第一篇：模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

合肥學(xué)院

模擬電子電子技術(shù)

課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

系部名稱：

班

級(jí)：

學(xué)

號(hào)： 1305061036

姓

名：

指導(dǎo)教師：

2013年 12月27 日

合肥學(xué)院

目錄

1．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容.....................................................................3 2.電路分析.............................................................................3 3.電路設(shè)計(jì).............................................................................4 4.設(shè)計(jì)心得.............................................................................8 5.參考文獻(xiàn).............................................................................8

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一．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容

1：在仿真環(huán)境下測(cè)試共發(fā)射極的NPN三極管的輸出特性

通過(guò)仿真軟件（proteus 7.8）搭建合適的電路，驗(yàn)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(shè)計(jì)有源帶通濾波電路并仿真

在仿真環(huán)境下自建一個(gè)合理的帶通濾波電路。要求：(1)信號(hào)通過(guò)的頻率范圍f在100Hz至10KHz；（2）濾波電路在1KHz的幅頻響應(yīng)必須在（-1dB-+1dB）范圍內(nèi)，而在100Hz至10KHz濾波電路的幅頻衰減應(yīng)當(dāng)在1KHz時(shí)值的（-3dB-+3dB）范圍內(nèi)；（3）在10Hz時(shí)幅頻衰減應(yīng)為26dB，而在100KHz時(shí)的幅頻衰減應(yīng)至少為16dB。

二.電路分析

1：共發(fā)射極的NPN三極管電路

由經(jīng)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(guò)Rb給BJT的發(fā)射極提供正偏電壓，并產(chǎn)生基極電流Ib。直流電源VCC通過(guò)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(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)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(guò)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(jīng)典的有源高通、低通濾波電路的幅頻響應(yīng)知，構(gòu)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(gè)帶通響應(yīng)。

三.電路設(shè)計(jì)

1：共發(fā)射極的NPN三極管電路

設(shè)三極管為理想的，Bj=10.66，VCC=12V,Vbe=0.6V通過(guò)一個(gè)單刀三瓣開(kāi)關(guān)分別接到三個(gè)不同支路上。

當(dāng)三極管飽和時(shí)，則集電極電流Ic=（12/4）x 10=3mA 此時(shí)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(shí)，觀察BJT的放大狀態(tài)，而在R3支路上時(shí)，BJT應(yīng)處于飽和態(tài)；對(duì)于截止?fàn)顟B(tài)，則只需要將基極處于反偏狀態(tài)即可，當(dāng)然考慮到對(duì)BJT的保護(hù)，這里串接一個(gè)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?fàn)顟B(tài)）

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2：有源帶通濾波電路

這是一個(gè)通帶頻率范圍約為100Hz—10KHz的通帶濾波電路，在通帶內(nèi)我們?cè)O(shè)計(jì)為單位增益。由要求知，在頻率低端f=10Hz時(shí)，幅頻響應(yīng)至少衰減20dB。在頻率高端f=100K時(shí)，幅頻響應(yīng)要求衰減不小于16dB.因此可選擇一個(gè)二階低通濾波電路的截止頻率fH=10KHz，一個(gè)二階高通濾波電路的截止頻率fL=100Hz，有源器件采用運(yùn)放LM324，構(gòu)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(jí)串聯(lián)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(gè)有電阻R1、R2組成的分壓器。

器件參數(shù)的選擇及計(jì)算：在選用器件時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮由于原件參數(shù)誤差對(duì)傳遞函數(shù)存在影響。現(xiàn)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(gè)電路包含若干電阻器和兩個(gè)電容器，預(yù)計(jì)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(xiàn)以額定截止頻率90Hz和11KHz進(jìn)行設(shè)計(jì)。

前已經(jīng)指出，在運(yùn)放電路中的電阻不宜選擇過(guò)大或者過(guò)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(jí)電路的電容值為1000pF,高通級(jí)電路的電容值為0.1uF。然后由式Wc=1/RC可計(jì)算出精確的電阻值。對(duì)于低通級(jí)，由于已知C=1000pF和fH=11KHz,由上式得R3=14.47K歐，現(xiàn)選擇標(biāo)稱電阻14K歐。對(duì)于高通級(jí)可做同樣的計(jì)算得R6=R7=18K。考慮到已知Avf=1.586，同時(shí)盡量要使運(yùn)放

