模电课程设计分析报告.docx

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模电课程设计分析报告

模电课程设计报告

————————————————————————————————作者：

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南京工业大学信息科学与工程学院

课程设计报告

（2009—2010学年第一学期）

课程名称：

模拟电子线路设计

班级：

通信0802

学号：

07

姓名：

俞燕

指导教师：

李鑫

2010年1月

课程设计报告

一．课程设计题目

模拟电子线路课程设计

二．目的与任务

1、目的：

①．学会知识的综合运用，将离散知识点组合，将数字电路，模拟电路课程综合。

②．学会理论与实践相结合，以理论为基础设计电路，在实践中检验修正。

③．能熟练运用multisim进行电路设计和仿真，并比较仿真和实际电路结果差异。

④．重点训练器件的选择与匹配，调试的方法和技巧。

⑤．锻炼自己的动手能力和自学能力。

2.任务：

增益可自动变化的放大器（a），（b，（c），（d），（e）。

分值系数分别为0.9，1.0，1.1不等，任选一题进行设计制作。

三．内容和要求

1.内容：

设计制作一个增益可自动变化的交流放大器（e）

1．放大器增益可在1倍，2倍，3倍，4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz。

2．电源采用±5V供电。

3．通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0，1，2，3表示1倍，2倍，3倍，4倍即可。

4．对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态。

2.要求

设计方案原则：

功能完整，结构简单，成本较低，个人特色。

布线原则：

逻辑清晰，接线牢固，测试方便，美观大方。

3.器件列表：

名称

大小（数目），名称

电阻

1KΩ

（2），2KΩ

（2），3KΩ

（2），3.9KΩ

（1），10KΩ

（1），100Ω

（1）

电容

10μF

（1），1μF

（1）

芯片

μA741，4066BP,555,74LS138,7400,74LS160,4049BP，74LS48P

４.整体设计思路（详见10）：

①．放大器的的电压增益由反馈电阻控制，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的增益范围。

②．增益的自动切换，可通过译码器输出信号，控制模拟开关来实现不同的反馈电阻的接入。

③．对某一种增益的选择，保持通常由芯片的地址输入和使能端控制。

④．在进行巡回检测时，其增益的切换频率由时钟脉冲决定。

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5.器件选择：

①μA741通用运算放大器②4066模拟开关

③555定时器④74LS138译码器

⑤与非门⑥74LS161计数器

⑦反相器⑧集成显示译码器74LS48P

课程设计报告

6.仿真电路：

7.仿真波形：

课程设计报告

8.实际电路：

9.实际波形：

①．一倍波形②.二倍波形

课程设计报告

③．三倍波形④.四倍波形

10.电路具体设计思路

因为需要设计增益可自动变化的交流放大器，所以用到741运放和4066BP模拟开关。

4066BP模拟开关是用来控制反馈电阻的接得到不同大小的增益。

1．根据741运放芯片功能示意图，741运放7引脚接+5V电源，4引脚-5V电源，3引脚是同相输入端，接入一个大小约为2KΩ的电阻，可以起到调节输出波形失真的作用。

2引脚是反相输出端，用来接反馈电阻，之前接入模拟开关，为实现增益为1，2，3，4倍，所以选择反馈电阻为（实际电路）1KΩ，2KΩ，3KΩ，3.9KΩ，R1为1KΩ，再接入合适的源电压。

2．根据4066BP芯片功能示意图，14引脚接入+5V电源，7引脚接地，1，2，13；3，4，5；9，6，8；10，11，12分别为四个模拟开关的引脚，13，5，6，7分别为控制端，接非门，其他分别为开关的两端，一端接反馈电阻。

所以如图所示接线。

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根据需要设计交流放大器的增益可在1倍，2倍，3倍，4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz。

所以选用555定时器和74LS160D计数器，7400与非门。

1．根据555定时器的芯片功能，以及震荡频率公式f=0.707*[（R1+2R2）C1]，要使f=1HZ，取R1=51KΩ，R2=51KΩ，C1=10μf,C2=10pF（保护电容），引脚1接地，引脚8接+5V电源，参照数电资料如图接线，其中R10起到滤波作用。

2．74LS160D计数器，时钟CLK和数据输入端A,B,C,D,清零~CLR,置数~LOAD，使能端NP、ENT，输出端QA,QB,QC,QD以及进位输出RCO.采用清零法，将3，4，5，6，8接地，1接+5V电源，7，10也接电源，在高电平下工作。

指定的任意一种增益的保持，可以在10端接一个开关并接地，当开关闭合时一种增益进行保持，打开时，又可巡回反复。

时钟CLK是由555定时器提供的1HZ的时钟脉冲，实现0000~0011的循环，切换频率为1HZ。

用到输出端11，12，13，14，组合分别是0000，0001，0010，0011.代表1，2，3，4倍增益。

3．7400与非门，8引脚接地，16引脚接+5V电源。

1，2引脚接74LS160D的13，14引脚输出端。

3接~LOAD，当输出0011时，与非门跳转重新置数为0000，

课程设计报告

根据设计需要，74LS160D输出分别为0000，0001，0010，0011的二进制代码（0，1仅代表高低电平），与控制4066BP模拟开关的二进制代码有一定的区别，所以需要74LS138D译码器，又因为它在低电平下工作，而模拟开关在高电平下工作

所以又需要4049BD非门。

①．74LS160D引脚3，4，5，8接地，6，16接+5V电源，因为从74LS160D输入前两位都为0，所以根据译码表，只需将1，2端接到74LS160D的13.14端即可，然后12，13，14，15译码输出。

其它引脚未用。

②．4049BD非门起到将低电平输入变为高电平输出，根据资料引脚7接地，14接+5V电源，选择内部四个非门对应分别连接。

对应分别为，3~12，5~13，7~14，9~15.。

非门的另一端与4066BP模拟开关的控制端相连，对应分别为13~2，5~4，6~6，12~10.

