第一篇：模電課程設計報告——濾波器設計

濾波器的設計

——模擬電子電路課程設計報告

一：實驗預習與查找資料：

1：濾波器是一種具有頻率選擇功能的電路，允許在一定的范圍內的信號通過，對不需要的頻率范圍內的信號進行有效的抑制。濾波器在通信，信號處理，測控儀表等領域中有廣泛的的應用。濾波器分數字濾波器和模擬濾波器，而模擬濾波器又分有源濾波器和無源濾波器。按濾波器的設計方案又分巴特沃思型，切爾雪夫型，橢圓函數型等等。

2：查找資料：《信號處理與濾波器的設計》，《電路與模擬電子學》，《模擬電子電路》等相關資料。

二：實驗任務：

濾波器是限制信號的頻率范圍，用于提取有用信號、濾除噪聲干擾信號、提高信噪比。濾波器類型有無源濾波器和有源濾波器，其中又分為低通、高通、帶通、帶阻、全通等。濾波器的主要性能參數有：截止頻率、下降速率、品質因素等。

1、要求完成原理設計并通過軟件仿真部分

（1）低通濾波器電路，截止頻率分別為300Hz、1KHz，衰減速率≥40dB/十倍頻。（2）高通濾波器電路，截止頻率分別為300Hz、1KHz，衰減速率≥40dB/十倍頻。（3）帶通濾波器，頻率范圍300Hz~3400Hz，衰減速率≥40dB/十倍頻。

（4）四階橢圓形低通濾波器，帶內起伏≤1dB，-3dB通帶為50kHz，要求在200kHz處小于-50dB，-3dB通帶誤差不大于5%。

三：實驗內容：

為滿足設計要求：阻帶衰減大于或等于40每10倍率。選擇二階即可滿足要求。

1：二階壓控電壓源低通濾波器：

A：截止頻率為300HZ；

根據集成運放虛短虛斷及電路結構，可導出傳遞函數的表達式為： A（S）=Uo（S）/Ui（S）= Ao*Wn*Wn/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn)

Ao=1+R4/R3;Wn*Wn=1/R1R2C1C2 在設計參數時Q值分高Q值，中Q值，和低Q值。在本實驗設計中取Q值為0。6 A0是電路的通帶放大倍數，可在設計前選擇，若實驗結果不合理，再改變A0的值。取 Q=0。6,A0=4，通過以上公式可算出電路各元件參數的值,再通過仿真電路調整參數得出電路圖如下:

在輸入端接一電源,輸出端接波特儀,顯示濾波器的幅度頻率特性如下:

圖形分析: 在低頻通帶內為12.02DB,衰減3DB后為9.02DB.此時頻率應該是300HZ,但是由于誤差以及各方面的影響,從圖中可以看出在9.223DB時截止頻率為300.339HZ.此電路圖可以再經過修改參數使得滿足題目要求.在高頻截止段衰減達到了40DB每10倍率,符合題目要求.B:截止頻率為1000HZ : 設計過程同A: 通過公式得出各元件參數值,取Q=0。6，A0=2。通過仿真優(yōu)化參數值得到電路圖與波特圖如下: 圖形分析: 通帶時為6DB,下降3DB后即3.055DB時頻率為1000HZ.通帶內起伏為0DB.此圖有很大的誤差,在通帶到截止頻率體現良好, 在高于1000HZ 到阻帶截止頻率衰減達到了40DB每10倍率.但是在很高頻帶內,由圖可知出現了一高頻不衰減帶區(qū),內起伏0DB.沒有了衰減.所以此濾波器不符合要求,只因時間關系沒有再修改.應該通過再修改參數使得在高頻段都是衰減.2二階壓控電壓源高通濾波器：

A：截止頻率為300HZ；

高通濾波器與低通濾波器具有對偶關系,只要把上面低通濾波器的電路圖中的電阻,電容互換,就可以得到二階壓控電壓源高通濾波器.根據集成運放虛短虛斷及電路結構，可導出傳遞函數的表達式為： A（S）=Uo（S）/Ui（S）= Ao*s*s/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn)

Ao=1+R5/R4 Wn*Wn=1/R1R2C1C2 取 Q=0。6,A0=2,通過以上公式可算出電路各元件參數的值,再通過仿真電路調整參數得出電路圖如下: 圖形分析: 在通帶內即高頻段衰減為0DB,所以一直維持為6.10DB.衰減3DB時為3.10DB.此時為截止頻率300HZ.圖中在3.011DB時頻率為312.651HZ.與理想的設計有一定的誤差.阻帶內衰減滿足40DB每10倍率.此濾波器總的來說比較符合要求.B:截止頻率為1000HZ :

