《自動(dòng)控制元件設(shè)計(jì)與實(shí)踐》

1、自動(dòng)控制元件設(shè)計(jì)與實(shí)踐 題目庫題目1.波形信號(hào)發(fā)生器1.1設(shè)計(jì)要求:1. 利用運(yùn)算放大器UA741CD設(shè)計(jì)方波和三角波發(fā)生電路。2. 使用Multisim 12.0仿真并焊接實(shí)物電路圖3. 并測(cè)試實(shí)際電路的放大位倍數(shù)。1.2設(shè)計(jì)方案：圖1波形信號(hào)發(fā)生器 Multisim仿真圖圖1.1波形信號(hào)發(fā)生器仿真結(jié)果圖1.3器件清單：表1波形信號(hào)電路仿真器件器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1可調(diào)電阻，50k QR11電阻，20k QR31 1電阻，10kQR21電阻，2kQR41電阻，2.7k QR51電容，22nFC11放大器，3554AMU1，U22齊納二極管IN5

2、340B，6VD1，D22題目2.可控單音頻發(fā)聲電路2.1設(shè)計(jì)要求：利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單音發(fā)聲電路，了解聲音的產(chǎn)生過程。并在 multisim上進(jìn)行仿真。2.2設(shè)計(jì)方案:圖2可控單音頻發(fā)聲電路 Multisim仿真圖2.3器件清單:表2可控單音頻發(fā)聲電路器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量555 定時(shí)器，555 VIRTUALA11D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源V11電阻，1.0kQR11電阻，100kQR21小燈泡，2.5 VX11電容，10uFC11拔碼開關(guān)S1， S22蜂鳴器 BUZZER 10 HzLS11題目3.電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路3.1設(shè)計(jì)要求：1. 掌握電壓-

3、頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理及設(shè)計(jì)方法。2. 掌握電路參數(shù)的調(diào)整方法。3. 以上電路的實(shí)現(xiàn)所使用的放大器原件主要基于UA741CD。4. 設(shè)計(jì)完成在Multisim上進(jìn)行仿真，并測(cè)試實(shí)際電路與仿真電路的誤差。5. 從原理上分析該誤差產(chǎn)生的原因，并簡(jiǎn)控討減小誤差和優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路和方法。 電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路的功能是將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率與其數(shù)值成正比的輸出電壓，故稱為電壓控制震蕩電路?？梢哉J(rèn)為電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路是一種模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路3.2設(shè)計(jì)方案：圖3電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 Multisim仿真圖圖3.1仿真波形圖3.3器件清單:表3電壓頻率轉(zhuǎn)換電路圖原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù) 量電容220nF

4、C11D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源V1， V2， V4， V54電阻，10kQR1， R2， R3， R4， R55齊納二極管IN5340B ,6 VD1， D42拔碼開關(guān)S11運(yùn)算放大器， UA741CDU1， U32轉(zhuǎn)換二極管，1N4148D31題目4.電流-電壓轉(zhuǎn)換電路4.1設(shè)計(jì)要求：1. 掌握電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的工作原理及設(shè)計(jì)方法。2. 掌握電路參數(shù)的調(diào)整方法。3. 電路可輸入幾毫安至幾十毫安的電流，經(jīng)過比例放大器和加法器后可輸出±0V的電壓信號(hào)。4. 分析設(shè)計(jì)小電流信息號(hào)源產(chǎn)生電路，并用于該實(shí)驗(yàn)。5. 電路實(shí)現(xiàn)所用放大器基于 UA741CD。設(shè)計(jì)思路用Multi

5、sim進(jìn)行仿真。仿真通過后 方接入實(shí)際電路。6. 從原理上簡(jiǎn)要分析仿真結(jié)果我與實(shí)際電路結(jié)果誤差產(chǎn)生的原因。并至少提出一種可 以優(yōu)化設(shè)計(jì)的方安。4.2設(shè)計(jì)方案：圖4電流電壓轉(zhuǎn)換電路 Multisim仿真圖4.3器件清單:表4電流電壓轉(zhuǎn)換電路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù) 量任意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U (25MHz)I11電阻，1.0kQR31電阻，10kQR1， R4， R5， R8， R9，R10，R117電位器，22k QR2 R62電阻，500 QR71電壓表， VOLTMETER VU11D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源V1， V2， V3， V4， V55運(yùn)算放大器，