因为要用数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0，1，2，3表示1倍，2倍，3倍，4倍，所以要用数码管，因为存在译码的问题，所以要用74LS48D译码器。

①．74LS48D译码器，根据资料译码输入，对应分别为14~7，13~1，12~2，11~6，3，4，5，16接+5V电源，8接地。

根据数字显示需要，根据译码，如图连接数码管线路。

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11，实际连接电路思路

①．用万用表检查面包板完好，线路无短路、断路；

②.整体布局一下芯片的位置。

③，连接555模块，参照仿真电路和资料确认连接无误然后进行测试，可以用一个发光二极管测试，看是否一闪一熄，再看波形是否为方波。

④555正确后继续连接74LS160D计数器，7400与非门，数码管，看是否显示0，1，2，3，若正确继续连，若不正确则检查74LS160D计数器，7400与非门，数码管的线路是否正确。

⑤检查741运算放大器时，若运放输入输出端（2、3之间）电压为零，符合虚断，则741工作正常；

⑥，所有数字电路芯片都必须接地（7或8脚），接电源（14或16脚），才能正常工作；

⑦连接用的导线管脚长一些比较好，不然容易造成电路故障。

⑧，整体原则：

不要给整机加电，要分级/分模块加电、调试；先局部调试，再整机调试；调试过程及测试数据要详细记录。

12，故障及分析

故障①：

555不能产生所需要的方波，发光二极管一直亮，不闪烁

原因：

产生的方波频率太高，肉眼无法分辨二极管的闪烁

方法：

更换比较大的电阻电容

故障②：

数码管界限正确，却没有显示

原因：

引的地线到电源线上和一根导线松动了。

故障③741运放接线正确，也达到虚断条件（741运放2、3脚电压为零），输出波形却只有一种增益

原因：

4066未接电源，没有正常工作

方法：

将其14脚接5V电源

13.参考资料

《集成电路器件资料》

《电子技术基础（数字部分）》

14，心得体会：

从仿真电路开始我就觉得这次模电课程设计不是特别容易，需要学习的东西很多。

所以这次课程设计必须以很认真的态度对待，这样才能获益匪浅。

从仿真电路开始前认真的看了所需要芯片的功能以及连接方式，然后花了一个下午的时间将仿真电路图连好了。

选用公式算出来的电阻和电容，

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数码管数字跳动比较快，而实际电路的数码管数字跳动则是正常的。

观察输出波形出不来，又把电路连接看了几遍，发现运放6引脚虚接了，改正后波形输出正常了。

在实验室实际连接电路时，我其实连了两遍，第一遍连接完了，一测试短路，我检查了两遍，决定放弃这次的连接，首先我的芯片整体布局存在问题，芯片的电源线和接地线搭不到一块去，其次，我用的导线管脚都比较短，容易造成电路连接不稳，断路。

还有连接的时候电路混连的较多，容易造成短路。

吸取这次教训后，我又将电路重新连了一次，注意了这些问题，有了第一次的经验，电路连接的也比较快了，面包板可以分为四小块，我将上面作为电源线，下面作为地线，然后统一连接至一条电源线，一条地线上，这样显得清楚方便。

第二次的连接显然要比第一次的好，但是数码管常亮，不跳动，用发光二极管检测555一闪一熄正常，检查输出波形亦正常，最后用发光二极管测试后面连接的电路是否加电，后发现有根导线松动，摁紧后，数码管跳动正常了。

但是电路整体测试，波形输出不出来。

为找出电路问题，我在实验室呆了两天，还感冒了，不过我觉得值，我把问题找到了，首先我一直在运放的7引脚测试，应该在6引脚，难怪示波器没有一点输入波形的迹象，，我检查时也在7测，只是导通并不能说明什么。

当我把这个问题解决后发现波形出来了，只是波形没变化，可能4066BP模拟开关未工作，一检查，发现芯片未加电，改正后发现一切正常了。

虽然是几个小问题，但自己粗心，不耐心，花了比较多的时间才把问题检查出来。

自己在这方面确实很欠缺锻炼，不懂的很多，但是我相信只要做好充足的准备，仔细耐心就没有完成不了的任务。

为了找出问题所在，我测试每个引脚的输出情况，但是好像因为缺少耐心没有全部测完，把最关键的漏了，甚为遗憾，但是不负自己的付出，总算把问题解决了。

这次课程设计确实学到很多东西，无论是知识上的，还是动手能力方面的都是获益很多的，最关键的就是自己要主动学习，主动解决问题，仔细，耐心！

课程设计报告

指导教师意见

内容及要求

评定等级

优

良

中

及格

不及格

独立完成全部工作量

课程设计报告质量

课程设计内容

创新性

出勤率

综合得分

指导教师：

年月日