設計過程同A: 通過公式得出各元件參數值, 取Q=0。6,A0=2。通過仿真優(yōu)化參數值得到電路圖與波特圖如下:

圖形分析：低頻段衰減大40DB每10倍率，滿足設計要求。在通帶內摔減為0DB，一直維持為6DB。衰減到3DB時頻率為1。053KHZ。大體符合要求。但是在高頻的通帶內出現一衰減頻段為8DB每10倍率。之后又變成一通頻帶。所以此濾波器有很大欠缺。需要進一步改進。

3：帶通濾波器，頻率范圍300Hz~3400Hz，衰減速率≥40dB/十倍頻。

帶通濾波器是由一低通濾波器和一高通濾波器合成。

根據集成運放虛短虛斷及電路結構，可導出傳遞函數的表達式為：

A（S）=Uo（S）/Ui（S）={ Ao*（1+s*s/W0*W0）}/(1+ s /W0*Q+ s*s/W0*W0)

Ao=1+R5/R4 W0=1/RC 取 Q=0。6,A0=2,通過以上公式可算出電路各元件參數的值,再通過仿真電路調整參數得出電路圖如下: 圖形分析：

本電路圖是由兩個運算放大器構成，其中第一段就是一個低通濾波器，第2段是一高通濾波器。

幅度頻率特性圖如下：

圖形分析：帶通的通帶為300到3400HZ，通帶為12。3DB。衰減3DB時為截止頻率，圖中有一定的誤差，低頻到9。246DB，FL=299。797HA。高頻段衰減到9。248DB時 FH=3。464JKHZ。

4：圓形低通濾波器，帶內起伏≤1dB，-3dB通帶為50kHz，要求在200kHz處小于-50dB，-3dB通帶誤差不大于5%。

此濾波器的設計是通過濾波器設計軟件，把要設計的參數調整好，如下圖：

設計出來的電路圖如下；

再連接而成，經過修改參數，調節(jié)波形而得下電路圖：

四：報告總結與心得。

此次課程設計是我們第一次要求完成設計，仿真，優(yōu)化，硬件，并寫報告總結的。從次設計中學到了很多東西，過去學了模擬電路，但是并沒有真正的去用運它。也在此次設計中發(fā)現了自己的缺點與不足，很多東西學完了就沒有去用，而一旦用起來才發(fā)現自己好多好多東西不懂，學的只是課本上的東西，而且只是應付考試。通過這次設計讓我明白考試只是一種形式，而不能真正的檢測到一個人學到了什么東西，而要通過不斷的實踐，在實踐中，動手中去學東西，去學好并掌握好東西。才能在以后的社會中用到，為以后的工作做好基礎。一開始做，什么都不懂，后來漫漫的理解了很多東西。因為時間關系，做的很不理想，但是從中體會到的東西，我想在以后的課程設計中，我會運用到，并且盡自己最大的努力把它做好。

第二篇：模電課程設計報告

模擬電子課程設計

目錄 課程設計的目的與作用······················································1 2 設計任務及所用multisim軟件環(huán)境介紹·······································1 2.1設計任務······························································1 2.2所用multisim軟件環(huán)境介紹·············································1 2.2.1 Multistim 10簡介·················································1 2.2.2 Multistim 10主頁面···············································2 2.2.3 Multistim 10元器件庫·············································2 2.2.4 Multistim 10虛擬儀器·············································3 2.2.5 Multistim 10分析工具·············································3 3 電路模型的建立····························································3 3.1原理分析······························································3 3.2函數信號發(fā)生器各單元電路的設計········································5 3.2.1方波產生電路圖····················································5 3.2.2方波—三角波轉換電路圖············································5 3.2.3正弦波電路圖······················································6 3.2.4方波-三角波-正弦波函數發(fā)生器整體電路圖····························6 4 理論分析及計算····························································7 4.1方波發(fā)生電路··························································7 4.2方波—三角波··························································7 4.3正弦波································································7 5 仿真結果分析······························································8 5.1仿真結果······························································8 5.1.1方波、三角波產生電路的仿真波形如圖所示····························8 5.1.2方波—三角波轉換電路的仿真·······································10 5.1.3三角波—正弦波轉換電路仿真·······································11 5.1.4方波—三角波—正弦波轉換電路仿真·································12 5.2結果分析·····························································13 6 設計總結和體會···························································133 7 參考文獻·································································144

