模电课程设计实验报告分析

实验内容：一、设计并制作一个能输出+5v电压的直流稳压电源，输入电压为直流9v。

二、利用课程设计（一）制作的电源、电压比较器、电压跟随器设计，驱动三极管，通过可调电阻，控制led灯的点亮和熄灭。

实验要求：（1）设计出+5v直流稳压电源的电路原理图；

2）在万用板上焊接组装给定的元器件并进行调试，输入电压没有极性之分，输出电压+5v，并点亮电源指示灯（红色）；

3）设计一款电压比较器a，参考电压2.5v；

4）设计一款电压跟随器b，跟随电压比较器a的电压；

5）驱动三极管，通过可调电阻，实现对led（绿色）灯的控制；

6）完成课程设计报告的撰写。

实验原理：一、制作稳定电压源。

采用二极管、集成运放、电阻、稳压管、电容、二极管、led发光二极管等元件器件。输入电压为9v的直流电源经桥式整流电路和滤波电路形成稳定的直流电源，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

整体功能结构如图。

1、单相桥式整流电路。

为了将电压转换为单一方向的电压，通过整流电路实现。查阅资料可知单相整流电路有单相桥式整流电路（全波整流电路）。桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器次级电压的极性分别导通，将变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

单相桥式整流电路，具有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。所以在电路中采用单相桥式整流电路。

2、滤波电路。

电路图为。整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。

所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足rlc=(3~5)t/2的条件，为了获得更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。

3、稳压电路。

电路采用lm7805为稳压管，使得输出电压为5v的稳定电压；led灯管是电源指示灯，470欧姆的电容是为了报复led灯。

电路图为。lm7805实物图为。

lm7805参考特性为。

综合上述，稳定电源的电路图为。

二、设计一个电压比较器、电压跟随器，并且通过可调电阻控制led灯的点亮和熄灭。

1、电压比较器。

电路图为。电压比较器是集成非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。下图为一个简单的电压比较器和他的传输特性曲线。

电压比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+端)及反相输入端(“-端)，有一个输出端vout(输出电平信号)。另外有电源v+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压va，反相端输入vb。

va和vb的变化如图(b)所示。在时间0～t1时，va>vb；在t1～t2时，vb>va；在t2～t3时，va>vb。在这种情况下，vout的输出如图(c)所示：

va>vb时，vout输出高电平(饱和输出)；vb>va时，vout输出低电平。

在本实验中，参考电压为2.5v接反相输入端，参考电压通过两个电阻分压获得；通过滑动变阻器调节通向输入端的电压，以此获得不同的输出电压。

2、电压跟随器。

电路图为。电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，是最常用的阻抗变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级。

作为整个电路的高阻抗输入级，可以减轻对信号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。电压跟随器一般由晶体管或集成运算放大器构成。

本实验所用到的跟随器为集成运算电压跟随器。

集成运放电压跟随器电路如下图所示。它实际上就是rf=0，r1=∞，反馈系数f=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性，用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降，可视为电压源。

电压跟随器。

3、控制led灯的亮灭。

电路图为。在直流电源中，通过电压比较器以及电压跟随器来确定三极管2n3904的基极电压、基极电流，从而确定集电极电流。只要集电极不小于5ma，那么led就可以发光。

**实验结果：

心得体会：通过这次设计实验我体会到以下几点。

1 ：对自己的动手能力是个很大的锻炼。

2：通过这次专周实验也培养了我们胆大、心细、谨慎的工作作风。

3：我们懂得了ewb软件的运行与操作。

4：最重要的是懂得了串联稳压电源原理，串联型稳压电路是最常用的电子电路之一，它被广泛地应用在各种电子电路中。

本次的课程设计，培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力；我觉得课程设计对我们的帮助是很大的，它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来，加强我们对学过的知识的实际应用能力！在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，同学们共同协作，解决了许多个人无法解决的问题；在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。

但是由于水平有限，我们的课程设计难免会有一些错误和误差，还望老师批评指正。总之在这次实验中受益匪浅。

遇到问题以及解决方法：

在这次实验过程中，遇到不少问题，但在独立思考和互相交流的情况下，最终都能顺利完成任务。其中，在初次设计电路图时，元件的摆放和布线造成很多困扰，独立思考了一段时间后终于想到一个比较可行的方案，接着和周围的同学互相交流布线方案，通过交流，发现到自己元件选择和布线上存在的不足，接着通过同学正确的指导与校正成功的完成了任务。从老师布置课题到画图完成大约花了两天的的时间，后面的调试占了大部分的时间。

在这里选用了multisim进行**，虽然multisim不是很难学，但由于自己对multisim还没有熟练的掌握，**过程中还是会有一定的误差。

在实际做成的电路板中，由于元件参数不一定是与**图上面等值的，测量出来的性能指标参数难免会有一定的误差，对元件封装的不了解，也造成了一定的浪费。第一次做成的板子，由于没有注意到lm358的原理图管脚，花费了大量的时间去查询、去对照实物。焊板的时候，图虽然形象的把电路板模拟出来了，但与实物还有有很大的差别的，特别是二极管，电解电容，极性错乱，而且有很多图没有样板。

古今名言。敏而好学，不耻下问——孔子。

业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈。

兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子。

己所不欲，勿施于人——孔子。

读书破万卷，下笔如有神——杜甫。

读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹。

立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修。

读万卷书，行万里路——刘彝。

黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿。

书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦。

书犹药也，善读之可以医愚——刘向。

莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞。

发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼。

鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅。

立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元。

非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮。

熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》

书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游。

问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹。

旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼。

书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄。

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