方波發(fā)生電路課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p><b>　　課 題： </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　班 級(jí)： <

2、/b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的</b></p><p>&

3、lt;b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　2.1 概述 </b></p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案選擇論證</p>&

4、lt;p><b>　　2.3電路工作原理</b></p><p><b>　　2.4參數(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　2.5各元器件</b></p><p><b>　　3.電路仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　4.

5、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)占空比可調(diào)的矩形波函數(shù)發(fā)生器。</p><p&g

6、t;<b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1輸出波頻率為500Hz。</p><p>　　2輸出波形幅值為2V。</p><p>　　3輸出波形占空比可調(diào)（0.2～0.8)。</p><p>　　4電路圖用Multisim進(jìn)行仿真。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)

7、方案</b></p><p><b>　　2.1概述</b></p><p>　　矩形波發(fā)生電路在測(cè)量、自動(dòng)控制、通訊、無(wú)線電廣播和遙控等許多技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，甚至在收音機(jī)、電視機(jī)和電子表等日常生活用品中也離不開(kāi)它?？傊匦尾òl(fā)生電路廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域中。</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案選擇

8、論證</p><p>　　矩形波發(fā)生電路實(shí)際上是由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)RC充放電回路組成。其中，集成運(yùn)放和電阻R1和R2組成滯回比較器，電阻R和電容C構(gòu)成充放電回路，穩(wěn)壓管和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器的電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±UZ。在矩形波發(fā)生電路中，如圖1所示電位器Rw和二極管D1、D2的作用是將電容充電和放電的回路分開(kāi)，并調(diào)節(jié)充電和放電兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的比。</p><p

9、>　　矩形波發(fā)生電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，它有兩個(gè)暫態(tài)，一個(gè)是低電平，另一個(gè)是高電平。</p><p>　　要想達(dá)到這種效果可采用滯回比較器，同時(shí)利用RC充放電回路來(lái)改變集成運(yùn)放反向輸入端的輸入電壓即u-=uc。當(dāng)電容上的電壓上升到u-=u+時(shí)，滯回比較器的輸出端將發(fā)生跳變，由高電平跳變成低電平。當(dāng)電容上的電壓下降到u-=u+時(shí)，滯回比較器的輸出端將再次發(fā)生跳變，由低電平跳變成高電平。以后又重復(fù)上述過(guò)程。如此電容反復(fù)地

10、進(jìn)行充電和放電，滯回比較器的輸出端反復(fù)地在高電平和低電平之間跳變，于是產(chǎn)生了正負(fù)交替的矩形波。</p><p>　　因此，在選擇矩形波發(fā)生電路時(shí)，采用滯回比較器和RC充放電回路來(lái)構(gòu)成矩形波發(fā)生電路。</p><p>　　圖1 矩形波發(fā)生電路框圖</p><p><b>　　2.3電路工作原理</b></p><p>　　

11、如圖所示電路中，通過(guò)R5和穩(wěn)壓管D4、D3對(duì)輸出限幅，如果它們的穩(wěn)壓值相等，即UZ1=UZ2=UZ，那么電路輸出電壓正、負(fù)幅度對(duì)稱：UOH=+UZ,UOL=-UZ，同相端電位U+由uo通過(guò)R3、R4分壓后得到，這是引入的正反饋；反相端電壓U—受積分器電容兩端的電壓UC控制。</p><p>　　當(dāng)電路接通電源時(shí)，U+與U—必存在差別。U+>U—或U+<U—是隨機(jī)的。盡管這種差別極其微小，但一旦出現(xiàn)U+

12、>U—，uo=UOL=+UZ。反之，當(dāng)出現(xiàn)U+<U—，uo=UOL=-U。Uo不可能居于其中間值。設(shè)t=0，電容兩端電壓uo=0，滯回比較器的輸出電壓uo=+UZ，則集成運(yùn)放同相輸入端的電位為</p><p><b>　　U+=+UZ</b></p><p>　　此時(shí)，輸出電壓uo=+UZ對(duì)電容充電，使U—=uc由零逐漸上升。在U—等于U+以前，uo=+U

13、Z不變。當(dāng)U—大于等于U+時(shí)，輸出電壓uo高電平+UZ跳變?yōu)榈碗娖?UZ。</p><p>　　當(dāng)uo=-UZ時(shí)，集成運(yùn)放同相輸入端的電位也隨之發(fā)生跳變，其值為</p><p><b>　　U+=-UZ</b></p><p>　　同時(shí)電容器經(jīng)R放大，使U—=uc逐漸下降。在U—等于U+以前，uo=-UZ不變，當(dāng)U—小于等于U+時(shí)，uo從-UZ

14、跳變?yōu)?UZ，U+也隨之跳變?yōu)閁Z，電容器C再次充電。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，從uo輸出矩形波。在矩形波發(fā)生電路中，如圖1所示電位器Rw和二極管D1、D2的作用是將電容充電和放電的回路分開(kāi)，并調(diào)節(jié)充電和放電兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的比例。若將電位器的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)減少，放電時(shí)間常數(shù)增大。因此輸出端端為高電平的時(shí)間縮短，輸出端為低電平的時(shí)間變長(zhǎng)，Uc和Uo的波形如圖2所示，圖中</p><p>　　T1＜T2。

15、相反，如果將電位器滑動(dòng)端向上移動(dòng)，則充電時(shí)間常數(shù)增大，放電時(shí)間常數(shù)減小，可得T1＞T2，如圖所示。</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　2.4參數(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由圖2可以看出，振蕩周期為</p><p><b>　　T = T1+T2&