I

模擬電子課程設計 課程設計的目的與作用

1．鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運用本課程所學知識的能力。2．培養(yǎng)根據課題需要選學參考書籍，查閱手冊、圖表和文獻資料的自學能力。通過獨立思考，深入鉆研有關問題，學會自己分析并解決問題的方法。

3．通過電路方案的分析、論證和比較，設計計算和選取元器件;初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法。

4．了解與課題有關的電子電路以及元器件的工程技術規(guī)范，能按設計任務書的要求，完成設計任務，編寫設計說明書，正確地反映設計與實驗的成果，正確地繪制電路圖等。

5．培養(yǎng)嚴肅、認真的工作作風和科學態(tài)度 設計任務及所用multisim軟件環(huán)境介紹

2.1 設計任務

設計能產生方波、三角波、正弦波的函數信號發(fā)生器電路

1）輸出各種波形工作頻率范圍：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。2)輸出電壓：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度連續(xù)可調，線性失真小。

4)選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計;計算電路元件參數與元件選擇、并畫出各部分原理圖，闡述基本原理。

2.2 所用multisim軟件環(huán)境介紹

2.2.1 Multistim 10簡介

Multistim是美國IIT公司推出的基于Windows的電路仿真軟件，由于采用交互式的界面，比較直觀，操作方便，具有豐富的元件庫和品種繁多的虛擬儀器，以及強大的分析功能等特點，因而得到了廣泛的應用。

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2.2.2 Multistim 10主頁面

啟動Multistim 10后，屏幕上將顯示主界面。主界面主要由菜單欄、系統(tǒng)工具欄、設計工具欄、元件工具欄、儀器工具欄、使用中元件列表、仿真開關、狀態(tài)欄以及電路圖編輯窗口等組成。

2.2.3 Multistim 10元器件庫

Multistim 10提供了豐富的元器件，供用戶構建電路圖時使用。在Multistim 10的主元器件庫中，將各種元器件的模型按不同的種類分別存放若干個分類庫中。這些元器件包括現實元件和虛擬元件。從根本上說，仿真軟件中的元器件都是虛擬的。這里所謂的現實元件，給出了具體的型號，它們的模型參數根據該型號元件參數的典型值確定。現實元件有相應的封裝，可以將現實元件構成的電路圖傳送到印刷電路板設計軟件Uliboard 10中去。而這里所謂的虛擬元件沒有型號，它的模型參數是根據這種元件各種型號參數的典型值，而不是某一種特定型號的參數典型值確定。虛擬元件的某些參數可以由用戶根據自己的要求任意設定，如電阻器的阻值，電容器的容值以及三極管β值等，這對于教學實驗的仿十分方便。虛擬元件沒有相應的封裝，因而不能傳送到Uliboard 10中去。另外，Multistim 10的元器件庫還提供一種3D虛擬元件，這是Multistim以前的版本并沒有。這種元件以三維圖形的方式顯示，比較形象，直觀。Multistim 10還允許用戶根據自己的

需要創(chuàng)建新的元器件，存放在用戶元器件庫中。如圖1所示

圖1 Multisim 10 主界面

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2.2.4 Multistim 10虛擬儀器

Multistim 10提供了品種繁多，方便實用的虛擬儀器。取用這些虛擬儀器，只當連接在構建的電路圖中，可以將仿真的結果以數字或圖形的方式實時顯示出來，比較直觀。虛擬儀器的連接和操作方式與實驗室中的實際儀器相似，比較方便。點擊主界面中儀表欄的相應按鈕即可方便地取用所需的虛擬儀器。元件工作欄如圖2所示，虛擬儀表欄如圖3所示。

圖2 元件工具欄

圖3 虛擬儀表欄

2.2.5 Multistim 10分析工具

分析菜單如圖4所示。

圖4 分析菜單 電路模型的建立

3.1原理分析

函數信號發(fā)生器是是由基礎的非正弦信號發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。由

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運算放大器單路及分立元件構成，方波——三角波——正弦波函數信號發(fā)生器一般基本組成框圖如圖1所示。

圖1 函數信號發(fā)生器框圖

1、方波—三角波—正弦波信號發(fā)生器電路有運算放大器及分立元件構成，其結構如圖1所示。他利用比較器產生方波輸出，方波通過積分產生三角波輸出，三角波通過差分放大電路產生正弦波輸出。

