雙限比較器及滯回比較器設計與仿真模電課設

1、目錄1. 課程設計的目的與作用21.1.1 課程設計目的21.2 課程設計作用21.2. 設計任務及所用multisim軟件環(huán)境介紹3122.1 課程設計的任務與要求3122.12.1.1 課程設計的任務32.1.2 課程設計的要求32.2 multisim軟件環(huán)境介紹43. 電路模型的建立51.2.3.4. 理論分析及計算64.1 雙限比較器電路的設計分析及計算64.2 滯回比較器電路的設計分析及計算75. 仿真結果分析85.1 雙限比較器電路的multisim仿真結果分析85.2滯回比較器電路的multisim結果仿真分析86.設計總結97.參考文獻101課程設計的目的與作用1.1課程設計

2、的目的模擬電路課程設計是模擬電子技術課程重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是對學生學習模擬電子技術的綜合性訓練，這種訓練是通過學生獨立進行某一個或兩個課題的設計、安裝和調試來完成的。 通過模擬電路課設要求學生： 1、根據(jù)給定的技術指標，從穩(wěn)定可靠、使用方便、高性能價格比出發(fā)來選擇方案，運用所學過的各種電子器件和電子線路知識，設計出相應的功能電路。 2、通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決實際問題的能力。 3、了解常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。 4、學會電子電路的安裝與調試技能，掌握電子電路的測試方法。 5、進一步數(shù)以電子儀器的使用方法。 6、學會撰寫課程設計總結報告。 7、

3、培養(yǎng)學生嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度1.2課程設計的作用學生運用所學的知識,動腦又動手,在教師指導下,結合某一專題獨立地開展電子電路的設計與實驗,培養(yǎng)學生分析、解決實際電路問題的能力。該課程的任務是使學生掌握模擬電子技術方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重點培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，初步具備電子技術工程人員的素質，并為學習后繼課程打好基礎。課程設計是模擬電子技術基礎課程的總結性教學環(huán)節(jié)，會培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關選修課的基本知識去解決某一實際問題的訓練，加深課程知識的理解。在真?zhèn)€教學計劃中，它起著培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要作用。設計和實驗成功的電路可以直接在產品中使用

4、。2設計任務及所用multisim軟件環(huán)境介紹2.1課程設計的任務與要求2.1.1課程設計的任務1、雙限比較器電路設計、分析、仿真2、滯回比較器電路設計、分析、仿真2.1.2課程設計的要求1、設計一個雙限比較器電路，了解雙限比較器電路的組成，理解工作原理，并對仿真電路圖進行分析，了解傳輸特性及門限電平。2、設計一個滯回比較器電路，了解滯回比較器電路的組成，通過仿真電路圖分析測得其輸入輸出波形，估算滯回比較器兩個門限電平的值。3、熟練掌握雙限比較器和滯回比較器的應用，學會對反饋電路的分析。2.2multisim軟件環(huán)境介紹Multisim軟件是一個專門用于電子線路仿真與設計的 EDA 工具軟件。

5、作為 Windows 下運行的個人桌面電子設計工具， Multisim 是一個完整的集成化設計環(huán)境。Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學生可以很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。 Multisim軟件特點 (1)直觀的圖形界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。 (2)豐富的元器件

6、庫：Multisim大大擴充了EWB的元器件庫， 包括基本元件、半導體器件、運算放大器、TTL和CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型，還可通過liT公司網(wǎng)站或其代理商獲得元件模型的擴充和更新服務。 (3)豐富的測試儀器： 除EWB具備的數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉換儀外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀。尤其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺同時調用。 (4)完備的分析手段：除了EWB提供的直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、

7、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點一零點分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析和蒙特卡羅分析外，Multisim 新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設計要求。 (5)強大的仿真能力：Multisim 既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進行仿真，也可進行數(shù)模混合仿真，尤其是新增了射頻(RF) 電路的仿真功能。仿真失敗時會顯示出錯信息、提示可能出錯的原因，仿真結果可隨時儲存和打印。3電路模型的建立 圖3-1.雙限比較器電路圖3-1所示，電路中有兩個集成運放1和2，輸入電壓I各通過一個電阻R分別接到1的同相輸入端和的2反相輸

