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课程设计说明书NO.1目录1、课程设计的目的------------------------------------------------22、设计方案论证---------------------------------------------22.1电路组成-----------------------------------------------------22.2工作原理-----------------------------------------------------32.3工作原理-----------------------------------------------------32.4、元件介绍--------------------------------------------------42.5、计算---------------------------------------------------------52.6、软件介绍--------------------------------------------52.7、仿真步骤---------------------------------------------------62.8、结果---------------------------------------------------------73、设计结果与分析---------------------------------------------------------94、设计体会--------------------------------------------------------------------95、参考文献-------------------------------------------------------------------10沈阳大学课程设计说明书NO.2方波发生器1、课程设计的目的《电子技术基础课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题,巩固和加深在《电子技术基础2-1(模拟电子技术基础)》课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识,在教师指导下完成查找资料,选择、论证方案,设计电路并仿真,分析结果,撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤,通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力,为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。2、设计方案论证方波发生器2.1、电路组成方波发生器是由迟滞比较器和RC积分电路构成的闭合电路,如图(a)。两种电路的输出互为对方的输入,迟滞比较器的输出又是方波信号的输出端。而RC积分电路除了起负反馈作用外,还起着延迟作用。图(1)沈阳大学课程设计说明书NO.32.2、工作原理图(1)中1R、2R构成正反馈以便形成自激振荡,2R两端的电压作为迟滞比较器的基准电压BU输入到比较器的同相输入端,其值分别为221212=BOHBOLRRUUUURRRR和FR与C构成负反馈,C两端电压Cu作为反相输入电压与基准电压值BU比较。输出端串接1ZD和2ZD时可保证输出电压高电位为OHZDZUUUU,低电位为()OLZDZUUUU。合上电源时,由于电冲击使得迟滞比较器有信号输入,经正反馈后,电路输出的电压0u是高电位OHU还是低电位OLU完全是随机的。设合上电源时输出高电位0OHZuUU,电路处于第一状态,此时基准电压212BBZRUuURR。OHU通过FR对C充电,电容电压Cu按指数规律增加,但只要CBuu,0ZuU不变,当CU增加到略大于BU时,迟滞比较器的输出电压有UOH跃变为低电位0OLZuUU,电路进入第二状态,此时基准电压'212BBZRUuURR。电容C开始通过FR放电,放电完毕后立即进行反向充电,当反向充电值时的电容电位Cu降到略低于'BU时,电路立即进入第一状态。以后的过程周而复始,电路输出一系列方波。输出电压与电容充、放电的波形如图(2)所示。图(2)2.3、主要参数计算从图(b)可以看出,方波发生器的振荡周期等于第一状态的维持时间与第沈阳大学课程设计说明书NO.4二状态的维持时间之和,12TTT。由暂态分析三要素法可知/()()[(0)()]tCCCCutuuue式中()Cu和(0)Cu在不同状态下有不同的数值。如在第一状态,()CZuU,212(0)CBZRuuURR;如在第二状态,'()CZuU,'212(0)CZRuURR。在图示电路中,充、放电时间常数均为FRC。1T为电容C从212ZRURR以指数规律上升到212ZRURR所需的时间,由式推导出1T的表达式,再代入三要素,得212212112()()(0)2lnlnln(1)()(0)ZZCCFFCCZZRUUuuRRRTRCRCDRuuRUURR;2T为电容C从212ZRURR以指数规律下降到212ZRURR所需的时间,同理得2212ln(1)FRTRCR;212122ln(1)FRTTTRCR;电路输出信号频率为21122ln(1)FfRRCR常通过改变FR、C或改变1R与2R的比值来调节输出信号频率。本次课设通过改变FR来改变频率。2.4、元件介绍沈阳大学课程设计说明书NO.5表(1)元件标注元件名称元件参数元件作用1R电阻2.0K分压限流2R电阻1.8K分压限流3R电阻2.0K分压限流C电容0.5uF构成积分电路FR滑动变阻器10K调节频率3D稳压管02BZ2.2稳压管钳位Uz的电压4D稳压管02BZ2.2稳压管钳位Uz的电压2.5、计算已知10FRk,由公式:21122ln(1)FfRRCR得当100,fHz时10FRk当1000,fHz时1FRk2.6、软件介绍工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。美国国家仪器最新推出了用于电路设计和电子教学的Multisim12.0专用版本。Multisim12.0专用版本基于工业标准SPICE仿真,以获得最优化的利用沈阳大学课程设计说明书NO.6图(3)2.7、仿真步骤1、打开软件Multisim12.02、从常用快捷栏中选中三个电阻,安书上原理图进行摆放,并将水平的电阻安原理图旋转90度,变为竖直方向,并设置各电阻数值。3、选择电容,稳压器,迟滞比较器,滑动变阻器,地线,电压端置于合适的位置。并设置合适数值4、在右侧选择Functiongenerator,Frequencycounter5、用连线将各元件按照原理图连接6、打开Simulationswitch7、观察Functiongenerator,Frequencycounter沈阳大学课程设计说明书NO.72.8、结果当100fHz时电阻值如图(4)所示图(4)波形图如图(5)所示图(5)沈阳大学课程设计说明书NO.8频率图如图(6)所示图(6)当1000fHz时电阻值如图(7)所示图(7)波形图如图(8)所示图(8)沈阳大学课程设计说明书NO.9频率图如图(9)所示图(9)3、设计结果与分析经过分析知道,方波的波形开始时有少量失真,随着电路的逐渐稳定,失真基本上完全消除。由仿真结果图知波形连续可调频率范围在100Hz至1000Hz之间,理论计算与仿真结果稍微存在点误差,当忽略此微小误差时,此次课程设计满足课设的要求。4、设计体会通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,且在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑,经过一番努力才得以解决。在这次设计过程中,体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。这也激发了我今后努力学习的兴趣,我想这将对我以后的学习产生积极的影响。发现、提出、分析、解决问沈阳大学课程设计说明书NO.10题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程,好比是我们人类成长的历程,常有一些不如意,遇到各种各样的问题。通过这次设计,我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力,这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。5、参考文献[1].康华光等.电子技术基础模拟部分[M],高等教育出版社,2006年1月第5版:153-156[2].华中科技大学电子技术课程组编.康华光主编.《电子技术基础-模拟部分》(第五版)[M]北京.高等教育出版社.2006:94-97[3].朱定华,吴建新,饶志强.模拟电子技术[M].北京:清华大学出版社,2005:151-155[4].高吉祥.模拟电子技术.北京:电子工业出版社[M],2004:88-93[5].高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:电子工业出版社,2002:56-59沈阳大学
本文标题:方波发生器-(2)
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