2、利用差分放大電路實現三角波—正弦波的變換

波形變換原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性，波形變換過程如圖2所示

圖 2 三角波和正弦波得轉換示意圖

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由圖2可以看出，傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)域越窄越好；三角波的幅度Uim應正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)域。

3.2函數信號發(fā)生器各單元電路的設計

3.2.1方波產生電路圖

3.2.2方波—三角波轉換電路圖

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3.2.3正弦波電路圖

3.2.4方波-三角波-正弦波函數發(fā)生器整體電路圖

模擬電子課程設計 理論分析及計算

4.1方波發(fā)生電路

方波發(fā)生電路構成同相輸入遲滯比較器電路，用于產生輸出方波。可變電容C1具有調頻作用，可用于調節(jié)方波的頻率。使產生的頻率范圍在10~~100Hz。

方波振蕩周期 T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。

R1=7K，R3=7K，R4=7K。

振蕩頻率 f = 1/T。可見，f與C1成反比，調整電容C1的值可以改變電路的振蕩頻率。圖中穩(wěn)壓管 D1 D2 為調整方波幅值，UP-P = D1 +D2=14V。

4.2方波—三角波

方波——三角波電路中構成同相輸入遲滯比較器電路，用于產生輸出方波。可變電容C1具有調頻作用，可用于調節(jié)方波的頻率。運算放大器U1與電阻R5及電容C2構成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產生輸出三角波。

圖中R6在調整方波—三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以調節(jié)可變電容C2。

三角波部分參數設定如下：

對于輸出三角波 其振蕩周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調整輸出三角波的振幅，則需要調整可變電容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。

4.3正弦波

改變輸入頻率，是電路中的頻率一定時三角波頻率為固定或變化范圍很小。加入低通濾波器，而將三角波轉化為正弦波。在圖5中當改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發(fā)生相應改變。由于

振蕩周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調節(jié)三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調節(jié)輸出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的變換主要用差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強等優(yōu)點。特別是做直流放大器時，可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。

模擬電子課程設計 仿真結果分析

5.1仿真結果

5.1.1方波、三角波產生電路的仿真波形如圖所示

方波仿真圖形

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三角波仿真圖形

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5.1.2方波—三角波轉換電路的仿真

方波—三角波轉換電路的仿真圖形

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5.1.3三角波—正弦波轉換電路仿真

三角波—正弦波轉換電路仿真圖形

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5.1.4方波—三角波—正弦波轉換電路仿真

方波—三角波—正弦波轉換電路仿真圖形1

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方波—三角波—正弦波轉換電路仿真圖形2 5.2結果分析

輸出電壓

方波信號接入示波器仿真，調節(jié)C1，得方波峰峰Vpp=14 V；

撤除方波信號并接入三角波信號，調節(jié)C2，測得三角波峰峰值Upp=5 V； 將正弦波信號接入示波器，調節(jié)R10，測得正弦波峰峰值Upp=3V。設計總結和體會

從課程設計開始就糾結實驗方案，太簡單感覺沒啥意思，太難了又擔心調試不出來。抱著試試看看的態(tài)度，先選了一個比較復雜的電路，連了半天才連出來，調試的時候發(fā)現沒有達到效果。于是，接著該方案，越改越簡單，最后一次課驗收才通過。

模擬電子課程設計

通過這次的課程設計，我發(fā)現《模擬電子技術》這門課沒有學好，理論知識掌握得不夠牢靠，很多原理還不是很明白，電路的分析能力有待提高，需要更好的掌握各種數電以及模電的元器件原理性能參數，應提高自己查閱資料以及使用仿真軟件Multisim，畫圖軟件Altium Designer的能力。通過這次設計也使我得到了極大的鍛煉。

在設計的過程中遇到了不少問題，雖然整體思路上時沒有錯誤的，但是在細節(jié)方面把握不足，而設計一個電路重要的一面就是對細節(jié)的把握

這次課程設計，我通過操作可以較熟練地運用Multisim進行一些電路的仿真實驗，并且能夠運用一些虛擬儀器一些以理想化的數據進行分析，從而形象的理解各種電路的特點，從而可以利用其特點進行一些電路的設計。

實踐是檢驗真理的唯一標準，本次課程設計讓我對自己的專業(yè)有了更深層次的了解，也鍛煉了我們以后作為一名電子工作者應該具備的素質。參考文獻

[1] 清華大學電子學教研組編.楊素行主編.模擬電子技術基礎簡明教程.3 版.北京：高等教育出版社，2006.[2] 童詩白主編．模擬電子技術基礎．3版.北京：高教出版社，2001.[3] 李萬臣主編．模擬電子技術基礎與課程設計.黑龍江：哈爾濱工程大學出版

社，2001.[4] 胡宴如主編.模擬電子技術.北京： 高等教育出版社，2000.

