模拟电子技术设计二阶带通滤波器、RC串并联网络振荡电路(DOC)

1、成绩评定表学生姓名班级学号1专业测控技术与课程设计题目模拟电子技术课仪器程设计语组长签字：成绩日期2014 年 月 日课程设计任务书学院专业学生姓名班级学号1203020127课程设计题目二阶带通滤波器、 RC 串并联网络振荡电路、滞回比较器、求和电路实践教学要求与任务 :1. 采用 multisim 仿真软件建立电路模型；2. 对电路进行理论分析、计算；3. 在 multisim 环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。 工作计划与进度安排 :第 1 天：1. 布置课程设计题目及任务2. 查找文献、资料，确立设计方案第 23 天：1. 安装 multisim 软件，熟悉 multisim 软件仿

2、真环境2. 在 multisim 环境下建立电路模型，学会建立元件库第 4 天：1. 对设计电路进行理论分析、计算2. 在 multisim 环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况 第 5 天：1. 课程设计结果验收2. 针对课程设计题目进行答辩3. 完成课程设计报告指导教师：2014 年 1 月 2 日专业负责人：2014 年 月 日学院教学副院长：2012 年 月 日目录1 课程设计的目的和作用 11.1 目的 11.2 作用 12 设计任务、及所用 multisim 软件环境介绍 12.1 设计任务 12.2multisim 软件环境介绍 23 二阶带通滤波器 Multis

3、im 仿真 43.1 二阶带通滤波器电路模型的建立 43.2 二阶带通滤波器理论分析及计算 43.3 二阶带通滤波器仿真结果分析 54 RC 串并联网络振荡电路 Multisim 仿真 64.1 RC 串并联网络振荡电路电路模型的建立 64.2 RC 串并联网络振荡电路理论分析及计算 64.3 RC 串并联网络振荡电路仿真结果分析 75 滞回比较器 Multisim 仿真 115.1 滞回比较器电路模型的建立 115.2 滞回比较器理论分析及计算 115.3 滞回比较器仿真结果分析 126 求和电路 Multisim 仿真 136.1 求和电路电路模型的建立 136.2 求和电路理论分析及计算

4、 136.3 求和电路仿真结果分析 147 设计总结和体会 158 参考文献 151 课程设计的目的和作用1.1 目的：模拟电子技术课程是学生学习完模拟电路课程之后， 针对课程的要求对学生 进行综合训练的一个实践教学环节。 其目的是培养学生综合运用理论知识， 联系 实际要求作出独立设计，并进行安装调试的实际工作能力。1.2 作用：电子技术是一门实践性很强的课程， 加强工程训练， 特别是技能的培养， 对 于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中， 电子技术课程设计是一个重要的实践环节， 它包括选择课题、 电子电路设计、 组 装、调试和编写总结报告等实践内容。 通过课程

5、设计要实现以下两个目标： 第一， 让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数， 查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电 路达到性能指标； 第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。 毕业设计是系统 的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引 向实际运用， 从已学过的定性分析、 定量计算的方法， 逐步掌握工程设计的步骤 和方法，了解科学实验的程序和实施方法，同时，课程设计报告的书写，为今后 从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础2 设计任务、及所用 multisim 软件环境介绍2.1 设计任务 ：1. 采用

6、 multisim 仿真软件建立电路模型；2. 对电路进行理论分析、计算；3. 在 multisim 环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。2.2multisim 软件环境介绍：Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench) 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。为适应不同的应用场合， Multisim 推出了许多版本，提供 了全面集成化的设计环境， 完成从原理图设计输入、

7、 电路仿真分析到电路功能测 试等工作。 当改变电路连接或元件参数， 对电路进行仿真时， 可以清楚的观察到 各种变化对电路性能的影响。该软件有如下特点： 1 所见即所得的设计环境； 2 互动式的仿真界面； 3动态显示元件（如 LED，七段显示器等）；4 具有 3D效果 的仿真界面； 5虚拟仪表； 6分析功能与图形显示窗口；利用 NI Multisim 10 可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子 电路设计与实验方法相比， 具有如下特点： 设计与实验可以同步进行， 可以边设 计边实验，修改调试方便； 设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全， 可以完 成各种类型的电路设计与实验； 可以方便地

8、对电路参数进行测试和分析； 可以直 接打印输出实验数据、 测试参数、 曲线和电路原理图； 实验中不消耗实际的元器 件，实验所需元器件的种类和数量不受限制， 实验成本低， 实验速度快，效率高； 设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。启 动 Multisim 后 ， 将 出 现 下 图 所 示 的 界 面界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、 编辑， 并根据需要对电路进 行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容Multisim 为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得 用户能够自己

9、添加所需要的元器件。如下图：3 二阶带通滤波器 Multisim 仿真3.1 二阶带通滤波器电路模型的建立3.2 二阶带通滤波器理论分析及计算工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过， 而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。 典型的带通滤 波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。电路性能参数 :通带增益 :中心频率 :通带宽度 :选择性:此电路的优点是改变 Rf 和 R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。在 Multisim 中利用交流分析功能测得其频率特性带通滤波器的中心频率 f0=4.8KHZ , 通带电压放大倍数 Aup=4.73.

