1203030312差分比例運(yùn)算電路、滯回比較器

1、成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名劉波班級(jí)學(xué)號(hào)1203030312專(zhuān) 業(yè)電子信息工程課程設(shè)計(jì)題目模擬電子課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?2014 年 月 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 院信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān) 業(yè)電子信息工程學(xué)生姓名劉波班級(jí)學(xué)號(hào)1203030312課程設(shè)計(jì)題目差分比例運(yùn)算電路、滯回比較器實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1) 采用multisim 仿真軟件建立電路模型；2) 對(duì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算；3) 在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖；4) 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第1天：1.布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。2.查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。第2-3天：1. 安裝multisim軟件

2、，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會(huì)建立元件庫(kù)。第4天：1. 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。第5天：1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2. 針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。3. 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師：李所 2013年12月1日專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人：2013 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2013 年 月 日目 錄1. 課程設(shè)計(jì)的目地與作用11.1課程設(shè)計(jì)的目的11.2課程設(shè)計(jì)的作用12.設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹22.1設(shè)計(jì)任務(wù)22.2 multisim軟件環(huán)境介紹23差分運(yùn)

3、算電路Multisim仿真4 3.1.模型的建立43.2.理論分析4 3.3.仿真結(jié)果54. 滯回比較器電路Multisim仿真6 4.1.模型的建立64.2.理論分析64.3.仿真結(jié)果75.三角波發(fā)生電路Multisim仿真95.1模型的建立95.2理論分析95.3仿真結(jié)果116.反向輸入求和電路Multisim仿真126.1模型的建立126.2路理論分析126.3仿真結(jié)果137. 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)148. 參考文獻(xiàn)151.課程設(shè)計(jì)的目地與作用1.1課程設(shè)計(jì)目的1.學(xué)會(huì)理論分析和實(shí)際設(shè)計(jì)常見(jiàn)的功能電路；2.會(huì)使用multisim軟件設(shè)計(jì)電路圖并進(jìn)行仿真；3.掌握對(duì)常見(jiàn)的電路的multisim仿

4、真；4.訓(xùn)練對(duì)電路進(jìn)行故障分析及排錯(cuò)的能力；1.2課程設(shè)計(jì)的作用課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，模擬電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握模擬電子的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜文ｋ娬n程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在一個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次

5、課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(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(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。 通過(guò)這次模電課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)模電理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己

6、，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之功能不斷完善，成為真己的東西。172.設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹2.1設(shè)計(jì)任務(wù)1.差分運(yùn)算電路2. 振蕩電路3. 滯回比較器電路4.三角波發(fā)生電路2.2multisim軟件環(huán)境介紹NI Multisim 12 是美國(guó)NI公司最近推出的電子線路仿真軟件的最新版本。NI Multisim 12 用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，通過(guò)軟件將元器件和儀器集合為一體。它是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。 NI Multisim 10 的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用。同時(shí)可以新建或擴(kuò)展已有的

7、元器件庫(kù)，建庫(kù)所需元器件參數(shù)可從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此可很方便地在工程設(shè)計(jì)中使用。NI Multisim 10的虛擬測(cè)試儀器表種類(lèi)齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源等等；還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或者沒(méi)有的儀器，如波特圖儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀, 安捷倫多用表，安捷倫示波器、以及泰克示波器等Multisim12.0啟動(dòng)界面Multisim界面元器件庫(kù)3差分運(yùn)算電路Multisim仿真3.1差分運(yùn)算電路模型建立圖3.1.13.2. 差分運(yùn)算電路理論分析及計(jì)算差分放大電路如圖3.1.1所示，兩個(gè)輸入電壓UI1和UI2個(gè)自通過(guò)電

8、阻R1和R2分別加在集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入端。另外從輸出端通過(guò)反饋RF接回到反相輸入端。為了保證運(yùn)放兩個(gè)輸入端對(duì)地的電阻平衡，同時(shí)為了避免降低共模抑止比，通常要求R1R2 RF=R4在理想的條件下，由于“虛斷”，I+=I-=0，利用疊加定力可以求得反相輸入端的電位為而同相輸入端的電位因?yàn)椤疤摱獭?，即u + = u - ，所以而同相輸入端的電位因?yàn)椤疤摱獭?，即u + = u - ，所以當(dāng)滿足條件R1=R2，RF=R4時(shí)，整理上式可得3.3. 差分運(yùn)算電路仿真結(jié)果差分輸入U(xiǎn)1（V）U2（V）Uo（V）126-11.997122.003 4. 滯回比較器電路Multisim仿真4.1. 滯回

