课程设计报告样本1

1湖南工业大学课程设计资料袋理学院（系、部）__2013~2014__学年第_一_学期课程名称电子线路1指导教师黄仲职称讲师学生姓名黎家良、林声冠、向盟盟专业班级电子信息科学与技术1201学号06、08、15题目“窗口”电压比较器设计成绩起止日期13年12月23日～13年12月27日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸1张4电路设计分析计算说明1份562湖南工业大学课程设计任务书2013—2014学年第1学期理学院学院（系、部）电子信息科学与技术专业1201班级课程名称：电子线路1_设计题目：“窗口”电压比较器设计完成期限：自2013年12月23日至2013年12月27日共1周内容及任务任务：设计一“窗口”电压比较器。要求：V1和V2是可自行设定的电压，Vi是输入电压，当Viv1或ViV2时，输出高电压，当V1ViV2时，输出低电压。（V1和V2范围在-10V—10V）进度安排起止日期工作内容12.23-12.34确定电路结构，初步完成设计计算。在老师指导下，确认设计的可行性。12.25完成设计计算，选择好元器件。12.26完成电路设计核算，确认设计的可靠性。12.27完成设计报告的写作和文本打印。主要参考资料指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日3____________设计说明书“窗口”电压比较器设计起止日期：2013年12月23日至2013年12月27日学生姓名黎家良、林声冠、向盟盟班级电子信息科学与技术1201学号06、08、15成绩指导教师(签字)理学院（部）2013年12月23日41．课题研究的背景和意义电压比较器可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。运放，是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关（高低电平）量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。可用作电压比较器的芯片：所有的运算放大器。常见的有LM324LM358uA741TL081\2\3\4OP07OP27，这些都可以做成电压比较器（不加负反馈）。LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合，其实它们也是一种运算放大器。2．课题研究的内容基本共射放大电路虽然有增益高的特点，但要实现稳定增益和高输入电阻，还必须在电路中引入其它技术方法，形成改进的电路结构。所以首先必须对设计电路的技术指标进行分析，在此基础上，研究为了实现所要求的技术指标，引入何种技术方法及与如何融入的方法，以形成相应的电路结构。确定电路结构后，需要对实际搭造电路中的各种情况充分分析考虑，如使用的元器件参数不完全一致，工作环境不同等。在此基础上进行设计计算，保证在各种不同情况下，电路的设计技术指标都能满足要求。在设计计算的基础上，依据元器件的标称值范围，探讨器件参数留有合理的裕量，以保证安全性，又要考虑成本因素，选择恰当的器件。为保证电路设计的可靠性，还需要对设计的电路进行指标核算。在设计计算与核算中，要利用和探讨可靠与有效的计算方法，研究怎样合理有效利用电路设计和验证的辅助工具，以提高设计效率和设计的可靠性。3．功能的拟实现（1）从实现最主要的技术指标---稳定的增益和高输入电阻出发，可以考虑采用深度负反馈的技术方法。这样做，一方面，增益仅与参数值极为稳定的电阻元件有关，增益稳定性能得到可靠的保证。5（2）引入深度负反馈，增益会极大下降，要保证实现增益指标，就要求未引入负反馈时的基本放大器增益足够高。从稳定增益的角度，不宜用β太高的晶体管，这又使得一级放大器难以达到高增益。所以，可以考虑用两级放大。设计（研究）方案和进度安排：第一阶段：（5月8日—6月26日）课程设计的相关资料的搜集。第二阶段：（12月23日―12月24日）确定电路结构，初步完成设计计算。在老师指导下，确认设计的可行性。第三阶段：（12月25日）完成设计计算，选择好元器件。第四阶段：（12月26日）完成电路设计核算，确认设计的可靠性。第五阶段：（12月27日）完成设计报告的写作和文本打印。本组成员：***，***，***6附件：附件1.设计电路图元器件清单序号名称规格型号数量T1，T2小功率NPN管3DG6Aβ80∽1002R1碳膜电阻…1/8W±5%1R2碳膜电阻…1/8W±5%1R3金属膜电阻…1/8W±1%1R4金属膜电阻….1/8W±1%1R5碳膜电阻13K1/8W±5%1R6碳膜电阻7.5K1/8W±5%1R7金属膜电阻…1/8W±1%1R8碳膜电阻2K1/8W±5%1R9碳膜电阻1K1/8W±5%1RW碳膜电阻…1/8W±5%1C1，2，3，5电解电容22μ15V±5%5C4电解电容47μ15V±5%17仿真结果附件2：电路设计计算说明一.