10自動(dòng)化2班楊宗豪201042067

1、鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 所填內(nèi)容為黑體3號(hào) 簡(jiǎn)易門(mén)鈴 學(xué)生姓名 楊宗豪 專業(yè)班級(jí) 10自動(dòng)化2班 學(xué) 號(hào) 201042067 固定內(nèi)容為宋體3號(hào)院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 劉 筠 筠 完成時(shí)間 2012年10月26日 目 錄摘要11 課程設(shè)計(jì)的目的22 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求33 設(shè)計(jì)方案與論證33.1 所選元件類型與功能3 3.2 設(shè)計(jì)方案與論證54 設(shè)計(jì)原理與功能說(shuō)明64.1橋式整流電路74.2 正反饋的放大電路75 單元電路的設(shè)計(jì)85.2 三極管正反饋電路96 硬件制作與調(diào)試96.1 元件的檢測(cè)96.2仿真實(shí)驗(yàn)106.3 硬件制作116.4 調(diào)試117 總結(jié)11附錄

2、一 總體電路圖13附錄二 元件清單14參考文獻(xiàn)15簡(jiǎn)易門(mén)鈴摘要 近年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民的生活水平日益提高。人民居住條件日益好轉(zhuǎn)，生活環(huán)境也慢慢變好，因此，人們對(duì)生活條件要求也大大提升。家用電器也逐漸進(jìn)入家家戶戶。門(mén)鈴作為一種方便人們生活的工具正逐漸在家庭中普及應(yīng)用。生活中我們追求物品的性價(jià)比，因此作為一種簡(jiǎn)單的器件，在設(shè)計(jì)中我們必須考慮產(chǎn)品的性能，使用時(shí)的方便指數(shù)，同時(shí)還要考慮產(chǎn)品的造價(jià)和普通家庭用戶的接受度。如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的家用門(mén)鈴用于居民家中，以方便人們之間的聯(lián)系。為此，提出“簡(jiǎn)易門(mén)鈴”的設(shè)計(jì)任務(wù)。1 課程設(shè)計(jì)的目的模擬電子技術(shù)作為

3、一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，又模擬電子技術(shù)課程是理論與實(shí)踐的結(jié)合，因此，在學(xué)習(xí)中要重視相關(guān)課程設(shè)計(jì)。模擬電子技術(shù)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)完模擬電路課程之后，針對(duì)課程的要求對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際要求獨(dú)立設(shè)計(jì)，并進(jìn)行安裝調(diào)試的實(shí)際工作能力。通過(guò)本教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到如下要求：（1）能夠綜合運(yùn)用模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中所學(xué)到的理論知識(shí)，結(jié)合課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求適當(dāng)自學(xué)某些新知識(shí)，獨(dú)立完成一個(gè)課題的理論設(shè)計(jì)。從而做到理論與實(shí)踐結(jié)合，以更好的為后續(xù)學(xué)習(xí)或工作打下基礎(chǔ)。（2）會(huì)運(yùn)用Multiuse工具（如EWB,PSPICE）,對(duì)所做出的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真測(cè)試，進(jìn)行完善理論

4、設(shè)計(jì)。（3）通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用元器件的原則。（4）掌握模擬電路的安裝，測(cè)試與調(diào)試的基本技能，熟悉電子器件的正確使用方法，能獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的正?；虿徽５默F(xiàn)象（或數(shù)據(jù)），獨(dú)立解決調(diào)試中出現(xiàn)的正?；虿徽５默F(xiàn)象（或數(shù)據(jù)），獨(dú)立解決調(diào)試中所遇到的問(wèn)題。（5）熟悉電子元器件并學(xué)會(huì)選擇掌握其功能的使用。（6）學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 (7)培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)任務(wù)1 設(shè)計(jì)一種門(mén)鈴，夜間可以給客人提示門(mén)鈴按鈕位置。2 使該設(shè)計(jì)門(mén)鈴具有指示燈與門(mén)鈴喇叭對(duì)立工作的功能。課程設(shè)計(jì)的要求1 使用220v