第三篇：模電課程設計報告

通信原理課程設計報告

(空一行)

(空一行)

第章(3號黑體居中)

(空一行)

1.1□□□□□□□（4號黑體左起頂格）

1.1.1□□□□□□□□□□□□（小4號黑體左起頂格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4號宋體，行距1.5，字距為默認值)

1.2□□□□□□□（4號黑體左起頂格）

1.2.1□□□□□□□□□□□□（小4號黑體左起頂格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4號宋體，行距1.5，字距為默認值)

(空一行)

參考文獻（3號黑體居中）

(空一行)

[1]作者.文獻題名[M].出版地：出版者，出版年.起止頁碼(可選)(小4號宋體頂格)

[2]主要責任者.文獻題目[J].刊名，年，卷(期)：起止頁碼.(小4號宋體頂格)

體會與建議（3號黑體居中）

(空一行)

(內容小4號宋體,首行縮進2個字符)

附錄（3號黑體）(空一行)

(附錄內容小4號宋體,首行縮進2個字符)

第四篇：模電課程設計報告

函數信號發(fā)生器的設計與制作

張佳勇 歐美學院 機電科學與工程系電氣工程及其自動化1001

摘要：

模擬電子電路中，常常需要何種波形信號，如正弦波、矩形波、三角波等，作為測試信號或控制信號等。為了采集的信號能夠用于測量、控制、驅動負載或送入計算機，常常需要將信號進行變換，如將電壓變換成電流、將電流變換成電壓、將電壓變換成頻率與之成正比的脈沖。而我要做的就是設計一個能夠同時產生正弦波、矩形波、三角波的這樣一個電路。

矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平就是低電平，所以電壓比較器是他的重要組成部分，因為產生震蕩，就是要求輸出狀態(tài)應該按一定的時間間隔交替變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持時間。我選用LM358這樣一種比較器。

在產生矩形波的電路后面接一個三角波發(fā)生器，矩形波輸入的前提條件下經過積分獲得三角波。

在三角波為固定頻率過頻率變化很小的情況下，采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。關鍵詞：

矩形波 三角波 正弦波 比較器 積分放大電路 低通濾波器 差分放大器

一、設計任務及要求

1.任務

設計一臺函數信號發(fā)生器，能夠發(fā)出方波信號、三角波信號和正弦波信號；

2.要求

輸出波形的頻率范圍是10HZ~100HZ 100HZ~1KHZ 1KHZ~10KHZ，且連續(xù)可調； 方波幅值是10V，失真較小； 三角波峰值30V； 正弦波幅值為10V； 各種波形幅值均連續(xù)可調；

二、方案設計與論證

方案一

應用運算放大器做出的比較器電路產生方波，方波通過積分電路產生三角波，再由三角波通過低通濾波電路產生正弦波。方案二

由比較器和積分器組成方波——三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波（三角波的頻率可通過電容的大小進行更改），三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。

三、單元電路設計與參數計算

1.方案一

沒有接通時，=0V，滯回比較器=+同時=+跳變到-當=-給C沖電，使。時，=

·（-），同時C使

降低，在在﹥之前=-不，則集成運放同相輸入端=﹥之前，=+

不變；當

·，﹥時，由0上升，在變，當方波部分 時，跳變到+。

方波的波幅由穩(wěn)壓二極管的參數決定，方波的周期取決于充放電回路RC的數值。若R或C其中一個增大，周期T也會增大。≈≈T=T=（三角波部分

在方波發(fā)生電路中，當閾值電壓數值較小時，可將電容兩端的電壓看成是近似三角波。所以只要將方波電壓作為積分運算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓。當方波發(fā)生電路的輸出電壓線性下降：而當

=+

=-時，積分運算電路的輸出電壓

將C C ≈()C)

時，將線性上升。

不是+

就是-，所以輸出電壓的表達式為

積分電路的輸入電壓式中

()為初態(tài)時正好從-2

躍變?yōu)?，則式子變?yōu)?/p>

積分電路反響積分，隨時間的增長線性下降，一旦=從+躍變?yōu)?，式子變?yōu)椋偕詼p小，將

()為產生躍變時的輸出電壓。積分電路正向積分，再稍加增大，將從-躍變?yōu)?