电路设计计算（报告中可不写）1）.由深度负反馈的要求1+AF》1，取AF=30。根据AFAAf1得AdAAFAdAdAAff31111在dA/A不超过50%时，AAffd就不会超过2.0%，满足Af变化不大于3%的要求。取F=1/30，此时，Af=30，满足设计要求。但这需要A不小于900。在A大于900时，AF更能满足AF》1。因此，两级放大电路的各级的基本放大器放大倍数各取30以上。2）.T2级设计考虑负载在1—3K之间，从阻抗匹配考虑，取R8=2K。则RL´最小时为0.66K。因要求最大不失真电压幅度为2V，Icm*RL´=2V，故Icm应不小于2/0.66=3.01mA，留点余量，静态电流IC取3.2mA。由下图关系：取VCE=2.6v。按稳定静态要求，取VE=4VBE=2.8v，则R9=2.8/IC=2.8/3.2=0.87K，取1K。电源电压至少取2.6+3.2*（2+1）=11.6V，取12V。T2级放大倍数rRAbeLV',8)1(13.8200)()(26)1(200mAmvIrCbe即使β取90，其值也不超过1K。所以，我们取β=50---80也足以保证AV30.按β=50的下限计算，基极静态电流IB最大不超过IC/β=3.2/50=60.4μA。按静态稳定性要求，R5上电流取IB的10倍也不过0.6mA。所以，R5+R6=12/0.6=20K。又VVRRRB5.312656，可解得R6=5.83K，R5=14.17K，取序列值，R5=13K，R6=7.5K。R8上最大电压为12V，R8上的最大功率为12*12/R8=144/2（mw）=72（mw）1/8w,故R8的额定功耗取1/8。同样可计算得其它各电阻的额定功耗取1/8W都足够。T2晶体管选择：如上述，取晶体管β=50---80。晶体管上电压VCE最大为12V（晶体管电流为0时），晶体管电流IC最大值为12/（R8+R9）=12/3=4mA（晶体管饱和时）。查阅晶体管手册知3DG6A的参数为：集电极-基极反向击穿电压BVCEO≥20V，最大集电极电流ICM=20Ma，耗散总功率Ptot=100mW，故晶体管选择型号3DG6A，β=50---80完全满足要求。3）.T1级设计计算（略）……………………………………………………………………9二.电路原理与分析计算1.电路工作原理：电路基本结构采用输入电阻较高的分压式偏置电路，射极偏置电阻R3一方面对交直流都产生负反馈，既稳定了静态工作点，对稳定增益有利，同时还提高了输入电阻。通过RW2，R4，R7引入电压串联负反馈，并采用深度负反馈，AV=1/F，而F仅由稳定性极好的电阻元件决定，这就很好地保证了电压增益的稳定。此时，应有F=1/30。深度负反馈要求AF》1，这要求A足够大。一般一级放大器难以达到所需要的A值，为此，我们采用了两极放大器，以满足A足够大的要求。2.电路分析计算（技术指标核算）T1级分析计算：（略）（基本放大器AV30，Ri10K）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。T2级分析计算：（1）静态电流：所有电阻都取误差等级为5%。如此，R5的最大最小可能值为13.65K与12.35K，R6的最大最小可能值为7.875K与7.125K，基极偏置电压将在4.12V---4.67V之间。即使VBE达到0.8V，T2发射极静态电流也不小于（4.12-0.8）/R6=3.32mA。（2）交流指标T2发射极静态电流不小于3.32mA，考虑一些误差因素，集电极电流变化的幅值达3.2mA是没问题的。负载RL不考虑误差问题。R8考虑误差后，其最大最小可能值为2.1K与1.9K，RL取1K时RL´最小（RL取1K时）为0.655K，从而获得的交流电压幅值最小，也能达到3.2*0.655=2.09V，满足最大不失真输出峰值幅度的设计要求。由于发射极静态电流约为3.3mA，rbe=200+（1+β）26/3.3（Ω），晶体管选用β值为50---80，即使取80，也不大于1K。rbe取上限，β，RL´取下限时，AV最小也达到βRL´/rbe=50*0.66530倍。10增益及其稳定性分析：由于设置了可调电阻RW，即使考虑电阻R4，R7的误差，也能通过调节RW将反馈系数F准确地调整为F=1/30。两级基本放大器的电压放大倍数均大于30，故基本放大器的总电压放大倍数大于900.AF30,满足深度负反馈条件，从而Af=1/F=30温度变化50度时，β值变化约50%，因此可能引起基本放大器放大倍数达50%的改变。但根据AFAAf1得AdAAFAdAdAAff31111，在dA/A不超过50%时，AAffd就不会超过2.0%，能可靠保证引入反馈后的放大电路的增益变化不超过3%的要求。输入电阻：TI级的输入电阻即为整个放大器的输入电阻。如前分析，Ri10k,放大器满足输入电阻较高的要求。