《过压报警器》word版.doc

模拟课程设计实验报告过压报警器夏良飞18093238一、 设计内容 设计一过压报警电路。要求当输入电压大于基准电压（1V）是比较器输出一控制电压，使振荡电路产生500-1000Hz的信号经功放电路由喇叭发出报警声，同时发光二极管发光报警。2、 设计要求1、采用模拟电路设计。2、要求当输入电压大于基准电压（1V）时比较器输出一控制电压，使振荡电路产生的500-1000Hz的信号经功放电路由喇叭发出报警声，同时发光二极管发光报警。3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。4、利用Multisim软件设计电路并仿真，画出一套完整的设计电路图。三、系统方案选择及组成框图方案一： 过压报警器电路的总体系统框图如下图所示。它是由振荡器电路、功放电路、电压比较器电路及控制电路4部分构成的。控制原理：通过电压比较器的输出信号控制控制电路对振荡器的输出信号的导通或截止。 方案二： 过压报警器电路的总体系统框图如下图所示。它是由振荡器电路、功放电路、电压比较器电路及控制电路4部分构成的。控制原理：通过电压比较器的输出信号控制控制电路使振荡器起振或停振。以上二种方案进行比较，方案一可通过模拟电路正弦波发生器来产生波形，电路较为复杂，但易于调试；方案二可通过数字芯片555产生正弦波，电路实现较易，但不易于调试；电路其余部分均相同。依据要求电路采用方案一。4、 单元模块 1、 振荡器模块设计（1）、电路原理图电路由二部分组成，放大电路Av（jw）和选频网络Fv（jw）。Av（jw）为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，具有输入阻抗高和输出阻抗低的特点。Fv（jw）由Z1和Z2组成，同时兼作正反馈网络。（2） 、RC串并联选频网络的选频特性由上式电路图有Z1=R+（1/sC）=（1+sCR）/sCZ2=R*(1/sC)/(R+(1/sC)=R/(1+sCR)反馈系数Fv（jw）=Vf（jw）/Vo（jw）=Z2/(Z1+Z2)=jwRC/(1-(wRC)2)+j3wRC)=1/(3+j(w/wo)-(wo/w)w =w0=1/RC时，Fvmax=1/3(既为幅频响应的幅值最大)（3） 、振荡频率与震荡波形 振荡频率是由相位平衡条件所决定，只有当w=1/RC，=，=时，才能满足相位平衡条件。当适当调整负反馈的强弱，使Av的值在起振时略大于3时，达到稳幅时Av=3，其输出波形为正弦波，是真最小。（4） 、电路实现部分选择振荡频率为1000Hz，f0=0/=1/（2RC）=1000Hz，RC1.6*10 （-4），AV=1+Rf/R3=3 ，Rf=R4所以R1=R2=1.6K欧，C1=C2=10nF，R3=10.5K欧，R4=5K欧如图所示2、 甲乙类互补对称功率放大部分（1） 、电路结构及原理甲乙类功率放大利用了偏置电路克服了乙类交越失真。由图，T3组成前置放大级，T1和T2组成互补输出级。静态时，在D1、D2上产生的压降为T1、T2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。由于电路对称，静态时Vo=0，=，=0。而有信号时，由于电路工作在甲乙类，即使Vi很小，基本上可线性放大。输出功率计算如下：输出功率： Po=Uo*Io=Uo2/RL，其中Uo为输出功率的有效值；Io为输出功率的有效值；RL为负载电阻，输出最大功率：Pom=Uo*Io=Uo2/RL=Uom2/2RL=Vcc2/8RL,显然Pom与电源电压及负载有关（2） 、实际电路实现部分在实际电路设计时去除了前置放大级T3管部分，使电路简化。最大输出功率：Pom=Vcc2/8RL=（24*24）/（8*8）=9w，驱动喇叭发的功率需要 3w，9w 3w ，所以，信号经过功放以后喇叭就能被驱动。3、 电压比较器及控制部分（1） 、电路原理比较器是一种用来比较输入信号Vi和参考电压Vref的电路。将参考电压Vref加于运放的反相输入端，输入信号Vi加于同相输入端。这时，运放处于开环工作状态，具有很高的开环电压增益。电压的传输特性曲线如下图，当输入信号Vi小于参考电压Vref时，运放处于负饱和状态，当输入信号Vi升高略大于参考电压Vref时，运放处于正饱和状态。电路图传输特性曲线（2） 、电路实现部分如下图所示，利用电阻分压网络得到基准电压1V，输入信号与基准电压作比较，当输入信号大于基准电压时，电压比较器输出为负电压（低电平），开关三极管截止，振荡器信号可输出，蜂鸣器响，LED灯发亮；当输入信号小于基准电压时，电压比较器输出为正电压（高电平），开关三极管导通，将振荡器的输出端电平拉低，使振荡器的信号不能输出，蜂鸣器不响，LED灯不亮。五、整体电路图6、 测试结果说明：输入信号为 幅值为3V，频率为500Hz的信号1、 振荡器的输出波形（1） 、起振时的波形（2） 、稳定是的波形2、 电压比较器的输出波形3、