模电课设心得体会

1 / 28模电课设心得体会电子与信息学院模拟电子线路基础课程设计报告专 业 信息工程 班 级 4 学生姓名 唐铭祥 实验台号 43 指导教师 甘伟明 袁炎成 提交日期 2016 年 3 月 14 日电话号码录第一部分 系统设计设计题目及要求 2 总体设计方案 2 / 28 2 设计方案 2 方案论证与比较 2 第二部分 单元电路设计 FVC 电路 4 FVC 电路工作原理4 反相器电路5反相器电路工作原理6 反相器电路元件的选取与计算6 反相加法器电路6 反相加法器电路工作原理6 反相加法器电路元件的选取与计算7 比较器电3 / 28路8 比较器电路工作原理8 第三部分 整机电路FVC 电路元件的选取与计算5整机电路图9 元件清单 9第四部分 性能指标的测试电路调试 10 测试仪器与设备10指标测试及测量数据 10 4 / 28电路实现的功能和系统使用说明9 第五部分 课程设计总结11故障分析及处理 10第一部分设计任务和要求设计一个频率/电压变换器。要求：1、当正弦波信号的频率 fi 在 200HZ2KHZ 范围内变化时，对应 的直流电压 VO 在 1V5V 范围内线性变化。2、正弦波信号由函数信号发生器提供。 3、电源采用12V 供电。总体设计方案设计方案5 / 28方案一：用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比.系统框图方案二：利用芯片 LM331 设计电压/频率转换器，输入电压通过滤波之后直接输入芯片，在芯片外部接入由电容电阻所构成充放电电路，就能够组成电压频率转换电路，并且转换精度较高。 方案论证与比较利用集成芯片 LM331 设计电压/频率变换电路所用元件较少，电路相对简单，而且转换精度高，所以采用 LM331 设计电压/频率变换电路此方案。 LM331 简介：LM331 是美国 NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于，工作频率低到 时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达 12 位；6 / 28外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。LM331 的内部电路组成如图 2 所示。由输入比较器、定时比较器、RS 触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉 冲的逻辑电平，以适配 TTL、DTL 和 CMOS 等不同的逻辑电路。LM331 可采用双电源或单电源供电，可工作在40V 之间，输出可高达 40V，而且可以防止 Vcc 短路。第二部分 单元电路设计LM331 用作 FVC 的典型电路设计工作原理：LM331 用作 FVC 的电路如图所示。7 / 28VCCp-ps1tvct2/3VCCvCLV08 / 28图 5-1-2- 0 - 0 - 0 -中 州 大 学 工 程 技 术 学 院模 拟 电 路 课 程 设 计设 计 题 目: OTL 功率放大器 专 业： 09 电气自动化技术 姓 名： 程永霞 班 级： 班 学 号： 201625030219 指 导 老 师： 黄传金2016 年 6 月 10 日模拟电子技术课程设计任务书一.设计分组:四人一组,每组选一个组长. 二.设计周期:一周 三.设计要求 (一)总的指导思想对本次课程设计,原则上指导老师只给出大致的设计要求,在设计思路上不框定和约束同学们的思维,所以同学们可以9 / 28发挥自己的创造性,有所发挥,并力求设计方案凝练可行,思路独特,效果良好. (二)各题目具体要求 选题五、功率放大器 任务与要求 1、设计任务设计制作一台 OTL 功率放大器 2、设计要求 设计 OTL 功率放大器电路图 计算最大不失真输出功率 计算 OTL 功率放大器的效率 测量输入灵敏度 噪声电压小于 15mv 四.设计流程:1.选题并由指导教师简要譬讲题目 2.分析题意并查资料3.初步确定设计方案并进行必要计算4.到实验室进行功能验证,进行适当修改,进行简单答辩并由指导老师给出答辩成绩. 5.编写设计说明书.6.上交设计说明书.由老师批阅后给出论文成绩. 7.由指导教师给出总成绩. 五.设计论文要求: 格式要求:模拟电子技术课程设计正文(标题用 3 号字)10 / 28一.设计题目:(小四号字)标题加黑,内容不需加黑,下同.二.设计要求: 三.题目分析: 四.整体构思:五.具体实现:画出总体方框图和原理图并给出说明.