模擬電子課程設計

1、1.1 模擬電子技術課程設計題選 一、可編程放大器設計簡要說明：放大器的放大倍數(shù)一般可以通過電位器調節(jié)。在自動控制系統(tǒng)中，有時希望用計算機的指令來改變放大倍數(shù)，本題提出的任務就是屬于這種情況。設計任務和要求：設計并制作一個可編程放大器，其要求如下：1電壓放大倍數(shù)由計算機的指令給定，即計算機通過數(shù)據(jù)線將BCD碼N（8bit）送給數(shù)據(jù)鎖存器（它是可編程放大器的一部分，其地址碼由設計者選定）后，放大器的輸出電壓與輸入電壓符合下列函數(shù)關系： 直到計算機給它送來新的數(shù)據(jù)以前，在溫度等因素不變的條件下，這個函數(shù)關系保持不變。 2電壓放大倍數(shù)的實際值與上述函數(shù)關系中的N之差的絕對不超過，其條件是： 1N99

2、； vO的絕對值在1V至10V范圍以內； 溫度在100C至300C范圍內； vI是變化緩慢的直流信號； 3輸入電阻不小于100M。提示： 可將8只加權電阻分別與8只開關（它們的通斷狀態(tài)由數(shù)據(jù)鎖存器的輸出控制）相串聯(lián)，再把這8條支路并聯(lián)起來，作為反相比例電路中的電阻，便可構成基本的可編程放大器。 二、可編程直流電源設計簡要說明： 在自動控制系統(tǒng)中，有時需要一種由計算機指令設置輸出電壓大小的直流穩(wěn)壓電源，通常將這種電源稱為可編程直流穩(wěn)壓電源。它的輸出電壓VO與計算機送到特定地址的數(shù)據(jù)N之函數(shù)關系是 其中是比例系數(shù)。 計算機的輸出指令可用數(shù)碼鎖存器代替。 為了避免因穩(wěn)壓電路故障而損壞計算機，可用光電

3、耦合器實現(xiàn)電隔離。設計任務和要求： 1當數(shù)碼寄存器給出一個數(shù)據(jù)N后，該電源的輸出電壓值為 其中N是8位的BCD碼數(shù)據(jù)，即N是小于100的正整數(shù)或零，V0的單位為伏特。 2在數(shù)碼寄存器送出新的數(shù)據(jù)以前，該電源的輸出電壓變化量之絕對值不超過20mV，其條件是： 交流電網(wǎng)電壓的有效值在190V至250V范圍內； 輸出電流在0至100mA范圍內; 環(huán)境溫度在100C至350C范圍內； 3輸出電壓的實際值與按計算得出的理論值之誤碼差的絕對值不超過 01V； 三、溫度測量與控制電路設計1設計任務與要求 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中，經(jīng)常需要對某一系統(tǒng)的溫度進行測量，并能自動地控制、調節(jié)該系統(tǒng)的溫度。要求： 被

4、測溫度和控制溫度均可數(shù)字顯示； 測量溫度為01200C，精度為050C； 控制溫度連續(xù)可調，精度1OC； 溫度超過額定值時，產(chǎn)生聲、光報警信號。 2總體方案設計 設計思路 （1）對溫度進行測量、控制并顯示，首先必須將溫度的度數(shù)（非電量）轉換成電量，然后采用電子電路實現(xiàn)題目要求?？刹捎脺囟葌鞲衅?，將溫度變化轉換成相應的電信號，并通過放大、濾波后送A/D轉換器變成數(shù)字信號，然后進行譯碼顯示。 （2）恒溫控制：將要控制的溫度所對應的電壓值作為基準電壓VREF，用實際測量值與VREF進行比較，比較結果（輸出狀態(tài)）自動地控制、調節(jié)系統(tǒng)溫度。 （3）報警部分：設定被控溫度對應的最大允許值Vmax，當系統(tǒng)實

