模电课程设计报告 (2).doc

模拟电子技术课程设计说明书题目 模拟电子技术课程设计 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 10通信二班 姓名 cf 学号 指导教师 起止日期 2011.12.12-2011.12.17 目 录第1章 绪言（或前言） 3 1.1 信号发生器 31.2 Multisim 软件简介： 31.3 课题背景与意义 3第2章 信号发生器 32.1 Multisim电路原理图 32.2 Multisim仿真原理图 42.3 PROTEL原理图 42.4 LM324 简介. 5 2.5 工作原理、仿真和性能测试与分析 7第3章 总结 13第4章 存在的不足及建议 14第5章 参考文献 14 信号发生器摘 要函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器。函数信号发生器的设计有多种方法,利用集成芯片的函数发生器能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试,所以本次设计选用了芯片LM324AD,741来实现。首先,正弦波通过RC串并联振荡电路（文氏桥振荡电路）产生，然后利用集成运放工作在非线性区的特点，由最简单的过零比较器将正弦波转换为方波，然后将方波经过积分运算变换成三角波。 利用仿真软件Multisim画出电路图进行仿真，通过调试最后得出实际参数,然后分析出现误差的原因以及影响因素。此次课程的设计，遇到过很多问题,让我认识到了实践能力的的重要性与真实性。让我很好的加深对不知道的理论知识的理解，同时也巩固了以前知道的知识。明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。这次课程设计让我意识到运用所学的知识去解决实际的问题的重要性，我们学理工科的同学应更多的锻炼提高我们的动手能力。关键词：信号发生器 multisim仿真 课程设计 RC震荡 LM324AD第1章 绪论（或前言）1.1信号发生器信号发生器的出现在很大程度上给技术人员在电路实验和设备检测中带来了便利。在通信、广播、电视系统中，同时在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的信号发生器。本课题要求输出波形为正弦波、三角波、方波；频率范围与波形幅度也有要求。在常见的信号发生器电路中，除了正弦波振荡电路外，还有矩形波等非正弦波发生电路。矩形波发生电路只有高电平、低电平两个暂态。矩形波信号发生器通常用作数字电路的信号源或模拟电子开关的控制信号，亦是其他非正弦波发生器的基础，当占空比为 50时则为方波发生器。 1.2 Multisim 软件简介： Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。1.3课题背景与意义 在我们日常生活中，以及一些科学研究中，正弦波和方波、三角波是常用的基本测试信号。此外，如在电视机中显像管荧光屏上的光点，是靠磁场变化进行偏转的，所以需要要用锯齿波电流来控制对于三角波，方波同样有着不可忽视的作用，而函数发生器是指一般能自动产生方波、正弦波、三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此函数发生器是我们在学习，科学研究等方面不可缺少的工具。第2章 信号发生器2.1、Multisim电路原理图 电压比较器文氏桥振荡电路积分电路22 Multisim仿真原理图 图表 12.3 PROTEL原理图 图表 224 LM324 简介 2.4.1 四运算放大器 LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿 的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用, 也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式。2.4.2 特点 内部频率补偿 直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(332V)； 双电源(1.516V) 低功耗电流，适合于电池供电 低输入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V) 2.4.3 极限参数电参数（除非特别说明，Vcc=5.0V,VEE=GND,TA=25） 电参数（除非特别说明，Vcc=5.0V,VEE=GND,0TA70） 2.4.4 管脚排列图 图表 3 LM324引脚功能2.5 工作原理、仿真和性能测试与分析：2.5.1 正弦波产生电路原理 正弦波振荡电路的振荡条件；2.5.2、 RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）图111为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器R1，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。