原理图可以电脑画,也可以手画,但必须规整.(也可以把原理图放在附录中) 六.各部分定性说明以及定量计算:七.在实验室实现过程中遇到的问题及排除措施: 八.设计心得体会: 九.参考文献:注:要求用 A4 纸,上下左右页边距厘米,装订线在左边,1 厘米. (二)内容要求: 说明设计题目及要求. 对题目进行剖析并提出设计构想. 提出当前实际中实现此类方案常用的方法,分析其优缺点.并确定适合我们实验室条件的方案. 根据自己确定的设计方案进行细致构思和实现.画出总11 / 28体原理图. 对自己的原理图进行深入剖析及定量计算,详尽说明各部分电路的原理并求出必要的参数值. 写出自己在实验室验证的过程中遇到的问题及如何排除故障. 写出自己在这一次课程设计中的心得体会.论文打印手写均可,原理图可以用手画,但必须规整.论文字数应在 3000 字以上.摘要本次设计并制作的是一个向负载提供功率的放大器，其作用是将一个小功率信号放大，足以驱动负载做功。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出的信号的非线性失真尽可能的小，从而进一步提高电路的效率。最常见的功率放大器电路有 OTL 电路和 OCL 电路，有用集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，还有用集成功率放大器。而本次设计的是一个 OTL 功率放大器，该放大器采用了单电源供电方式及复合管无输出耦合电容，复合管的基本组合来提高电路的功率。它还采用自举电路来稳定电路12 / 28的静态工作点并且还增加了最大输出信号的幅度，从而增大了放大器的不失真输出功率。本中又涉及到了该放大器的偏置电路克服交越性失真，复合管的基本组成提高电功率，交流反馈网络电路等。此外，本次实物采用 PCB 电路板制作使其性能良好并符合这次设计的要求。关键词：单电源供电电路， 交越失真， 反馈网络目录一 设计题目.5二 设计要求.5三 题目分析OTL 电路原理图5 绘制13 / 28功率放大器电路图5 电路设计的原理及说明.5 四 整体构思电路方案德原理框图6 OTL 功率放大器电路图6 电路设计的原理及说明.7五 具体实现输入级的设计7 输出级的设计.7反馈网络设计.7 自举电路.8 偏置电路的设置及原理框图. 814 / 28六 各部分定性说明及定量计算电路及原理 8 计算最大不失真输出功率.9 计算 OTL 功率放大器的效率9 试验结果及计算的数据.9 输出管子的选择和主要管子的极限参数.10 测量输入灵敏度.10 噪声电压的测试.10 七 在实验室实现过程中遇到的问题.10八 设计心得体会.11九 参考文15 / 28献12在这次的模电课程设计中，我们对模电数电有了更清晰的认识。但是在一开始看见题目的时候，还是比较头疼的，不知道如何下手，但是随着慢慢的摸索，思路慢慢的出现了。这之间变化还是蛮大的，从最开始的不愿意动手到后来的因为一个环节没搞清楚而搞一晚上，这样的大反差让我们更进一步的了解了模拟电子技术这一门深奥而实用的课程。课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中加深了我们对模拟电路和数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；以前的模电实验只是针对某一个小的功能设计，而此次课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，这需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计，进而一步步调试排除错误老师提供了多种不同类型的题目，自动油烟控制报警器这16 / 28个任务难度相对适中，难度系数也比较适合，因此我们选择了这个题目。最初拿到题目之时，觉得无从下手，而且时间也的确非常紧迫。可能是由于模电数电这两门，特别是数电这门课程学过很久了，内容有些生疏，不得不翻出以前的课本，大致的浏览一下，即使不成竹于胸，也能初步的了解。通过浏览，很多的知识因此回忆起来了。但是问题并没有得到根本性的解决。首先，我只是知道此次的课程设计任务需要的一些集成芯片，例如电压比较器、DA转换器、数码管等。但是并不知道如何把它们组合起来，组成一个系统的，模块清晰，能够很好完成功能的整体。于是我们上网搜，图书馆查阅资料，看书，问同学。终于能够从整体上来把握。思路也逐渐的清晰了起来，整体的框架在我的脑海里慢慢的显现。很快，便有了整体的方案。