電子技術基礎A課程設計報告例

新疆大學課程設計（實訓）報告所屬院系：專業(yè)：課程名稱：電子技術基礎A設計題目：班級：電氣學生學號：學生姓名：指導老師:完成日期：課程設計題目：波形變換電路的設計要求完成的內容：自行設計一波形變換電路，選擇合適的參數。對波形變換電路路的分析有三方面（1）同相比較器的分析（2）反相比較器的分析（3）滯回比較器的分析。要求：①根據所設計電路，選用Multisim2001仿真軟件，搭建電路模型。②測量并分析所設計波形變換電路的性能指標。③觀察并分析其波形變換。④完成實訓內容后，請認真按格式完成實訓報告。主要收獲體會與存在的問題：存在問題：收獲和體會：1、2、3、指導教師評語：理論分析較為完善，數據分析滿足理論要求。仿真結果基本和理論分析結果相吻合，對VISIO軟件應用達到課程設計要求，文檔版本符合格式要求。拓展加深的內容分析較好。評定成績?yōu)椋?0指導教師簽名：年月日備注：電子技術基礎A課程設計報告-PAGE11-波形變換電路的設計一、引言1、軟件介紹：Multisim2001是IIT公司推出的電路分析與模擬仿真的軟件。Multisim2001提供了全面集成化的設計環(huán)境，完成從原理圖設計輸入、電路仿真分析到電路功能測試等工作。當改變電路連接或改變元件參數，對電路進行仿真時，可以清楚地觀察到各種變化對電路性能的影響。MicrosoftOfficeVisio2003是微軟公司出品的一款的軟件，它有助于IT和商務專業(yè)人員輕松地可視化、分析和交流復雜信息。它能夠將難以理解的復雜文本和表格轉換為一目了然的Visio圖表。該軟件通過創(chuàng)建與數據相關的Visio圖表（而不使用靜態(tài)圖片）來顯示數據，這些圖表易于刷新，并能夠顯著提高生產率。使用OfficeVisio2003中的各種圖表可了解、操作和共享企業(yè)內組織系統(tǒng)、資源和流程的有關信息。2、軟件運用利用multisim2001軟件可以對所設計的電路進行理想情況和實際情況下的仿真，以達到不用在實驗室測數據即可得到設計數據的目的。利用visio軟件可以繪制所需的電路圖、分析圖和原理圖。二、課程設計的目的和要求1、熟悉集成運算放大器的使用。2、掌握電壓比較器的原理及簡單電壓比較電路的設計。3、對單限、雙限、滯回電壓比較器作合理分析和評估，對元器件的參數與相關指標做合理分析并分析臨界情況。4.、利用visio軟件繪制出相應的原理圖、電路圖以及相應的分析圖。利用multisim2001軟件對設計的電路進行仿真，得出仿真數據。三、原理、設計、結果、分析1、電壓傳輸特性（理論分析）集成運放的輸出電壓與輸入電壓之間的關系=f（）成為集成運放的電壓傳輸特性。如右圖所示，它包含線性區(qū)和飽和區(qū)兩部分。在線性區(qū)內，與成正比關系，即==（﹣）線性區(qū)的斜率取決于的大小。由于受電源的圖1電壓傳輸特性限制，不可能隨的增加而無限增加，因此，當增加到一定值后，便進入了正、負飽和區(qū)。正飽和區(qū)=+≈+，負飽和區(qū)=—≈—。集成運放在應用時，工作于線性區(qū)的成為線性運用，工作于飽和區(qū)的稱為非線性運用。由于集成運放的非常大，線+性區(qū)很陡，即使輸入電壓很小，由于外部干擾等原因，不引入深度的負反饋很難在線性區(qū)穩(wěn)定工作。2、單限電壓比較器：原理：只要將集成運放的反相輸入端和同相端中的任何一端加上輸入信號電壓，另一端加上固定的參考電壓，就成了單限電壓比較器。這時與的關系曲線稱為電壓比較器的電壓傳輸特性。若取=，=（如圖所示），則為同向電壓比較器：>時，=+<時，=—（a）信號輸入方式（b）電壓傳輸特性圖2同向電壓比較器若取=，=（如圖所示），則為反向電壓比較器：>時，=—<時，=+（a）信號輸入方式（b）電壓傳輸特性圖3反向電壓比較器如果=0，這種比較器稱為零比較器。由此可見，單限電壓比較器在輸入電壓經過時，輸出電壓將發(fā)生躍變。這一電壓稱為比較器的門限電壓。由于該比較器的門限電壓只有一個，故稱為單限電壓比較器電壓，簡稱單限比較器。單限電壓比較器電路簡單，但抗干擾能力差，若輸入電壓與門限電壓相差不多，則稍遇干擾信號，輸出電壓便會發(fā)生誤躍變，甚至引起在+和—之間來回變動。設計內容：直流：按右圖連線，并令=0V，0.05V，0.1V，取==10千歐，輸入信號設在—0.2V~+0.2V范圍內變化，=12V，=12V。