6、UA741CDU2， U32題目5.555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路5.1設(shè)計(jì)要求：用555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，該觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)電路 一般情況下，電路處于穩(wěn)態(tài)，外加觸發(fā)脈沖可以使電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)停留一段 時(shí)間后自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。1. 使用Multism對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行仿真。2. 仿真通過后在面包板上搭建實(shí)際電路。并測(cè)試實(shí)際電路與仿真結(jié)果的差異。3. 對(duì)該差異進(jìn)行原理上的探討和分析。并至少提出一種可以優(yōu)化設(shè)的方案。5.2設(shè)計(jì)方案：圖5 555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Multisim仿真圖5.3器件清單：表5 555定時(shí)器單態(tài)觸發(fā)器原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量555 定

7、時(shí)器，555 VIRTUAL |A11D-30A5V12V 雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1任意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U (25MHz )V11額定電容，10 nFC1， C22電阻，45.3k QR11電阻，100QR21題目6.多級(jí)放大電路6.1設(shè)計(jì)要求：利用兩極共射極放大電路構(gòu)成兩級(jí)放大電路，從而熟悉兩級(jí)或多級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)和 調(diào)試方法。會(huì)電壓放大倍數(shù)和幅頻特性的測(cè)量。該實(shí)踐使用Multisim 12進(jìn)行仿真。需達(dá)到如下指標(biāo)要求。1. 電壓放大倍數(shù)Au：5000 (絕對(duì)值)2. 輸入電阻Ri： 1KQ3. 輸出電阻Ro0 3k Q4. 通頻帶寬BW :優(yōu)于100HZ1MHZ5. 電源電

8、壓 Vcc: +12V20V6. 負(fù)載電阻Rl： 3k Q7. 輸出最大不失真電壓：5V (峰峰值)6.2設(shè)計(jì)方案：圖6多級(jí)放大電路 Multisim仿真圖6.3器件清單：表6多級(jí)放大電路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量電容，10卩FC11 :電容，1卩FC2， C3， C4， C54帶極性電容，10卩FC6, C72電阻，40k QR21 :電阻，4.5kQR3, R62電阻，20k QR41電阻，1kQR5， R72 :電阻，10kQR91任意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U (25MHz)V11D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1電位器，400k QR1， R82BJT 三極管

9、 NPN，2N3903Q1， Q22題目7.基于電磁繼電器的功率放大電路7.1設(shè)計(jì)要求利用NPN三極管和相應(yīng)的電阻及二極管。 實(shí)現(xiàn)對(duì)HK4100F電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)。并利用 已驅(qū)動(dòng)的電磁繼電器實(shí)現(xiàn)小電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。要求電機(jī)正反轉(zhuǎn)之間要有互鎖。NPN三極管型號(hào)采用2N3903型。7.2設(shè)計(jì)方案圖7.1繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖，圖中用 LED代替直流小電機(jī)進(jìn)行仿真7.3器件清單表7.1基于電磁繼電器的功率放大電路用以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量電阻，4.7k QR1， R22D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1BJT 三極管 NPN，2N3903P Q1， Q22二極管 1N4148D

10、1，D22HK4100F電磁繼電器K1，K225V直流小電機(jī)24位拔碼開關(guān)S11題目8 PWM調(diào)制解調(diào)電路8.1設(shè)計(jì)要求1. 利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)制電路2. 并使用設(shè)計(jì)的脈寬調(diào)節(jié)電路，控制發(fā)光二極管的亮度。3. 設(shè)計(jì)思路在Multism上進(jìn)行行仿真。仿真實(shí)現(xiàn)后在面包板上搭建實(shí)際電路。4. 觀察實(shí)際電路和仿真電路的差異味。5. 從原理上簡(jiǎn)要分析差異產(chǎn)生的原因。8.2設(shè)計(jì)方案圖8 PWMMultisim仿真圖原理圖8.3器件清單表8 PWM調(diào)制解調(diào)電路器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量555定時(shí)器U11電位器，50k QR21電容，0.01 口 FC1 , C22帶極性電容，470 口 FC