合肥學(xué)院 的同相輸入端和反向輸入端對(duì)地的直流電阻基本相等，現(xiàn)選擇R5=68K歐，R8=82K歐，由此可計(jì)算出R4=（Avf-1）R5=39.8K歐，R9=（Avf-1）R10=48K歐。設(shè)計(jì)完成的電路如下圖4所示，信號(hào)源Vi通過(guò)R1與R2進(jìn)行衰減，它的戴維南電阻是R1和R2的并聯(lián)值，這個(gè)電阻應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘屯?jí)電阻R3（=14K歐）。因此，有R1*R2/(R1+R2)=R3=14歐，由于整個(gè)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(yīng)當(dāng)?shù)扔趩挝辉鲆妫视校≧1*R2/(R1+R2)）*（Avf）=1，綜合上述兩個(gè)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(yīng)曲線）

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四.心得體會(huì)

寫著寫著，此次的課程設(shè)計(jì)報(bào)告已在終點(diǎn)處向我招手，這也標(biāo)志著本學(xué)期的模電學(xué)習(xí)任務(wù)即將被“終結(jié)”；回首自己在這一階段的學(xué)習(xí)情況，感覺(jué)還是不錯(cuò)的（考試不列入感知范圍內(nèi)），尤其是對(duì)BJT、運(yùn)放、濾波器有了更加深刻的理解，當(dāng)然這主要依賴于老師在課堂上的細(xì)心講解和課下的認(rèn)真指導(dǎo)。就僅針對(duì)于本次的課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，讓課本知識(shí)和實(shí)踐運(yùn)用進(jìn)行了一次“無(wú)縫隙”的連接，使得自己在原有的基礎(chǔ)上得到的進(jìn)一步的提升，這也主要源于對(duì)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(kāi)始令人厭煩、苦勞、糾結(jié)的問(wèn)題，才”醞釀”出本次看似完美的報(bào)告；當(dāng)然對(duì)于模電的學(xué)習(xí)進(jìn)程不隨報(bào)告的終結(jié)而終結(jié)，而是像計(jì)算機(jī)軟件那樣保持不斷的更新和良好的運(yùn)行！

五.參考文獻(xiàn)

[1] 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)（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(rùn)景.PROTEUS入門實(shí)用教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

第二篇：模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

(空一行)

(空一行)

第章(3號(hào)黑體居中)

(空一行)

1.1□□□□□□□（4號(hào)黑體左起頂格）

1.1.1□□□□□□□□□□□□（小4號(hào)黑體左起頂格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4號(hào)宋體，行距1.5，字距為默認(rèn)值)

1.2□□□□□□□（4號(hào)黑體左起頂格）

1.2.1□□□□□□□□□□□□（小4號(hào)黑體左起頂格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4號(hào)宋體，行距1.5，字距為默認(rèn)值)

(空一行)

參考文獻(xiàn)（3號(hào)黑體居中）

(空一行)

[1]作者.文獻(xiàn)題名[M].出版地：出版者，出版年.起止頁(yè)碼(可選)(小4號(hào)宋體頂格)

[2]主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題目[J].刊名，年，卷(期)：起止頁(yè)碼.(小4號(hào)宋體頂格)

體會(huì)與建議（3號(hào)黑體居中）

(空一行)

(內(nèi)容小4號(hào)宋體,首行縮進(jìn)2個(gè)字符)

附錄（3號(hào)黑體）(空一行)

(附錄內(nèi)容小4號(hào)宋體,首行縮進(jìn)2個(gè)字符)

第三篇：模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作

張佳勇 歐美學(xué)院 機(jī)電科學(xué)與工程系電氣工程及其自動(dòng)化1001

摘要：

模擬電子電路中，常常需要何種波形信號(hào)，如正弦波、矩形波、三角波等，作為測(cè)試信號(hào)或控制信號(hào)等。為了采集的信號(hào)能夠用于測(cè)量、控制、驅(qū)動(dòng)負(fù)載或送入計(jì)算機(jī)，常常需要將信號(hào)進(jìn)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(shè)計(jì)一個(gè)能夠同時(shí)產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波的這樣一個(gè)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?yàn)楫a(chǎn)生震蕩，就是要求輸出狀態(tài)應(yīng)該按一定的時(shí)間間隔交替變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)維持時(shí)間。我選用LM358這樣一種比較器。

