模拟电子技术》课程设计说明书模板.doc

长 沙 学 院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通信一班 姓名 曾诚 学号 2010043117 指导教师 龙英、童耀南、马凌云 起止日期 2011.12.12-2011.12.17 长沙学院课程设计任务书课程名称模拟电子技术课程设计系 别电子与通信工程系班 级10通信一班姓 名曾诚学 号2010043117指导教师龙英、童耀南、马凌云2011年 12 月 21 日模拟电路课程设计任务书一设计题目有源低通滤波器电路设计二技术参数和设计要求1. 技术参数设计一个能阻挡高频信号，输出低频信号的有源低通滤波电路；2. 设计要求（1） 根据技术参数设计电原理图;（2） 计算并选择电路元件及参数(含电源变压器)；（3） 仿真调试电路；举例说明所设计的有源高通滤波器的广泛应用，简要说明电路的工作原理。（4） 撰写设计说明书。三设计工作量设计时间一周，2011年下学期进行。四工作计划星期一：布置设计任务，查阅资料；星期二星期三：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数；星期四：仿真调试电路星期五：撰写设计报告书，进行个别答辩。五参考资料1 彭介华，电子技术课程设计指导，北京：高等教育出版社，1997；2 高吉祥，电子技术基础实验与课程设计，北京：电子工业出版社，2005；3 童诗白，模拟电子技术基础，北京：高等教育出版社，1988；4 康华光，电子技术基础模拟部分，北京：高等教育出版社，20065 本课程教材长沙学院课程设计鉴定表姓名曾诚学号2010043117专业通信工程班级一班设计题目指导教师龙英、童耀南、马凌云指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中”、“及格”、“不及格”五类；目 录1第一章 绪论7 1.1概述7 1.2设计分析72第二章 低通滤波器 82.1电路图92.1.1 Multisi11电路原理图9 2.1.2 Protel绘图10 2.13 Multisim11 电路仿真图11 3 第三章 系统分析123.1电路图的基本介绍123.2数据的的分析123.3存在的不足13 4 第四章 总结14 5 第五章 参考文献15有源低通滤波器 摘 要 设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用Multisim11仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。关键词 二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；Multisim10第一章 绪 论1.1 概述滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。1.2 设计分析二阶有源滤波器的典型结构二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，Y1Y5为导纳，考虑到UP=UN，根据KCL可求得式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中，Auf=1+RfR6。只要适当选择Yi，1i5，就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。12 二阶有源低通滤波器特性分析设Y1=1R1，Y2=sC1，Y3=O，Y4=1R2，Y5=sC2，将其代入式(1)中，得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中，n为特征角频率，Q称为等效品质因数。2 二阶有源低通滤波器的设计21 设计要求设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=100 kHz，等效品质因数Q=1，试确定电路中有关元件的参数值。22 选择运放设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放，本例选用运放3554AM，带宽为19 MHz，适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输出电流，达到100 mA，精度高，满足设计要求。 第二章 低通滤波器2.1 电路原理图：2.1.1 Multisim11 电路原理图：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。