雙限比較器及滯回比較器設(shè)計與仿真模電課設(shè)

1、目錄1. 課程設(shè)計的目的與作用21.1課程設(shè)計目的212課程設(shè)計作用22設(shè)計任務及所用mu I tisi m軟件環(huán)境介紹32.1課程設(shè)計的任務與要求3課程設(shè)計的任務32.12課程設(shè)計的要求32. 2 mu I t i si m軟件環(huán)境介紹43. 電路模型的建立54. 理論分析及計算64.1雙限比較器電路的設(shè)計分析及計算642滯回比較器電路的設(shè)計分析及計算75.仿真結(jié)果分析85.1 雙限比較器電路的multisim仿真結(jié)果分析85 o 2滯回比較器電路的mult isim結(jié)果仿真分 析86設(shè)計總結(jié)97.參考文獻01課程設(shè)計的目的與作用1.1課程設(shè)計的目的模擬電路課程設(shè)計是模擬電子技術(shù)課程重要的實

2、踐性教學環(huán)節(jié)，是對學生學習 模擬電子技術(shù)的綜合性訓練，這種訓練是通過學生獨立進行某一個或.兩個課題的 設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成的。通過模擬電路課設(shè)要求學生：1根據(jù)給定的技術(shù)指標，從穩(wěn)定可靠、使用方便、高性能價格比出發(fā)來選擇 方案，運用所學過的各種電子器件和電子線路知識，設(shè)計出相應的功能電路。2、通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決實際問題的能力.3、了解常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。4、學會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握電子電路的測試方法。5、進一步數(shù)以電子儀器的使用方法.6、學會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。7、培養(yǎng)學生嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度1o 2課程設(shè)計

3、的作用學生運用所學的知識，動腦又動手，在教師指字下，結(jié)合某一專題獨立地開 展電子電路的設(shè)計與實驗，培養(yǎng)學生分析、解決實際電路問題的能力。該課程的 任務是使學生掌握模擬電子技術(shù)方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重 點培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，初步具備電子技術(shù)工程人員的素質(zhì)，并 為學習E繼課程打好基礎(chǔ)。課程設(shè)計是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的總結(jié)性教學環(huán)節(jié)，會培養(yǎng)學生綜合運用 本門課程及有關(guān)選修課的基本知識去解決某一實際問題的訓練，加深課程知識的 理解。在真?zhèn)€教學計劃中，它起著培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要作用。設(shè)計和實 驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。2設(shè)計任務及所用m u It isim軟

4、件環(huán)境介紹2o 1課程設(shè)計的任務與要求2.仁1課程設(shè)計的任務K雙限比較器電路設(shè)計、分析、仿真2、滯回比較器電路設(shè)計、分析、仿真2.1. 2課程設(shè)計的要求K設(shè)計一個雙限比較器電路，了解雙限比較器電路的組成，理解工作原理，并 對仿真電路圖進行分析，了解傳輸特性及門限電平。2、設(shè)計一個滯回比較器電路，了解滯回比較器電路的組成，通過仿真電路圖分 析測得其輸入輸出波形，估算滯回比較器兩個門限電平的值。3、熟練掌握雙限比較器和滯回比較器的應用，學會對反饋電路的分析。2O 2mu 11 i s im軟件環(huán)境介紹Mu Iti s im軟件是一個專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟 件。作為Wind o w

5、 s 下運行的個人桌而電子設(shè)計工具，Mui t i s i m 是 一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境。Mui t isim計算機仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很 好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學生可以很方便地把 剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技 術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表.Multi s i m軟件特點(1 )直觀的圖形界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪 制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠 標可用導線將它們連接起來，軟件儀器的控制而板和操作方式都與實物相 似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。(2)

6、 豐富的元器件庫：Mu I tisim大大擴充了 EWB的元器件庫，包 括基本元件、半導體器件、運算放大器、TTL和CMOS數(shù)字I C、DAC、A DC及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模 型，還可通過I訂公司網(wǎng)站致其代理商獲得元件模型的擴充和更新服務。(3) 豐富的測試儀器：除EWB具備的數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā) 生器、雙通道示波器、打頻儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外， Mult is i m 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀。尤 其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺同時調(diào)用.(4) 完備的分析手段：除了 EWB提供的直流工作點分析、交流分

7、 析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃 描分析、極點一零點分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析和蒙 特卡羅分析外，Muiti s im新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定狡 分析、噪聲圖形分析和射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設(shè)計 要求。(5) 強大的仿真能力:Multisim 既可對模擬電路致數(shù)字電路分別進 行仿真，也可進行數(shù)模混合仿真，尤其是新增了射頻(RF)電路的仿真功能. 仿真失敗時會顯示出錯信息、提示可能出錯的原因，仿真結(jié)果可隨時儲存和 打印。3電路模型的建立圖31o雙限比較器電路圖31所示，電路中有兩個集成運放A1和A2,輸入電壓u

