模电 课程设计.docx

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模电课程设计

课程设计说明书NO.1

一、课程设计目的

《电子技术基础2-1课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。

目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2-1课程设计（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。

训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。

使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。

模拟电子课程设计是理论教学之后的一个综合性实践教学环节，是对课程理论和课程实验的综合和补充。

学会并利用一种电路分析软件，对电路进行分析、计算和仿真，通过查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，完成一个较完整的设计过程，将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起，使学生在掌握电路基本设计方法的同时，加深对课程知识的理解和综合应用，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识解决实际工程设计问题的能力，以及工程意识和创新能力。

不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。

理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固所学的知识。

通过课程设计，学生能了解电子产品设计与制作的一般过程，掌握电子电路设计的基本方法和一般过程，使学生将学过的理论知识应用于实际，能深刻的体会电子产品设计的流程，从而培养学生善于调查研究，勤于创新思维，勇于大胆开拓的学习。

最终正确编写和完成设计报告。

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课程设计说明书NO.2

二、设计方案论证

1、电路选择

图

（一）

2、设计方案概述

此电路是一个方波—三角波发生电路，其中运算放大器A1与电阻R2、R3等构成滞回特性的比较器以产生方波。

运算放大器A2与R6、C等构成积分电路以产生三角波，二者形成闭合回路。

用Multisim软件仿真得目的就是通过给15V的输入来观察Uo1和Uo的波形，实现频率可调得电路结构及Uo1、Uo各自波形的幅值和频率的计算和仿真，分析结果。

3、论证基本过程

假设t=0时积分电容上得初始电压为0，用滞回比较器输出为高电平，即Uo1=±Uz并且假定Uz=5.3V,因集成运放A1同相输入端的电压U+同时与Uo1和U02有关，根据叠加定理可得

U+=R2*Uo1∕（R2+R3）+R3*Uo∕（R2+R3）————————

（1）

此时Uo=0，而Uo1=+Uz,所以Uo+也为高电平，而当Uo1=+Uz时经反向积分，输出电压Uo将随着时间往负方向线性增长，则U+将随之逐渐减小，当减小至U+=U-=0时，滞回比较器得输出端将发生跳变，使Uo1由+Uz变为-Uz，此时U+也将跳变为一个负值。

当Uo1=-Uz时，积分电路得输出电压Uo将随着时间往正方向线性增长，U+将随着增加，

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课程设计说明书NO.3

当增加至U+=U-=0时，滞回比较器得输出端再次发生跳变，当Uo1由-Uz变为+Uz。

以后重复上述过程，于是滞回比较器得输出电压Uo1成为周而复始得矩形波，而积分电路的输出电压Uo也成为周期性重复得三角波。

上述为理论分析Uo1输出矩形波，Uo输出三角波的原因

幅度和周期

矩形波：

Uo1m=｜±Uz｜

三角波：

Uo2m=｜±R2*Uz∕R3｜

周期：

T=4Uom*R6C∕Uz

=4R2R6C∕R3

当电容C为0.2uF时，理论计算波形的幅度和频率纪录如下：

表一

Uo1幅度

Uo幅度

Uo1频率

Uo频率

5.3V

5.3V

250HZ

250HZ

当电容C改变为0.4uF时，理论计算波形的幅度和频率纪录如下：

表二

Uo1幅度

Uo幅度

Uo1频率

Uo频率

5.3V

5.3V

125HZ

125HZ

保持电容在表二的情况不变即C=0.4uF,改变电阻R6的阻值变为1.5kΩ记录如下，表三

Uo1幅度

Uo幅度

Uo1频率

Uo频率

5.3V

5.3V

416.67HZ

416.67HZ

三、单元电路设计

1、单元电路结构

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课程设计说明书NO.4

（1）滞回比较器

图

（二）

（2）积分电路

图（三）

2、参数计算

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课程设计说明书NO.5

图（四）

此图为方波三角波电路波形图

输出幅度：

在Uo1=-Uz期间，积分电路的输出电压Uo往正方向线形增长，此时U+也随着增长，当增长到U+=U-=0时，滞回比较器的输出电压Uo1发生跳变，而发生跳变时的Uo值即是三角波的最大值Uom。

将条件Uo1=-Uz，U+=0和Uo=Uom代入⑴中，可得：

0=R2*（-Uz）∕（R2+R3）+R3*Uom∕（R2+R3）

可得三角波的输出幅度为Uom=R2*Uz∕R3

而矩形波的输出幅度为±Uz

振荡周期：

在积分电路对Uo1=-Uz进行积分的半个振荡周期内，输出电压Uo由-Uom上升至+Uom，则对积分电路列出如下表达式：

-1/R6*C∫0T/2（-Uz）dt=2Uom即（Uz/R6*C）*（T/2）=2Uom

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课程设计说明书NO.6

所以三角波的振荡周期为

T=4Uom*R6C∕Uz

=4R2R6C∕R3

此周期也为矩形波的振荡周期

3、选定器件列表

表四

名称

个数

数值

附加说明

滞回比较器

电阻

4

R1=10kΩR2=R3=20kΩR4=2kΩ

稳压管（2DW7型）

2

Uz=±5.3V

用于稳幅环节

运算放大器

1

高速型或通用型

根据频率高低决定

积分电路

电阻

2

R5=30kΩR6=5kΩ

电容

1

C=0.20uF

运算放大器

1

高速型或通用型

根据频率高低决定

四、原理图设计

1、元件选择：

6个固定电阻、两个集成运放、一个电容、一个虚拟示波器、两个稳压管、电源

2、测试步骤：

1）进入Multisim7界面

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图（五）

2）点击Place工具栏，进入元器件选择区，单击Search即可查找元器件，单击OK即可放置元器件。

图（六）

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3）放置好各种器件之后，即可进行线路连接，同时标明所需参数值。