在產(chǎn)生矩形波的電路后面接一個(gè)三角波發(fā)生器，矩形波輸入的前提條件下經(jīng)過(guò)積分獲得三角波。

在三角波為固定頻率過(guò)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(guān)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(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1.任務(wù)

設(shè)計(jì)一臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能夠發(fā)出方波信號(hào)、三角波信號(hào)和正弦波信號(hào)；

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(diào)； 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(diào)；

二、方案設(shè)計(jì)與論證

方案一

應(yīng)用運(yùn)算放大器做出的比較器電路產(chǎn)生方波，方波通過(guò)積分電路產(chǎn)生三角波，再由三角波通過(guò)低通濾波電路產(chǎn)生正弦波。方案二

由比較器和積分器組成方波——三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波（三角波的頻率可通過(guò)電容的大小進(jìn)行更改），三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)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(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算

1.方案一

沒(méi)有接通時(shí)，=0V，滯回比較器=+同時(shí)=+跳變到-當(dāng)=-給C沖電，使。時(shí)，=

·（-），同時(shí)C使

降低，在在﹥之前=-不，則集成運(yùn)放同相輸入端=﹥之前，=+

不變；當(dāng)

·，﹥時(shí)，由0上升，在變，當(dāng)方波部分 時(shí)，跳變到+。

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

在方波發(fā)生電路中，當(dāng)閾值電壓數(shù)值較小時(shí)，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(yùn)算電路的輸入，在其輸出就得到三角波電壓。當(dāng)方波發(fā)生電路的輸出電壓線性下降：而當(dāng)

=+

=-時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓

將C C ≈()C)

時(shí)，將線性上升。

不是+

就是-，所以輸出電壓的表達(dá)式為

積分電路的輸入電壓式中

()為初態(tài)時(shí)正好從-2

躍變?yōu)?，則式子變?yōu)?/p>

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

()為產(chǎn)生躍變時(shí)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(shí)間的增長(zhǎng)線性，回到初態(tài)，積分增大，一旦電路又開(kāi)始反向積分。電路重復(fù)上述過(guò)程。因此產(chǎn)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(fù)反饋，所以在負(fù)載電阻相當(dāng)大的變化范圍里，三角波電壓幾乎不變。設(shè)正向積分起始值為-，中了值為+，積分時(shí)間為二分之一周期，則有

震蕩頻率為f=調(diào)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(jí)數(shù)展開(kāi)

其中方案二

方波電路的工作原理

從一般原理來(lái)分析，可以在滯回比較器電路的基礎(chǔ)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(jìn)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(guò)程變成放電過(guò)程或相反。如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個(gè)高低電平變化周期性交替的方波信號(hào)。

設(shè)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(zhuǎn)的下門限單位Uia＿為

Uia＿

=R2*Uz/（R3+ Rp1）

(2)若Uo1=-Uz，則比較器翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換原理

在產(chǎn)生方波信號(hào)之后，利用此波形輸入到一個(gè)積分電路便可輸出一個(gè)三角波。由于三角波信號(hào)是電容的充放電過(guò)程形成的指數(shù)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(yùn)放和幾個(gè)電阻、電容構(gòu)成積分電路。運(yùn)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(hào)，經(jīng)過(guò)積分電路后產(chǎn)生三角波信號(hào)，輸出。運(yùn)放U2與R4、RP2、C4及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為

Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4

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

當(dāng)Uo1=-Uz時(shí)，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(dāng)10 Hz≤?≤100 Hz, 取C=1μF;當(dāng)100 Hz≤?≤1KHz, 取C=0.1μF;當(dāng)1KHz≤?≤10KHz, 取C=0.01μF.三角波——正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理

本設(shè)計(jì)方案中主要采用有差分放大器來(lái)完成。差分放大器為輸入阻抗高，抗干擾能力強(qiáng)，可以有效的抑制零點(diǎn)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(hào)轉(zhuǎn)化為正弦波信號(hào)，傳輸特性曲線越對(duì)稱，線形區(qū)越好，三角波的幅值U應(yīng)正好是晶體管飽和區(qū)和截止區(qū)。運(yùn)放U2與R4、RP2、C4及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1，則積分器的輸出Uo2為Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4 途中RP3調(diào)節(jié)三角波的幅度，RP4調(diào)節(jié)差分放大電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)RE1用來(lái)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(diǎn)可通過(guò)觀測(cè)傳輸型曲線，調(diào)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(hào)123456789原件名稱雙蹤示波器運(yùn)算放大器二極管穩(wěn)壓二極管電阻滑動(dòng)變阻器電容開(kāi)關(guān)電源主要參數(shù)XSCLM324AJ1N9141N4740A1K,25K,50K,500K5OK,100K30nF,10nF,430nF5V數(shù)量334273313備注