8、入端，兩個參考電壓REF1和REF2分別加在1的反相輸入端和2的同相輸入端，其中REF1REF2，1和2的輸出端各通過一個二極管，然后連接在一起，作為雙限比較器的輸出端。 圖3-2.滯回比較器電路 圖3-2 所示，輸入電壓經(jīng)電阻1加在集成運放的反相輸入端，參考電壓經(jīng)電阻2接在同相輸入端，此外從輸出端通過電阻F引回同相輸入端。電阻和背靠背穩(wěn)壓管Z的作用是限幅，將輸出電壓的幅度限制在正負Z。4理論分析及計算4.1雙限比較器電路的設計分析及計算如果IREF2(當然更滿足IREF1），則1輸入低電平，2輸出高電平，此時二極管1截止，2導通，輸出電壓O為高電平。如果IREF1(當然更滿足IREF2），則

9、1輸入高電平，2輸出低電平，此時二極管1導通，2截止，輸出電壓O也是高電平。只有當REF2IREF1時，集成運放1和2均輸出低電平，二極管1和2均截止，則輸出電壓O為低電平。4.2滯回比較器電路的設計分析及計算在集成運放反相輸入端與同相輸入端電位相等，即-=+時，輸出端的狀態(tài)即將發(fā)生跳變。其中 - =I+則由參考電壓REF及輸出電壓O二者共同決定，而O有兩種可能的狀態(tài)：+Z或-Z。由此可見，使輸出電壓+Z由跳變?yōu)?Z，以及由-Z跳變?yōu)?Z所需的輸入電壓值是不同的。這種比較器有兩種不同的門限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。估算滯回比較器兩個門限電平的值。利用疊加原理可求得同相輸入端的電位為 U+=F

10、F+2REF+2F+2 Uo 若原來Uo=+Z，當I逐漸增大時，使O從+Z跳變?yōu)?Z所需的門限電平用T+表示，由上式可知 T+=FF+2REF+2F+2Z 若原來的Uo=-Z，當I逐漸減小時，使O從-Z跳變?yōu)?Z所需的門限電平用T-表示，則 T-=FF+2REF-2F+2Z 上述兩個門限電平之差稱為門限寬度或回差，用表示T表示，由以上兩式可以求得 T+=T+ T-22F+2Z由上式可見，門限寬度T的值取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Z以及電阻2和F的值，但與參考電壓REF無關。改變REF的大小可以同時調節(jié)兩個門限電平T+和T-的大小，但二者之差T不變。也就是說，當REF增大或減小時，滯回比較器的傳輸特性

11、將平行的左移或右移，但只會曲線的寬度將保持不變。5仿真結果分析5.1雙限比較器電路的multisim仿真結果分析由圖可得，雙限比較器的兩個門限電平為TL=-3，TH=-8。5.2滯回比較器電路的multisim仿真結果分析上圖藍色波形為輸入波形，紅色波形為輸出波形由圖可以看出，當輸出波形發(fā)生跳變時，輸入波形的示數(shù)分別是4.8V和2.4V，這兩個示數(shù)即為滯回比較器的兩個門限電平UT+和UT-。 6設計總結 我在這次課程設計中可以說是受益匪淺，不僅打字技術提高了好多，將書本上的理論知識進行了深入理解，更重要的是明白了實踐的重要性。要想設計出一個較好的電路，光靠書本上的知識還遠遠不夠，要結合實際情況

12、全方面的去思考，經(jīng)過多次不斷修改驗證后使其達到需要的性能指標。在設計的過程中方案的選擇尤為重要，不僅要考慮到是否滿足設計的性能指標，還要盡量使其電路結構簡單。設計的過程中難免會遇到許多問題，這時則需要我們開動腦筋，查閱資料，結合所學知識去分析解決問題。課程設計不僅是一門任務，更多的是教會我們怎樣靈活運用書本上所學的知識，培養(yǎng)我們善于調查研究，勤于創(chuàng)造思維，勇于大膽開拓的自主學習和工作作風。 通過對Multisim的仿真設計雙限發(fā)生器電路及滯回比較器電路，基本掌握了Multisim軟件的基本使用方法，能在multisim環(huán)境下建立電路模型，能進行正確的仿真，且能對仿真結果進行正確的分析。通過本次課程設計，提高了動手能力，并且對雙限比較器及滯回比較器還有反饋有了深刻的認識。在課程設計過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導和同學的幫助下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，我也一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所