模電 課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書 NO.1一、課程設(shè)計(jì)目的電子技術(shù)基礎(chǔ)2-1課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)理論課程之后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是通過解決比較簡(jiǎn)單的實(shí)際問題鞏固和加深在電子技術(shù)基礎(chǔ)2-1課程設(shè)計(jì)（模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)）課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，選擇、論證方案，設(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試，分析結(jié)果，撰寫報(bào)告等工作。使學(xué)生初步掌握模擬電子電路設(shè)計(jì)的一般方法步驟，通過理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎(chǔ)。模擬電子課程設(shè)計(jì)是理論教學(xué)之后的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)課程理論和課程實(shí)驗(yàn)的綜

2、合和補(bǔ)充。學(xué)會(huì)并利用一種電路分析軟件，對(duì)電路進(jìn)行分析、計(jì)算和仿真，通過查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，撰寫報(bào)告，完成一個(gè)較完整的設(shè)計(jì)過程，將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際電路設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起，使學(xué)生在掌握電路基本設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，加深對(duì)課程知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的能力，以及工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的內(nèi)容。理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才是真正的知識(shí)，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程遇到各種各樣

3、的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故，鞏固所學(xué)的知識(shí)。通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生能了解電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的一般過程，掌握電子電路設(shè)計(jì)的基本方法和一般過程，使學(xué)生將學(xué)過的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，能深刻的體會(huì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程，從而培養(yǎng)學(xué)生善于調(diào)查研究，勤于創(chuàng)新思維，勇于大膽開拓的學(xué)習(xí)。最終正確編寫和完成設(shè)計(jì)報(bào)告。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.2二、設(shè)計(jì)方案論證1、電路選擇圖（一）2、設(shè)計(jì)方案概述此電路是一個(gè)方波三角波發(fā)生電路，其中運(yùn)算放大器A1與電阻R2、R3等構(gòu)成滯回特性的比較器以產(chǎn)生方波。運(yùn)算

4、放大器A2與R6、C等構(gòu)成積分電路以產(chǎn)生三角波，二者形成閉合回路。用Multisim軟件仿真得目的就是通過給15V的輸入來觀察Uo1和Uo的波形，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)得電路結(jié)構(gòu)及Uo1、Uo各自波形的幅值和頻率的計(jì)算和仿真，分析結(jié)果。3、論證基本過程假設(shè)t=0時(shí)積分電容上得初始電壓為0，用滯回比較器輸出為高電平，即Uo1=±Uz并且假定Uz=5.3V,因集成運(yùn)放A1同相輸入端的電壓U+同時(shí)與Uo1和U02有關(guān)，根據(jù)疊加定理可得U+=R2*Uo1(R2+R3)+R3*Uo(R2+R3) （1）此時(shí)Uo=0，而Uo1=+Uz,所以Uo+也為高電平，而當(dāng)Uo1=+Uz時(shí)經(jīng)反向積分，輸出電壓Uo將隨

5、著時(shí)間往負(fù)方向線性增長(zhǎng)，則U+將隨之逐漸減小，當(dāng)減小至U+=U-=0時(shí)，滯回比較器得輸出端將發(fā)生跳變，使Uo1由+Uz變?yōu)?Uz，此時(shí)U+也將跳變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值。當(dāng)Uo1=-Uz時(shí)，積分電路得輸出電壓Uo將隨著時(shí)間往正方向線性增長(zhǎng)，U+將隨著增加， 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.3當(dāng)增加至U+=U-=0時(shí)，滯回比較器得輸出端再次發(fā)生跳變，當(dāng)Uo1由-Uz變?yōu)?Uz。以后重復(fù)上述過程，于是滯回比較器得輸出電壓Uo1成為周而復(fù)始得矩形波，而積分電路的輸出電壓Uo也成為周期性重復(fù)得三角波。上述為理論分析Uo1輸出矩形波，Uo輸出三角波的原因幅度和周期矩形波：Uo1m=±Uz三角波：Uo2

6、m=±R2*UzR3周期：T=4Uom*R6CUz =4R2R6CR3當(dāng)電容C為0.2uF時(shí)，理論計(jì)算波形的幅度和頻率紀(jì)錄如下： 表一Uo1幅度Uo幅度Uo1頻率Uo頻率5.3V5.3V250HZ250HZ當(dāng)電容C改變?yōu)?.4uF時(shí)，理論計(jì)算波形的幅度和頻率紀(jì)錄如下： 表二Uo1幅度Uo幅度Uo1頻率Uo頻率5.3V5.3V125HZ125HZ保持電容在表二的情況不變即C=0.4uF,改變電阻R6的阻值變?yōu)?.5 k記錄如下， 表三Uo1幅度Uo幅度Uo1頻率Uo頻率5.3V5.3V416.67HZ416.67HZ三、單元電路設(shè)計(jì)1、單元電路結(jié)構(gòu) 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.

