测控电路课设窗口式电压比较器.doc

燕山大学课程设计说明书 目录第1章 设计任务概述3 一、设计任务及要求32、 设计说明33、 设计方案3第2章 设计电路3窗口式电压比较器的总电路设计3第3章 窗口式电压比较器的仿真4第4章 总结8第5章 参考文献 9 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位： 仪器科学与工程系 学 号100103020177学生姓名石永新专业（班级）精仪2班设计题目窗口式电压比较器的设计设计技术参数输入信号电压超过1.5V或者低于-1V时，比较器输出分别为+5V或5V。采用运算放大器组构建比较器。设计要求1：完成题目的理论设计模型；2：给出系统原理图、关键器件的参数及设计依据；3：完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）；2：提交一份电路原理图；工作计划周一上午到周二上午，教室内做理论设计；周二下午到周五上午，自己有计算机的同学在教室内做multisim仿真，没有计算机的同学到实验室进行电路仿真；周五下午，教室内整理设计材料、准备撰写设计说明书参考资料1:基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计；2：模拟电子技术；3：电路理论；4：数字电子技术；指导教师签字温江涛基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2013年6月28日第一章 设计任务概述一、 设计任务及要求设计一个窗口式电压比较器，输入信号电压超过1.5V或者低于-1V时，比较器输出分别为+5V或5V。采用运算放大器组构建比较器。 二、设计说明 采用运算放大器的组合来完成电压比较器的设计，即达到当输入电压超过1.5v时，输出为+5v，当输入电压小于-1v时，输出为-5v 三、设计方案采用三个运算放大器，其中两个构成电压比较器，再一个构成反相器，以实现负电压的输入与输出要求。第2章 设计电路 一、窗口式电压比较器的总电路设计上图即为电压比较器的总电路图，由图可以看出，U1和U2两个运算放大器组成了窗口式电压比较器，U3是一个反相器，其实U3也可以接在U2的输出端，而且对于要求的1.5v以上，-1v以下的电压范围由电路图中的U1与U2相连接的分压电阻实现，再次，两个运算放大器均采用15v和-15v的双电源供电以实现过零。反相器部分的电阻主要作用也是分压，将运算放大器输出的电压经过分压，在经过D1与D2的稳压，从而实现输出。需要说明的是，U1,U2的连接电路中前段的分压电阻对最后的结果影响不是很大，所以选取分压电阻的电阻值时，可是相对的自由一些，重要的是最后反相器部分的分压电阻的电阻值，是影响最后结果的关键，再次，电路中会存在滞后现象，因此仿真结果与理论会有一定的出入，但是不会太大，几乎没有什么影响。第3章 窗口式电压比较器的仿真1、 输入电压高于+1.5v时的电路结构与输出电压1、 电路结构：如下图，接入了+5v的直流电源2、 输出电压为防止出现巧合输出，再取一组输入进行仿真：通过以上两组仿真结果，可以看出，当电压超过1.5v时输出电压为5.01v，有些许的误差。2、 输入电压小于-1v时的电路结构与输出电压1、 电路结构：将4v直流电源倒接，就构成-4v电源2、 输出电压仿真当输入电压为-4v时，仿真结果为：当输入电压为-12v时，仿真结果为:比较上面两图，可以发现，当输入电压小于-1v时，输出电压为-5.009v，有些许误差，但不影响整体仿真结果。3、 仿真波形图：第四章 总结通过本次设计，使我了解了Multisim 使用，同时学会了利用Multisim 设计并仿真简单的电路。但需要注意，仿真永远只是模拟。仿真结果与实际结果存在一定的差距，要想知道电路的正确与否，还得通过实际的电路来检验。 改进想法1) 可以采用非理想运放如LM324 来重新仿真，并搭建实际电路，对比实际与仿真结果的不同。2) 在实际电路中实现此设计，并改变电压检测范围，将本设计应用于电池保护系统。第五章 参考文献1 阎石. 数字电子技术基础 北京：高等教育出版社 20062 房国志. 模拟电子技术基础 北京：国防工业出版社20103 （美），佛朗哥 ，|b|Franco . 基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计； 燕山大学课程设计评审意