電子技術(shù)2課程設(shè)計報告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計姓 名： 學(xué) 號： 院 系： 班 級：指導(dǎo)老師： 2014 年 6 月目錄一 課程設(shè)計目的與意義.3二 任務(wù)和要求.4三 課程設(shè)計內(nèi)容.53.1Multisim仿真軟件的學(xué)習(xí).53.1.1Multisim7概述.53.1.2Multisim7的基本功能.53.1.3 Multisim7的操作界面.6四 基礎(chǔ)電路的Multisim仿真.94.1半導(dǎo)體元器件的Multisim仿真.94.2單管發(fā)大電路的Multisim仿真.104.3差分發(fā)大電路的Multisim仿真.134.4兩級反饋放大大電路的Multisim仿真.164.5集成運算放大電路的M

2、ultisim仿真.184.6波形發(fā)生電路的Multisim仿真.19五 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計的設(shè)計.215.1方案的比較.225.2單元電路設(shè)計元器件的選擇與參數(shù)的計算.235.3電路的仿真.26六 總結(jié).30七 參考文獻(xiàn).33一.課程設(shè)計目的與意義該課程設(shè)計師在完成電子技術(shù)2的理論學(xué)習(xí)后安排的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生掌握電子電路計算機(jī)輔助分析與設(shè)計的基本知識和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合知識應(yīng)用能力和實踐能力，為今后從事本專業(yè)相關(guān)工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。這一環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生全局考慮問題、應(yīng)用課程知識的能力，對于培養(yǎng)和造就應(yīng)用型工程技術(shù)人才將

3、起到較大的促進(jìn)作用。二.任務(wù)和要求本次課程設(shè)計的任務(wù)時在教師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)Multisim仿真軟件的使用方法，分析和設(shè)計完成基礎(chǔ)性的電路設(shè)計和仿真及綜合性電路設(shè)計和仿真（選一個）。完成該次課程設(shè)計后，學(xué)生應(yīng)達(dá)到一下要求：1、 鞏固和加深對電子技術(shù)2課程知識的理解；2、 會根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍、查閱手冊和文獻(xiàn)資料；3、 掌握仿真軟件Multisim的使用方法；4、 掌握簡單模擬電路的設(shè)計、仿真方法；5、 按課程設(shè)計任務(wù)書的要求撰寫課程設(shè)計報告，課程設(shè)計報告能正確反映設(shè)計和仿真結(jié)果。三.課程設(shè)計（一）Multisim仿真軟件的學(xué)習(xí)1、Multisim7概述 隨著時代的發(fā)展，仿真技術(shù)在電路分析和

4、電子設(shè)計中發(fā)揮著越來越大的作用。EDA（Electronic Design Automation 電子設(shè)計自動化）技術(shù)是電工、電子和信息技術(shù)發(fā)展的卓越成果。EDA的發(fā)展與應(yīng)用引發(fā)了一場電路研究和電子設(shè)計的技術(shù)革命。 Multisim是加拿大Elecronics Workbench 公司研發(fā)的EDA系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電路分析和電子技術(shù)的教學(xué)和科研中。Multisim7是2003年開發(fā)的版本，仿真功能十分強(qiáng)大，幾乎可以100%地仿真出真實的電路結(jié)果。Multisim7是一個優(yōu)秀的電工電子技術(shù)仿真軟件，既可以完成電路設(shè)計和版圖繪制，也可以創(chuàng)建工作平臺進(jìn)行仿真實驗。Multisim7軟件功能完善，操