五、性能測(cè)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(huì)

由于此次是第一次課程設(shè)計(jì)，所以心情無(wú)比的亢奮，對(duì)于仿真成功后有著很強(qiáng)烈的滿足感。動(dòng)手能力也是可到了很高的提高。從中我發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練去使用我所學(xué)到的模電知識(shí)。此次通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，我從中更加理解的知識(shí)的深刻含義。

作為一個(gè)大三的學(xué)生，我認(rèn)為此次的課程設(shè)計(jì)是十分有必要的，也是十分有意義的。在已度過(guò)的大學(xué)實(shí)踐里面，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力?如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我認(rèn)為此次課程設(shè)計(jì)就是一個(gè)良好的平臺(tái)。

由于電路比較簡(jiǎn)單，并且只是仿真，并不是真正的生產(chǎn)，所以我們基本上能有章可循，完成起來(lái)并不困難。吧過(guò)去熟悉的定型分析、定量計(jì)算，元器件選擇等手段結(jié)合起來(lái)，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。這對(duì)今后從事技術(shù)工作無(wú)疑是個(gè)啟蒙訓(xùn)練。通過(guò)這種綜合訓(xùn)練，我們可以掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法，提高動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問(wèn)題的實(shí)際能力，為以后的實(shí)際工作大家基礎(chǔ)。

七、參考文獻(xiàn)

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

【2】 邱關(guān)源，《電路》（第5版），高等教育出版社，2006；

【3】 彭介華主編：《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，高等教育出版社，2005年出版；

【4】 陳大欽主編：《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)－電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真》，高等教育出版社，2002年出版；

【5】 畢滿清主編：《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年出版。

第四篇：模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

指導(dǎo)老師：

班

級(jí):

學(xué)

號(hào)：

姓

名：

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

多種波形發(fā)生器

一設(shè)計(jì)目的

1.進(jìn)一步加深理解波形電路的工作原理； 2.熟悉多種波形發(fā)生器的工程設(shè)計(jì)方法； 3.進(jìn)一步熟悉MULTISIM的使用方法 二．設(shè)計(jì)任務(wù)要求

任務(wù)：采用集成運(yùn)算放大器uA741為核心器件自行設(shè)計(jì)正弦波、方波、矩形波，三角波、鋸齒波的多種波形發(fā)生器。并用虛擬電子平臺(tái)MULTISIM仿真實(shí)現(xiàn)。

要求：1.各種波形頻率：1.6KHZ

2.幅度：+/-6V

3.各波形規(guī)則，無(wú)失真，無(wú)雜波 三．設(shè)計(jì)思路

利用多諧振蕩器產(chǎn)生方波信號(hào)輸出，利用積分電路將方波變換成三角波，三角波經(jīng)低通濾波電路可得到正弦波 四．電路圖及仿真 1.矩形波仿真

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

2.三角波仿真

3．正弦波

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

4.鋸齒波

電路連線圖如下：

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

有源濾波器設(shè)計(jì)

一． 設(shè)計(jì)目的

1.進(jìn)一步理解由運(yùn)放組成的RC有源濾波器的工作原理； 2.熟悉掌握二階RC有源濾波器的工程設(shè)計(jì)方法； 3.掌握濾波器基本參數(shù)的測(cè)量方法； 4.進(jìn)一步熟悉EWB高級(jí)分析命令的使用方法 二． 設(shè)計(jì)原理

濾波器又稱選頻電路，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，而將此頻率范圍之外的信號(hào)加以抑制使其急劇衰減。三． 設(shè)計(jì)要求

1.自行設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，截止頻率fo=2KHZ,Q=0.7，f>>fo處的衰減頻率不低于-30Db/10倍頻；

2.自行設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，截止頻率fo=500HZ，Q=0.8，f=0；5fo處的幅度衰減不低于30Db/10倍頻；

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

3.自行設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，中心頻率fo=100HZ,Q=1，Ao=2通帶內(nèi)允許的最大波動(dòng)為+/-1Db 四． 設(shè)計(jì)電路及其仿真 1.低通濾波器