10、3 二阶带通滤波器仿真结果分析4 RC 串并联网络振荡电路电路4.1 RC 串并联网络振荡电路电路模型的建立114.2 RC 串并联网络振荡电路理论分析及计算如图示出了一个 RC串并联网络振荡电路， 为判断电路是否满足产生振荡 的相位平衡条件， 可假设在 成运放的同相输入端将电路断开， 并加上输入电 压U i 。由于输入电压加在同相输入端，故集成运放的输出电压与输入电压 同相，即 A=0。又 f f 0时， RC串并联网络电路的相位移 F 0 ，因此在f f0时， A F 0 ，电路满足相位平衡条件。但是对于其它任何频率，电路均不满足相位平衡条件。由此可知，电路的振荡频率为=2.123 KHZ

11、112 RC 2* 3.14* 3*103 * 0.025 * 10 6面来讨论其起振的条件，因为振荡幅度平衡条件为AF 1当 f f 0时， F 1 ，由此可以求得电路的起振条件为 Au 3，即31 RF Rw 3，所以有 1 10 Rw 3 所以有 Rw 1.2 Kohm。即当电位器 Rw 的 R35.6值达到 1.2 时就满足正弦波振荡的起振条件，能观察到较好的正弦波形，而 如果电位器的值过大，则使 Au 的值过大，从而使振荡幅度超出放大电路的线 性放大范围而进入非线性区，这时候，输出波形将产生明显失真。所以说，当减小 Rw 的值至一定值时电路将不能振荡。增大 Rw的值至一定值，电路能够

12、振荡，且输出波形较好，若继续增大 Rw ，当其太大时，输出波 形就产生严重失真。4.3 RC 串并联网络振荡电路仿真结果分析（一）调节 Rw，当 Rw的值小于 60%时候，即Rw小于 1.2Kohm时候，将不能产生振 荡，如图：（二）继续调大 Rw，当 Rw的值正好等于 60%，即 Rw等于 1.2Kohm时候，电路能 够振荡，且输出波形较好，波形如图所示：从示波器可以测得正弦波周期 T=473.8us ，则振荡频率为 f0=1/T =2.111 kHz（三）继续调大 Rw，当 Rw大于 60%时候，即 Rw大于 1.2Kohm时候，出现振荡， 但波形严重失真，输出波形如图所示：5 滞回比较器

13、 Multisim 仿真5.1 滞回比较器电路模型的建立5.2 滞回比较器理论分析及计算输入电压 uI经电阻 R1加在集成运放的反向输入端，参考电压 U REF经电阻 R2 接在同向输入端，此外从输入端通过电阻 RF 引回同向输入端。电阻 R和 背靠背稳压管 VDZ 的作用是限 幅，将输出电压的幅度限制在UZ 。利用叠加原理可求得同向输入端的电位为 :uRF U REFR2 U（0 1）R2 RFR2 RF若原来 u0 UZ ，当 u I逐渐增大时， 使u0从 UZ 跳变为 -UZ 所需的门限 电平用 UT 表示，由上式知UTRF U REFR2 U（Z 2）R2 RFR2 RF若原来的 u0

14、 -UZ，当 uI逐渐减小，使 u0从 -UZ跳变为 U Z所需的门限电平 U T-表示，则UT- R2 RF UREF - R2 RF U（Z 3）由RF =30kOhm,R2 =20kOhm,U REF =6V,带入以上公式可以得到， U T =5V，U T - =2V，即当 uI增大时，在uI =5V时u0发生跳变，而当 uI 减小时，则在u0 =2V 时发生跳变。输出波形为矩形波5.3 滞回比较器仿真结果分析仿真分析：由 =30kOhm, =20kOhm,= 6V,带入公式（ 1）（2）（3）可以得到， =5V， =2V，即当 增大时，在 =5V 时 发生跳变，而当 减小时，则在 =2

15、V 时发生跳变。 输出波形为矩形波 得出结论： 滞回比较器效果显著， 所测得数值与理论计算数值误差在实验范围之 内，是有效的实验6 求和电路 Multisim 仿真6.1 求和电路电路模型的建立6.2 求和电路理论分析及计算由图已知得：(1)I(UI1)= UI1= -45.04504u; I(UI2)=UI2 =-30.00000u;R1 R2UI 3I(UI3)= =-10.59883uR3(2) 根据基尔霍夫 KCL定理: UI1 UI 2 UI 3 Uo 0R1 R2 R3 RFUI1 UI 2 UI 3得 Vo=-() × RFR1 R2 R3代入数据，解得 Vo=-8.5

16、6v 。6.3 求和电路仿真结果分析7 设计总结和体会通过这次电子技术课程设计：（一）让我了解了设计电路的程序 . 通过本次实验设计电路原理图，对 Multisim 有了进一步的了解，能独立完成电路图的绘制。通过这次电子技术课程设计 , 使 我对模拟电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。 通过该课程设计， 把死板 的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。（二）加强了我们思考和解决问题的能力。 在设计过程中， 会遇到许多的情况， 就是心里想老着这样的接法可以行得通， 但模拟仿真电路时， 总是和预想的不一 样，因此耗费在这上面的时间用去很多。（三）做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强， 由于课本上的知识太多， 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限， 所以在这次课程设计过程中， 我们了解了很多元件的功能， 并且对于其在电路中 的使用有了更多的认识。 平时看课本时， 有时问题老是弄不懂， 做完课程设计， 那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。通过在 Multisim 上仿真实践，让我们对各个元件映象加深。 认识来源于实践， 实践是认识的动力和最终目的， 今后我一定加强实践练习。 所以这个课程设计对 我们的作用是非常大的，在制作 Multisim 时，发