雙限比較器與滯回比較器設(shè)計(jì)與仿真模電課設(shè)

1、目錄1. 課程設(shè)計(jì)的目的與作用21.1課程設(shè)計(jì)目的1.2課程設(shè)計(jì)作用2. 設(shè)計(jì)任務(wù)及所用multisim 軟件環(huán)境介紹32.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求3課程設(shè)計(jì)的任務(wù)3課程設(shè)計(jì)的要求32.2 multisim 軟件環(huán)境介紹，3. 電路模型的建立54. 理論分析及計(jì)算64.1 雙限比較器電路的設(shè)計(jì)分析及計(jì)4.2 滯回比較器電路的設(shè)計(jì)分析及計(jì)5. 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85.2滯回比較器電路的 multisim 結(jié)果仿真分析86. 設(shè)計(jì)總結(jié)97. 參考文獻(xiàn)101課程設(shè)計(jì)的目的與作用1.1課程設(shè)計(jì)的目的模擬電路課程設(shè)計(jì)是模擬電子技術(shù)課程重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)

2、學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練，這種訓(xùn)練是通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一個(gè)或兩個(gè)課題的 設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試來完成的。通過模擬電路課設(shè)要求學(xué)生：1、根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)，從穩(wěn)定可靠、使用方便、高性能價(jià)格比出發(fā)來選擇 方案，運(yùn)用所學(xué)過的各種電子器件和電子線路知識(shí)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能電路。2、通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決實(shí)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(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握電子電路的測(cè)試方法。5、進(jìn)一步數(shù)以電子儀器的使用方法。6、學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。7、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度1.2課程設(shè)計(jì)的作用學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知

3、識(shí)，動(dòng)腦又動(dòng)手，在教師指導(dǎo)下，結(jié)合某一專題獨(dú)立地開展 電子電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際電路問題的能力。該課程的任 務(wù)是使學(xué)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(diǎn)培養(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)后繼課程打好基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)， 會(huì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用 本門課程及有關(guān)選修課的基本知識(shí)去解決某一實(shí)際問題的訓(xùn)練， 加深課程知識(shí)的 理解。在真?zhèn)€教學(xué)計(jì)劃中，它起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。 設(shè)計(jì)和實(shí) 驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。2設(shè)計(jì)任務(wù)及所用multisim 軟件環(huán)境介紹2.1課程設(shè)

4、計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1、雙限比較器電路設(shè)計(jì)、分析、仿真2、滯回比較器電路設(shè)計(jì)、分析、仿真課程設(shè)計(jì)的要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)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(duì)仿真電路圖進(jìn)行分析，了解傳輸特性及門限電平。2、設(shè)計(jì)一個(gè)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(cè)得其輸入輸出波形，估算滯回比較器兩個(gè)門限電平的值。3、熟練掌握雙限比較器和滯回比較器的應(yīng)用，學(xué)會(huì)對(duì)反饋電路的分析。2.2multisim軟件環(huán)境介紹Multisim軟件是一個(gè)專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為Windows下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，Multisim 是一個(gè)完整的

5、集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論 教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)生可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)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。Multisim軟件特點(diǎn)(1)直觀的圖形界面：整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似， 測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。(2) 豐富的元器件庫(kù)：Multisim 大大擴(kuò)充了 EWB勺元器件庫(kù)，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算

6、放大器、TTL和CMO數(shù)字IC、DAC ADC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liT公司或其代理商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。(3) 豐富的測(cè)試儀器：除EW具備的數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、 雙通道示波器、掃頻儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外， Multisim 新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。尤其與 EWBf同的是：所有儀器均可多臺(tái)同時(shí)調(diào)用。(4) 完備的分析手段：除了 EW提供的直流工作點(diǎn)分析、交流分析、 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(diǎn)一零點(diǎn)分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析

7、、最壞情況分析和蒙特卡 羅分析外，Multisim 新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、 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(jì)要求。(5) 強(qiáng)大的仿真能力：Multisim既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿 真，也可進(jìn)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(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打 印。3電路模型的建立RL1k|?圖3-1.雙限比較器電路圖3-1所示，電路中有兩個(gè)集成運(yùn)放A 1和A 2,輸入電壓u I各通過一 個(gè)電阻R分別接到A 1的同相輸入端和的A 2反相輸入端，兩個(gè)參考電壓U REF1和U REF

