模拟电子技术课程设计

课程设计的目的在于巩固和加强电子技术理论学习，促进其工程应用，着重于提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践的程序和基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观和全局观。

设计一个方/矩形波信号发生器；

设计一个将交流转换成直流的稳压电源；

在multisim环境下分析**结果，给出**波形图；

撰写课程设计报告。

multisim是美国国家仪器（ni）****推出的以windows为基础的**工具，适用于板级的模拟数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的**分析能力。

电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均为rc，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内u0=+uz的时间与u0=uz的时间相等，u0为对称方波，电容上电压u0是占空比为1/2的矩形波。根据电容上电压波形可知，在二分之一周期内，电容充电的起始值为-ut，终了值失+ut时间常数是r3c有三要素罚求出振荡频率周期t=2r3cln（1+2r1/r2) .

**频率为f=1/t根据上式调节r1、r2、r3和电容的c的数值可以改变电路的**频率。即调节滑动变阻器可以调节振荡频率了。

此电路由反相输入的滞回比较器和rc电路组成。rc回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过rc充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压uo=+uz,则同相输入端电位up=+ut。

uo通过r3对电容c正向充电，如图中实线箭头所示。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，un趋于+uz；但是，一旦un=+ut,再稍增大，uo从+uz跃变为-uz,与此同时up从+ut跃变为-ut。随后，uo又通过r3对电容c反向充电，如图中虚线箭头所示。

un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，un趋于-uz；但是，一旦un=-ut,再减小，uo就从-uz跃变为+uz，up从-ut跃变为+ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。

图3.1.3

3.2.1变压整流滤波电路的设计：

当输入为ui220v交流电压时，首先通过变压器降至ui20v左右交流。

电压。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出u0为25v直流电压。uo=1.414ui(1-t/4rlc)

通过调整t,rl,c可得uo需要的电压。

本电路的目的在于从50hz、220v的交流电压中得到直流电压。电路如下图所示：

图3.2.1

3.2.2 调整电路的设计：

在串联型线性稳压电源中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的基础。调整管选择的一般原则：调整管t1的最大集电极电流icm、集电极-发射极最大反向电压buceo、集电极最大功耗pom应满足以下要求：

icm≥1.5iom(iom为最大负载电流)

buceo≥uimax-uomin

pom≥1.5icm(uimax-uomin)

当由于某种原因（如电网电压波动或负载电压的变化等）使输出电压uo升高（降低）时，采样电路将这一变化趋势送到vt3的反相输入端，并与同相输入端uz进行比较放大；vt3的、输出电压，即调整管vt1的基极电位降低（升高）；因为电路采用射极输出形式，所以输出电压uo必然降低（升高），从而使uo得到稳定。

图3.2.2

3.2.3 比较放大电路的设计：

e点的电压会与uz稳压二极管比较，当ub的电压高于uce时管vt3（相关参数见下表1）就会导通进入采样电路实现电压在一定范围的输出。同时也可以实现对输入电压的筛选，使得输出电压能够集中一个小范围内的波动。使用时要注意稳压二极管d1最小击穿电流，否则会造成稳压管的损坏。

表3.2.3

图3.2.3

3.2.4 基准电路的设计：

该电路的基准电压是由的稳压管提供的，稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

3.2.5 过流保护电路的设计：

为了防止短路或长期过载烧坏调整管，在直流稳压器中一般还设有短路保护和过载保护等电路。该电路由晶体管vt2、r1、r2等构成过流保护电路，当电路处于正常工作状态时，限流电阻r6、r3、r4上分得的电流几乎为零，电路应满足的要求：r2iom-(r1/r1+r6)uo≥uth（uth为vt2管的死区电压),即r2iom-9(r1/r1+r6)=uth

图3.2.5

3.2.6 采样电路的设计：

r4,r5,rp为采样电阻，电阻r4和和靠近r4部分的rp阻值为反馈电阻，通过移动滑片p可改变输出电压的大小，从而得到一系列符合实际需要的电压，实现输出电压可调的作用。

3.2.７整体电路的设计：

图3.2.6

3.2.7 负载电路的设计：

选取合适的电阻rl作为负载。

3.2.8 原理图如下：

图3.2.8

图3.3.1

图3.3.2

图3.3.3

振荡电路的原理如图1.1所示。其中集成运放作为放大电路，它的选频网络是一个由r、c元件组成的串并联网络，和支路引入一个负反馈。

由图可见，串并联网络中的、和、以及负反馈支路中的和正好组成一个电桥的四个臂，因此这个电路又称为文氏电桥振荡电路。

图3.4.1.1 rc串并联网络振荡电路。

图3.4.1.2 rc串并联网络在低频、高频时的等效电路。

a）rc串并联电路（b）低频等效电路（c）高频等效电路。

图3.4.1.2（a）电路的频率特性表示为：

为了调节振荡频率的方便，通常取此时如令，则上式可简化为；

其频率特性为；

相频特性为；

当时，的幅值为最大，此时，而的相位角为零，即这就是说当时，的幅值达到最大，等于幅值的1/3，同时与同相。rc串并联网络的频率特性和相频特性分别表示于图。

图4.3.1.3rc串并联网络的频率特性。

a）幅频特性（b）相频特性。

在lc振荡电路中，以电感和电容元件构成选频网络，可以产生几十兆赫以上的正弦信号。

下图所示是一个lc并联电路，r表示回路中和回路所带负载的等效总损耗电阻。

图3.4.1.4 lc并联电路。

当信号频率变化时，并联电路阻抗z的大小和性质如何变化，当频率很低时，容抗很大，可以认为开路：但感抗很小，啧总的阻抗主要取决于电感支路。当频率很高时，感抗很大，可以认为开路，但容抗很小，此时总的阻抗主要取决与电容支路，所以，在低频时并联阻抗为感抗，而且随着频率的降低，阻抗值愈来愈小，在高频时并联阻抗为容抗，切随着频率的升高，阻抗值愈来愈小可以证明，只有在中间某一个频率时，并联阻抗为纯阻性，且等效阻抗接近达到最大值。

频率即是lc电路的并联谐振频率。

并联谐振频率的数值决定于电路的参数，由图可切得电路的复述导纳为：

当回路导纳的虚部等于零时，回路电流与电压同相，电路发生并联谐振。设并联谐振的角频率为，则有上式可知：

从而解出：上式说明不仅与l、c有关，还与r有关。

当lc并联电路谐振时，其等效阻抗的表达式为：

由上式可知，lc回路的等效电阻r愈小，即品质因数愈高，则并联谐振时的等效阻抗也愈大。lc并联回路阻抗的一般表达式为：

在谐振频率附近，即当时，上式可以近似表示为：

由此可以画出不同q值时，lc并联电路的幅值特性和相频特性：

图3.4.1.5rc并联电路的频率特性。

a）幅频特性（b）相频特性。

经过rc串并联网络振荡电路和lc振荡电路的比较，最后本设计选用了可以产生几十兆赫以上正弦信号的lc振荡电路。

电路可见分两级，一级音频放大器和一级lc振荡器。

由于驻极体话筒内实际藏有一枚fet，也可视之为一级，fet将话筒前振膜的电容变化放大，这就是驻极休话筒很灵敏的原因。

图3.4.1.6驻极体话筒内部电路。

音频放大级乃由其晶体管q1担任，增益约20至50，将放大的讯号送往振荡级的基极。

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