5、 50HZ交流電作為門(mén)鈴電源。2 采用多路二極管，電容，電感等多種元器件組合而成.并用模擬電子相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)電路。3 此電路設(shè)計(jì)采用LED燈用于指示，省時(shí)省電，安全方便。 4 LED指示燈與門(mén)鈴中的喇叭工作互不影響，工作時(shí)相互切換。3 設(shè)計(jì)方案與論證3.1 所選元件類型與功能1 發(fā)光二極管：發(fā)光二極管（英語(yǔ)：Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED） 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，LED只能往一個(gè)方向?qū)ǎㄍ姡?，叫做正向偏置（正向偏壓），?dāng)電流流過(guò)時(shí)，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應(yīng)，而光線的波長(zhǎng)、顏色跟其所采用的半導(dǎo)體材料種類與摻入的元素雜質(zhì)有關(guān)。具有效率高、壽

6、命長(zhǎng)、不易破損、開(kāi)關(guān)速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點(diǎn)。2 二極管：二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。二極管的功能：二極管可以作為穩(wěn)壓或整流元器件，比如說(shuō)，可以用

7、二極管設(shè)計(jì)成整流橋式電路，在電路中為電路提供穩(wěn)定的需要的電路電流。3 三極管：三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反向連結(jié)的PN結(jié)面,主要利用PN結(jié)的性能來(lái)工作?？捎蠵NP和NPN兩種組合。三個(gè)接出來(lái)的端點(diǎn)依序稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。三極管可以作為放大元器件，其三極管的工作原理 ：三極管可以利用控制輸入電流從而控制輸出電流，達(dá)到放大的目的。其作為放大作用時(shí)，(1)必須保證三極管工作再放大區(qū)，發(fā)射結(jié)必須正向運(yùn)用，集電極必須反向運(yùn)用。(2)必須保證輸入信號(hào)能加至三極管的發(fā)射結(jié)。（3）保證信號(hào)電壓輸送至負(fù)載R。4 電容: 在電子線路中，電容用來(lái)通過(guò)交流而阻隔直流，也用來(lái)存儲(chǔ)和釋放電荷以充當(dāng)濾波器，平滑輸出

8、脈動(dòng)信號(hào)。把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負(fù)極上，過(guò)一會(huì)兒即使把電源斷開(kāi),兩個(gè)引腳間仍然會(huì)有殘留電壓，電容器儲(chǔ)存了電荷。電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個(gè)過(guò)程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲(chǔ)存的電荷向電路釋放的過(guò)程，稱為電容器的放電。能夠做儲(chǔ)存電荷的元器件。5電感：電感可由電導(dǎo)材料盤(pán)繞磁芯制成，典型的如銅線，也可把磁芯去掉或者用鐵磁性材料代替。比空氣的磁導(dǎo)率高的芯材料可以把磁場(chǎng)更緊密的約束在電感元件周圍，因而增大了電感。電感元件廣泛的應(yīng)用在模擬電路與信號(hào)處理過(guò)程中。電感元件與電容元件及其他一些器件結(jié)合可以形成調(diào)諧電路，可以放大或過(guò)濾一些特定的信號(hào)頻率3.2

9、設(shè)計(jì)方案與論證 設(shè)計(jì)方案如果要滿足家用型門(mén)鈴，必須是使用家用電源，以便于隨時(shí)使用門(mén)鈴。而電路中均為精密元器件，不宜經(jīng)受大的電流，所以我們采用了大的電阻和很多電容來(lái)滿足我們的電路所需要的電壓。而且我們還采用了橋式整流電路來(lái)完成我們的需求。我們還采用了電阻R和電容C并聯(lián)，其可用于直流電路中，也可以用交流電路中。在直流電路中，電流只能通過(guò)電阻R，而不能通過(guò)電容。在交流電路中均可以通過(guò)。 門(mén)鈴是運(yùn)用在直流中的，所以我們必須把交流變成直流。因此，我們采用了電感L來(lái)完成直流與交流之間的變換。 方案論證：查閱模擬電子技術(shù)有關(guān)教材可以得到：經(jīng)過(guò)橋式整流電路，使輸入電壓220v.50hz的變成穩(wěn)定的電源供電路使

