP2之前，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值，如設(shè)計(jì)舉例題中，應(yīng)先使RP1=10KΩ,RP2取（2.5-70）KΩ內(nèi)的任一值,否則電路可能會(huì)不起振。只要電路接線正確，上電后，U

33、O1的輸出為方波，UO2的輸出為三角波，微調(diào)RP1,使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求有，調(diào)節(jié)RP2，則輸出頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。</p><p>　?。?）性能指標(biāo)測(cè)量與誤差分析</p><p>　　1）放波輸出電壓Up—p《=2Vcc是因?yàn)檫\(yùn)放輸出極有PNP型兩種晶體組成復(fù)合互補(bǔ)對(duì)稱電路，輸出方波時(shí)，兩管輪流截止與飲和導(dǎo)通，由于導(dǎo)通時(shí)輸出電阻的影響，使方波輸出度小于電源電壓值。&

34、lt;/p><p>　　2）方波的上升時(shí)間T，主要受預(yù)算放大器的限制。如果輸出頻</p><p><b>　　16 </b></p><p>　　率的 限制?？山佣砑铀匐娙軨1，一般取C1為幾十皮法。用示波器或脈沖示波器測(cè)量T </p><p><b>　　17</b></p><p

35、><b>　　6電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　6.1 方波---三角波發(fā)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　18</b></p><p><b>　　19</b></p><p><b>　　7 收獲與體會(huì)</b></p

36、><p>　　一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，在這一星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過(guò)程中我感觸頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。</p><p>　　其次，這次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更加默契，體會(huì)了在接好電路后測(cè)試出波形的那種喜悅。</p>

37、<p>　　在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們遇到了不少的問(wèn)題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問(wèn)題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問(wèn)題一一解決，那種心情別提有多高興啊。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問(wèn)題，有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形，講解知識(shí)點(diǎn)，實(shí)在令我感動(dòng)。</p><p>　　總之，這次的課程設(shè)計(jì)對(duì)我的幫助很大，讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足，以及自己的優(yōu)勢(shì)。在接下來(lái)的學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加的努力

38、。</p><p><b>　　20</b></p><p>　　8 儀器儀表明細(xì)清單</p><p>　　(1)直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　(2)雙蹤示波器 </p><p>　　(3)萬(wàn) 用 表 &

39、lt;/p><p>　　(4)運(yùn) 放741 </p><p>　　(5)電位器50K </p><p>　　100K </p><p>　　100Ω </p><p>　　(6)電 容470μF </p>

40、<p>　　10μF </p><p>　　1μF </p><p>　　0.1μF </p><p>　　0.01μF </p><p>　　(7)電 阻100Ω </p><p>　　2KΩ

41、 </p><p>　　6.8KΩ </p><p>　　10KΩ </p><p>　　15KΩ </p><p>　　20KΩ </p><p>　　51KΩ </p><p>　　(8) 三極管901

42、3 </p><p>　　(9) 面　包　板 </p><p>　　(10)剪　　　刀　　　　　 </p><p>　　(11)儀器連接線 </p><p>　　(12)電 源 線 </p><p>　　(13)電 烙 鐵

43、 </p><p>　　(14)焊 錫 絲 </p><p>　　(15) 螺 絲 刀 </p><p><b>　　21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　童詩(shī)白主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）