7、4（1）滯回比較器圖（二） ( 2 )積分電路圖（三）2、參數(shù)計(jì)算 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.5 圖（四）此圖為方波三角波電路波形圖輸出幅度：在Uo1=-Uz期間，積分電路的輸出電壓Uo往正方向線形增長(zhǎng)，此時(shí)U+也隨著增長(zhǎng)，當(dāng)增長(zhǎng)到U+=U-=0時(shí)，滯回比較器的輸出電壓Uo1發(fā)生跳變，而發(fā)生跳變時(shí)的Uo值即是三角波的最大值Uom。將條件Uo1=-Uz，U+=0和Uo=Uom代入中，可得：0 = R2*(-Uz)(R2+R3) + R3*Uom(R2+R3)可得三角波的輸出幅度為Uom=R2*UzR3 而矩形波的輸出幅度為±Uz振蕩周期：在積分電路對(duì)Uo1=-Uz進(jìn)行積分的半

8、個(gè)振蕩周期內(nèi)，輸出電壓Uo由-Uom上升至+Uom，則對(duì)積分電路列出如下表達(dá)式：-1/R6*C0T/2(-Uz)dt=2Uom 即(Uz/R6*C)*(T/2)=2Uom 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.6所以三角波的振蕩周期為 T=4Uom*R6CUz =4R2R6CR3 此周期也為矩形波的振蕩周期3、選定器件列表 表四名稱個(gè)數(shù)數(shù)值附加說明滯回比較器電阻4R1=10k R2=R3=20k R4=2k穩(wěn)壓管（2DW7型）2Uz=±5.3V用于穩(wěn)幅環(huán)節(jié)運(yùn)算放大器1高速型或通用型根據(jù)頻率高低決定積分電路 電阻2R5=30k R6=5k電容1C=0.20uF運(yùn)算放大器1高速型或通用型根

9、據(jù)頻率高低決定四、原理圖設(shè)計(jì)1、元件選擇： 6個(gè)固定電阻、兩個(gè)集成運(yùn)放、一個(gè)電容、一個(gè)虛擬示波器、兩個(gè)穩(wěn)壓管、電源2、測(cè)試步驟：1）進(jìn)入Multisim7界面 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.7 圖（五）2）點(diǎn)擊Place工具欄，進(jìn)入元器件選擇區(qū)，單擊Search即可查找元器件，單擊OK即可放置元器件。圖（六） 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.83）放置好各種器件之后，即可進(jìn)行線路連接，同時(shí)標(biāo)明所需參數(shù)值。設(shè)置元器件的參數(shù)時(shí)，用鼠標(biāo)雙擊，彈出屬性對(duì)話框，分別給元件賦值，并設(shè)置名稱標(biāo)號(hào)。4）確認(rèn)電路無誤后，即可單擊仿真按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的仿真工作。5）雙擊示波器，即可輸出Uo1和Uo的波形

10、，分析結(jié)果，得出結(jié)論。3、仿真原理圖 圖（七）五、設(shè)計(jì)結(jié)果與分析1、仿真結(jié)果當(dāng)C=0.2uF時(shí)的仿真波形如下： 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.9 圖（八）當(dāng)c變?yōu)?.4uF時(shí)的仿真波形圖如下： 圖（九）當(dāng)保持C=0.4uF不變，改變電阻R6為1.5k時(shí)，仿真波形如下： 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.10 圖（十）2、測(cè)試分析1）由以上綜合分析觀察：將表一、表二、表三與圖八、圖九、圖十相對(duì)應(yīng)比較可知幅度、頻率的理論值和仿真結(jié)果基本一致。但仍存在一定允許內(nèi)的誤差，由于仿真軟件的元器件值不可能絕對(duì)的精確造成仿真結(jié)果會(huì)有一定的非可見誤差，另外參數(shù)的設(shè)置問題以及小數(shù)點(diǎn)的取舍都是影響結(jié)果的因素

