模電由比較器構成的光動報警電路_課程設計(1)課案

1、目錄1任務與要求11.1設計任務11.2設計要求12設計方案12.1總方案設計12.1.1方案框圖12.1.2方案選擇23設計原理與電路23.1單元電路的設計23.1.1原理圖設計23.2工作原理33.3元器件選擇34 電路的調(diào)試與分析44.1 MultiSim軟件介紹44.2 MultiSim電路圖54.3 MultiSim仿真分析54.3.1模擬運行1：54.3.2模擬運行2：65 結論（問題分析）76設計心得8附錄9參考文獻10由比較器構成的光動報警電路摘要：模擬電子技術是一門應用性、實踐性很強的學科，試驗在這一學科的研究與發(fā)展過程中起著至關重要的作用。而在課程設計中，通過解決一些實際問

2、題，可以很好的鞏固和加深學到的理論知識，并提高電子電路的設計與實踐能力，為以后從事生產(chǎn)與科研工作打下一定的基礎。電子電路種類很多，設計方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設計工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設計方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設計者應把精力從單元電路的設計與計算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設計上來，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標，根據(jù)總體要求恰當選取集成器件，合理地進行連接實驗，完成總體的系統(tǒng)設計。本設計是一個由LM741集成運算放大電路組成的光動報警器，在設計中運用了比較器的知識，結合放大電路與光敏電阻對光照的特

3、殊反應實現(xiàn)光控。關鍵詞：比較器、同相比例放大、光敏電阻、二極管、蜂鳴器61任務與要求1.1設計任務1.掌握由比較器構成的光動報警電路的工作原理;2畫出電路原理圖(或仿真電路圖)；3. 元器件及參數(shù)選擇；4. 電路仿真與測試；5收集并歸納目前國內(nèi)外檢測進展等；6. 按本校要求的課程設計規(guī)范撰寫設計報告；7. 按規(guī)定日期提交課程設計報告。1.2設計要求(1) 當光照達到某一門限以上時喇叭發(fā)出蜂鳴報警；當光照低于門限值時蜂鳴器不工作；電源電壓：土Vcc=±12V；采用uA741比較器做單限比較；放大電路采用LM741集成運放。(2) 能夠?qū)崿F(xiàn)設計任務的基本功能。(3) 依據(jù)要求運用模擬電子

4、技術的理論設計、制定實驗方案，并論證方案。(4) 學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設計的電路進行性能分析。2設計方案2.1總方案設計2.1.1方案框圖萬案一:感光電路單向比較器音樂電路2.1.2方案選擇方案1中過零比較器需要輸入的電壓的臨界值為0V,這在光敏電阻中很難實現(xiàn)，所以光控的要求就達不到了，因此放棄了由過零比較器構成的電路。方案2在理論上可以實現(xiàn)，但是在元件連接時，不能完全符合參數(shù)設計，尤其是音樂電路要求的電流很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也不能正好符合這一高電壓。如果不能很好的協(xié)調(diào)參數(shù),就會對整個電路的靈敏度造成影響，因此放棄此方案。方案3克服了前兩個方案中的不足，加入放

5、大電路可以對輸入到音樂電路電壓進行調(diào)節(jié)，易于實際應用。且放大器電路簡單，元件易購買，方便便宜；對于音樂電路復雜，費用高，因此用蜂鳴器替代，簡化電路，價格便宜。3設計原理與電路3.1單元電路的設計3.1.1原理圖設計（1）總體電路圖O'3.2工作原理光敏電阻有隨光照越強，其阻值越迅速減小的特性。二極管有單向?qū)ㄐ?。單限比較器會根據(jù)輸入信號不同、正反不同，輸出方向不同的電壓。對于單限比較器，其穩(wěn)壓管的擊穿電壓為+Uz/-Uz,當反相輸入電壓大于同相輸入電壓時，輸出端輸出的電壓為-Uz；當反相輸入電壓小于同相輸入電壓時，輸出端輸出電壓為+Uz。利用光敏電阻特性，再與固定電阻，電源構成回路，則