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisi11电路原理图： 图2.1.1低通滤波器电路图 序号名称型号与规格数量备注1运算放大器UA741CD12双踪示波器XSC113波特仪XBP114电阻若干根据实际选择5电容若干根据实际选择6导线若干2.12 Protel绘图 新建文件后，首先需要添加元件库，通常我们只需要添加Protel DOS Schematic Libraries ， 添加完后就可以从中选择我们需要的原件连接电路图，这里的电路与Multisim11中不同的是不需要过多的考虑电阻的阻值大小，各原件的型号等，因为他们是用来绘制电路的，而不是用来仿真的。照着Multisim11中绘制电路图如下: 绘制完后需要生成报表以检查电路中是否有错误以便改进，步骤是执行菜单命令Tool/ERC，接着就好了。 2.13 Multisim11 电路仿真图 图2.1.3 电路仿真图第三章 系统的分析3.1电路图的基本介绍 本电路是一个简单的二阶有源低通滤波器的电路原理图，因为它是由两个RC回路构成的，所以为二阶有缘滤波器，二阶电路比起一阶电路来，有使信号衰减的跟快的好处，使得波形更加的接近与理论波形，本电路的元器件都使经过测算得来的。3.2 数据的的分析 一个可以作为低通滤波器的简单电路包括与一个负载串联的电阻以及与负载并联的一个电容。电容有电抗作用阻止低频信号通过，低频信号经过负载。在较高频率电抗作用减弱，电容起到短路作用。这个区分频率（也称为转换频率或者截止频率（Hz）由所选择的电阻和电容所确定。或者（弧度每秒）F=1/2*3.14RC一个理解这个电路的方法是集中于电容充电的时刻。电容通过电阻充放电需要花费一定的时间： 在较低频率，电容有充足的时间充电直至电压等同于输入电压。 在较高频率，电容在输入电流方向切换之前只能充很少的电量。输出上下波动的幅度只有输入信号波动的一小部分。在两倍的频率，电容只有充一半电量的时间。 另外一个理解这个电路的方法是在特定频率的电抗： 由于直流电不能通过电容器，直流电输入必须从标为 Vout （类似于去掉电容）的路径“流出”。 由于交流电可以很容易地流过电容器几乎同流过固态电线一样容易输入的交流电从电容器“流出”，电容器将它短路到地（类似于使用一根导线替换电容器）。 需要注意的是电容器不是如上面所解释的阻断或接通那样的一个“开/关”器件。电容器不断变化地工作在两个状态之间。波特图和频率响应可以显示这个变化。根据计算 可得到本电路的理论值为F=1/2*3.14*10nf*680=1120，实际值为905.存在一定的误差3.3 存在的不足本次课程设计让同学们最大限度的调动了自主能动性，同学们的积极性很高，都通过了查资料的方式完成了本次设计任务，但其中也存在着不足：首先是同学们对Multisim11和Protel两个制图软件的不熟悉，由于实验室老师不够，不能逐一讲解，导致了了一些时间的浪费。其次对于个人来说，对低通滤波器的不了解，对相关知识也不是很熟悉，导致了开始的实验目的不明确最后在制图时，一律追求速度，导致了电路的开始存在很多错误我希望我经过这次课程设计，能对模拟电子技术这门课程有更浓厚的兴趣第四章 总 结 本次为时一周的课程设计已经结束， 通过这次设计我深刻的认识到了“实践出真知”的道理。 其实一开始我刚看到要我做“低通有源滤波器”我的脑子里一遍空白，不知道如何的去做。最后我是在老师的建议下在百度、谷歌上查阅了很多关于课程设计的相关范文和有关低通滤波器的知识，这才使我有了最开始的规划和了解。后来我又想起我们在做信号与系统的实验时有做过低通，高通，带通，带阻的滤波器的相关实验，于是我就找了我们信号与系统的老师了解一下我的这课程设计课题的知识，于是在老师的指导下我的电路图终于出来了，一个二阶有源低通滤波器的电路。开始我对电路中的参数的设定不知道怎么办，在老师的指导下，我知道了通频带的求法，于是根据这个求法，我开始计算比较合适的参数，我最后把频率定在了一千多了，为了使阻值和电容为整数，还做了一下调整。电路设计好了，随后就是用Multisim11和Protel两个制图软件制作电路图了，在老师的指导下和同学的讨论下，我的Multisim11图还是比较顺利的完成了。可是在Protel的使用上就出现了问题，Protel的使用也是本次试验的难点，听完老师的讲完后觉得挺容易的，但当自己做时却不知道怎么下手，去图书馆借书也看不怎么懂，后来在机房上机的时候看到有些同学熟练的把图制作好了，于是虚心的请教他们，在他们的讲解下，我终于有些明白了，于是我还是顺利的完成了Protel此番经历，收获不仅是学习上的，也得到了做人做事的智慧。某些时候，逆境时帮助人成长的动力，也是磨练人的品性的关键；在遇到困难时，最好的方法不是一味的埋头苦干，而是在自己找不到方法时向别人请教。另外在这次课程设计中，我还认识到了团队的重要性。本次试验设计是五个人一组，需要通过相互的配合并通过讨论才能解决一些问题，因为设计中有些问题一个人是很那解决的，在以后的学习和工作中，我也会注重这方面的认识的通过本次课程设计，我懂的了只有通过实践才能出真知，老是停留在书本上是远远不行的，我们以