5、際溫度達到此對應值Vmax時，發(fā)生報警信號。（4）溫度顯示部分采用轉換開關控制，可分別顯示系統(tǒng)溫度、控制溫度對應值VREF，報警溫度對應值Vmax。 3參考原理框圖VmaxVREFLEDR被測量控制系統(tǒng)溫度傳感器放大器低通濾波器譯碼驅動顯示電路A/D轉換器執(zhí)行機構調溫控制電路比較器（）揚聲器或蜂鳴器報警控制電路比較器（）S 傳感器可以采用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋，電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號，將信號放大后由低通濾波器將高頻信號濾去。如圖31所示。在0oC,調節(jié)，使顯示器顯示0oC。在50oC時，調節(jié)放大器的增益（調節(jié)電位器），使顯示器顯示50oC 。注意放大的

6、輸出電壓不允許大于A/D轉換器的最大輸入電壓值。 被測溫度信號電壓加于比較器（）與控制溫度電壓VREF進行比較，比較結果通過調溫控制電路控制執(zhí)行機構的相應動作，使被控系統(tǒng)升溫或降溫。 當控制電路出現(xiàn)故障使溫度失控時，使被控系統(tǒng)溫度達到允許最高溫度對應值，用聲、光報警電路發(fā)出警報，值班人員將采取相應的緊急措施。 開關S1可分別閉合系統(tǒng)溫度、控制溫度電壓VREF和報警溫度電壓，通過A/D轉換器將模擬量轉換成數(shù)字量，顯示器顯示出相應的溫度數(shù)值。+-A 四、三極管值數(shù)顯式測量電路設計 說明：三極管電流放大系數(shù)可用晶體管特性圖示儀測量，但存在讀數(shù)不直觀和誤差大等缺點。本題要求制作的三極管值數(shù)顯式測量電路

7、用數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示出被測二極管的值，從而讀數(shù)直觀，誤差較小。 1設計任務和要求 可測量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)值（設200）。測試條件如下： 允許誤差為2%。 ，且對于不同值的三極管，的值基本不變。 該測量電路制作好后，在測試過程中不需要進行手動調節(jié)，便可自動滿足上述測試條件。 用二只LED數(shù)碼管和一只發(fā)光二極管構成數(shù)字顯示器。發(fā)光二極管用來顯示最高位，它的亮狀態(tài)和暗狀態(tài)分別代表“1”和“0”，二只數(shù)碼管分別用來顯示拾位和個位，即數(shù)字顯示器可顯示不超過199的正整數(shù)和零。 測量電路應設有E、B和C三個插孔。當被測管插入插孔后，打開電源，顯示器應自動顯示出被測三極管的值，響應時間不

8、超過兩秒鐘。 在溫度不變（200C）的條件下，本測量電路的誤差之絕對值不超過 ，這里的是數(shù)字顯示器的讀數(shù)。 數(shù)字顯示器所顯示的數(shù)字應當清晰，穩(wěn)定、可靠。 五、函數(shù)信號發(fā)生器設計 1設計任務與要求 設計并制作能產(chǎn)生正弦波、矩形波（方波）和三角波（鋸齒波）的函數(shù)發(fā)生器， 本信號發(fā)生器可以考慮用專用集成芯片（如5G8038等）為核心實現(xiàn)。 信號頻率范圍： 1Hz100kHz； 頻率控制方式： 手控 通過改變RC參數(shù)實現(xiàn)； 鍵控 通過改變控制電壓實現(xiàn)； 為能方便地實現(xiàn)頻率調節(jié)，建議將頻率分檔； 輸出波形要求 方波 上升沿和下降沿時間不得超過200nS，占空比在48%50%之間； 非線性誤差2%； 正弦