10、用。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的整流電路符合模擬電子和有關(guān)電路的原理，能夠達(dá)到預(yù)期目的。根據(jù)所學(xué)模擬電子知識(shí)中可知，可以根據(jù)三極管的放大原理組成的模擬放大正反饋電路，這在理論和實(shí)踐中是可行的，因此，我們所設(shè)計(jì)的指示 式門(mén)鈴電路中的正反饋環(huán)節(jié)符合理論和客觀事實(shí)，是可行的。下面是三極管組成的幾種反饋電路。圖a為三極管，b為負(fù)反饋電路，c為正反饋電路。經(jīng)過(guò)對(duì)三極管的分析和對(duì)所想設(shè)計(jì)的電路的分析，我們電路中需要引入正反饋放大電路。 以上幾個(gè)反饋電路是我們?cè)O(shè)計(jì)電路的理論依據(jù)。4 設(shè)計(jì)原理與功能說(shuō)明電路的原理：經(jīng)過(guò)橋式整流電路，使輸入電壓220v.50hz的變成穩(wěn)定的電源供電路使用。有三極管組成具有正反饋的放大電路，

11、使電路中具有正反饋從而達(dá)到預(yù)期目的。再由一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制電路的閉合與斷開(kāi)，從而控制指示燈與蜂鳴器的工作切換。從而使指示式門(mén)鈴產(chǎn)生指示燈與喇叭的切換，從而使門(mén)鈴能夠在實(shí)際生活中使用。4.1橋式整流電路橋式整流電路其工作原理： 當(dāng)交流電源正半周時(shí)，變壓器二次側(cè)a正、b負(fù)，電流由a經(jīng)二極管D1，負(fù)載電阻R，二極管D3，回到變壓器二次側(cè)b端。在負(fù)載電阻R上得到上正、下負(fù)的正半周電壓.當(dāng)交流電源負(fù)半周時(shí)，變壓器二次側(cè)a負(fù)、b正，電流由b端經(jīng)二極管D2，負(fù)載電阻R，二極管D4，回到變壓器二次側(cè)a端。在負(fù)載電阻R上同樣得到上正、下負(fù)的負(fù)半周電壓。結(jié)果，負(fù)載電阻R上無(wú)論電源電壓正、負(fù)半周，均得到了兩個(gè)上正

12、下負(fù)的半周電壓，一個(gè)電源周期內(nèi)在負(fù)載電阻上得到二個(gè)脈動(dòng)的正弦半波，在即得到了單一方向波動(dòng)的脈動(dòng)直流電壓，達(dá)到了將交流電整成直流電的目的。根據(jù)上面所闡述的原理，所設(shè)計(jì)的電路是將220v交流電經(jīng)此整流電路后成為穩(wěn)定的直流電源，從而使電源變成穩(wěn)定的電源供電路使用。4.2 正反饋的放大電路電路中引入由三極管組成的正反饋放大電路，反饋電路在各種電子電路中都獲得普遍的應(yīng)用,反饋是將放大器輸出信號(hào)(電壓或電流)的一部分或全部,回收到放大器輸入端與輸入信號(hào)進(jìn)行比較(相加或相減),并用比較所得的有效輸入信號(hào)去控制輸出,這就是放大器的反饋過(guò)程.凡是回收到放大器輸入端的反饋信號(hào)起加強(qiáng)輸入原輸入信號(hào)的,使輸入信號(hào)增加

13、的稱正反饋.反之則為負(fù)反饋。 根據(jù)上述敘述，我們電路中引入了正反饋電路。 上面圖片為正反饋電路，通過(guò)對(duì)正反饋電路的分析，我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)中也引入了正反饋放大電路。設(shè)計(jì)的指示式門(mén)鈴中的正反饋電路就是按上面電路原理設(shè)計(jì)的。5 單元電路的設(shè)計(jì)5.1單相橋式整流電路單相橋式整流電路簡(jiǎn)化圖5.2 三極管正反饋電路圖a為三極管，b為負(fù)反饋電路，c為正反饋電路。圖a為三極管，b為負(fù)反饋電路，c為正反饋電路。圖a為三極管，b為負(fù)反饋電路，c為正反饋電路。根據(jù)上圖的原理，結(jié)合三極管正反饋放大電路的作用，并對(duì)所設(shè)計(jì)門(mén)鈴電路的分析，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易門(mén)鈴中引入了三極管組成的正反饋放大電路。6 硬件制作與調(diào)試6.1 元件

