模拟电子技术课程设计

1、目录一.课程设计的目的与作用1二.设计内容2 1.三角波信号发生器21.1.设计电路图21.2.原理说明21.3.仿真结果分析2 2.乙类OTL功率放大器32.1.设计电路图32.2.原理说明32.3.仿真结果分析4 3.单极放大电路53.1.设计电路图53.2.原理说明53.3.仿真结果分析6 4.滞回比较器64.1.设计电路图64.2.原理说明74.3.仿真结果分析8三.设计总结8四.参考文献8一.课程设计的目的与作用1 熟练掌握三位二进制加法器的设计和检测。2 学习并掌握信号的简单检测以及其电路的设计。3 学会利用所学知识设计不同要求的电路以实现不同的逻辑功能。 4 熟练multisim

2、的操作技能。 5 学会分析仿真结果的正确性，与理论计算值进行比较； 6 通过课程设计，加强动手，动脑的能力。二.设计内容 1.三角波信号发生器 1.1设计电路图 图1.11.2原理说明电路组成和说明 将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。当方波发生电路的输出电压U01=+Uz时，积分运算电路的输出电压U0将下降，而当U01=-Uz失U0将上升。由于电路中存在RC电路和积分电路两个延迟环节，在实际电路中去掉方波发生电路中的RC回路，使积分电路的输出互为另一个电路的输入，RC回路充电方向与后者积分电路方向相反，故为了满足极性的需要，滞回比较器改为同向输入。 工作原理 图中滞回

3、比较器的输出电压U01=±Uz，它的输入电压是积分电路的输出电压U0,根据叠加原理求得阈值电压Ut又因为积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压U01,而且U01不是+Uz就是-Uz.求滞回比较器的电压传输特性：三要素 UOH =UOL =UZ ，uI作用于集成运放的同相输入端，求 合闸通电，通常C 上电压为0。设uO1 uP1 uO1，直至uO1 UZ（第一暂态）；积分电路反向积分，t uO，一旦uO过 UT ，uO1从 UZ跃变为 UZ （第二暂态） 。 积分电路正向积分，t uO， 一旦uO过 UT ， uO1从 UZ跃变为 UZ ，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化

4、，即振荡。 由以上分析可知，U0是三角波，幅值大小为Ut；U01是方波，幅值是Uz。由于积分电路引入了深度负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。有波形可知，正向积分的起始值为-Ut，终了值失+Ut，积分时间为二分之一周期得出震荡周期为T=(4R1R3C)/R2Ut=(R1/R2)Uz。有以上二式可知将R1换做滑动变阻器即可调节频率和幅值。 图1.21.3仿真结果分析安装调试过后电路接上直流电源，用双踪示波器进行测试，使之能分别按要求输出稳定的三角波，性能指标如下：三角波：非线性失真度一般要求小于2%2.乙类OTL功率放大器2.1.设计电路图 图2.1在multism里面

5、的仿真与调试：根据原理图在multisim里面进行电路的搭建，正确选择好电路元件后，其电路图形如图所示。搭建好电路后按照设计要求对电路进行仿真调试。2.2原理说明 功率放大器即把前级放大器的弱信号放大，然后驱动一定的负载工作，例如喇叭等。而所谓的“乙类OTL功率放大器”即单电源供电，无输出变压器的在半个周期内导通的功率放大器。另外所谓的“推挽放大器”即利用两只特性相同的晶体管，使它们都工作在乙类状态，其中一只晶体管在正半周工作，另一只在负半周工作，然后设法将两只管的输出波形在负载上组合到一起，得到一个完整的输出波形。 图2.22.3仿真结果分析根据前面的电路分析，在multisim里进行仿真调

6、试，在调试过程中，减小R6输出波形会产生截止失真，减小R3会产生平顶失真，增大R3会产生截止失真。调节R6与R3使当输入信号为零时输出端直流电压为Vcc/2即可，此时静态满足要求。然后利用信号发生器输入一个小信号，因为驱动负载一般为喇叭，其电阻一般选择8欧姆即可输出功率为0.5W左右。根据已学知识可知输出功率Pomax =Vom2 /2RL ，则输出电压Vom 应达到2.8V左右。因此调节输入信号电压当输入信号电压为23mv左右时，输出的Vom为2.83且波形不产生失真，故能够满足要求。对于频率，当频率过小时输出端的电压会与输入端的电压产生相位差，而当频率达到10K以上时相移较小，基本上可以忽