9、波 諧波失真度2%； 輸出信號幅度范圍：020V； 信號源輸出阻抗：1； 應具有輸出過載保護功能； 具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。六、設計一個自動量測啤酒等液體灌裝流水線上成品瓶數(shù)的裝置。 1功能與要求 要求手控啟動后從0開始由LED數(shù)碼管顯示其動態(tài)值。 在灌裝生產(chǎn)線上，從灌裝機出來的成品瓶是“排著隊“立在傳送帶上的，并由傳送帶移動到包裝處。要量測傳送帶不斷移動的玻璃瓶數(shù)，只要在靠近傳送帶邊緣的外面選一個統(tǒng)計點，過一個瓶，產(chǎn)生一個計數(shù)信號，使計數(shù)器作加1計數(shù)。由于玻璃瓶在傳送帶上的位置有隨機性，因此靠接觸式傳感器產(chǎn)生計數(shù)信號比較困難。比較方便的方法是采用光電轉換。在傳送帶兩側外面分別

10、設置發(fā)光電路和光電轉換，當瓶子移過發(fā)光器件和光接收器件間的光束時，由于瓶子的檔光作用，使接收到的光強發(fā)生變化，從而使光電轉換電路輸出一個電壓變化量。檢測點每過一個瓶子，就會產(chǎn)生一次，把這個電壓變化量放大、整形，就能形成計數(shù)脈沖。要克服下面問題： 發(fā)送距離的問題； 背景光的問題，克服誤計數(shù)問題； 瓶子抖動，產(chǎn)生重復計數(shù)問題； 七、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計設計一個數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 1功能與主要技術指標 輸出電壓：099V步進可調，調整步距01；V 輸出電流：500mA； 精 度：靜態(tài)誤差1%FSR，紋波10mV； 顯 示：輸出電壓值用LED數(shù)碼管顯示； 電壓調整：由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓的

11、步進增減； 輸出電壓預置：輸出電壓可預置在099V之間的任意一個值； 其 它：自制電路工作所需的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為15V，+5V； 2數(shù)控直流穩(wěn)壓電源組成框圖之一 操作人員通過按鍵對系統(tǒng)發(fā)出電壓調整指令，該指令與輸出電路的狀態(tài)信號一起送入數(shù)控部分電路，經(jīng)過處理后產(chǎn)生符合指令要求的輸出電壓信號，并經(jīng)輸出電路功率驅動后輸出。當輸出電路的輸出電流超過極限值時，由過流保護電路產(chǎn)生的信號送入數(shù)控電路，關閉系統(tǒng)的電壓輸出，對系統(tǒng)的輸出電路進行保護。另外，數(shù)控部分還產(chǎn)生顯示信息送入顯示電路，將輸出電壓或其它信息報告給操作人員。按 鍵過流保護 輸出電路數(shù)控部分電路自制穩(wěn)壓電源顯示電路 提示： 用可預置的

12、加減計數(shù)器和D/A實現(xiàn)電壓預置和電壓步進控制； 用集成運放實現(xiàn)功率擴展或用三端集成穩(wěn)壓電源； 可用電壓比較器實現(xiàn)過流控制； 八、數(shù)控信號源設計 設計并制作一個數(shù)控信號源電路 1功能與主要技術指標 信號頻率：20Hz20kHz，步進調整，調整步距為1Hz； 頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于10-4； 信號輸出幅度：01V30V步進調整，調整步距為01V； 顯示電路：用5位數(shù)碼管顯示輸出信號頻率，二位數(shù)碼管顯示信號輸出幅度； 信號波形要求： 正弦波信號：輸出信號的諧波失真系數(shù)3%； 三角波信號：波形要求為等腰三角形，其非線性系數(shù)2%； 矩形波信號：信號的上升和下降時間1S；平頂降落5%；占空比2%98% 范圍內步

13、進可調，調整步距為2%。 2系統(tǒng)組成框圖之一輸出振蕩電路波形調節(jié)輸出電路頻率調節(jié)與指示幅度調節(jié)與指示頻率調節(jié)電路接收操作人員的指令，改變振蕩電路的輸出頻率，該信號經(jīng)波形調節(jié)電路處理成各種波形信號，送入輸出電路，最后經(jīng)幅度調節(jié)電路后輸出。 提示： 應用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038產(chǎn)生振蕩信號； ICL8038進行頻率調節(jié)與頻率指示； 波形用模擬開關進行切換； 用程控放大器實現(xiàn)輸出信號幅度的調節(jié)； 九、音響系統(tǒng)放大器設計 1一般說明：音響系統(tǒng)中的放大器決定了整個音響系統(tǒng)放音的音質、信噪比、頻率響應以及音響輸出功率的大小。高級音響中的放大器通常分為前置放大器和功率放大及電源等兩大部分。前置放大器又可