測出輸出電壓，并填入下表中。圖4單限反向電壓比較器直流輸入電路圖測試項目測試條件(V)(v2)(V)(V)=0V=10千歐=10千歐=12V=12V表1反向電壓比較器直流輸入（1）測試項目測試條件(V)(v2)(V)(V)=0.05V=10千歐=10千歐=12V=12V表1反向電壓比較器直流輸入（2）測試項目測試條件(V)(v2)(V)(V)=0.1V=10千歐=10千歐=12V=12V表1反向電壓比較器直流輸入（3）交流：將集成運放的輸入端接入信號發(fā)生器的正弦波輸出端，電路圖如下圖所示，并取f=50赫茲，幅值為=3V，其他元件數據與直流的一樣，用示波器觀察輸入、輸出波形。并記于下表中。圖5單限反向電壓比較器交流輸入電路圖測試項目測試條件(V)(A)(V)(B)=0V=10千歐=10千歐=12V=12Vf=50赫茲表2單限反向電壓比較器正弦輸入結果結果與分析：分析：從表1中的三張圖中可以看出，只是使波形發(fā)生左右移動，而不該表波形的性質，與原理結合分析得：只是起到了一個比較電壓的左右，越大，波形越往右移動。直流分析：當>時，輸出電壓為+12V左右，也就是=+≈+；當<時，輸出電壓為—12V左右，也就是=—≈—；當與相當且稍微大于時，波形出現了線性變化，且變化陡峭，說明此時運算電路處于線性放大區(qū)，為過渡階段。此結論與原理相吻合。交流分析：如表2所示波形，當輸入信號為正弦波時，輸出電壓也符合原理，再次驗證了直流分析中的結論。3、滯回電壓比較器原理：滯回電壓比較器簡稱滯回比較器或遲滯比較器，電路如圖所示。引入電壓串聯(lián)正反饋。由于電壓加有正反饋，運算放大器工作在飽和區(qū)，或等于+，或等于—。(a)電路圖（b）電壓傳輸特性圖6滯回電壓比較器若=+，這時的門限電壓用表示，稱為上限觸發(fā)電壓，則===若=—，這時的門限電壓用表示，稱為下門限電壓，則===當=由小于值開始增加時，<，=+，而=。當=剛大于U時，>，跳變至=—，再增加，=—不變，而=。當=由剛大于值開始減小時，>，=—，而=。當=剛小于時，<，跳變至=+，再減少，=+不變，而=?？梢婋妷簜鬏斕匦詰缦聢D所示。當輸入電壓由小變大時，門限電壓為；由大變小時，門限電壓為，具有“滯回”的特點，故名滯回比較器。與之差稱為滯回寬度。只要干擾信號不超過滯回寬度，輸出電壓值也就是穩(wěn)定的，因而這種電壓比較器具有較強的抗干擾能力。設計內容：按如下圖接好電路，取=51千歐，==10千歐。若輸入信號改用正弦波，即將集成運放的輸入端接入信號發(fā)生器的正弦波輸出端，并取f=50赫茲，幅值為=3V，用示波器觀察輸入、輸出波形。并記于下表中。圖7滯回電壓比較器測試項目測試條件(V)(A)(V)(B)=0V=51千歐=10千歐=10千歐=12V=12Vf=50赫茲表3滯回電壓比較器正弦輸入結果與分析按照原理計算，=2.238V，=1.502V，▽=0.736V。在波形中測出上限觸發(fā)電壓為2.30V，下限觸發(fā)電壓為—1.60V，▽=0.70V。當輸入電壓由小變大且小于2.30V時，輸出電壓為+11.1V=+≈+=12V；當輸入電壓從小于—1.60V且逐漸增加時，輸出電壓為—11.1V=—≈-=—12V。如上計算，可將滯回特點分析得出，故在誤差范圍內，可以認為是和原理相吻合的。四、設計拓展（選修）1、直流輸入設計：圖8雙限電壓比較器直流輸入電路圖測試項目測試條件測試結果====10千歐==12V=0.5V=1V=0~2V表4雙限電壓比較器直流輸入結果結果和分析：直流：如右圖所示，當輸入電壓小于比較電壓時，輸出電壓為11.1V≈；當大于比較電壓時，輸出電壓為11.1V≈。當介于和之間時，輸出電壓為—7.5V。故基本符合設計理論，即：<時，上一個電壓放大器輸出為+，下面一個輸出為—，由于二極管的作用，故輸出電壓為+；當>時，正好相反；當介于兩者之間時，兩個輸出均為—，故由二極管的特性得知二極管此時都處于截止狀態(tài)，輸出電壓為0。存在問題：此時的當<<時，輸出電壓為-7.5V而不是0。2、交流輸入設計：圖9雙限電壓比較器交流輸入電路圖測試項目測試條件測試結果====10千歐==12V=—2V=2V：—4V~+4V表4雙限電壓比較器交流輸入結果結果和分析：如上測量數據圖所示，上限電壓為1.9V，下限電壓為—1.9V，與給