思路：因?yàn)閒>>fo處衰減頻率不低于-30Db/10倍頻，所以采用二階電路。

0.37/2πRC=2KHZ 得：RC=0.02x10^(-3)Q=1/(3-Aup)=0.7 得：Aup=1+（Rf/R1）=11/7,由此Rf/R1=4/7

仿真如下：

2.高通濾波器

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

由Q=0.8=1/(3-Aup)得：Aup=1+Rf/R1=7/4，由此，Rf/R1=3/4 fo=500HZ

得：RC=0.0001 因?yàn)?fo處的衰減頻率不低于30Db/10倍頻，故采用二階電路

波形仿真如下：

3.帶通濾波器

Aup=1+Rf/R1 fo=1/2πRC 當(dāng)C1=C2=C,R1=R,R5=2R時(shí)，Aup=QAuf fo=100HZ,Q=1,Aup=2,故Auf=2，R3=R2，RC=1/200π

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

仿真波形如下：

繁用電表設(shè)計(jì)

一． 設(shè)計(jì)目的

1.掌握由集成運(yùn)算放大器組成的繁用表的工作原理；

2.設(shè)計(jì)有集成運(yùn)算放大器Ua741組成的交直流電壓，電流表和歐姆表的實(shí)測(cè)電路； 3.學(xué)習(xí)繁用表的組裝和調(diào)試方法 二． 設(shè)計(jì)要求

1.設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)直流電壓表，其測(cè)量范圍為0-15V;

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

2.設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)直流電流表，其測(cè)量范圍為0-10mA； 3.設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)交流電壓表，其有效值為0-5V,測(cè)量頻率范圍為50HZ-1KHZ；

4.設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)交流電流表，其測(cè)量交流電流有效值為0-10mA；

5.設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)歐姆表，其量程為0-1KΩ；

將以上設(shè)計(jì)組成一個(gè)完整的繁用表，分別用波段開(kāi)關(guān)控制功能和量程切換。三． 電路設(shè)計(jì) 1.直流電壓表

2.直流電流表

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

3.交流電壓表

4.交流電流表

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

5.歐姆表

6.完整的繁用表：用波段開(kāi)關(guān)將各部分電路連一塊，需要那一塊用哪個(gè)電表，將開(kāi)關(guān)撥到該電路的輸入端。

會(huì)叫會(huì)眨眼的動(dòng)物玩具電路設(shè)計(jì)

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

一． 設(shè)計(jì)要求

利用振蕩電路通過(guò)蜂鳴器發(fā)聲及發(fā)光二極管閃光來(lái)模擬動(dòng)物鳴叫和眨眼，并利用MULTISIM仿真實(shí)現(xiàn)。二． 設(shè)計(jì)思路

用兩塊555時(shí)基電路為主要元件，兩個(gè)發(fā)光二極管作為動(dòng)物的眼睛，揚(yáng)聲器V3發(fā)聲模擬動(dòng)物的叫聲。三． 設(shè)計(jì)原理及電路

調(diào)節(jié)R1，R2，R3，R5的阻值使得揚(yáng)聲器發(fā)聲像動(dòng)物的叫聲。

心得體會(huì)

1.通過(guò)此課程設(shè)計(jì)，使我更熟練的掌握了Mulitisim軟件的應(yīng)用； 2.同時(shí)對(duì)各種波形電路的組成和幅值及頻率的調(diào)節(jié)有了更深刻的認(rèn)識(shí)；

3.對(duì)于有源濾波器的組成原理有了更為深的了解，知道了什么是通帶截止頻率及衰減頻率；以及各濾波器的中心頻率的調(diào)節(jié)；

校訓(xùn)：守信

求實(shí)

好學(xué)

力行

4.會(huì)用集成運(yùn)放組成繁用表，掌握了其工作原理；

5.555的使用拓寬了自己的知識(shí)面，使自己學(xué)有所用，能夠運(yùn)用集成運(yùn)放組成設(shè)計(jì)一些有趣簡(jiǎn)單的電路；

6.通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，提高了自己的動(dòng)手能力，增長(zhǎng)了知識(shí)，加深了對(duì)課本知識(shí)的理解。

第五篇：模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

模擬電子課程設(shè)計(jì)