9、比較器電路模型的建立圖4.1.14.2. 滯回比較器電路理論分析及計(jì)算滯回比較器如圖4.1.1，當(dāng)集成運(yùn)放反相輸入端與同相輸入端的電位相等，即u+=u-時(shí)，輸出端的狀態(tài)將發(fā)生跳變。其中U2=U-，U+則由參考電壓U1及輸出電壓U0二者共同決定，而U0的可能狀態(tài)：+UZ或-UZ。由此可見(jiàn)，使輸出電壓由+UZ，以及由-UZ跳變?yōu)?UZ所需的輸入電壓值是不同的。也就是說(shuō)，這種比較器有兩個(gè)不同的門(mén)限電平，故傳輸特性呈滯回狀。如圖3.2.1利用疊加原理可求得同相輸入端的電位為若原來(lái)U0=UZ，當(dāng)UI逐漸增大時(shí)，使U0從+UZ跳變?yōu)閁Z所需的門(mén)限電平用UT表示，由上式可知若原來(lái)U0=UZ，當(dāng)UI逐漸減小時(shí)

10、，使U0從UZ跳變?yōu)閁Z所需的門(mén)限電平用UT表示，則上述兩個(gè)門(mén)限電平之差稱(chēng)為門(mén)限寬度或回差，用表示，有以上兩式得圖4.2.1輸出特性4.3. 滯回比較器電路仿真結(jié)果瞬態(tài)分析輸入輸出波形5.三角波發(fā)生電路Multisim仿真5.1三角波發(fā)生電路模型的建立圖5.1.1三角波發(fā)生電路5.2三角波發(fā)生電路理論分析假設(shè)t=0時(shí)積分電容上的初始電壓值為零，而滯回比較器輸出端為高電平，即uo1=+Uz。因集成運(yùn)放A1同向輸入端的電壓u+同時(shí)與uo1有關(guān)，根據(jù)疊加定理可得u+=R1R1+R2uo1+R2R1+R2uo此時(shí)uo=0，而uo1=+Uz，故u+也為高電平。而當(dāng)uo1=+Uz時(shí)，經(jīng)反向積分，輸出電壓u

11、o將隨時(shí)間往負(fù)方向線性增長(zhǎng)，則u+將之逐漸減小，當(dāng)減小至 u+=u-=0時(shí)，滯回比較器的輸出端將發(fā)生跳變，使uo1由+Uz跳變?yōu)?Uz，此時(shí)u+也跳變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)值。當(dāng)uo1=-Uz時(shí)，積分電路的輸出電壓uo將隨時(shí)間往正方向線性增長(zhǎng)，u+將隨之增大，當(dāng)增大至u+=u-=0時(shí)，滯回比較器的輸出端再次跳變，uo1由-Uz跳變?yōu)?Uz。以后重復(fù)上述變化，于是滯回比較器的輸出電壓成為周而復(fù)始的矩形波，而積分電路的輸出電壓也成為周而復(fù)始的三角波。如下圖電路波形圖前后級(jí)波形發(fā)生電路5.3三角波發(fā)生電路仿真結(jié)果6.反向輸入求和電路Multisim仿真6.1反向輸入求和電路模型的建立圖6.1.16.2反向輸入求和

12、電路理論分析圖5.1.1示出了具有三個(gè)輸入端的反相求和電路。可以看出，這個(gè)求和電路實(shí)際上是在反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展而得到的。為了保持集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端對(duì)地的電阻平衡。同相輸入端R的阻值應(yīng)為R=R1/R2/R3由于“虛斷”，i-=0，因此i1+i2+i3=if，又因集成運(yùn)放的反相輸入端“虛地”，故上式可寫(xiě)為 u1R1+u2R2+u3R3=-uoRf則輸出電壓為可見(jiàn)，電路的輸出電壓uo反應(yīng)了輸入電壓u1、u2和u3相加所得的結(jié)果，即電路能實(shí)現(xiàn)求和.6.3反向輸入求和電路仿真結(jié)果7. 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)通過(guò)這次的模電課設(shè)，讓我熟練掌握了應(yīng)用multisim軟件進(jìn)行電路的仿真實(shí)驗(yàn)，從而看到了好多具體電路的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，同時(shí)體會(huì)到了動(dòng)手的快樂(lè)。作為一名電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，掌握連接電路圖，設(shè)計(jì)和分析電路是很重要的，或許我們以后從事的工作就是和電路有關(guān)，需要我們自己分析處理，學(xué)會(huì)仿真，這樣給我們會(huì)帶來(lái)方便。而且模電在生