16、lt;/b></p><p>　　T1、T2可通過(guò)充放電三要素轉(zhuǎn)換值求得</p><p><b>　　T1 = ln</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　= RC， = -UZ，</p><p><b>　　聯(lián)立方程解得&l

17、t;/b></p><p><b>　　同理求得</b></p><p>　　T = T1 + T2 = 2</p><p>　　由于T = T1，因而電路中產(chǎn)生的是周期性矩形波。改變R、C或R2、R3均可改變振蕩周期。</p><p>　　如果，則上述，輸出為矩形波。</p><p>　　

18、如果，但，，那么輸出也為矩形波。</p><p>　　通常定義矩形波為高電平的時(shí)間T2與周期T之間占空比為D，即</p><p>　　占空比可調(diào)電路如圖所示</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　通過(guò)計(jì)算可得電路占空比為</p><p>　　其中、分別為二極管、導(dǎo)通時(shí)的電阻

19、。</p><p>　　2.5各元器件 </p><p>　　當(dāng)忽略二極管的導(dǎo)通電阻時(shí)，利用類似的分析方法，可求的電容的充電和放電時(shí)間分別為</p><p><b>　　T1=()C</b></p><p><b>　　T2=(+)C</b></p><p>　　輸出波形

20、的z振蕩周期為</p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　矩形波的占空比為</b></p><p>　　當(dāng)D=0.2時(shí)令得=3R</p><p>　　當(dāng)D=0.8時(shí)令得=3R</p><p>　　由f=1000Hz 得T=0.001秒</p&g

21、t;<p><b>　　而 )</b></p><p>　　令R=50KΩ 則Rw=150 KΩ</p><p>　　令C=0.02 R2=20KΩ</p><p>　　得R1=5.918 KΩ</p><p><b>　　表1 所用元件</b></p><p

22、><b>　　3.電路仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　圖7</b></p>

23、<p><b>　　5設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　本學(xué)期我們開(kāi)設(shè)了《模擬電子技術(shù)》，它是自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)課，對(duì)以后本專業(yè)更深一步的學(xué)習(xí)有著重要意義，因?yàn)樗菍W(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的基礎(chǔ)。因此，這學(xué)期我非常努力地學(xué)習(xí)這門(mén)課程。但是“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，覺(jué)知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識(shí)，不僅要從理論上去求知，更應(yīng)該不斷實(shí)踐、不斷探索，所以在開(kāi)始學(xué)習(xí)這

24、門(mén)課程之時(shí)老師就建議我學(xué)習(xí)電路仿真軟件的應(yīng)用。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)相當(dāng)成功，波形基本沒(méi)有失真，測(cè)得的頻率和理論值很接近誤差率僅為6.5%，輸出電壓也在規(guī)定的范圍內(nèi)。該電路由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)RC充放電回路組成。集成運(yùn)放和電阻集成運(yùn)放和電阻R1和R2組成滯回比較器，電阻R和電容C構(gòu)成充放電回路，穩(wěn)壓管和電阻R3的作用是鉗位，將滯回比較器的電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±Uz。本次設(shè)計(jì)雖然相當(dāng)成

25、功，但還是存在誤差。產(chǎn)生誤差的原因有一下兩種：系統(tǒng)誤差、偶然誤差，系統(tǒng)誤差主要是軟件的仿真精度和電腦的計(jì)算能力所產(chǎn)生的，是不能避免的；偶然誤差主要是在選用電子元器件的時(shí)候忽略了二極管和穩(wěn)壓管的導(dǎo)通電阻、電子元器件的相關(guān)數(shù)據(jù)沒(méi)有設(shè)置好以及計(jì)算相關(guān)電阻時(shí)不夠精確所產(chǎn)生的，因此仿真出來(lái)的值和實(shí)際數(shù)值存在一定的差距，而且還會(huì)因此出現(xiàn)波形失真。因此在選用電子元器件的時(shí)候要精心選擇并設(shè)置相關(guān)的原件數(shù)據(jù)，使仿真的結(jié)果盡量的接近真實(shí)值。</p&g

26、t;<p>　　本仿真軟件的使用是我自學(xué)的，因此在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題，例如各個(gè)原件的選用、設(shè)置、圖形排列等。經(jīng)過(guò)我的不斷學(xué)習(xí)，我對(duì)仿真軟件的使用越來(lái)越熟練、越來(lái)越得心應(yīng)手，最后我成功而完美地完成該課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲了很多東西，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電理論知識(shí)，而且也培養(yǎng)了我的動(dòng)手操作能力，同時(shí)也讓我學(xué)到了很多電腦上的應(yīng)用技巧。更為重要的是這次課

27、程設(shè)計(jì)開(kāi)拓了我的視野，使我的創(chuàng)造性思維得到拓展。最后我希望在以后能學(xué)到更多的知識(shí)，能力能得到更多的提升。</p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《Multisim 10 計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室》電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 《虛擬電子實(shí)驗(yàn)室—Multisim電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用》</p&

28、gt;<p><b>　　電子工業(yè)出版社</b></p><p>　　[3] 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）》 高等教育出版社出版</p><p>　　[4] 《高頻電子線路（第五版）》 高等教育出版社出版</p><p>　　[5] 《電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐》 高等教育出版社出版 </p><p>