隨時間的增長線性，回到初態(tài)，積分增大，一旦電路又開始反向積分。電路重復上述過程。因此產生震蕩。由以上分析可知，是三角波，幅值為±；

是方波，幅值為±，由于積分電路引入了深度電壓負反饋，所以在負載電阻相當大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。設正向積分起始值為-，中了值為+，積分時間為二分之一周期，則有

震蕩頻率為f=調節(jié)電路中的，可以改變震蕩頻率和三角波的幅值。

在三角波電壓為固定頻率或頻變化很小的情況下，可以考慮低通濾波的方法將三角波變換為正弦波，輸入電壓的頻率等于輸出電壓的頻率。

將三角波按傅里葉級數展開

其中方案二

方波電路的工作原理

從一般原理來分析，可以在滯回比較器電路的基礎上，靠正反饋和RC充放電回路組成矩形波發(fā)生電路。由于滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平是三角波的幅值 或低電平。兩種不同的輸出電平使RC電路進行充電或放電，于是電容上的電壓升高或降低，而電容的電壓有作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使RC電路有充電過程變成放電過程或相反。如此循環(huán)往復，周而復始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個高低電平變化周期性交替的方波信號。

設Uo1=+Uz,則

U+ = R2（+Uz）/（R2+R3+Rp1）+（R3+Rw1）Uia/（R2+R3+ Rp1）=0

(1)將上式整理，得比較器翻轉的下門限單位Uia＿為

Uia＿

=R2*Uz/（R3+ Rp1）

(2)若Uo1=-Uz，則比較器翻轉的上門限電位Uia+為

Uia+=-R2（-Uz）/（R3+ Rp1）=Uia＿ = 2*R2*Uz/（R3+ Rp1）

(4)

3.方波——三角波轉換原理

在產生方波信號之后，利用此波形輸入到一個積分電路便可輸出一個三角波。由于三角波信號是電容的充放電過程形成的指數曲線，所以線性度較差。為了能夠得到線性度比較好的三角波，可以將運放和幾個電阻、電容構成積分電路。運放接成積分電路形式，利用電路的自激振蕩，由滯回比較電路輸出的方波信號，經過積分電路后產生三角波信號，輸出。運放U2與R4、RP2、C4及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為

Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4

當Uo1=+Uz時，Uo2=-（+Uz）t/（R4+Rp2）C4 =-Uz*t/（R4+ Rp2）C4

當Uo1=-Uz時，Uo2=-（-Uz）t/（R4+ Rp2）C4 =Uz*t/（R4+ Rp2）C4 方波－三角波的頻率為：

f=(R3+R)/4R2(Rp14?Rp2)C

其中

R2/（R3+Rp1）≥1/3 取R2=10KΩ ,則R3?Rp1=30 KΩ 取R3=20 KΩ，則Rp1=20 KΩ 由于f=(R3+Rp1)/4R2(R4?Rp2)C

故R4?Rp2=3/4fc 取R4=5.1KΩ,Rp2=100 KΩ 當10 Hz≤?≤100 Hz, 取C=1μF;當100 Hz≤?≤1KHz, 取C=0.1μF;當1KHz≤?≤10KHz, 取C=0.01μF.三角波——正弦波轉換電路的工作原理

本設計方案中主要采用有差分放大器來完成。差分放大器為輸入阻抗高，抗干擾能力強，可以有效的抑制零點漂移，利用差分放大電路傳輸特性曲線的非線形，將三角波型號轉化為正弦波信號，傳輸特性曲線越對稱，線形區(qū)越好，三角波的幅值U應正好是晶體管飽和區(qū)和截止區(qū)。運放U2與R4、RP2、C4及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4 途中RP3調節(jié)三角波的幅度，RP4調節(jié)差分放大電路的對稱性，其并聯RE1用來減小差分放大電路的線形區(qū)，電容C5、C6、C7為隔直電容。由于輸出頻率較低，所以其容量一般較大。C8為濾波電容，以消除諧波分量，改善輸出波形，差分放大器的靜態(tài)工作點可通過觀測傳輸型曲線，調整RP4和R6確定。

四、總原理圖及元器件清單 原理圖

1、方案一

2、方案二 原件清單

原件序號123456789原件名稱雙蹤示波器運算放大器二極管穩(wěn)壓二極管電阻滑動變阻器電容開關電源主要參數XSCLM324AJ1N9141N4740A1K,25K,50K,500K5OK,100K30nF,10nF,430nF5V數量334273313備注