11、。而且人眼觀察也是有一定的誤差的，因此仿真結(jié)果會(huì)與理論值有一定差別也是可以允許的。2）另外由表與圖作對(duì)應(yīng)比較可知，改變?cè)骷?shù)值對(duì)最終結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響。三角波的輸出幅度與穩(wěn)壓管的Uz以及電阻值之比R2/R3成正比。三角波的振蕩周期則與積分電路的時(shí)間常數(shù)R6C以及電阻值之比R2/R3成正比。由于所設(shè)的R2和R3值相等都是20 k而且Uz是一定的造成三種情況下幅值都是相等的。但因?yàn)橹芷诨蝾l率還與R6C的值有關(guān)所以造成三種情況下周期或頻率各自結(jié)果是不一樣的。六、心得體會(huì)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)（1）對(duì)于軟件來說：我采用的是Multisim7進(jìn)行仿真，此軟件的具有兩大特點(diǎn)。交互式仿真是Multisim的特點(diǎn)之一，

12、用戶可以在仿真運(yùn)行中改變電路參數(shù)，并且立即得到由此 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.11導(dǎo)致的結(jié)果。形象化的測(cè)量?jī)x表是Multisim的另一個(gè)特色。使用Multisim的虛擬測(cè)試設(shè)備就如同在實(shí)驗(yàn)室一樣。用鼠標(biāo)選中虛擬測(cè)試設(shè)備，將它們連接到原理電路中。運(yùn)行仿真后就能在打開的虛擬儀器界面上觀察電路的響應(yīng)波形。（2）對(duì)于選擇儀器來說：Multisim7提供了豐富的元器件，供用戶構(gòu)建電路圖時(shí)使用。在Multisim7的主元器件庫(kù)中，將各種元器件的模型按不同的種類分別存放在若干個(gè)分類庫(kù)中。這些元器件包括現(xiàn)實(shí)元件和虛擬元件。從根本上說，仿真軟件中的元器件都是虛擬的。這里所謂的現(xiàn)實(shí)元件，給出了具體的型號(hào)

13、，它們的模型參數(shù)根據(jù)該型號(hào)元件參數(shù)的典型值確定?，F(xiàn)實(shí)元件有相應(yīng)的封裝，可以將現(xiàn)實(shí)元件構(gòu)成的電路圖傳送到印刷電路板設(shè)計(jì)軟件中去。而這里所謂的虛擬元件沒有型號(hào)，它的模型參數(shù)是根據(jù)這種元件各種型號(hào)參數(shù)的典型值，而不是某一種特定型號(hào)的參數(shù)典型值確定。2、存在問題及改進(jìn)意見由于此設(shè)計(jì)電路中有變換電阻參數(shù)的問題，拆卸電路變換電阻是一個(gè)很麻煩的問題，因此提出的改進(jìn)意見是通過增加一個(gè)滑動(dòng)變阻器來實(shí)現(xiàn)，只要改變滑片即可改變接入電路中的阻值。這樣不但給設(shè)計(jì)本身帶來了方便，而且對(duì)于工程實(shí)施更加簡(jiǎn)潔省力！3、個(gè)人心得從本次課程設(shè)計(jì)中使我獲益匪淺.首先使我對(duì)模電這門課程有了更深的了解，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)本身要求將以前所學(xué)的理

14、論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)當(dāng)中去，在電路的設(shè)計(jì)過程中，無形中便加深了對(duì)模擬電路的了解及運(yùn)用能力，對(duì)課本以及以前學(xué)過的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解；使用Multisim軟件進(jìn)行仿真，使得總體課程設(shè)計(jì)電路的要求更嚴(yán)格，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識(shí)，查閱有關(guān)資料，確立實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)方案，然后逐步細(xì)化進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)；其次，在電路仿真的過程中總會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要我細(xì)心解決，所以我對(duì)電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)實(shí)驗(yàn)所用到的軟件有了初步的了解，這對(duì)我們以后的工作和學(xué)習(xí)的幫助都很有用處。這次課程設(shè)計(jì)告訴我在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中要保持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和足夠的耐心，設(shè)計(jì)時(shí)要勇于創(chuàng)新，通過認(rèn)真分析，合理設(shè)計(jì)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終究能夠取得成功。雖然過程很辛苦，但正因?yàn)檫@樣最終的結(jié)果才更有價(jià)值。而且“我堅(jiān)信沒有做不到的，只有想不到的。經(jīng)歷風(fēng)雨定將見到彩虹！” 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 NO.12七、參考文獻(xiàn)【1】王傳新. 電