5、作界面友好，分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，易學(xué)易用，靈活簡便，因此，在教學(xué)、科研和工程設(shè)計等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。2、Multisim7的基本功能1)、系統(tǒng)集成度高，界面直觀，操作簡便。2）、龐大的元器件庫，種類繁多的元器件。3）、元件定位迅速，連線簡潔方便。4）、準(zhǔn)確、快速地執(zhí)行仿真實驗。5)、儀器儀表齊全，精度高。6)、強(qiáng)大的分析功能。7）、快捷的作圖功能。8）、后處理功能。9）、射頻電路仿真功能。10）、HDL仿真功能。3、Multisim7的操作界面 1）、基本界面 圖3.3.1 2）、菜單欄圖3.3.2 3)、標(biāo)準(zhǔn)工具欄 圖3.3.3 4)、仿真開關(guān) 圖3.3.45）、元件工具欄 圖3.3.56）、虛

6、擬元件工具欄 圖3.3.67）、儀表工具欄 圖3.3.7部分儀器的使用：數(shù)字萬用表 圖3.3.8（數(shù)字萬用表）信號發(fā)生器 圖3.3.9（信號發(fā)生器）雙通示波器 圖3.3.10（雙通示波器）四通示波器 圖3.3.11（四通示波器）四.基礎(chǔ)電路的Multisim仿真1、半導(dǎo)體元器件的Multisim仿真元件：4V 1kHz交流電（1個）、二極管VD（1個）、1k電阻（1個）RL儀器：雙通示波器 圖4.1.1（二極管單向?qū)щ姡?圖4.1.2（調(diào)試結(jié)果）由圖4.1.2可見，輸入信號是一個雙向的正弦波電壓，而經(jīng)過二極管以后，在輸出端得到一個單方向的脈動電壓，可見二極管具有單向?qū)щ娦浴?、單管發(fā)大電路的M

7、ultisim仿真元件：14.14mV 1kHz 交流電源（1個）、NPN型三極管（1個）、50uF電容（2個）C1 C2、3k電阻（2個）R2 R4、280k電阻（1個）R3；儀器：雙通示波器（1個）XSC1、數(shù)字萬用表（3個）XMM1 XMM2 XMM3; 圖4.2.1 單管共射放大電路（1）.理論分析：理論計算如下：VCC=IbRb+Ube12=Ib×280+UbeIb=40.35uAIc=Ib=2.017mAVcc=IcRc+UceUce=5.949Rbe=rbb+(1+)26(mV)/IEQ=300.644Uo=Ibrbe=12.13Ui=-IcRc/RL=-982.331

8、Au=Uo/Ui=-80.98Ri=Ui/Ii=1454（2）.仿真： 圖4.2.2 單管共射放大仿真電路 圖4.2.3 靜態(tài)分析仿真各萬用表的讀數(shù)（3).仿真結(jié)果 圖4.2.4 示波器波形圖 圖4.2.5 各萬用表讀數(shù)（3）對比分析觀察單管共射放大電路仿真后，可從示波器觀察到ui和u0的波形圖如上圖所示，圖中波動幅度較小的是ui波形，波動幅度較大的是u0波形。由圖2-4可見，u0的波形沒有明顯的非線性失真，而且u0與ui的波形相位相反。對比仿真結(jié)果和理論計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)時，靜態(tài)電流相差不大，但電壓相差很大。加上電壓后，仿真時的放大倍數(shù)比理論計算時大，仿真時的輸入輸出電阻比理論計算時小。造成

9、這種情況的原因有二，一是仿真中各元器件參數(shù)并非完全理想，故工作狀態(tài)并不能達(dá)到理論條件下的要求；二是仿真中三極管參數(shù)大于理論計算時的參數(shù)，所以放大時結(jié)果有誤差。3、差分發(fā)大電路的Multisim仿真元件：5mV 1kHz交流電源（2個）、 10k電阻（2個）R1 R2、30k電阻（2個）Rc1 Rc2、NPN型三極管（2個）VT1 VT2、20k電阻（1個）RL、27k電阻（1個）Rc、500滑動變阻器（1個）Rw; 儀器：數(shù)字萬用表（3個）XMM1 XMM2 XMM3、四通示波器（1個）XSC1；圖4.3.1（差分放大電路） 圖4.3.2（電流靜態(tài)分析）由圖4.3.2可知 則加上正弦輸入電壓，

