雙限比較器與滯回比較器設(shè)計與仿真模電課設(shè)

1、目錄1. 課程設(shè)計的目的與作用21.1課程設(shè)計目的1.2課程設(shè)計作用2. 設(shè)計任務(wù)及所用multisim 軟件環(huán)境介紹32.1課程設(shè)計的任務(wù)與要求3課程設(shè)計的任務(wù)3課程設(shè)計的要求32.2 multisim 軟件環(huán)境介紹，3. 電路模型的建立54. 理論分析及計算64.1 雙限比較器電路的設(shè)計分析及計4.2 滯回比較器電路的設(shè)計分析及計5. 仿真結(jié)果分析85.1雙限比較器電路的multisim仿真結(jié)果分析85.2滯回比較器電路的 multisim 結(jié)果仿真分析86. 設(shè)計總結(jié)97. 參考文獻(xiàn)101課程設(shè)計的目的與作用1.1課程設(shè)計的目的模擬電路課程設(shè)計是模擬電子技術(shù)課程重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對

2、學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練，這種訓(xùn)練是通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一個或兩個課題的 設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成的。通過模擬電路課設(shè)要求學(xué)生：1、根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)，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(yùn)用所學(xué)過的各種電子器件和電子線路知識，設(shè)計出相應(yīng)的功能電路。2、通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決實(shí)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(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握電子電路的測試方法。5、進(jìn)一步數(shù)以電子儀器的使用方法。6、學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。7、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度1.2課程設(shè)計的作用學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知

3、識，動腦又動手，在教師指導(dǎo)下，結(jié)合某一專題獨(dú)立地開展 電子電路的設(shè)計與實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際電路問題的能力。該課程的任 務(wù)是使學(xué)生掌握模擬電子技術(shù)方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，初步具備電子技術(shù)工程人員的素質(zhì)，并為 學(xué)習(xí)后繼課程打好基礎(chǔ)。課程設(shè)計是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)， 會培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用 本門課程及有關(guān)選修課的基本知識去解決某一實(shí)際問題的訓(xùn)練， 加深課程知識的 理解。在真?zhèn)€教學(xué)計劃中，它起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。 設(shè)計和實(shí) 驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。2設(shè)計任務(wù)及所用multisim 軟件環(huán)境介紹2.1課程設(shè)

4、計的任務(wù)與要求課程設(shè)計的任務(wù)1、雙限比較器電路設(shè)計、分析、仿真2、滯回比較器電路設(shè)計、分析、仿真課程設(shè)計的要求1、設(shè)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(jìn)行分析，了解傳輸特性及門限電平。2、設(shè)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(yīng)用，學(xué)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(shè)計的EDA工具軟件。作為Windows下運(yùn)行的個人桌面電子設(shè)計工具，Multisim 是一個完整的

5、集成化設(shè)計環(huán)境。Multisim計算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論 教學(xué)與實(shí)際動手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)生可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正 屬于自己的儀表。Multisim軟件特點(diǎn)(1)直觀的圖形界面：整個操作界面就像一個電子實(shí)驗(yàn)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(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)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(shí)物相似， 測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。(2) 豐富的元器件庫：Multisim 大大擴(kuò)充了 EWB勺元器件庫，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算

6、放大器、TTL和CMO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公司或其代理商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。(3) 豐富的測試儀器：除EW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(zhuǎn)換儀外， Multisim 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。尤其與 EWBf同的是：所有儀器均可多臺同時調(diào)用。(4) 完備的分析手段：除了 EW提供的直流工作點(diǎn)分析、交流分析、 瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分 析、極點(diǎn)一零點(diǎn)分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析

7、、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(shè)計要求。(5) 強(qiáng)大的仿真能力：Multisim既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿 真，也可進(jìn)行數(shù)?；旌戏抡妫绕涫切略隽松漕l(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(jié)果可隨時儲存和打 印。3電路模型的建立RL1k|?圖3-1.雙限比較器電路圖3-1所示，電路中有兩個集成運(yùn)放A 1和A 2,輸入電壓u I各通過一 個電阻R分別接到A 1的同相輸入端和的A 2反相輸入端，兩個參考電壓U REF1和U REF