设置元器件的参数时，用鼠标双击，弹出属性对话框，分别给元件赋值，并设置名称标号。

4）确认电路无误后，即可单击仿真按钮，实现对电路的仿真工作。

5）双击示波器，即可输出Uo1和Uo的波形，分析结果，得出结论。

3、仿真原理图

图（七）

五、设计结果与分析

1、仿真结果

当C=0.2uF时的仿真波形如下：

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课程设计说明书NO.9

图（八）

当c变为0.4uF时的仿真波形图如下：

图（九）

当保持C=0.4uF不变，改变电阻R6为1.5kΩ时，仿真波形如下：

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课程设计说明书NO.10

图（十）

2、测试分析

1）由以上综合分析观察：

将表一、表二、表三与图八、图九、图十相对应比较可知幅度、频率的理论值和仿真结果基本一致。

但仍存在一定允许内的误差，由于仿真软件的元器件值不可能绝对的精确造成仿真结果会有一定的非可见误差，另外参数的设置问题以及小数点的取舍都是影响结果的因素。

而且人眼观察也是有一定的误差的，因此仿真结果会与理论值有一定差别也是可以允许的。

2）另外由表与图作对应比较可知，改变元器件参数值对最终结果会产生影响。

三角波的输出幅度与稳压管的Uz以及电阻值之比R2/R3成正比。

三角波的振荡周期则与积分电路的时间常数R6C以及电阻值之比R2/R3成正比。

由于所设的R2和R3值相等都是20kΩ而且Uz是一定的造成三种情况下幅值都是相等的。

但因为周期或频率还与R6C的值有关所以造成三种情况下周期或频率各自结果是不一样的。

六、心得体会

1、设计特点

（1）对于软件来说：

我采用的是Multisim7进行仿真，此软件的具有两大特点。

交互式仿真是Multisim的特点之一，用户可以在仿真运行中改变电路参数，并且立即得到由此

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导致的结果。

形象化的测量仪表是Multisim的另一个特色。

使用Multisim的虚拟测试设备就如同在实验室一样。

用鼠标选中虚拟测试设备，将它们连接到原理电路中。

运行仿真后就能在打开的虚拟仪器界面上观察电路的响应波形。

（2）对于选择仪器来说：

Multisim7提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时使用。

在Multisim7的主元器件库中，将各种元器件的模型按不同的种类分别存放在若干个分类库中。

这些元器件包括现实元件和虚拟元件。

从根本上说，仿真软件中的元器件都是虚拟的。

这里所谓的现实元件，给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元件参数的典型值确定。

现实元件有相应的封装，可以将现实元件构成的电路图传送到印刷电路板设计软件中去。

而这里所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。

2、存在问题及改进意见

由于此设计电路中有变换电阻参数的问题，拆卸电路变换电阻是一个很麻烦的问题，因此提出的改进意见是通过增加一个滑动变阻器来实现，只要改变滑片即可改变接入电路中的阻值。

这样不但给设计本身带来了方便，而且对于工程实施更加简洁省力！

3、个人心得

从本次课程设计中使我获益匪浅.首先使我对模电这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对模拟电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；使用Multisim软件进行仿真，使得总体课程设计电路的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识，查阅有关资料，确立实验总体设计方案，然后逐步细化进行细节设计；其次，在电路仿真的过程中总会出现一些问题，需要我细心解决，所以我对电路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通过此次课程设计，我对实验所用到的软件有了初步的了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。

这次课程设计告诉我在设计开发过程中要保持科学、严谨的态度和足够的耐心，设计时要勇于创新，通过认真分析，合理设计，反复实验，终究能够取得成功。

虽然过程很辛苦，但正因为这样最终的结果才更有价值。

而且“我坚信没有做不到的，只有想不到的。

经历风雨定将见到彩虹！

”

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课程设计说明书NO.12

七、参考文献

【1】王传新.电子技术基础——分析、调试、综合设计.北京：

高等教育出版社，2006.1：

270—275

【2】安兵菊.电子技术基础实验与课程设计.北京：

机械工业出版社，2007.2：

49—54

【3】彭介华.电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社，2002.6：

23—42

【4】高吉祥.模拟电子技术.上海：

电子工业出版社.，2004.7：

33—40

【5】杨素行.模拟电子技术基础简明教程.（第三版）北京：

高等教育出版社，2007.12：

370—375

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