8、2分別加在A 1的反相輸入端和A 2的同相輸入端，其中U REF1 >U REF2 A 1和A 2的輸出端各通過一個(gè)二極管，然后連接在一起，作為 雙限比較器的輸出端。圖3-2.滯回比較器電路圖3-2所示，輸入電壓經(jīng)電阻R 1加在集成運(yùn)放的反相輸入端，參考 電壓經(jīng)電阻R 2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VD Z的作用是限幅，將輸出電壓的幅度限制在 正負(fù)U乙4理論分析及計(jì)算4.1雙限比較器電路的設(shè)計(jì)分析及計(jì)算如果u I vu REF2當(dāng)然更滿足u I vu REF) 則A 1輸入低電平，A 2 輸出高電平，此時(shí)二極管VD 1截止，VD 2導(dǎo)通，輸

9、出電壓u 0為高電平。如果u> I UREF1當(dāng)然更滿足u I >U REF2，則A 1輸入高電平，A 2 輸出低電平，此時(shí)二極管VD 1導(dǎo)通，VD 2截止，輸出電壓u 0也是高電平。只有當(dāng)U REFMu I vu REF1時(shí)，集成運(yùn)放A 1和A 2均輸出低電平， 二極管VD 1和VD2均截止，則輸出電壓U 0為低電平。4.2滯回比較器電路的設(shè)計(jì)分析及計(jì)算在集成運(yùn)放反相輸入端與同相輸入端電位相等，即u-= U +時(shí)，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U 0二者共同決定，而U 0有兩種可能的 狀態(tài)：+UZ或-U乙 由此可見，使輸出電

10、壓+UZ由跳變?yōu)?U乙 以及由-U Z跳變?yōu)?U Z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(gè)門限電平的值。利用疊加原理可求得同相輸入端的 電位為?+ =RFU REF+RF + R2R2RF + R2Uo若原來Uo=+U乙當(dāng)u I逐漸增大時(shí)，使u 0從+UZ跳變?yōu)?UZ所需的門限電平用U T+表示，由上式可知U T+=RFRF + R2U REF+R2RF + R2UZ若原來的Uo=- U乙當(dāng)u I逐漸減小時(shí)，使u 0從-UZ跳變?yōu)?U Z所需的門限電平用U T-表示，則U T-=RFRF + R2U REF-R2RF + R2UZ上

11、述兩個(gè)門限電平之差稱為門限寬度或回差，用表示 U T表示,由以上兩式可以求得2R2UT+=UT+ -U T- =UZRF+ 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和R F的 值，但與參考電壓 UREF無關(guān)。改變U REF的大小可以同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)門限電平 UT+和 U T-的大小，但二者之差UT不變。也就是說，當(dāng)U REF增大或減小時(shí)，滯回比較器的傳輸特性將平行的左移或右移，但只會(huì)曲線的寬度將保持 不變。5仿真結(jié)果分析5.1雙限比較器電路的 multisim 仿真結(jié)果分析5.2滯回比較器電路的 multisim 仿真結(jié)果分析由圖可以看出，當(dāng)輸出波形發(fā)生跳變時(shí)，輸

12、入波形的示數(shù)分別是4.8V和2.4V，這兩個(gè)示數(shù)即為滯回比較器的兩個(gè)門限電平 UT+和 UT-。6設(shè)計(jì)總結(jié)我在這次課程設(shè)計(jì)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(shí)進(jìn)行了深入理解，更重要的是明白了實(shí)踐的重要性。 要想設(shè)計(jì)出一 個(gè)較好的電路，光靠書本上的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要結(jié)合實(shí)際情況全方面的去思考， 經(jīng)過多次不斷修改驗(yàn)證后使其達(dá)到需要的性能指標(biāo)。在設(shè)計(jì)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(jì)的性能指標(biāo)，還要盡量使其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 設(shè)計(jì)的過程中難免會(huì)遇到許多問題， 這時(shí)則需要我們開動(dòng)腦筋，查閱資料，結(jié)合 所學(xué)知識(shí)去分析解決問題。課程設(shè)計(jì)不僅是一門任務(wù)，更多的是教會(huì)

13、我們?cè)鯓屿` 活運(yùn)用書本上所學(xué)的知識(shí)，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(xué)習(xí)和工作作風(fēng)。通過對(duì)Multisim的仿真設(shè)計(jì)雙限發(fā)生器電路及滯回比較器電路，基本掌握 了 Multisim 軟件的基本使用方法，能在multisim 環(huán)境下建立電路模型，能進(jìn)行 正確的仿真，且能對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行正確的分析。通過本次課程設(shè)計(jì)，提高了動(dòng)手 能力，并且對(duì)雙限比較器及滯回比較器還有反饋有了深刻的認(rèn)識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)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(jì)終于順利完成 了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，終于游逆而 解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，我也一定要不懈努力，不