10、利用示波器可看出圖4.3.3（四通示波器仿真圖）由圖4.3.3可得與相反，而與相同。當(dāng)（即，）時，由虛擬表測得如圖4.3.4與4.3.5圖4.3.4圖4.3.5 ，則將負(fù)載電阻開路，測得則4、兩級反饋發(fā)大電路的Multisim仿真元件：7.07mV 1kHz交流電源（1個）、10uF電容（3個）C1 C2 C3、100uF電容（2個）Ce1 Ce2、2k電阻（3個）RL Rb11 Rc2、3k電阻（2個）RF Rc1、1k電阻（2個）Re12 Re2、10k電阻（1個）Rb12、7.5k電阻（1個）Rb22、2.5k電阻（1個）Rb21、300電阻（1個）Re11、NPN型三極管（2個）VT1

11、 VT2、開關(guān)（1個）K;儀器：數(shù)字萬用表（3個）XMM1 XMM2 XMM3、雙通示波器（1個）XSC1；圖4.4.1（反饋放大電路）圖4.4.2（直流靜態(tài)分析）由圖4.2.2可見，。加上正弦輸入電壓利用示波器觀察到（如圖4.4.3），兩個放大級的輸出波形均無明顯的非線性失真。 圖4.4.3（示波器分析圖）當(dāng)時可測的可得放大倍數(shù)為當(dāng)由表測得時，得輸入電阻為 將負(fù)載電阻開路測得可求的輸入電阻為 當(dāng)開關(guān)K閉合引起電壓串聯(lián)負(fù)反饋。又萬用表測得時，得電壓發(fā)大倍數(shù) 將負(fù)載電阻RL開路，測得則引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，輸出電阻降低了。5、 集成運算放大電路的Multisim仿真元件：0.5V 50Hz交流電

12、源（1個）、20k電阻（2個）R1 R2、0.02uF電容（1個）C、反饋元件（1個）A;儀器：數(shù)字萬用表（2個）XMM1 XMM2、雙通示波器（1個）XSC1; 圖4.5.1（積分電路）圖4.5.2（輸入輸出波形）由虛擬示波器可看到積分電路的輸入輸出如圖4.5.2所示。圖中顏色較淺的是輸入波，顏色較深的是輸出波形，由波形圖可見，輸出電壓是一個余弦波，輸出電壓的相位比輸入電壓領(lǐng)先90度。6、 波形發(fā)生電路的Multisim仿真電路由電阻，放大器等元件構(gòu)成，而儀器有雙通示波器，電路連接如圖4.6.1所示從而構(gòu)建三角波發(fā)生電路；圖4.6.1（三角波發(fā)生電路） 圖4.6.2（波形圖）由虛擬示波器可觀

13、察到電路的輸出波形為三角波，而前一級滯回比較器的輸出波形為矩形波，如圖4.6.2所示；從虛擬示波器上可測得，三角波的幅度為,震蕩周期T=9ms。五.綜合性電路的設(shè)計和仿真1.課題：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計2.設(shè)計要求：在輸入電壓220V 50HZ電壓變化范圍±10%條件下:(1) 輸出電壓可調(diào)范圍：+9+12V。(2) 最大輸出電流：300mA。(3) 測出設(shè)計電路的輸出電阻（輸入電壓變化范圍±10%下，滿載），并將輸出電阻盡量減到最小。(4)測出設(shè)計電路的穩(wěn)壓系數(shù)（最低輸入電壓下，滿載），并將穩(wěn)壓系數(shù)減到最小。(5)學(xué)習(xí)Multisim的電路仿真過程，繪制電路圖，進(jìn)行基本