8、l各通過 一個電阻R分別接到A1的同相輸入端和的A 2反相輸入端，兩個參考電壓U REF1和UREF 2分別加在A1的反相輸入端和A2的同相輸入端，其中UREF 1 > UR EF2, A 1和A 2的輸出端各通過一個二極管，然后連接在一起，作 為雙限比較器的輸出端。圖32所示，輸入電壓經(jīng)電阻R1加在集成運放的反相輸入端, 參考電壓經(jīng)電阻R2接在同相輸入端，此外從輸出端通過電阻RF引回同相輸 入端。電阻R和背靠背穩(wěn)壓管VDZ的作用是限幅，將輸出電壓的幅度限制 在正負UZ.4理論分析及計算4o 1雙限比較器電路的設(shè)計分析及計算如果u I VUREF2（當然更滿足u KUREF 1 ）,則A

9、1輸入低電平,A2 輸出高電平，此時二極V D1 止，VD2導通，輸出電壓liO為高電平.如果uI UREF1 （當然更滿足u丨UREF2）,則A1輸入高電平,A2 輸出低電平，此時二極管VD1導通，VD2截止，輸出電壓uO也是高電平。只有當UR E F 2 < u KUREF 1時，集成運放A1和A2均輸出低電平, 二極管VD 1和VD2均截止，則輸出電壓U0為低電平。4o 2滯回比較器電路的設(shè)計分析及計算在集成運放反相輸入端與同相輸入端電位相等，即u-=u+時，輸出端的 狀態(tài)即將發(fā)生跳變.其中U=u Iu+則由參考電壓U REF及輸出電壓U0二者共同決定，而U0有兩種可能的狀 態(tài)：+

10、UZ玫一 U乙由此可見，使輸出電壓+UZ由跳變?yōu)橐?UZ,以及由-UZ 跳變?yōu)?UZ所需的輸入電壓值是不同的。這種比較器有兩種不同的門限電 平，故傳輸特性呈滯回形狀。估算滯回比較器兩個門限電平的值。利用疊加原理可求得同相輸入端的 電位為RFRF+ R2UREF +R2RF+ R2U°若原來Uo=+uz,當u I逐漸增大時，使uO從+UZ跳變?yōu)?UZ所需的門限電平用UT +表示，由上式可知U T+ =RFRF+ R2U REF +R2RF+ R2UZ若原來的Uo=-u Z,當ul逐漸減小時，使uO從一UZ跨匕變?yōu)?UZ所需的門限電平用UT-表示，則RFR2UT-二 RF+ RgURM

11、- RF+ R2UZ上述兩個門限電平之差稱為門限寬度或回差，用表示UT表示，由以上兩式可以求得2R2UZUT+=UT+ -UT-= RF+R2由上式可見，門限寬度UT的值取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ以及電阻R2冰口 RF的值， 但與參考電壓UREF無關(guān)。改變UREF的大小可以同時調(diào)節(jié)兩個門限電平UT+ 和UT的大小，但二者之差UT不變.也就是說，當UREF增大或減小時，滯 回比較器的傳輸特性將平行的左移或右移，但只會曲線的寬度將保持不變。5仿真結(jié)果分析5o 1雙限比較器電路的mul t i sim仿真結(jié)果分析8-3-5a雙限比較器 DC傳輸特性 15.012.510.0巴7.5扁502.5-2.

12、5 1111-7.5252.57.512.5vui電壓(V)由圖可得，雙限比較器的兩個門限電平為UTL=3V, UTH二-8V。5o 2滯回比較器電路的mu I t is i m仿真結(jié)果分析滯回比較器瞬態(tài)分析由圖可以看出，當輸出波形發(fā)生跳變時，輸入波形的示數(shù)分別是4. 8V和2.4V,這兩個示數(shù)即為滯回比較器的兩個門限電平U"和山一。6設(shè)計總結(jié)我在這次課程設(shè)計中可以說是受益匪淺，不僅打字技術(shù)提高了好多，將書本 上的理論知識進行了深入理解，更重要的是明白了實踐的重要性。要想設(shè)計出一 個較好的電路，光靠書本上的知識還遠遠不夠，要結(jié)合實際情況全方面的去思考， 經(jīng)過多次不斷修改驗證后使其達到

13、需要的性能指標。在設(shè)計的過程中方案的選擇 尤為重要，不僅要考慮到是否滿足設(shè)計的性能指標，還要盡量使其電路結(jié)構(gòu)簡單。 設(shè)計的過程中難免會遇到許多問題，這吋則需要我們開動腦筋，查閱資料，結(jié)合 所學知識去分析解決問題.課程設(shè)計不僅是一門任務，更多的是教會我們怎樣靈 活運用書本上所學的知識，培養(yǎng)我們善于調(diào)查研究，勤于創(chuàng)造思維，勇于大膽開 拓的自主學習和工作作風.通過對Mu I t isim的仿真設(shè)計雙限發(fā)生器電路及滯回比較器電路，基本掌 握了 Multis i m軟件的基本使用方法，能在multisim環(huán)境下建立電路模型，能 進行正確的仿真，且能對仿真結(jié)果進行正確的分析。通過本次課程設(shè)計，提高了 動手能力，并且對雙限比較器及滯回比較器還有反饋有了深刻的認識。在課程設(shè) 計過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取.最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)， 本身就是在踐行"過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成 了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導和同學的幫助下，終于游逆而 解。在今E社會的發(fā)展和學習實