14、分為信號前置放大器和主控前置放大器。信號前置放大器的作用是均衡輸入信號并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信號、控制并美化音質；功率放大器及電源部分的主要功能是提供整機電源及對前置放大器來的信號作功率放大以推動揚聲器。其組成框圖如圖所示：均衡放大器話筒放大器音調控制放大器噪聲濾波器功率放大器電源信號前置放大器主控前置放大器唱機話筒調諧器揚聲器平衡調節(jié)音量調節(jié)2設計任務： 設計一個音響系統(tǒng)放大器。具體要求如下： 負載阻抗 ； 額定功率 ； 帶寬 ； 失真度 ； 音調控制 低音（100Hz）12dB; 高音（10kHz）12dB; 頻率均衡特性符合RIAA標準； 輸入靈敏度 話筒輸入端5mV

15、; 調諧器輸入端100mV; 輸入阻抗 Ri500k; 整機效率 50%； 十、設計一個電子音樂門鈴 設計一個可以演奏樂曲的紅外線遙控電子門鈴，其原理框圖如圖所示：按鍵紅外發(fā)送器紅外接收器音樂及邏輯電路放大器 1設計要求： 按一下按鍵，電子音樂門鈴奏響三遍主旋律樂曲； 用不同的音樂來區(qū)別家人和客人； 樂曲的音階限于12個音階內，C調2/4、4/4拍、節(jié)拍頻率1Hz，C調音階頻率 表如下：音 階頻率(Hz)音 階頻率(Hz)音 階頻率(Hz)166122783061415311479986739993701318525659333296311746645873329367110873355437

16、2771998776249388246948801440220 作用距離不小于2m; 放大器輸出功率； 音階基本準確、結構簡單； 節(jié)拍頻率在范圍內可調； 十一、有線通信系統(tǒng)設計 1功能要求： 設計一個廠部辦公室和車間之間的有線通信系統(tǒng)，使辦公室人員可通過話筒和所選車間的人員通話。設通信距離不超過50米。辦公室裝一臺主機，具有收聽、發(fā)送和選擇車間的功能。辦公室和車間用電纜作為信道。其框圖如圖所示。話筒發(fā)送放大發(fā)送、收聽選擇收聽放大收聽揚聲器車間選擇車間1車間2車間8:2技術指標： 話筒輸出信號10mV； 負載電阻（即揚聲器阻抗）為8； 輸出功率P0=8W； 電源電壓可選用18V； 十二、溫度和濕

17、度監(jiān)控報警系統(tǒng)設計 1功能要求：調 諧高頻放大混 頻檢 波碼變換譯 碼聲光報警中頻放大本機振蕩傳感器電路定 時編 碼調 制發(fā) 送 糧庫有很多糧屯，屯內溫度過高或濕度過大時，糧食會發(fā)生變質。為此希望設計一個報警系統(tǒng)，當某糧屯的溫度和濕度超限時，值班室顯示板上對應該糧屯位置的紅色信號燈亮，同時發(fā)出報警聲。 圖13-1 圖13-2 2主要技術指標： 設糧屯為10個，與值班室間的距離為200m； 每個糧屯設置一個報警信號的發(fā)送裝置，值班室設置一個接收裝置； 要求用無線通信方式； 各糧屯的報警信號采用同一個載波頻率（選用業(yè)余無線電波段）； 報警信號發(fā)送電路框圖如圖13-1所示； 報警接收部分電路如圖13