6、在不同光照下固定電阻的分壓就會不同。如光照增強分壓增大。將固定電阻的電壓作為單項比較器的輸入信號，隨著光照增強，輸入電壓增強，當高于比較電壓后，輸出電壓跳變?yōu)榉聪螂妷海瑢⑤敵鲭妷悍糯蠛?，再利用二極管的單項導通性，蜂鳴器工作，而發(fā)光的二極管不發(fā)光。由此實現(xiàn)對報警器的光控。3.3元器件選擇元件型號/規(guī)格數(shù)量1KQ電阻1KQ4個2KQ電阻2KQ1個10KQ電阻10KQ1個光敏電阻GL35161個5KQ電位器5KQ1個集成運算放大器uA712個蜂鳴器5V1個LED紅色1個二極管1N41481個穩(wěn)壓管1N47302個6V直流電源直流1臺3V直流電源直流1臺+12V直流電源直流1臺-12V直流電源直流1臺

7、4電路的調(diào)試與分析4.1MultiSim軟件介紹Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它提供了仿真實驗和電路分析兩種仿真手段，可用于模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐泛筒糠謴婋婋娐返姆抡妗⒎治龊驮O計。Multisim是一種優(yōu)秀而易學的WDA（電子設計自動化）軟件，與其他仿真分析軟件相比，EWB的最顯著特點就是提供了一個操作簡便且與實際相似的虛擬實驗平臺。他幾乎能對”電子技術”課程中所有基本電路進行虛擬實驗，虛擬實驗過程和儀器操作方

8、法與實際相似，但比實際方便、省時。他還能進行實際無法或不便進行的試驗內(nèi)容，通過儲存和打印等方法可精確記錄器實驗結果。它提供十多種電路分析功能，能仿真電路實際工作狀態(tài)和性能。應用Multisim，便于實現(xiàn)邊學邊練的教學模式，使“電子技術"課程的學習變得更有趣而容易。4.2MultiSim電路圖4.3.1模擬運行1：將感光電路中的滑動變阻器調(diào)到阻值小于50%（即光照增強），比較器輸出端為負電壓，蜂鳴器兩端電壓大小為4.239V，蜂鳴器正常工作，并發(fā)出報警聲,而二極管不工作。（如圖4.3.1）:Circuit1-Multisim-Circuit1-Isjjd肋FileEditViewPla

9、ceMCUSimulateTransferTookReportsOptionsWindowHdpJ創(chuàng)2£1DHEiai馬I3l爲弗GCGEl阿QQQ世聯(lián)宅、血囲/口豈翻笑I-InUseList-三?ffWl|ii1|T”|鬼居V雄砂皺|Q1R9:ZZF-2W1N916于開始|纟|&Circuit-Mdtisim-Circ.旦|20082176MicrosoftWord|岡根擬電子技術課程設計，|Simulating.XMM1-4.239VO11ED1XMM2-5.105V|亠L|(SetITran:0.047s%H5JS（圖4.3.1）4.3.2模擬運行2：將電位器調(diào)到阻值大

10、于50%（即光照減弱），檢測到比較器輸出電壓正常偏轉(zhuǎn)，比較器輸出電壓偏轉(zhuǎn)為正向電壓，蜂鳴器不工作，二極管正常工作并發(fā)出紅光。（如圖4.3.2）國QQ0定豳宅5血"圜7Q題岡001-museList-d?itj牡J"1U2:IOkuD兇小開始|纟曰|Circuit1-Mitisim-arc.20082176-MicrosoftWord|四根擬電子技術課程設計|02Bz?yf；：XJO2BZ2.2率“八A1O%V312VV3.12VOscilloscope-XSClitii41111(1114111i!411114(11141111i1ir4ii41*/11J.1.1.1.1.