14、的檢測(cè)發(fā)光二極管：（1）檢測(cè)發(fā)光二級(jí)管是否正常工作。（2）判斷二極管的正負(fù)極。（3）檢測(cè)發(fā)光二極管的性能好壞。三極管：檢測(cè)電路所需三極管的性能并識(shí)別三極管的各個(gè)極。利用數(shù)字萬(wàn)用萬(wàn)用表不僅能判定晶體管的電極、測(cè)量管子的共發(fā)射極電流放大系數(shù)HFE，還可以鑒別硅管與鍺管。由于數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔的測(cè)試電流很小，所以不適用于檢測(cè)晶體管，應(yīng)使用二極管檔或者HFE進(jìn)行測(cè)試。 將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)苤炼O管檔，紅表筆固定任接某個(gè)引腳，用黑表筆依次接觸另外兩個(gè)引腳，如果兩次顯示值均小于1V或都顯示溢出符號(hào)“OL”或“1”，若是PNP型三極管，則紅表筆所接的引腳就是基極B。如果在兩次測(cè)試中，一次顯示值小于1V，另外一次顯示

15、溢出符號(hào)“OL”或“1”（視不同的數(shù)字萬(wàn)用表而定），則表明紅表筆接的引腳不是基極B，此時(shí)應(yīng)改換其他引腳重新測(cè)量，直到找出基極為止。 用紅表筆接基極，用黑表筆先后接觸其他兩個(gè)引腳，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.6-0.8V，則被測(cè)管屬于硅NPN型中、小功率三極管；如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.4-0.6V，則被測(cè)管屬于硅NPN型大功率三極管。其中，顯示數(shù)值較大的一次，黑表筆所接的電極為發(fā)射極。在上述測(cè)量過(guò)程中，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示都小于0.4V，則被測(cè)管屬于鍺三極管。 HFE是三極管的直流電流放大倍數(shù)。用數(shù)字萬(wàn)用表可以方便的測(cè)出三極管的HFE，將數(shù)字萬(wàn)用表置于HFE檔，若被測(cè)管是NPN型管，

16、則將管子的各個(gè)引腳插入NPN插孔相應(yīng)的插座中，此時(shí)屏幕上就會(huì)顯示出被測(cè)管的HFE值。電阻：識(shí)別并檢測(cè)電阻的阻值。用萬(wàn)用表直接測(cè)量電阻阻值。蜂鳴器：檢測(cè)蜂鳴器是否正常工作。用一節(jié)干電池直接測(cè)量蜂鳴器的電容：檢測(cè)并識(shí)別電容是否為所需電容判斷是否已被擊穿。6.2仿真實(shí)驗(yàn)根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖，在Multiuse仿真軟件中搭建所設(shè)計(jì)的電路圖，并在仿真軟件中選擇所需要的元器件參數(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。并借助模擬測(cè)量工具進(jìn)行輸入與輸出的分析，觀察分析結(jié)果是否符合理論，從而對(duì)所設(shè)計(jì)的思安路途的修正。從而使自己設(shè)計(jì)的電路圖在仿真軟件中能夠穩(wěn)定運(yùn)行。（附錄有仿真電路圖）6.3 硬件制作（1）根據(jù)在仿真軟件中能夠穩(wěn)定運(yùn)行的電

17、路圖進(jìn)行元器件的合理布局。（2）對(duì)元器件進(jìn)行焊接。焊接之后進(jìn)行虛焊的檢測(cè)，排除所焊接元件虛焊的可能，從而使電路在實(shí)體元件的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）元器件焊接到電路板后，進(jìn)行搭線環(huán)節(jié)，注意導(dǎo)線交接處的交接，防止短路。 (4）全面對(duì)焊接電路的檢測(cè)。6.4 調(diào)試 對(duì)所設(shè)計(jì)并焊接的電路圖進(jìn)行通電，并測(cè)量相關(guān)參數(shù)。同時(shí)觀察并分析結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期結(jié)果。7 總結(jié)心得體會(huì)作為一個(gè)電氣工程學(xué)院的學(xué)生，作為一個(gè)與電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程緊密聯(lián)系專業(yè)的學(xué)生，我深知模擬電子電路設(shè)計(jì)在專業(yè)學(xué)習(xí)中和未來(lái)工作中的重要性，因此，模擬電子課程設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)理論與實(shí)踐結(jié)合的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)

18、手、思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和實(shí)物連接圖，和對(duì)電子元器件的選擇和電子仿真軟件的使用。這次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們獨(dú)立設(shè)計(jì)電路的能力，并在這次課程設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了模擬電子學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢。還有就是自己動(dòng)手操作能力有限。這次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們獨(dú)立設(shè)計(jì)電路的能力，并在這次課