目錄 課程設(shè)計(jì)的目的與作用······················································1 2 設(shè)計(jì)任務(wù)及所用multisim軟件環(huán)境介紹·······································1 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)······························································1 2.2所用multisim軟件環(huán)境介紹·············································1 2.2.1 Multistim 10簡(jiǎn)介·················································1 2.2.2 Multistim 10主頁(yè)面···············································2 2.2.3 Multistim 10元器件庫(kù)·············································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(shù)信號(hào)發(fā)生器各單元電路的設(shè)計(jì)········································5 3.2.1方波產(chǎn)生電路圖····················································5 3.2.2方波—三角波轉(zhuǎn)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(shù)發(fā)生器整體電路圖····························6 4 理論分析及計(jì)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(jié)果分析······························································8 5.1仿真結(jié)果······························································8 5.1.1方波、三角波產(chǎn)生電路的仿真波形如圖所示····························8 5.1.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真·······································10 5.1.3三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真·······································11 5.1.4方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真·································12 5.2結(jié)果分析·····························································13 6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)···························································133 7 參考文獻(xiàn)·································································144

I

模擬電子課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的目的與作用

1．鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。2．培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍，查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析并解決問(wèn)題的方法。

3．通過(guò)電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件;初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。

4．了解與課題有關(guān)的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，正確地反映設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的成果，正確地繪制電路圖等。

5．培養(yǎng)嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度 設(shè)計(jì)任務(wù)及所用multisim軟件環(huán)境介紹

2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的函數(shù)信號(hào)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(diào)，線性失真小。

4)選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì);計(jì)算電路元件參數(shù)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(jiǎn)介

Multistim是美國(guó)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(kù)和品種繁多的虛擬儀器，以及強(qiáng)大的分析功能等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

模擬電子課程設(shè)計(jì)

2.2.2 Multistim 10主頁(yè)面

啟動(dòng)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(shè)計(jì)工具欄、元件工具欄、儀器工具欄、使用中元件列表、仿真開(kāi)關(guān)、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(kù)

Multistim 10提供了豐富的元器件，供用戶構(gòu)建電路圖時(shí)使用。在Multistim 10的主元器件庫(kù)中，將各種元器件的模型按不同的種類分別存放若干個(gè)分類庫(kù)中。這些元器件包括現(xiàn)實(shí)元件和虛擬元件。從根本上說(shuō)，仿真軟件中的元器件都是虛擬的。這里所謂的現(xiàn)實(shí)元件，給出了具體的型號(hào)，它們的模型參數(shù)根據(jù)該型號(hào)元件參數(shù)的典型值確定。現(xiàn)實(shí)元件有相應(yīng)的封裝，可以將現(xiàn)實(shí)元件構(gòu)成的電路圖傳送到印刷電路板設(shè)計(jì)軟件Uliboard 10中去。而這里所謂的虛擬元件沒(méi)有型號(hào)，它的模型參數(shù)是根據(jù)這種元件各種型號(hào)參數(shù)的典型值，而不是某一種特定型號(hào)的參數(shù)典型值確定。虛擬元件的某些參數(shù)可以由用戶根據(jù)自己的要求任意設(shè)定，如電阻器的阻值，電容器的容值以及三極管β值等，這對(duì)于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿十分方便。虛擬元件沒(méi)有相應(yīng)的封裝，因而不能傳送到Uliboard 10中去。另外，Multistim 10的元器件庫(kù)還提供一種3D虛擬元件，這是Multistim以前的版本并沒(méi)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(jù)自己的

需要?jiǎng)?chuàng)建新的元器件，存放在用戶元器件庫(kù)中。如圖1所示

圖1 Multisim 10 主界面

模擬電子課程設(shè)計(jì)

2.2.4 Multistim 10虛擬儀器

Multistim 10提供了品種繁多，方便實(shí)用的虛擬儀器。取用這些虛擬儀器，只當(dāng)連接在構(gòu)建的電路圖中，可以將仿真的結(jié)果以數(shù)字或圖形的方式實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，比較直觀。虛擬儀器的連接和操作方式與實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際儀器相似，比較方便。點(diǎn)擊主界面中儀表欄的相應(yīng)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(shù)信號(hào)發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號(hào)發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。由

模擬電子課程設(shè)計(jì)

運(yùn)算放大器單路及分立元件構(gòu)成，方波——三角波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般基本組成框圖如圖1所示。

圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器框圖

1、方波—三角波—正弦波信號(hào)發(fā)生器電路有運(yùn)算放大器及分立元件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。他利用比較器產(chǎn)生方波輸出，方波通過(guò)積分產(chǎn)生三角波輸出，三角波通過(guò)差分放大電路產(chǎn)生正弦波輸出。