11、31電阻，1.0k QR1 , R32D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1二極管，1N4148D1 , D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9,D10,D1111BJT 三極管 NPN ,2N3903Q11LED 紅色LED1 , LED2 , LED33題目9.差動(dòng)放大器電路9.1設(shè)計(jì)要求:1. 加深對(duì)差動(dòng)放大電路的工作原理、分析方法的理解與掌握2. 學(xué)習(xí)差動(dòng)放大電路的測(cè)試方法。3. 了解恒流源在差動(dòng)放大電路中的作用。4. 使用Multisim 12.0進(jìn)行仿真并記錄：a）差模輸入差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)的波形。b）共模輸入差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)的波形。c

12、）對(duì)差動(dòng)放大器電路的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行電流分析并記錄分析結(jié)果。d）對(duì)差動(dòng)放大器電路進(jìn)行頻率響應(yīng)分析并記錄分析結(jié)果。e）根據(jù)上述結(jié)果求出差動(dòng)放大電路的差模和共模電壓放大倍數(shù)f）計(jì)算出CMRR （共模抑制比）9.2設(shè)計(jì)方案：圖9差動(dòng)放大電路 Multisim仿真圖9.3器件清單:表9差動(dòng)放大電路原器件清單器件及型號(hào)Ji電路標(biāo)識(shí)數(shù)量電阻，6.8k QR2， R32電阻，12k QR41電阻，2k QR5， R62電位器，100 QR71電阻，30k QR91電阻，4.7k QR11電阻，5.1k QR101電阻，62k QR81D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源V1， V22電阻，510QR11，

13、R122三極管 NPN，2N3903Q1， Q2， Q33撥碼開關(guān)，S11題目10.節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)電路10.1設(shè)計(jì)要求:彩燈控制器實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計(jì)的這臺(tái)彩燈控制器主要功能有:1. 可以控制8路彩燈或彩燈串。2. 既可以向左（逆時(shí)針）移動(dòng)，也可以向右（順時(shí)針）移動(dòng)。3. 彩燈起始狀態(tài)可以預(yù)置。4. 控制電路與負(fù)載（可以直接使用交流 220V的彩燈）完全隔離。設(shè)計(jì)方案基于74LS194D型芯片實(shí)現(xiàn)。與非門采用74ALS04型與非門芯片，在進(jìn)行 Multism仿真需選用對(duì)應(yīng)型號(hào)。10.2設(shè)計(jì)方案：圖11節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)電路 Multisim仿真圖10.3器件清單：表11節(jié)日采燈控制系統(tǒng)電

14、路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量74LS移位寄存器，74LS194NU1， U22四聯(lián)開關(guān)DSWPK_4S1， S22拔位開關(guān)DIPSW11， S42紅色 LED 燈，LED_redLED1，LED2，LED3，LED4，LED5，LED6，LED7，LED88反向器芯片，74ALS04NU41電阻，1k QR1， R2， R3，R4， R5， R6，R7， R8，R17，R1810電阻，1 QR9，R10，R11，R12，R13，R14，R15，R168D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1任意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U （25MHz）V11撥碼開關(guān)S31題目11.智力搶答器

15、電路11.1設(shè)計(jì)要求:1. 搶答器可供四名參賽選手使用，編號(hào)為1-4，各隊(duì)分別用一個(gè)按鈕控制（S1-S4）,并設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。2. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出 間歇式聲響，主持人清零后，聲音提示停止。3. 搶答先后的分辨率為1ms。4. 開關(guān)S作為清零及搶答控制開關(guān)，當(dāng)開關(guān) S被按下時(shí)，搶答電路清零，松開則允許 搶答。輸入搶答信號(hào)由搶答按鈕（S1-S4）實(shí)現(xiàn)。5. 有搶答信號(hào)輸入（按鈕S1-S4中的任意一個(gè)開關(guān)被按下）時(shí)，顯示出相對(duì)應(yīng)的組別 號(hào)碼，此時(shí)再按下其他任何一個(gè)搶答器開關(guān)均無效，指示燈依舊“保持”第