把这个任务分成几个比较系统的模块，分别是报警浓度设置和显示模块，比较控制模块，烟雾传感器输入模块，三极管开关，驱动模块。接下来分别考虑了分块电路的细节。最后如期的完成了初步的设计雏形。有了方案的指导，接下来的几天就相对比较容易搞定，需要做的就是连接好电路，尽管这是一项依葫芦画瓢的步骤，但是要求的是绝对的用心和细致，稍有错误，就很难在错综复杂的线路中检查出来，有时候就是一个小问题，却会浪费了我们很多时间，这印证了一句话“细节决定成败！”不管做的实验有17 / 28多么复杂或者多么简单，我们都应该抱着一颗谨慎细致的心去完成它，遇到困难不毛躁，一个个排除，一定会得到我们想要的结果的。虽然只有短短一周的课程设计，但是我们有许多的感想，总结起来如下：我觉得在做任何事情之前都必须的有一个大的纲领，也就是一个方向和目标，好让你不会走错路和走弯路。当然，这个的前提是纲领是对的。就这里而言，也就是我们的设计方案了。不难看出，所有的东西都是围绕着这个方案在进行的，那么我们就宁愿多花些时间在方案的完备性上，也就是常言道的“磨刀不误砍柴工” 。没有准确的做好这一步，后面也无从谈起。从事我们这一行的必须要有动手能力。有了方案，就必须能够准确的实施，并且能够在实施的过程中不断的去纠正它，控制它，通过实验结果的反馈来改进最初的方案，最终又能够完善最初的方案，使之成熟。如果很好的保持了这样一个良性的循环。做出来的方案又怎么会不够完美呢？而且，动手的过程需要的是细致，耐心，准确。不要把这个过程当作是一个机械的操作，而是要带着你的设计思想，在思考中行进。不怕做的慢，因为熟能生巧，多多练习即可加强熟悉程度。虽然此次并没有在这个过程中遇到很大的困难，但是实际当中，动手能力是我们急需加强的一项技能。本次课程设计还让我们认识到要有取有舍，考虑最适合而不是最优。现实中，只能是理论上的最优。而在实18 / 28际的步骤中，就需要我们进行取舍，留下什么，去掉什么，都是要求我们认真考虑的，我坚持的一个原则就是，从整体上考虑，在无法避免的情况之下，可以牺牲部分模块的完备性来保证整体的实现和优化。当然，如果能够找到一种替代的方案或者模块，是最理想不过的了。总的来说，这次的任务完成的不错。学到了很多东西。使我对模拟数电这两门课有了进一步了解。我过去没有过自己设计实验，所以锻炼了我学习的主动性。把课堂上学到书本知识灵活的应用到了实际操作当中，同时，这让我更深刻地认识到做事要细心、耐心，学会发现问题，敢于面对问题，思考如何解决问题。最主要的我想还是一个整体的思路而不是局限于一个部分。通过整体性能与部分模块的博弈而选出最佳的方案。这才是最大的收获。而从小的方面来说，通过此次的模电设计，能够很好的理解到这个课程甚至是我们专业设计课程的大致思路与思想，为以后更多的课程设计奠定了基础。目录一、设计要求与指标2 二、19 / 28题目分析3 三、第三章 计算方法与过程6 四、具体制作步骤9 五、测试方法和实验结果10 六、数据分析和讨论11 七、心得体会13 七、参考文献14模电课程设计直流稳压电源 1第一章 设计要求与指标设计要求：设计一个能输出正负 12V 的直流稳压电源； 拟定测试方案和设计步骤；根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；绘出原理图和印制板图； 在万能板上连接电路。 测量直流稳压电源的内阻；测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压； 撰写设计性报20 / 28告。技术指标：电源输出电压为正负 12V；输入电压 220V 最大输出电流为 Iom=1A； 纹波电压小于等于 5mA； 稳压系数 Sr小于等于 5. 模电课程设计直流稳压电源 2第二章 题目分析整体理论分析设计电路框图如图 1 所示:图 2-1 电路框图在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。图2-1 是直流稳压电源设计的基本思路和整体流程。因为我们要得到的直流电源的是 12V 等的稳定直流电压，而我们平常的生活用电 220V 的交流电，所以我们必须变压，变压后21 / 28交流变成直流。但此时的直流电压波动很大，脉动的直流电压还含有较大的波纹，所以我们要对其进行滤波，得到波动较小的直流电。为了保证得到基本恒定的直流电和电源基本不受电网电压不稳定对电源输出的影响，应加稳压电路。单元电路分析，变压器电源变压器:源变压器的作用是将 220V 的交流电压,变换成整流滤波电路所需要的交流电压。