14、的仿真實驗對設(shè)計的電路進(jìn)行性能分析。3.電路原理分析與方案設(shè)計采用變壓器、二極管、集成運放，電阻、穩(wěn)壓管、三極管等元件器件。220V的交流電經(jīng)變壓器變壓后變成電壓值較少的交流，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電路形成直流，穩(wěn)壓部分采用串流型穩(wěn)壓電路。比例運算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，所以其輸出電壓也可以調(diào)節(jié)；同時，為了擴(kuò)大輸出電流，集成運放輸出端加晶體管，并保持射極輸出形式，就構(gòu)成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。圖5.1.1（方框圖）（1） 方案比較方案一: 用晶體管和集成運放組成基本串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源圖5.1.2（方案一例圖）方案二：用晶體管和集成運放組成的具有保護(hù)換屆的串聯(lián)型直流穩(wěn)

15、壓電源 圖5.1.3（方案二例圖）可行性分析：方案二功能最強(qiáng)大，但是由于實驗室條件和經(jīng)濟(jì)成本的限制，我們也拋棄方案二，因為它犧牲了成本來換取方便。所以從簡單、合理、可靠、經(jīng)濟(jì)從簡單而且便于購買的前提出發(fā)，我選擇方案一為我最終的設(shè)計方案。（2） 單元電路設(shè)計與元器件選擇1. 變壓器的選擇  直流電的輸入為220V的電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對電流電壓處理。電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。本次課程設(shè)計的要求是輸出+9V+12V，輸出電壓較低，而一般的調(diào)整管的飽和管壓

16、降在2-3左右， 為了保險起見可選220V-22V的變壓器 。2. 整流電路 的選擇在經(jīng)過一個單相橋式整流，其電路組成為四只二極管，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器副 邊電壓u2的整個周期內(nèi)，負(fù)載上的電壓和電流方向始終不變。其工作原理是無論交變電壓 來的是正半周還是負(fù)半周，都只用兩個管子（一對橋臂上的兩個二極管）導(dǎo)通，即整成直流  波形。整流輸出電壓平均值： Uo= 1/202uod(wt)=0.9U2故選擇4支IN40構(gòu)成整流橋。 圖5.1.4（單向半波整流電路）濾波電路器件的選擇 整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的直流和交流成分(稱

17、為紋波電壓)。這樣的直流電壓作為電鍍、蓄電池充電的電源還是允許的，但作為大多數(shù)電子設(shè)備的電源，將會產(chǎn)生良影響，甚至不能正常工作。在整流電路之后，需要加接，盡量減小輸出電壓中交流分量，使之接近于理想的直流電壓。濾波電路作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。若濾波電路元件僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包L濾波、LC型濾波和RC型濾波等)。若濾波電路不僅由無源元件，還由有源元件（雙極型管、單極型管、集成運放）組成，則稱

18、為有源濾波電路。無源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計，通常用在功率電路中，所以這里采用無源濾波電路，電容濾波器和電感濾波器相比，導(dǎo)通角小，但其脈動系數(shù)大，適用與小電流負(fù)載，同時還可吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動和經(jīng)由交流電源串入的干擾，使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定，結(jié)合本設(shè)計的具體要求，本次設(shè)計采用電容濾波器進(jìn)行濾波。濾波電容容量大因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正、負(fù)極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑，當(dāng)濾波電容1C偏小時，濾波器輸出電壓脈動系數(shù)大；而1C偏大時，整流二極管導(dǎo)通角 偏小，整流管峰值電流增大，不僅對整流二極管參數(shù)要求高，另一方面，整流電

19、流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴(yán)重，功率因數(shù)低。所以電容的取值應(yīng)當(dāng)有一個范圍，為了安全考慮我選取500uF電壓為25V的電容?；鶞?zhǔn)電路器件的選擇基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管提供，接在放大電路的相同輸入端。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到的差值再由放大電路進(jìn)行放大。由此器件選擇=6V電流為20mA的穩(wěn)壓管。再由電路公式求的限流電阻選取2k的電阻。理論計算令總電阻之和為1K，穩(wěn)壓器電壓為5V；已知輸出電壓可調(diào)范圍為+9+12V，最大輸出電流為300mA，則：3.電路仿真圖5.1.5 (串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源)圖5.1.6 （串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源）六.總結(jié)Multisim是一款功能強(qiáng)大的電子線路仿真軟件，它不僅