11、1l,rlr,1l,1ll1'1111111«l1I1IttJI1>”L=”=亠=八亠=亠=-亠iiiii111XMM1IS20ftCircuit1:Emulating.Tran:0.171s«11:2924456nVR82kO：R9七f團r-壬乏BsaH-屈迢xmHIMMI1N916XMM2ikJimrinIlfT"ii鬼Qiy任妙他|(圖4.3.2)5結論（問題分析）1在電路設計時要充分考慮各單元的協(xié)調(diào)，否則會破壞其他單元的正常工作。2在模擬時，若運行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能會出現(xiàn)錯誤。但是重新連接一遍就能解決該問題。3模

12、擬時，蜂鳴器在應該發(fā)出響聲的時候卻不響，這是因為有可能反接蜂鳴器（蜂鳴器有正負極）。4在設計與調(diào)試電路時，要特別注意各元件的參數(shù)。特別是蜂鳴器與LED是耐壓的。蜂鳴器的工作電壓是5V,而比較輸出器受穩(wěn)壓管限制，不可能完全達到5V,因此可以加入一個放大器將電壓放大。實際購買的LED為1.8V,而分路電壓達到了5V，這很容易燒壞LED，因此可以給LED串聯(lián)一個分壓電阻。5光敏電阻固定為100KQ，但實際工作時不一定如理想的狀態(tài)工作。因此本次用到的光敏電阻在普通光照下只是在0K50K的范圍內(nèi)變化靈敏度。為了提高光控靈敏度，感光回路的固定電阻選用了10KQ的電阻。（此固定電阻可以用電位器替代，這樣還可

13、以手動調(diào)節(jié)電路的靈敏度。）6要使電路正常工作，必須給運算放大器741加上+、-12V的電壓，這樣運算放大器才可正常工作。7在實測過程中可能會遇到單限比較器無法正常工作。該問題可能是電路的實際參數(shù)不正確，可以通過改換電阻，調(diào)節(jié)比較電壓來解決。8若單限比較器輸出電壓不正常，應檢查穩(wěn)壓管是否完好，有可能是穩(wěn)壓管被燒壞。96設計心得課程設計是讓我們通過解決實際問題，鞏固和加深在模擬電子技術的課程中，運用所學的理論知識結合實踐技能，提高電子電路的設計和實踐能力，為以后的學習或運用打下基礎。我做的課程設計是一個光控報警器，里面用到比較器。經(jīng)過不斷地改進與調(diào)試，最終達到預定功能。它不僅可以感光報警，還具有一

14、定的靈敏度。它兼顧光控報警和光控燈于一體，可應用于多方面。如用于監(jiān)控對光照敏感的物品，此時與光控燈（放于不影響物品的地方）配合，可以實時監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過這次課程設計，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點。在開始時，雄心勃勃，以為這沒啥難的，很容易做好。但真正開始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實踐不能很好的結合。且一些基本的元件的引腳都無法辨別。在焊接時不是虛焊就是加熱時間過長將元件燒壞。經(jīng)過不斷的練習，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點了。通過這次的課程設計，我掌握了不少知識。當然，先親自驗證了理論知識，并將它們用于實踐。如將比較器的知識充分的運用，掌握了比較器的工作原理，并將它用于實踐，運用

15、它的跳變可以設計出像光控報警電路這樣的很多類型的電路。通過自己動手，最直接的是學了不少元件的型號，懂得了怎么分辨741的引腳，怎么測出二極管的正負方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實際中需要自己協(xié)調(diào)試用。還知道了蜂鳴器的兩個引腳是區(qū)分正負極的，接反了就不能正常工作。當然，通過自己動手設計，也提高了我的動手能力，為自己打了不少信心。發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會自己動手設計電路，這也調(diào)起了我對電子電路設計的不少興趣。以后也不會只看著別人設計東西自己只好奇了，至少會自己動動手實踐一下了。13致謝在學習中，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷

16、模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設計，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結束的時候，能夠?qū)W到的知識應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。在這次課程設計的撰寫中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。其次，我要感謝幫助過