16、一個(gè)開 關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。6. 使用Multisim進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，仿真通過后在面包板上搭建實(shí)際電路。并對(duì)比仿真結(jié) 果與實(shí)際效果之間的差異。7. 試從原理上對(duì)差異作簡(jiǎn)要份析。以上電路設(shè)計(jì)基于74LS175N實(shí)現(xiàn)。11.2設(shè)計(jì)方案：圖12智力搶答器電路 Multisim仿真圖11.3器件清單:表12智力搶答器電路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù) 量D觸發(fā)器芯片，74LS175NU11與非門芯片，74LS00NU21四輸入與門芯片，74LS21NU31拔位開關(guān)3， S1， S2， S4，S54D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源VCC1電阻，1.0k QR1， R2， R3， R4， R55任

17、意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U （25MHz ）V11小燈泡，2.5 VX1， X2， X3， X44題目12. 555彩燈控制電路12.1設(shè)計(jì)要求：彩燈控制器實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計(jì)的這臺(tái)彩燈控制器主要功能有：1. 可以控制8路彩燈或彩燈串。2. 既可以向左（逆時(shí)針）移動(dòng)，也可以向右（順時(shí)針）移動(dòng)。3. 彩燈起始狀態(tài)可以預(yù)置。4. 控制電路與負(fù)載（可以直接使用交流 220V的彩燈）完全隔離。5. 用555定時(shí)器設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器。6. 需實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案需在Multisim上進(jìn)行仿真，仿真通過后再在面包板上搭建實(shí)際電 路圖。7. 其具體實(shí)現(xiàn)要求基于移位寄存器，74LS194N型芯片。12.2設(shè)

18、計(jì)方案：圖13 555彩燈控制系統(tǒng)電路 Multisim仿真圖12.3器件清單：表13 555彩燈控制系統(tǒng)電路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量電阻，1k QR1，R2， R3，R4，R5，R6,R7， R8，R17，R1810電阻，1QR9， R10， R11， R12， R13，R14，R15，R168D-30A5V12V 雙組電壓輸出開關(guān)電源.IVCC1撥碼開關(guān)S31555 定時(shí)器，555 VIRTUALA11電容器，0.01 口 FC1， C22電阻，1.0k QR191電位器，1kQR211電阻，8k QR20，R222移位寄存器，74LS194NU1， U22撥碼開關(guān)S1， S22撥

19、碼開關(guān)1， S42紅色 LED.LED_redLED1， LED2， LED3，LED4， LED5， LED6，LED7， LED88反向器芯片，74ALS04NU41開關(guān)二極管，1N4148D1， D22題目13.直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)電路13.1設(shè)計(jì)要求：1. 設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電路。2. 使用Multisim進(jìn)行仿真并記錄電路波形。3. 輸出電壓在+3V至+9V之間可調(diào)。4. 最大輸出電流為800MA5. 輸出電壓變化量小于5MV13.2設(shè)計(jì)方案：圖14直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)電路 multisim仿真圖圖14.1直流穩(wěn)壓電源示波器觀察圖13.3器件清單:表14直流穩(wěn)壓電路原器件清單器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)

20、量任意波形信號(hào)發(fā)生器 DG1022U（ 25MHz）V11帶極性電容，2200 口 FC11電阻，6.2kQR11電位器，200 QR21電阻，270 QR31電阻，200 QR4, R52電極性電容，470 口 FC21電阻，100QR61電壓表， VOLTMETER VU11開關(guān)二極管，1N4148D1, D2, D3, D44達(dá)林頓復(fù)合晶體管 NPN ,2SD1861Q11BJT 三極管 NPN ,2N3903Q21齊納二極管，BZV60-B9V1D51拔位開關(guān)S21題目14多進(jìn)制計(jì)數(shù)器14.1設(shè)計(jì)要求1. 基于74LS161分別設(shè)計(jì)60進(jìn)制25進(jìn)制24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2. 各進(jìn)制計(jì)數(shù)器之間可以使用開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3. 結(jié)果在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。4. $設(shè)計(jì)原理圖使用Multisim進(jìn)行仿真。5. 若要用到放大器則使用UA741CD型。14.2設(shè)計(jì)方案圖15多進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)之 24進(jìn)制示例原理圖14.3器件清單表18.3多進(jìn)制計(jì)數(shù)器原件清單表器件及型號(hào)電路標(biāo)識(shí)數(shù)量D-30A5V12V雙組電壓輸出開關(guān)電源V1 , V2, V33電位器，20k QR21電容，100 nFC11電阻，20k QR1， R32電阻，10kQR4， R52數(shù)碼管，DCD HEXU6