2、利用差分放大電路實(shí)現(xiàn)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(guò)程如圖2所示

圖 2 三角波和正弦波得轉(zhuǎn)換示意圖

模擬電子課程設(shè)計(jì)

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

3.2函數(shù)信號(hào)發(fā)生器各單元電路的設(shè)計(jì)

3.2.1方波產(chǎn)生電路圖

3.2.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路圖

模擬電子課程設(shè)計(jì)

3.2.3正弦波電路圖

3.2.4方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器整體電路圖

模擬電子課程設(shè)計(jì) 理論分析及計(jì)算

4.1方波發(fā)生電路

方波發(fā)生電路構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。可變電容C1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。使產(chǎn)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(jiàn)，f與C1成反比，調(diào)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(diào)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(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。可變電容C1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。運(yùn)算放大器U1與電阻R5及電容C2構(gòu)成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。

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

三角波部分參數(shù)設(shè)定如下：

對(duì)于輸出三角波 其振蕩周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調(diào)整輸出三角波的振幅，則需要調(diào)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(shí)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(zhuǎn)化為正弦波。在圖5中當(dāng)改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發(fā)生相應(yīng)改變。由于

振蕩周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調(diào)節(jié)三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調(diào)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(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是做直流放大器時(shí)，可以有效的抑制零點(diǎn)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(shè)計(jì) 仿真結(jié)果分析

5.1仿真結(jié)果

5.1.1方波、三角波產(chǎn)生電路的仿真波形如圖所示

方波仿真圖形

模擬電子課程設(shè)計(jì)

三角波仿真圖形

模擬電子課程設(shè)計(jì)

5.1.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真

方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真圖形

模擬電子課程設(shè)計(jì)

5.1.3三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真圖形

模擬電子課程設(shè)計(jì)

5.1.4方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真

方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真圖形1

模擬電子課程設(shè)計(jì)

方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真圖形2 5.2結(jié)果分析

輸出電壓

方波信號(hào)接入示波器仿真，調(diào)節(jié)C1，得方波峰峰Vpp=14 V；

撤除方波信號(hào)并接入三角波信號(hào)，調(diào)節(jié)C2，測(cè)得三角波峰峰值Upp=5 V； 將正弦波信號(hào)接入示波器，調(diào)節(jié)R10，測(cè)得正弦波峰峰值Upp=3V。設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)

從課程設(shè)計(jì)開(kāi)始就糾結(jié)實(shí)驗(yàn)方案，太簡(jiǎn)單感覺(jué)沒(méi)啥意思，太難了又擔(dān)心調(diào)試不出來(lái)。抱著試試看看的態(tài)度，先選了一個(gè)比較復(fù)雜的電路，連了半天才連出來(lái)，調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)沒(méi)有達(dá)到效果。于是，接著該方案，越改越簡(jiǎn)單，最后一次課驗(yàn)收才通過(guò)。

模擬電子課程設(shè)計(jì)

通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)《模擬電子技術(shù)》這門課沒(méi)有學(xué)好，理論知識(shí)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(shù)電以及模電的元器件原理性能參數(shù)，應(yīng)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(guò)這次設(shè)計(jì)也使我得到了極大的鍛煉。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了不少問(wèn)題，雖然整體思路上時(shí)沒(méi)有錯(cuò)誤的，但是在細(xì)節(jié)方面把握不足，而設(shè)計(jì)一個(gè)電路重要的一面就是對(duì)細(xì)節(jié)的把握

這次課程設(shè)計(jì)，我通過(guò)操作可以較熟練地運(yùn)用Multisim進(jìn)行一些電路的仿真實(shí)驗(yàn)，并且能夠運(yùn)用一些虛擬儀器一些以理想化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而形象的理解各種電路的特點(diǎn)，從而可以利用其特點(diǎn)進(jìn)行一些電路的設(shè)計(jì)。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，本次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)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(yīng)該具備的素質(zhì)。參考文獻(xiàn)

[1] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.楊素行主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.3 版.北京：高等教育出版社，2006.[2] 童詩(shī)白主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．3版.北京：高教出版社，2001.[3] 李萬(wàn)臣主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與課程設(shè)計(jì).黑龍江：哈爾濱工程大學(xué)出版

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