五、性能測試與分析 1.方波

方案一

R5=50KΩ，50%

R5=50kΩ 15%

方案二 RP1=50K 50% 閉合S1

閉合S2

閉合S3 2.三角波： 方案一

R5=50K 50%

R5=50K 15% 方案二： RP1=50K 50% 閉合S1

閉合S2

閉合S3

3.正弦波： 方案一

R5=50K 50% R5=50K 15%

方案二

RP1=50K 50% 閉合S1

閉合S2

閉合S3

六、心得體會

由于此次是第一次課程設計，所以心情無比的亢奮，對于仿真成功后有著很強烈的滿足感。動手能力也是可到了很高的提高。從中我發(fā)現自己并不能很好的熟練去使用我所學到的模電知識。此次通過理論與實踐的結合，我從中更加理解的知識的深刻含義。

作為一個大三的學生，我認為此次的課程設計是十分有必要的，也是十分有意義的。在已度過的大學實踐里面，我們大多數接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力?如何把我們所學的專業(yè)基礎課程理論知識運用到實踐中去呢？我認為此次課程設計就是一個良好的平臺。

由于電路比較簡單，并且只是仿真，并不是真正的生產，所以我們基本上能有章可循，完成起來并不困難。吧過去熟悉的定型分析、定量計算，元器件選擇等手段結合起來，掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。這對今后從事技術工作無疑是個啟蒙訓練。通過這種綜合訓練，我們可以掌握電路設計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實際能力，為以后的實際工作大家基礎。

七、參考文獻

【1】 康華光等，《模擬電子技術基礎》（第五版），高等教育出版社，2006；

【2】 邱關源，《電路》（第5版），高等教育出版社，2006；

【3】 彭介華主編：《電子技術課程設計指導》，高等教育出版社，2005年出版；

【4】 陳大欽主編：《電子技術基礎實驗－電子電路實驗、設計、仿真》，高等教育出版社，2002年出版；

【5】 畢滿清主編：《電子技術實驗與課程設計》，機械工業(yè)出版社，2005年出版。

第五篇：模電課程設計報告

合肥學院

模擬電子電子技術

課程設計報告書

系部名稱：

班

級：

學

號： 1305061036

姓

名：

指導教師：

2013年 12月27 日

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目錄

1．課程設計的內容.....................................................................3 2.電路分析.............................................................................3 3.電路設計.............................................................................4 4.設計心得.............................................................................8 5.參考文獻.............................................................................8

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一．課程設計的內容

1：在仿真環(huán)境下測試共發(fā)射極的NPN三極管的輸出特性

通過仿真軟件（proteus 7.8）搭建合適的電路，驗證并分析共發(fā)射極NPN三極管的三種工作狀態(tài)（截止、放大、飽和）。2：設計有源帶通濾波電路并仿真

在仿真環(huán)境下自建一個合理的帶通濾波電路。要求：(1)信號通過的頻率范圍f在100Hz至10KHz；（2）濾波電路在1KHz的幅頻響應必須在（-1dB-+1dB）范圍內，而在100Hz至10KHz濾波電路的幅頻衰減應當在1KHz時值的（-3dB-+3dB）范圍內；（3）在10Hz時幅頻衰減應為26dB，而在100KHz時的幅頻衰減應至少為16dB。

二.電路分析

1：共發(fā)射極的NPN三極管電路

由經典共發(fā)射極的NPN三極管的電路接法知，其中BJT是核心原件，起放大作用。直流電源VBB通過Rb給BJT的發(fā)射極提供正偏電壓，并產生基極電流Ib。直流電源VCC通過電阻Rc，并與VBB和Rb 配合，給集電極提供反/正偏電壓，使BJT工作于截止、放大、飽和狀態(tài)。當然，在實際應用中人們將基極直流電源VBB與集電極直流電源VCC合并，通過Rb提供基極偏流及偏壓。2：有源帶通濾波電路

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由經典的有源高通、低通濾波電路的幅頻響應知，構成帶通濾波電路，條件是低通濾波電路的截止頻率Fh大于高通濾波電路的截止頻率FL，那么兩者覆蓋的通帶就提供了一個帶通響應。

三.電路設計

1：共發(fā)射極的NPN三極管電路

設三極管為理想的，Bj=10.66，VCC=12V,Vbe=0.6V通過一個單刀三瓣開關分別接到三個不同支路上。

當三極管飽和時，則集電極電流Ic=（12/4）x 10=3mA 此時Ib=Ic/Bj=0.28mA，由VCR知基極電阻Rb=（12-Vbe）/Ib=40.7K.不難得知，要使BJT工作與放大狀態(tài)下，在電源電壓為12V的狀態(tài)下且R1=4K，則基極偏置電阻Rb不能小于40.7K。

