模拟电路课设

1、 课程设计说明书 课 程 设 计 任 务 书学 院信息工程学院班 级自动化2姓 名万殿红设 计 起 止 日 期2010年6月287月2日设计题目：矩形波发生器的设计与仿真分析设计任务（主要技术参数）：矩形波发生器的设计与仿真分析已知：R1=3K R2=10K R3=10K R4=10K C=0.01Uf T=T1+T2=2RCln(1+2R1R2)=1ms D=0.5= R+R"wR2 Rw=100k指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 1矩形波发生器的设计与仿真分析 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 2一、课程设计的目的电子技术基础2

2、-1课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 3二、设计方案论证（一）矩形波发生电路基本工作原理1.概述矩形波发生器用于电磁兼容试验，强电磁脉冲敏感器

3、实验，电磁环境效应实验。 2.电路组成图1 矩形波发生器的原理图矩形波发生器电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电组成。其中集成运放和电阻R1,R2组成滞回比较器，电阻R和电容C构成充放电回路，稳压管VDz和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值±Uz。3.设计方案选择设计一个矩形波发生电路，主要技术参数：频率：1000Hz；幅度：；占空比：0.20.8连续可调。要求选择电路结构，计算元件参数。3.矩形波发生器的工作原理假设t=0时电容C上的电压Uc=0，而滞回比较器的输出端为高电平，即 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 4U0=+Uz。此时输出

4、电压+Uz将通过电阻R向电容C充电，使电容两端的电压Uc升高，而此电容上的电压接到集成运放的反相输入端，即U-=Uc。当电容上的电压上升到U-=U+时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，使U0=-Uz。输出电压变为低电平后，电容C将通过R放电，使Uc逐渐降低。当电容上的电压下降到U-=U+时，滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变为高电平，即U0=+Uz。以后又重复上述过程。如此电容反复地进行充电和放电，滞回比较器的输出端反复地在高电平和低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形波。（二）参数计算已知R1=3K R2=10K R3=10K R4=10K C=0.01uF

5、 T=T1+T2=2RCln(1+2R1R2)=1ms D=0.5= R+R"wR2 Rw=100k三、设计方案的确定（一）原理图图2 矩形波发生器原理图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 5（二）设计的主要参数数据 所示的矩形波发生电路中，稳压管的稳压值Uz=4.3VR1=3K R2=10K R3=10K R4=10K C=0.01uF （三）设计主要测试点观察的输出波形图，以及查看电压的幅值以及振荡周期的频率（四）设计电路的模拟软件Multisim 7Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以

6、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。可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的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，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。Multisim 7计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际

7、动手实验相脱节的这一老大难问题。可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表，极大地提高了学习热情和积极性。应用Multisim 7软件进行仿真教学的操作简单，比如对某一具体电路仿真步骤如下：1、根据原理图放置元器件。2、放置仪器仪表在需要观察的地方。3、连接导线。4、单击仿真开关进行仿真。5、利用仪器仪表观察仿真结果。四、测试方案（一）矩形波发生器原理图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 6图3 矩形波发生器的连接线框图表1 实验设备及用途序号名称主要用途1A741集成运放电路元件2XSC1示波器观察、测量波形3电阻、

8、电容、电位计电路元件（二）步骤1.选用测试用的工具，如电阻、稳压管等，按照原理图进行连接电路。2.双击每个元件，对元件进行赋值及设置元件参数。3.在对设计的矩形波发生器检查无误后，使用Multisim7仿真软件进行仿真。4.双击XSC1示波器观察U0的输出波形及幅值、电压及频率。5.根据所显示的数据，进行计算，将其与理论值比较，进行误差分析。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 7五、测试验证结果（一）用Multisim 7对电路进行波形仿真检查电路无误后，首先点击工具栏中的“显示记录仪”，再点击工具栏中的“运行/停止分析”，察看所显示的波形。当运行到适当的时刻时，停止运行。点击XSC1示波

9、器，可显示模拟仿真波形图。图4 模拟仿真波形图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 8图5 仿真结果图由图5可知，其矩形波发生器的测量值如下矩形波U0 U0=4.595V矩形波f f=1.295kHz六误差分析将测量值与理论值比较表2 测量值与理论值比较测量值=4.595Vf=1.295kHz理论值U01=4.3Vf=1.3kHz二者之间存在误差。 造成这些误差主要有以下几点：（一） 电路图元件选值不合理： 沈 阳 大 学 课程设计说明书 No 9（二） 选择点的影响由于振荡周期短，变化比较快，因此，选择点的不同，得出的测量结果也不同。（三）软件问题由于Multisim7面市比较早，软件可能

10、存在缺点，比如对仿真效果的影响 等，都有可能对整个测量的数据有一定的影响。七、心得体会经过4天的课程设计，学会许多东西。比如，运用“程序”中的“画图”工具，学会怎么处理复杂图的绘制及修改等。同时，学会了一种新的仿真软件Multisim7。更重要的是，对模拟电子技术基础简明教程中的知识有更深刻的理解。本次我的课程设计的题目是针对矩形波发生器进行仿真与分析。了解了工作原理后，又查找资料找到了矩形波输出电压，频率的计算公式后，根据课程设计的要求对其各个电阻及电容等元件进行相应赋值，再利用Multisim7软件进行仿真。由于本人对软件的熟知程度有限，以及所设的参数值存在问题等，因此，仿真后测量值与理论值存有一定的误差。但是，在很多问题出现时，又能更好的对矩形波发生器的知识有了进一步的了解，以及如何运用Multisim7软件解决问题。总之，本次课程设计在老师的带领、同学间的帮助及自身努力下，完成了一系列工作，包括查找资料，选择论证方案，设计电路图，安装软件，分析仿真结果，写报告等工作。进一步通过理