电路的振荡频率 起振的幅值条件 2 式中RfR1R2（R3 / rD）， rD - 二极管正向导通电阻。调整反馈电阻Rf（调R1），使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大Rf。如波形失真严重，则应适当减小Rf。改变选频网络的参数C或 R，即可调频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。图3 RC桥式正弦波振荡器2.5.3正弦波方波转换原理电压比较器是用来比较两个输 入电压的大小，据此决定其输出是高电平还是低电平。以图10-1所示的同相电压比较器电路为例，参考电压VREF加于运放的反相端，VREF可以是正值或负值。而输入信号vI加于运放的同相端。图10-1单门限电压比较器由于比较器的开环电压增益很大，当输入信号vI小于参考电压VREF，即 时，运放处于负饱和状态；vo为低电平VOL；反之，当vI升高到略大于VREF，即 时，vo转入正饱和状态，vo为高电平VOH。以图10-1所示的同相电压比较器电路为例分析可知，比较器输出vo的临界转换条件是集成运放的差动输入电压 ，即 。由此可求出图1a电路的电压传输特性，如图10-1b所示。当vI由低变高经过VREF时，vo由VOL变为VOH；反之，当vI由高变低经过VREF时，vo由VOH变为VOL。我们把比较器输出电压vo从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压vI值称为门限电压或阈值电压Vth，对于图10-1a所示电路， 。由于vI从同相输入且只有一个门限电压，故称为同相输入单门限电压比较器。反之当vI从反相端输入，VREF改接到同相端，则称为反相输入单门限电压比较器。其相应传输特性如图10-1b中的虚线所示。 图4 正弦波转换为方波电路 （电压比较器）2.5.4方波三角波转换原理 三角波的产生是由积分电路实现的，积分电路将方波转换成三角波。积分电路的原理图如下：由于集成运放的反相输入端“虚地”，故 ；又由于“虚断”，运放反相输入端的电流为零，则，故,由以上几个表达式可得积分电路输入电压和输出电压的关系为： 由于输入的是方波，所以 的值为两个状态，当 0时，输出波形以的斜率上升，当 uI0时，输出波形以的斜率下降。上升和下降的斜率相等所以波形对称，形成三角波。 图5 方波三角波转换电路 （积分电路）2.5.5 仿真波形及参数分析图表 4 正弦波仿真效果图 注： 输出电压峰-峰值为0-12V可调，频率1kHz到10kHz可调图表 5 方波仿真效果图注：占空比50% 频率与正弦波相同 输出幅度为9V 图表 6 三角波仿真效果图注 ：输出峰-峰值6v图表 7 方波三角波对比图注： 相位保持一致第3章 总 结通过一个多星期的不懈的努力，我终于做完了这次模电课程设计。这次课程设计给了我十分深刻的体会，很有挫败感，也很有收获。虽然我比同学多走了许多弯路，多花了许多时间，但我觉得还是很值得的。它让我深深地知道了自己的不足，也深深地明白了我们的校训：力学 笃行 。更让我明白了一个道理，就是面对我所学的知识和问题，要不畏难，保持虚心，保持好奇。尤其是作为一个电信系的学生，更应如此。 由于开始什么都不懂，就随便选了个任务信号发生器，之后又就是查资料，又由于一开始不懂原理，查了一天也不知个所以然，于是又回过头老老实实回头看书，当别人都开始做电路仿真的时候，我连方案还没选好。平时没脚踏实地，到用时才发现自己的不足。因为没有电脑，在做仿真时我遇到了很大的困难。实验室有电脑但不能上网查资料，网吧又需要自己安装软件，因为multisim不是中国人做的，它又考验了我的英文能力，结果很失望，一个通宵就这样白白浪费在网吧里。最后找了些资料，在实验室开始做multisim。实验室multisim没有汉化，也让我倍受煎熬。在实验过程中，我遇到了不少的问题。比如：波形失真， 不出波形等等这样的问题，暴露出我们在理论学习中所存在的问题，好些理论知识还处于懵懂状态。Protel还算简单，终于在规定的时间内我完成了仿真，但是电路原理及参数计算，我依然还不了解。所以接下来又是不断的查阅资料，请教同学。然后修改自己的设计。 正所谓“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，可以说这样的一次模电课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对模拟电子电路的认识，而且还及时、真正的做到了学以致用。通过这次课程设计，我掌握了一些仿真软件的基本用法，如：multisim，protel等；还了解了如何选择元器件以及电路方案来提高电路的性能等等。这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了所学的模电理论知识，而且也培养了我的自学能力动手能力，更令我的思维得到了拓展。我会更加务实的对待学业。第4章 存在的不足及建议1 希望试验室能够连网，为没有