模拟电子技术课程设计(09级参考)

模拟电子电路课程设计一．设计分组：每人一组电气091班学号单号做信号源1、双号做电压源１电气09２班学号单号做信号源２、双号做电压源２二．时间安排：1周，课程设计起止日期：2011年7月11日—7月15日三、课程设计任务（即要求）：课程设计题目一：多种波形发生器的设计设计任务：设计并仿真：设计仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形输出的波形发生器，根据技术指标的要求，按完成的情况给予不同记分。函数信号发生器设计1.设计实验任务与要求：设计采用运放（包括三极管）构成正弦波.三角波.方波函数信号发生器。如：给定Vcc=12V;Vee=-12V。频率范围：150~1500hz输出电压：方波upp≤14V;三角波upp≤8V；正弦波upp15V波形特性：方波上升时间tr30us;三角波非线性系数△r2%:正弦波非线性失真△r5%课程设计题目二：直流稳压电源（一,二）设计任务：在1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ。2、变压器输出电压U2为18V～20V，50HZ。的情况下设计并仿真1、稳压电源输出直流电压可调，最大负载电流100mA左右；2、驱动负载可调（如：120ΩRL240Ω）；3、且输出电流可扩展的直流稳压电源。（二）具体要求：1、设计方案的论证和选择*查阅资料确定设计的电路框图。*提出两种以上电路设计方案。*对提出方案的性能、可行性进行分析比较。选择出性能可靠、成本合理，基本符合此次设计要求的最优方案。2、具体电路的设计（目的：掌握一般电子电路分析和设计的基本方法）。根据设计任务和指标，初选电路；通过调查研究，设计计算，确定电路具体方案。3、设计电路的仿真调试选择元件，在仿真软件上连线。使用常用电子仪器仪表对电路的技术参数进行仿真测试;并排查电子电路的故障，反复调试、改进电路，使其符合设计任务的要求。4、按设计任务书的要求的格式，撰写或打印课程设计报告书。设计过程中遇到的问题及解决办法；课程设计中的心得体会；对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议都要写入报告。注意事项：1.报告最后逐份收取，发现后面交的和前面的雷同，退回，不收。2.课程设计报告网上有一些，可做参考，但千万不要COPY，你的报告必须要和自己做的东西对应起来。模拟电子电路课程设计方法及原理一、设计计算确定总体方案（框图）；计算设计单元电路；画出总体原理图和芯片连接总图。二、电路仿真1多种波形发生器的构成-----总体方案（框图）直流电源RC正弦波振荡器方波形成电路三角波形成电路频率选择控制设计1：多种波形发生器2.1RC文氏电桥振荡器产生正弦波，方波-三角波产生电路可由正弦波振荡器采用波形变换电路,通过迟滞比较器变换为方波,经积分器获得三角波输出。此电路的输出频率就是就是RC文氏电桥振荡器的振荡频率.2.函数信号发生器电路设计参考方案RC正弦波振荡器迟滞比较器积分器正弦波uo1方波uo2三角波uo3过压122.2.RC文氏电桥正弦波振荡电路2.2.1RC文氏电桥正弦波振荡器的工作原理:文氏电桥振荡器由RC串并选频网络和同相放大器组成.其中RC串并选频网络形成正反馈电路并决定RC振荡器的振荡频率fo：电路的振荡频率:fo=1/(2πRC)(当R1=R2;C1=C2时)当f=fo时:uf与uo的相位差△φ=00F=uf/uo=1/3.Rf和R1形成负反馈电路决定起振的幅值条件调节波形与稳幅控制.)(31oojUUFof132.2.2RC文氏电桥振荡器实验要点:①.振荡频率fｏ=1/(2πRC);②.起振幅值条件:Avf1=(R1+Rf)/R1≧3.即Rf/R1≧2.Rf=RW+(R3∥Rd)Rd:二极管正向电阻.*电路调整的关键是：负反馈电路中的电位器RW的细心调节，RW过大：输出方波！RW过小：电路不起振！2.2.RC文氏电桥正弦波振荡电路二极管稳幅原理图9.2.1例9.2.1电路图设D开路，则331.31132RRRAV有利于起振！V5.016.0o321o33vRRRvRvRV13.3ovD才导通132//1RrRRADV此时，oVDrVA单元电路设计2.2.3RC文氏电桥振荡电路调节Rw,使uo波形基本不失真时,分别测量输出电压up.uo和振荡频率fo,并记录表-1中.表-1文氏电桥振荡电路实验表电路参数频率fo/Khz电压/vup/uo1波形R1/kR2/kC/uf计算值测量值upuo110.110.22121RRCfo:调频振荡器起振时：电阻大负反馈小；振荡幅值大时：电阻小负反馈大，整形限幅。3267415U1UA74132%RVB10kC10.1uC20.1u-12v12vu1OP9%RV110kD11N4007D21N4007调负反馈起振限幅改变R调频率R11kR310kR23k表-3函数信号发生器实验表波形正弦波方波三角波电路1RC振荡电路2比较电路3积分电路参数R1Rp1Cfuo1Rp2+正频负频uo2Rp3C3uo313k3k0.145%23K30K0.150%330K40K0.160%设计实验电路参数注意：采用RC振荡正弦波/方波/三角波输出方案，首先必须计算的文氏电桥振荡频率外，其次还要计算作为方波三角波变换积分电路的参数，使其积分电路的R3C3之积＞正弦波振荡电路的R1C1之积！否则，可能影响三角波形的正常输出！注：用运放构成以RC振荡器为基础的函数信号发生器:根据信号频率:fo=1/[2πC(R1*RP2)0.5]，三角波电压：uo=uiwT/(4RC)等，分别计算电路有关参数并测量记录在表-3中。2.3用迟滞比较器与反相积分器首尾相串联构成方波-三角波产生电路，然后，采用差分放大器，作为三角波—正弦波变换电路利用差分对管的饱和与截止特性进行变换，此电路的输出频率就是就是方波-三角波产生电路的频率.迟滞比较器积分器正弦波uoz方波uof三角波uo3差分放大器习题9.4.9求振荡频率；画出vO1、vO的波形。