双限比较器及滞回比较器设计与仿真模电课设0001.docx

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双限比较器及滞回比较器设计与仿真模电课设0001

1.课程设计的目的与作用•…

1・1课程设计目的

1・2课程设计作用

2.设计任务及所用multisim软件环境介绍3

2.1课程设计的任务与要求

2.I.1课程设计的任务2・1・2课程设计的要求

2.2multisim软件环境介绍

3.电路模型的建立

4.理论分析及计算

dl双限比较器电路的设计分析及计算

4・2滞回比较器电路的设计分析及计算

5.仿真结果分析

5.1双限比较器电路的Bultisiii仿真结果分析8

5.2滞回比较器电路的multisim结果仿真分析

6.设计总结

7.参考文献,

1课程设计的目的与作用

"课程设计的目的

模拟电路课程设计是模拟电子技术课程重耍的实践性教学环节，是对学生学习模拟电子技术的综合性训练■这种训练是通过学生独立进行某一个或两个课题的设计.安装和调试來完成的。

通过模拟电路课设耍求学生:

1.根据给定的技术指标，从稳定可靠.使用方便.高性能价格比出发来选择

方案，运用所学过的各种电子器件和电子线路知识，设计出相应的功能电路。

2■通过査阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。

了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。

4.学会电了电路的安装与调试技能，掌握电子电路的测试方法。

5.进一步数以电子仪器的使用方法。

6.学会撰写课程设计总结报告。

二培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度

1.2课程设计的作用

学生运用所学的知识，动脑乂动手，在教师抬导下，结合某一专题独立地开展电子电路的设计与实验，培养学生分析、解决实际电路问题的能力。

该课程的任务是使学生厳握模拟电子技术方面的基本概念.基本原理和基本分析方法，重点培养学生分析问题利解决问题的能力，初步具备电子技术工程人员的素质，并为学习后继课程打好基础。

课程设计是模拟电子技术基础课程的总结性教学环节，会培养学生综合运用本门课程及有关选修课的基本知识去解决某一实际问题的训练，加深课程知识的理解。

在真个教学计划中，它起若培养学生独立工作能力的重要作用。

设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

2设计任务及所用multisim软件环境介绍

2J课程设计的任务与要求

21：

1课程设计的任务

1.双限比较器电路设计、分析、仿真2＞滞回比较器电路设计.分析、仿真

Zl.2课程设计的要求

1＞设计一个双限比较器电路，了解双限比较器电路的组成，理解工作原理•并

对仿真电路图进行分析，了解传输特性及门限电平。

2.设计一个滞回比较器电路，了解滞回比较器电路的组成，通过仿真电路图分

析测得其输入输岀波形，估算滞回比较器两个门限电半的值。

3.熟练掌握双限比较器和滞回比校器的应用，学会对反馈电路的分析。

2.2multisim软件环境介绍

Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。

作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具•Multisim是一个完整的

集成化设计环境oMultisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论

教学与实际动手实验相脱节的这一问题。

学生可以很方便地把刚刚学到的理

论知识用计并机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正

属于自己的仪表。

Multisim软件特点

（1）逍观的图形界面：

整个操作界而就像一个电子实验工作台，绘

制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠

标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板利操作方式都与实物相似,

测a数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

（2）丰富的元器件库；Multisim大大扩充了EWB的元器件库，包括

基本元件、半导体器件.运算放大器.TTL和CMOS数字IC.DAC、ADC及其

他?

^种部件，且用户可通过元件编辑器白行创建或修改所需元件模型，还可

通过liT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。

（3）丰富的测试仪器：

除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、

双通道示波器.扫频仪.字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外,

Multisim新增了瓦特表、失真分析仪.频谱分析仪和网络分析仪。

尤其与

EWB不同的是：

所有仪器均可多台同时调用。

（4）完备的分析手段：

除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析.

瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析.失真分析.参数扫描分析.温度扫描分

析.极点一零点分析、传输函数分析.灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡

罗分析外，Multisim新增了直流扫描分析.批处理分析.用户定义分析、

噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。

（5）强大的仿真能力：

Multisim既可对模拟电路或数字电路分别进行仿

真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频（RF）电路的仿真功能。

仿

真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打

3电路模型的建立

图3-1•双限比较器电路

图3-1所示，电路中有两个集成运放A1和A2,输入电压ul各通过一

个电阻R分别接到A1的同相输入端和的A2反相输入端，两个参考电压U

REF1和UREF2分别加在A1的反相输入端和A2的同相输入端，其中UREF1>UREF2,Al和A2的输出端各通过一个二极管，然后连接在一起，作为

双限比较器的输出端。

图3-2.滞回比较器电路

图3-2所示，输入电压经电阻R1加在集成运放的反相输入端，参考电压经电

阻R2接在同相输入端，此外从输出端通过电阻RF引回冋相输入端。

电阻

R和背靠背稳压管VDZ的作用是限幅，将输出电压的幅度限制在正负UZ°

4理论分析及计算

4.1双限比较器电路的设计分析及计算

如果ulVUREF2（当然更满足uIVUREF1）,则Al输入低电平，A2

输出高电平，此时二极管VD1截止，VD2导通，输出电压uO为高电平。

如果u>IUREFl（当然更满足ul>UREF2）,则Al输入高电平，A2

输出低电平，此时二极管VD1导通,VD2截止，输出电压uO也是高电平。

只有当UREF2VUIVUREF1时，集成运放A1和A2均输出低电平,

二极管VDl和VD2均截止，则输出电圧U0为低电平。

4.2滞回比较器电路的设计分析及计算

在集成运放反相输入端与同相输入端电位相等，即输出端

的状态即将发生跳变。

其屮

U+则由参考电压UREF及输出电I-RU0二者共同决定，而U0有两种可能的

状态：

+UZ或-UZ。

由此可见，使输出电压+UZ由跳变为-UZ,以及由-U

Z跳变为+UZ所需的输入电压值是不同的.这种比较器有两种不同的门限电

平，故传输特性呈滞回形状。

估算滞回比较器两个门限电平的值.利用叠加原理可求得同相输入端的

电位为

RFR2

U+=UREF+Uo

RF+R2RF+R2

若原來Uo二+U乙当ul逐渐增大时，使uO从+UZ跳变为-UZ所需的

门限电平用UT+表示，由上式可知

UTU島UREF+島UZ

若原来的UoaU乙当ul逐渐减小时，使uO从-UZ桃变为+UZ所需

的门限电平用UT-表示，则

R2

RF

UT-=UREFUZ

RF+R2RF+R2

上述两个门限电平之差称为门限宽度或回差，用表示UT表示,

由以上两式可以求得

ODO

UT+=UT+-UT--UZ

RF+R2由上式町见，门限宽度UT的值取决于稳压管的稳定电压UZ以及电阻R2和RF的值，但与参考电压UREF无关。

改变UREF的大小可以同时调节两个门限电平UT+和UT-的大小，但二者之差UT不变。

也就是说，当UREF增大或减小时，滞回比较器的传输特性将平行的左移或右移，但只会曲线的宽度将保持

5仿真结果分析

5・1双限比较器电路的multisim仿真结果分析

8-3-5a双限比较器

DC传输特性

5・2滞回比较器电路的multisim仿真结果分析

ion

-

4

2

滞回比较器

瞬态分析

时间劇）

上图蓝色波形为输入波形，红色波形为输出波形

由图可以看出，当输出波形发生跳变时，输入波形的示数分別是4.8V

和2.4V,这两个示数即为滞回比较器的两个门限电平U“和Uz

6设计总结

我在这次课程设计中可以说是受益匪浅，不仅打字技术提高了好多，将书本上的理论知识进行了深入理解，更重要的是明白了实跋的重要性。

要想设计出一个较好的电路，光鼎书本上的知识还远远不够，要结合实际情况全方面的去思考，经过多次不断修改验证后使其达到需耍的性能指标。

在设计的过程中方案的选择尤为重要，不仅耍考虑到是否满足设计的性能指标，还耍尽最使其电路结构简单。

设计的过程屮难免会遇到许多问题•这时则需要我们开动脑筋•査阅资料・结合所学知识去分析解决问题。

课程设计不仅是一门任务，更多的是教会我们怎样灵活运用书本上所学的知识，培养我们善于调査研究，勤于创造思维，勇于大胆开拓的自主学习和工作作风。

通过对Multisim的仿真设计双限发生器电路及滞回比较器电路，基本学握

TMultisim软件的基本使用方法，能在raultisim环境下建立电路模型，能进行

正确的仿真，且能对仿真结果进行正确的分析。

通过本次课程设计，提高了动手能力，并且对双限比较器及滞回比较器还有反馈有了深刻的认识。

在课程设计过程屮，不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节.

本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导和同学的帮助下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，我也一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定耍不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样,

样永远不可能收获成功,

收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可

才能成功的做成想做的事•才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退・那

7参考文献

（1）周淑阁主编.

（2）殷瑞祥主编.

模拟电子技术基础.北京：

高等教育出版社，2004.

电路与模拟电子技术.北京：

髙等教育出版社，2004.

（3〕胡宴如，耿苏燕主编•模拟电子技术基础.北京：

高等教育出版社,

2004.