因此，為了觀察到三種不同狀態(tài)變化，在此我們選擇R2=50K，R3=30K，即在接通到R2支路上時，觀察BJT的放大狀態(tài)，而在R3支路上時，BJT應處于飽和態(tài)；對于截止狀態(tài)，則只需要將基極處于反偏狀態(tài)即可，當然考慮到對BJT的保護，這里串接一個R4=30K電阻起限流作用。具體電路及仿真效果如下：

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圖1（放大狀態(tài)）

圖2（飽和狀態(tài)）

圖3（截止狀態(tài)）

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2：有源帶通濾波電路

這是一個通帶頻率范圍約為100Hz—10KHz的通帶濾波電路，在通帶內我們設計為單位增益。由要求知，在頻率低端f=10Hz時，幅頻響應至少衰減20dB。在頻率高端f=100K時，幅頻響應要求衰減不小于16dB.因此可選擇一個二階低通濾波電路的截止頻率fH=10KHz，一個二階高通濾波電路的截止頻率fL=100Hz，有源器件采用運放LM324，構成所要求的帶通濾波電路。故選擇二階巴特沃思濾波器，其增益Avf=1.586，因此，有兩級串聯的帶通濾波電路的通帶電壓增益（Avf）2=2.515,由于所需要的通帶增益為0dB，因此在低通濾波器的輸入部分加了一個有電阻R1、R2組成的分壓器。

器件參數的選擇及計算：在選用器件時，應當考慮由于原件參數誤差對傳遞函數存在影響。現規(guī)定選擇電阻值的容差為1%，電容值的容差為5%。由于每個電路包含若干電阻器和兩個電容器，預計存在的截止頻率可能存在較大誤差。為了確保在100Hz和10KHz處的衰減不大于3dB。現以額定截止頻率90Hz和11KHz進行設計。

前已經指出，在運放電路中的電阻不宜選擇過大或者過小。一般選擇幾千歐到幾十千歐比較合適。因此，在選選擇低通級電路的電容值為1000pF,高通級電路的電容值為0.1uF。然后由式Wc=1/RC可計算出精確的電阻值。對于低通級，由于已知C=1000pF和fH=11KHz,由上式得R3=14.47K歐，現選擇標稱電阻14K歐。對于高通級可做同樣的計算得R6=R7=18K。考慮到已知Avf=1.586，同時盡量要使運放

合肥學院 的同相輸入端和反向輸入端對地的直流電阻基本相等，現選擇R5=68K歐，R8=82K歐，由此可計算出R4=（Avf-1）R5=39.8K歐，R9=（Avf-1）R10=48K歐。設計完成的電路如下圖4所示，信號源Vi通過R1與R2進行衰減，它的戴維南電阻是R1和R2的并聯值，這個電阻應當等于低通級電阻R3（=14K歐）。因此，有R1*R2/(R1+R2)=R3=14歐，由于整個濾波電路通帶增益是電壓分壓器比值和濾波器部分增益的乘積，且應當等于單位增益，故有（R1*R2/(R1+R2)）*（Avf）=1，綜合上述兩個等式，得R1=35.7K歐和R2=23.2K歐。具體電路仿真如下：

圖4（整體電路）

圖5（幅頻響應曲線）

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四.心得體會

寫著寫著，此次的課程設計報告已在終點處向我招手，這也標志著本學期的模電學習任務即將被“終結”；回首自己在這一階段的學習情況，感覺還是不錯的（考試不列入感知范圍內），尤其是對BJT、運放、濾波器有了更加深刻的理解，當然這主要依賴于老師在課堂上的細心講解和課下的認真指導。就僅針對于本次的課程設計來說，讓課本知識和實踐運用進行了一次“無縫隙”的連接，使得自己在原有的基礎上得到的進一步的提升，這也主要源于對proteus軟件的不熟悉、濾波器電路理解的比較膚淺等，正是由于這些開始令人厭煩、苦勞、糾結的問題，才”醞釀”出本次看似完美的報告；當然對于模電的學習進程不隨報告的終結而終結，而是像計算機軟件那樣保持不斷的更新和良好的運行！

五.參考文獻

[1] 康華光.《電子技術基礎（模擬部分）》 高等教育出版社，2004 [2] 百度百科

帶通濾波器

[3] 周潤景.PROTEUS入門實用教程.北京：機械工業(yè)出版社，2010