CRvSvO1+–A15.1k0.047FVZDZ–+vNvPvO2R1R2R3vI2k15k5.1kA2VZ=8V反相积分电路同相迟滞比较器)0(1O10SO1VdtvRCvt)0(O1O2VtRCV0N21I221O1PvRRvRRRvRv＋V72.2ZO21IthFVvRRvVtvO20vO10t习题9.4.9求振荡频率；画出vO1、vO的波形。CRvSvO1+–A15.1k0.047FVZDZ–+vNvPvO2R1R2R3vI2k15k5.1kA2VZ=8V)0()(O1O21OVtRCVtvZZZ1O)(2)2(FVFVTRCVTvZZ4VFVRCTkHz3412RCRRf20方波/三角波变换电路的计算与测试：计算信号频率与三角波电压幅值，用示波器观察并测量方波-三角波uof、uo3波形。将实验数据记录在表-2中.表-2信号产生方波/三角波变换电路实验记录表迟滞比较器积分电路参数频率fo/hz三角波uo3/vR1/kR2/kuo2/v占空Rp/kC/uf计算测量计算测量方波产生电路1.电路组成（多谐振荡电路）RfvCC–+AvOR1R2图9.4.7(a)vF反相迟滞比较器RC低通积分环节RfvCC–+AvOR1R2图9.4.7(b)vFR稳压管双向限幅能否不串入该电阻？Z21O2FCthFVRRvRvvV2.工作原理方波产生电路RfvCC–+AvOR1R2图9.4.7(b)vFRZ21O2FCthFVRRvRvvV设vO=+VZ（输出只有2种状态）vC=0（电容初值）vO=+VZRC充电vCvF=+FVZ当vCvF时vOvO=VZRC反向充电vCvF=-FVZ当vCvF时vO周而复始，形成振荡3.波形方波产生电路RfvCC–+AvOR1R2图9.4.7(b)vFRVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtOtFVZ–FVZVZvC–VZVZvOO–VZtT1T2OtFVZ–FVZVZvC–VZ0+4.计算周期tevvvtv)]()0([)()(CCCC根据：ZC)0(FVvZC)(VvZ1C)(FVTvRC1][ZZZZTeVFVVFV)21ln(211ln22121RRRCFFTT问题：能否调整占空比，产生矩形波？5.占空比可变的方波产生电路方波产生电路C–+AvCRR1R2vODZ1VZDZ2–+Rf2Rf1D2D1VZvOO–VZtT1T2OtFVZ–FVZVZvC–VZ0+问题：能否同时产生方波和三角波？end•电源变压器:将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2。•整流电路:将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。•滤波电路:将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。•稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定。设计2.直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路v1v2v3v4vo直流稳压电源05应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图10.09所示。可调输出三端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间是1.25V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。)1(25.1+=1PPaP1REFREFORRRIRRVVV10.09应用电路(固定)三端可调输出集成稳压器的典型应用电路如图10.10所示。图10.10应用电路(可调)（4）利用三端集成稳压器组成恒流源图10.11稳压器做恒流源三端集成稳压器可做恒流源使用,电路见图10.11。RUIIRUIdOOdOOOII=〉其中扩大输出电流VD的作用：补偿三极管的发射结电压，使电路输出电压等于三端集成稳压器的输出电压。图10.12扩大三端集成稳压器的输出电流负载电流的最大值)I)(I(1IRmaxOmaxL三端集成稳压器的应用可调式应用举例图10.13可调稳压器做恒流源电路(a)小电流恒流源(b)大电流恒流源三端集成稳压器可做恒流源使用,电路见图10.13。三端集成稳压器的应用可调式应用举例3.提高输出电压图10.14ZOOUUUO12O)1(URRU4.输出电压可调的稳压电路O32132AURRRRRU因为　　　OAOUUUO213232132OO)1()1/(URRRRRRRRRUU所以　　图10.15.39参考书目1、《电工电子实践指导》（第二版），王港元主编，江西科学技术出版社（2005）2、《电子线路设计、实验、测试》（第二版），谢自美主编，华中理工大学出版社（2000）3、《电子线路设计应用手册》，张友汉主编，福建科学技术出版社（2000）4、《555集成电路实用大全》，郝鸿安等主编，上海科学普及出版社5、《电子技术基础实验研究与设计》，陈兆仁主编，电子工业出版社（2000）40参考书目6、《毕满清主编，电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社。7、《用万用表检测电子元器件》，杜龙林编，辽宁科学技术出版社（2001）8、《新型集成电路的应用》，梁宗善，华中理工大学出版社（2001）9、《新颖实用电子设计与制作》，杨振江等编，西安电子科大出版社（2000）。41实验报告要求：1.有较完善的电路设计方案，有各单元电路的工作原理及电路中关键元件作用的论述；2.有波形产生电路频率及波形变换电路输出电压的理论计算；3.根据实验记录原始数据,计算实验结果，并将实验结果与实验电路的理论计算值对比；4.记述实验