因为我们需要的是第电压,所以必须要一个变压器将电网的市电降低至我们所需要的.整流电路整流电路是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。这里采用常用的桥式整流。如图 2-2模电课程设计直流稳压电源 322 / 28图 2-2 整流电路四只整流二极管 D1-D4 接成电桥的形式，故有电桥的之称u10 时。D1,D3 导通 D2,D4 截止电流通路:由+经 D1?RL?D3?-；u1 图 2-3 整流前和整流后的波形tt输出是脉动的直流电压。负载电压 U0 的平均值:U0?滤波电路滤波电路下图：用于滤去整流输出电压中的纹波，一般用电抗元件组成。因此滤波又分电容率波和电感滤波。这里采用电容滤波。电路如下图 2-4 所示：图 2-4 滤波电路23 / 28滤波前和滤波后的电压波形如下图所示虚线为未加滤波电容的电电压波形 。模电课程设计直流稳压电源4ttRL 接入时，电容通过 RC 放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo 会逐渐下降。通常认为：滤波电容越大越好。这是因为整流特性与时间常数的值有关，他的数值越大，电容放电越慢，滤波效果越好。滤波电容应取 C1T/2R。输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和也随之改变。电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。 稳压电路(1)稳压二极管：24 / 28稳压电路可以利用稳压二极管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化(2)集成稳压芯片随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。常用的有 L7800 系列 L7900 系列三端集成稳压器。在 L78xx 系列中 1 脚接输入，2 脚接地，3 脚接输出。L79xx 系列中 1 脚接地，2 脚接输入，3 脚接输出。如要在同一电路中同时输出正负电压可采用如下图2-7 接法模电课程设计直流稳压电源 5模电课程设计心得时间总是过得很快，经过一周的课程设计的学习，我已经自己能制作一个高保真音频功率放大器，这其中的兴奋是25 / 28无法用言语表达的。学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，更为紧急的是，之前刚做完 protel99 的课程设计，本周必须完成模电的课程设计。任务对我们来说，显得很重。昨天刚考完复变，为了尽快完成模电的课程设计，我一天也没歇息。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。刚开始我借来了一份高保真音频功率放大器的电路原理图，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，后来到网上搜索了一下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终敲定了高保真音频功率放大器的电路原理图，并且询问了兄弟班关于元器件的参数情况。为下步实物连接打好基础。在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，创建网络列表时系统总是报错,无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的，开始是创建网络表时出现问题，后来是26 / 28没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。输出时仿真波形总是一条直线，我弄了一晚上也找不出原因，整个人也显得焦躁不已。接下来，开始了我们的实物焊接阶段。之前的电工实习让我简单的接触到了焊接实物，以为会比较轻松，但实际焊接起来才发现此次与电工实习中的焊接实物有很大的不同，要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。由于采用了电路板，为了使步线美观、简洁，还真是费了我们不少精力，经过不断的修改与讨论，最终结果还比较另人满意。经过这段课程设计的日子，我发现从刚开始的 matlab 到现在的 pspice，不管是学习哪种软件，都给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的