8、2分別加在A 1的反相輸入端和A 2的同相輸入端，其中U REF1 >U REF2 A 1和A 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R 1加在集成運(yùn)放的反相輸入端，參考 電壓經(jīng)電阻R 2接在同相輸入端，此外從輸出端通過電阻RF引回同相輸入端。電阻R和背靠背穩(wěn)壓管VD Z的作用是限幅，將輸出電壓的幅度限制在 正負(fù)U乙4理論分析及計算4.1雙限比較器電路的設(shè)計分析及計算如果u I vu REF2當(dāng)然更滿足u I vu REF) 則A 1輸入低電平，A 2 輸出高電平，此時二極管VD 1截止，VD 2導(dǎo)通，輸

9、出電壓u 0為高電平。如果u> I UREF1當(dāng)然更滿足u I >U REF2，則A 1輸入高電平，A 2 輸出低電平，此時二極管VD 1導(dǎo)通，VD 2截止，輸出電壓u 0也是高電平。只有當(dāng)U REFMu I vu REF1時，集成運(yùn)放A 1和A 2均輸出低電平， 二極管VD 1和VD2均截止，則輸出電壓U 0為低電平。4.2滯回比較器電路的設(shè)計分析及計算在集成運(yùn)放反相輸入端與同相輸入端電位相等，即u-= U +時，輸出端的狀態(tài)即將發(fā)生跳變。其中u - = U IU +則由參考電壓U REF及輸出電壓U 0二者共同決定，而U 0有兩種可能的 狀態(tài)：+UZ或-U乙 由此可見，使輸出電

10、壓+UZ由跳變?yōu)?U乙 以及由-U Z跳變?yōu)?U 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?+ =RFU REF+RF + R2R2RF + R2Uo若原來Uo=+U乙當(dāng)u I逐漸增大時，使u 0從+UZ跳變?yōu)?UZ所需的門限電平用U T+表示，由上式可知U T+=RFRF + R2U REF+R2RF + R2UZ若原來的Uo=- U乙當(dāng)u I逐漸減小時，使u 0從-UZ跳變?yōu)?U Z所需的門限電平用U T-表示，則U T-=RFRF + R2U REF-R2RF + R2UZ上

11、述兩個門限電平之差稱為門限寬度或回差，用表示 U T表示,由以上兩式可以求得2R2UT+=UT+ -U T- =UZRF+ R2由上式可見，門限寬度 UT的值取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ以及電阻R2和R F的 值，但與參考電壓 UREF無關(guān)。改變U REF的大小可以同時調(diào)節(jié)兩個門限電平 UT+和 U T-的大小，但二者之差UT不變。也就是說，當(dāng)U REF增大或減小時，滯回比較器的傳輸特性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(jié)果分析5.1雙限比較器電路的 multisim 仿真結(jié)果分析5.2滯回比較器電路的 multisim 仿真結(jié)果分析由圖可以看出，當(dāng)輸出波形發(fā)生跳變時，輸

12、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(shè)計總結(jié)我在這次課程設(shè)計中可以說是受益匪淺，不僅打字技術(shù)提高了好多，將書本 上的理論知識進(jìn)行了深入理解，更重要的是明白了實(shí)踐的重要性。 要想設(shè)計出一 個較好的電路，光靠書本上的知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要結(jié)合實(shí)際情況全方面的去思考， 經(jīng)過多次不斷修改驗(yàn)證后使其達(dá)到需要的性能指標(biāo)。在設(shè)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(shè)計的性能指標(biāo)，還要盡量使其電路結(jié)構(gòu)簡單。 設(shè)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(jié)合 所學(xué)知識去分析解決問題。課程設(shè)計不僅是一門任務(wù)，更多的是教會

13、我們怎樣靈 活運(yùn)用書本上所學(xué)的知識，培養(yǎng)我們善于調(diào)查研究，勤于創(chuàng)造思維，勇于大膽開 拓的自主學(xué)習(xí)和工作作風(fēng)。通過對Multisim的仿真設(shè)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(jìn)行 正確的仿真，且能對仿真結(jié)果進(jìn)行正確的分析。通過本次課程設(shè)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(rèn)識。在課程設(shè)計過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)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(shè)計終于順利完成 了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，終于游逆而 解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，我也一定要不懈努力，不