18、-2所示；十三、住院病人傳呼醫(yī)務人員系統(tǒng)設計一個住院病人傳呼醫(yī)務人員系統(tǒng)。病人拉動床頭開關，醫(yī)務人員的值班室內將按病人拉動開關的先后，顯示病床號和床位號，同時用蜂嗚聲提醒醫(yī)務人員注意，蜂嗚聲在醫(yī)人員按下應答按鈕后停止。系統(tǒng)能對一天內病號的呼叫次數(shù)按人統(tǒng)計次數(shù)，以利醫(yī)務室人員了解病員情況。 十四、晶體管電流放大系數(shù)自動檢測分選儀設計 1功能要求： 選用低頻小功率NPN管，測量直流電流放大系數(shù)； 值的分檔要求：， 對應的分檔號分別用1、2、3、4、5表示，并用數(shù)碼管顯示； 對應的色標分別是綠、藍、紫、灰、白； 值不在上述范圍內的三極管，由數(shù)碼管顯示0來表示； 2值自動分選儀參考原理框圖cbe工作點

19、設置/V轉換電壓比較譯碼驅動LED數(shù)碼管晶體三極管 十五、雙工對講機設計 1設計任務與要求 元件采用集成運放和集成功放及電阻、電容等，實現(xiàn)甲、乙雙方異地有線通話 對講功能； 用揚聲器兼作話筒和啦叭，雙向對講，互不影響； 電源電壓選用+9V，輸出功率05W，工作可靠，效果良好； 設計電路所需的直流穩(wěn)壓電源（即+9V電源）； 2參考電路框圖聲電轉換電路功率放大器前置放大器功率放大器直流電源電路聲電轉換電路前置放大器甲乙 十六、數(shù)顯式流量測量儀的設計 1功能與技術指標 輸入信號幅度200mV(峰-峰值)； 輸出電壓10V； 頻率范圍0至20kHz; 線性度（非線性誤碼差）02%； 2總體方案設計提示

20、 流量是一個非電量，通常用傳感器將流量轉換成電脈沖信號，其脈沖信號的頻率f與流量體積Q和流量傳感受器的轉換靈敏度K有關，關系式表示為。傳感器的輸出信號經(jīng)放大、整形后變成脈沖信號。電路簡化框圖如圖所示：傳感器放大器整形F/V變換器低通濾波器放大器數(shù)字面板表 十七、多功能鋸齒波發(fā)生器的設計 1功能與主要技術指標 在控制開關的作用下，能實現(xiàn)單周期掃描、間歇掃描、連續(xù)掃描和停止掃描控制功能； 具有輸出幅度調節(jié)、直流偏置調節(jié)和掃描周期調節(jié)功能； 輸出電壓幅度在10V的范圍內可調，線性度優(yōu)于001%； 要求主要選用集成運放實現(xiàn)； 2總體方案設計提示 鋸齒波可用積分器和模擬電壓比較器實現(xiàn)，要實現(xiàn)對電路的工作

21、方式控制可以通過電子開關，也可以用手動控制。電路的總體方案框圖如下：工作方式控制電路鋸齒波發(fā)生電路輸出電路直流電源 3參考書 現(xiàn)代電子學及應用，童詩白、徐振英編，高等教育出版社，1994年 電子系統(tǒng)設計，何小艇等編，浙江大學出版社，2000年集成電子技術基礎教程，鄭家龍、王小海、章安元編，高教出版社，2002年 電子技術課程設計指導 彭介華編，高等教育出版社，1997年 新編555集成電路應用800例 陳永甫編著 電子工業(yè)出版社 2000年 實用電子電路手冊（模擬電路分冊）編寫組編，高教出版社，1991年 國產(chǎn)集成電路應用500例，周仲編，電子工業(yè)出版社，1992年 新編555集成電路應用800例 陳永甫編著 電子工業(yè)出版社 2000年電子線路設計實驗測試（第三版） 謝自美主編 華中科技大學出版社 2006年 1.2 選題要求每題選擇人數(shù)限3人以內，學習委員將選題情況進行統(tǒng)計，請在第7周周一：電子13-2班發(fā)到郵箱。（第7周周一早上10點以前）情況表如下：題目學號學生姓名1.3 課程設計說明書與圖紙要求一、設計報告內容要求： 寫出你考慮該問題的基本設計思路，畫出一個實現(xiàn)電