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河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题：窗口电压显示电路设计题目：窗口电压显示电路设计报告一.设计要求(1)输入信号为交流信号，当3vui6v时正常(2)当ui为其他电压时，断路。二设计的作用、目的1掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用面包板对电路进行仿真，使学生加强对电子技术电路的理解。培养自己的实践能力，解决问题的能力及现有知识基础上的创新。2通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。3培养自己的创新能力和创新思维，通过团队合作体会到团队的重要性以及团结精神。4学会独立应用电子技术进行设计电路并实现一定的功能。5学会查询资料、方案比较，以及设计计算及制作调试环节。6掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活的应用已学过的集成模块构成电路实现要求的功能。7通过电子技术的课程设计使学生能够对电子技术及应用有进一步的理解，同时也巩固了所学的模电与数电知识，使所学的电子技术应用于实际，贴近生活，走向社会，增加学习的动力。8此外电子技术课程设计的主要目的是培养学生动手实践，搭建电路的能力，将理论与实际相结合的主要体现，使学生们能够在学习理论知识的同时，对电子元器件及电子技术这门技术有更深的认识，随着电子技术应用的推广，本次设计也是培养当代大学生的必要途径。二设计的具体实现1．系统概述此电路由LM324，二极管，电阻组成。两个运放组成一个电压上下限比较器。电路组成及工作原理：两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R2组成分压电路，为运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R3组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2。输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间，当UiU1时，运放A1输出高电平；当Ui＜U2，则当输入电压Ui越出[U2，U1]区间范围时，电路正常，这便是一个电压双限指示器。若选择U2U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时，电路正常，这是一个“窗口”电压指示器.看懂已知电路图，将各部分电子器件按电路图连接在一起，实现预计的实验结果。2．单元电路设计(或仿真)与分析(1)LM324LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个+-+--+10kΩ10kΩ10kΩ100kΩ100kΩ100kΩ1kΩ8kΩ1/4W1μF10μF+9VuiLM3246V3V信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图:图1LM324内部引脚图如下图所示：本次实验v+为9VLM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324引脚排列见图1。2。lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。lm124是军品；lm224为工业品；而lm324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此他被非常广泛的应用在各种电路中当LM324作为比较器时当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB，既10万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（V-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1ˊ组成分压电路，为运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R2ˊ组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2。输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间，当UiU1时，运放A1输出高电平；当UiU2时，运放A2输出高电平。运放A1、A2只要有一个输出高电平，晶体管BG1就会导通，发光二极管LED就会点亮。若选择U1U2，则当输入电压Ui越出[U2，U1]区间范围时，LED点亮，这便是一个电压双限指示器。若选择U2U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时，LED点亮，这是一个“窗口”电压指示器。此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。此电路亦可使用单电源，只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可。LM324的特点：1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能3．电路的安装与调试1在实际连电路时，会出现接触不好等情况。这是由于试验箱的质量和试验器件的质量不好的关系。这时可用万用表测量各个接头的电压来判断是否是接触不好。2.要注意每个元器件的工作原理和功能，以及逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。3.搭接工作完成后，做一次系统的检查，如果各部分连线正确，方可接通电源，进行调试。调试中如果发现实验现象与设计要求不符合，可从简单部分或某一个预知特性的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可能存在的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的目的。4.要注意芯片接电源端和接地端是否连接，如若不连接会引起电路失败。这是经常出现的一种问题。+-+--+39kΩ39kΩ10kΩ100kΩ100kΩ100kΩ1kΩ8kΩ1/4W1μF10μF+12VuiLM3245V4V注：实验中两个39千欧的电阻均改成了10千欧的电阻，并且电压12v改成了9v。四心得体会、存在问题和进一步的改进意见等1在课程设计中运用所学知识将其付诸实践，这并不是在课后看书过程中的深入理解，需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。2在实际的调试过程中，面包板可能会出现接触不良等状况。这是由于面包板本身的构造等因素引起的。3要注意每个元器件的工作原理和功能，以及逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。4在课程设计实习中通过对电路的连接懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路一清二楚。5我们在实验中遇到一些自己无法弄明白的问题，可以请教一些同学。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计一定有值得你借鉴的地方。6实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对的耐心与细心。我在这次的实习中其实就有连错线的时候，很难检查出来，费了好长时间才检查出来7由于芯片的问题我们浪费了很多的时间，而且在实验过程中也有同学因为某根导线短路或断路的问题一直没能成功，由于线路复杂所以很难找到问题的根源，所以我们在开始连电路之前，一定要细心检查器件，所谓磨刀不误砍柴工，这样会省掉很多时间。8有一个问题很多同学都会犯，就是LM324的4引脚忘接电源，11引脚忘接地，这样会使芯片无法工作，在以后的实验中我们应该注意。9通过这次的课程设计使我对模拟电子电路、数字电子电路的相关知识的理解更加深刻，学会了应用电子电路的知识设计电路的思路和方法。10通过此次课程设计我们清楚的认识到自己专业知识的匮乏，我们应在课余时间多阅读相关知识的书籍，来提高自身文化水平。11真心希望以后能有机会在老师的带领下探索知识的奥秘。12在大学期间我们应多汲取各方面的知识来充实自己。五．附录本次实验所用器件有：110kΩ电阻（蓝色）3个2100kΩ电阻（绿色）3个32kΩ电阻1个410μf电容1个51μf电容1个6导线若干7LM324芯片1片8二极管（灰色端是阴极，黑色端是阳极，接线时注意方向）2个9交流电源、直流稳压电源实验中直流电源9v10面包板1个六．参考文献序号·作者名·书刊名·出版杜·出版时间(刊号)1.阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社19982.房国志《模拟电子技术基础》国防工业出版社2007,33.邱关源《电路》高等教育出版社2006