20、可以仿真弱電電子，也可以仿真強(qiáng)電，還可以仿真射頻微波和FPGA。該軟件入門簡單，操作方便快捷，可以用它驗證不少電路設(shè)計，并且仿真的數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確。通過兩個星期的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)基本掌握Multisim的仿真基礎(chǔ)使用，學(xué)習(xí)各種電路的仿真，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)這門課程，讓我對這門課程有了一個全新的認(rèn)識，指導(dǎo)老師耐心細(xì)致的詳細(xì)講解，多次的示范，使得我們對這次實訓(xùn)有了更加深刻的認(rèn)識。因為Multisim使用方便，易懂，并且可以很好的將各種電路進(jìn)行仿真處理，這樣可以讓我們在課上無法了解到的問題，通過自己的實踐操作慢慢弄懂學(xué)會，在這次實訓(xùn)以后我將能更好的面對考試，面對在課上還才存有的部分難題，通過自己仿

21、真處理與向老師提問，都逐一弄清楚了，這次的實訓(xùn)對我來說幫助很大，相信對于以后如果能從事相關(guān)專業(yè)，這次學(xué)習(xí)經(jīng)歷將會對我產(chǎn)生巨大的幫助。為期兩個星期的模電實訓(xùn)結(jié)束了，在這兩個星期當(dāng)中學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西，這次實訓(xùn)是我認(rèn)識到學(xué)習(xí)的意義，時間的寶貴，人生的真諦。明白人世間一生不可能都是一帆風(fēng)順的，只要勇敢去面對人生中的每個驛站!這讓我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，不管遇到什么事都要總代表地去思考，多聽別人的建議，不要太過急燥，要對自己所做事去負(fù)責(zé)，不要輕易的去承諾，承諾了就要努力去兌現(xiàn)，本次實訓(xùn)使我第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開 眼界，

22、也算是對以前所學(xué)知識的一個初審吧!這次實訓(xùn)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的兩個個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認(rèn)識我從感性上學(xué)到了很多東西，使我更深刻地了解到了實踐的重要性。通過實訓(xùn)我們更加體會到“學(xué)以致用”這句話中蘊(yùn)涵的深刻道理，了解一些線路原理以及通過線路圖安裝、調(diào)試，培養(yǎng)和鍛煉我們的實際動手能力，使我們的理論知識與實踐充分地結(jié)合，做到不僅具有專業(yè)知識，而且還具有較強(qiáng)的實際操作能力，能分析問題和解決問題的高素質(zhì)人才，以前我們學(xué)的都是一些理論知識,比較注重理論性，而較少注重我們的動手鍛煉，而這一次的實訓(xùn)有不少的東西要我們?nèi)ハ?，同時有更多的是要我們?nèi)プ?，好多東西看起來十分簡單，但沒有親自去做，就不會懂得理論與實踐是有很大區(qū)別的，很多簡單的東西在實際操作中就是有許多要注意的地方，也與我們的想象不一樣，這次的實訓(xùn)就是要我們跨過這道實際和理論之間的鴻溝。理論說的再好，如果不付諸于實際，那一切都是空談。只有應(yīng)用與實際中，我們才能了解到兩者之間的巨大差異。這也培養(yǎng)了我們的責(zé)任感。通過這兩個星期的實訓(xùn)，我得到了很大的收獲，這些都是平時在課堂理論學(xué)習(xí)中無法學(xué)到的，通過實踐，深化了一些課本上的知識，獲得了許多實踐經(jīng)驗，另外也認(rèn)識到了自己部