7、略。若考虑到人耳能够听到的频率一般为2020Khz，故所加频率也不能太大。按照上述分析设置仿真参数，信号发生器输入设置为23mv，频率为15Khz。设置好后，点击示波器可观察到如图 5 所示的输出波形，其中红色线条代表输入端信号的大小，绿色线条代表输出端信号的大小。由示波器可观察到输出端的电压最大值为2.85V，则根据Pomax =Vom2 /2RL可得： Pomax =2.852/16=0.507W 由此可看出电路 达到了设计要求。3.单极放大电路3.1设计电路图 图3.13.2原理说明 两个输入端的电压相减的差值乘电路放大倍数，但是放大的最大幅度不超过放大器的VCC。 图3.23.3仿真结

8、果分析1、测量放大器的最大不失真输出电压分别调节RW和US，用示波器观察输出电压UO波形，使输出波形为最大不失真正弦波。测量此时输出电压的峰峰值UOP-P。带负载时测量 UOP-P = 16.8v 实验结果分析：当出现顶部失真时，应当减小RW ，底部失真时，应当增大RW ，若出现双向失真，应当减小US 。反复调节US 和RW ，使得放大器工作在交流负载线的中点，当波形对称并且处在饱和失真和截止失真的临界点时，为放大器的最大不失真电压。2、测量放大器的频率响应点调整ICQ=2mA，保持不变，测出频率输出,升高或者降低频率直到输出电压降到0.707下限频率fL = 15.9HZ 上限频率fH =

9、606kHZ 实验结果分析：观察幅频特性曲线可以看出，在中频区，放大器的放大倍数基本不变，低频区和高频区放大倍数都衰减地很厉害，同时从图中可以看出，每增加10倍频，放大倍数衰减20dB。4滞回比较器4.1设计电路图 图4.14.2原理说明由比较器发生跳变的条件是集成运放反相输入端的电压u-与同相输入端的电压u+相等即u-=u+。由于是理想运放，则u-=uI而同相输入端的电压u+由参考电压UREF和输出电压同时决定，由叠加原理可得u+=UREF+uo将uo=+UZ ,uo=-UZ分别代入：UT+=UREF+uZ =()V =(3.8+2.2)V=6VUT-=UREFuZ=()V=(3.8)V=1

10、.6V =UT+UT-=(6-1.6)V=4.4V滞回比较器又称施密特触发器。输入电压经过电阻加载集成运算放大器的反向输入端，参考电压经电阻通过反馈电阻引回同相输入端。当集成运放反相输入端与同相输入端电位相等，输出电位发生跳变。 图4.24.3仿真结果分析 上图浅色波形为输入波形，深色波形为输出波形。由图可以看出，当输出波形发生跳变时，输入波形的示数分别是6.232V和1.645V，这两个示数即为滞回比较器的两个门限电平UT+和UT-。 三设计总结在这次模拟电子技术基础课程设计中我学到了很多关于模电实践方面的知识，不仅在理论知识的基础上有了一定的巩固，而且也提高了我的动手能力，更重要的是锻炼了我分析问题和解决问题的能力。从开始的设计仿真到后来的实际制作再到最后的测试调节，这中间的每一个环节都能使我学到很多平时没有深入考虑的知识，同时我也了解到理论与实际相结合对于我们工科学生的重要性。这次课程设计使我了解了自己的能力，也发现了自己很多的不足，更是明白了实践与理论相结合的重要性，同时也坚定了我加强动手能力的决心。这些都将有助于我以后的学习，在我端正自己的学习态度的同时更加注重培养自己分析问题与解决问题的能力。而且也为我以后的工作和学习奠定了良好的基础，使我学会更加耐心和细心的面对在实际操作过程中遇到的问题并