第一篇：模电课程设计
数字电子钟计时系统
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，和我们平时所用的机械式时钟相比，具有更高的准确性和直观性。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。在设计数字钟时，首先要了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。在制作数字钟的工程中进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。因为数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，可以我们学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
课程设计报告内容
1.设计任务与基本要求 1.1 设计任务 1.2 基本要求 2.设计方案
2.1 工作原理 2.2 原理方框图 3.单位电路模块设计
3.1 秒信号发生器荡器、分频器 3.2 秒、分计数器——60 进制计数器 3.3 时计数器——24 进制计数器 3.4 译码显示电路 3.5 校时电路 4.调试要点
4.1 标准信号源调试
4.2 时、分、秒及显示电路的调试 4.3 校时电路的测试 5.课程设计体会 附元器件材料清单
1.设计任务与基本要求
1.1 设计任务
根据所学的知识，用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟
1.2 基本要求
① 采用LED 显示累计时间“时”、“分”、“秒”。② 当电路发生走时误差时，具有校时功能。
2.设计原理
2.1 工作原理
数字电子钟电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译 码器及显示器、校时电路等组成。秒信号发生器是整个数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度
决定了计时钟计的质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得１ＨＺ的秒脉冲。将标准秒信号送入“秒计数器”“秒计数器”采用六十进制计数器每累计60 秒发出一个“分脉冲”信号该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器每累计60 分钟发出一个“时脉冲”信号该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24 进制计数器可实现对一天24 小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码通过六位LED 七段显示器显示出来。校时电路是用来对“时”、“分”、“显示数字进行校对调整的。本设计用中、、分、秒的数字电子钟，使其完成一下几项基本功能显示累计时间“时”、“分”、“秒”，具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时使其校正到标准时间。
2.2 原理方框图
数字电子钟的原理方框图如下图所示，由图知 该电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。
图1 数字电子钟系统图
3.单位电路模块设计
3.1 秒信号发生器
图2 秒信号发生器
秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的 质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1HZ 的秒脉冲。常用的 典型电路如上图所示。
CD4060 是14 位二进制计数器。它内部有14 级二分频器两个反相器。CP1、CP0 分别为时钟输入、输出端，即内部反相器G1 的输入、输出端。图中R 为 反馈电阻（10MΩ--100MΩ）,目的是为CMOS 反相器提供偏置，使其工作在放大状 态。C1 是频率微调电容，取100pF，C2 是温度特性校正用电容，取100pF。内部 反相器G2 起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768Hz 晶振。若要 得到1Hz 的脉冲，则需经过15 级二分频器完成。由于CD4060 只能实现14 级分 频，所以要外加一级分频器，可采用CD4013 双D 触发器完成。3.2 60 进制计数器
图3 60 进制计数器
由CD4029 极成的60 进制计数器如上图所示。首先将两片CD4029 设置成十 进制加法计数器。例如，将“Ｂ/Ｄ”接高电平。将第一片CD4029 计数器的进位输出CO 连到第二片CD4029 计数器的进位输入CI，这样两片计数器最大可实现100 进制的计数器。现在要设计一个６０进制的计数器，可以利用“反
馈置零”的方法。由于CD4029 属于异步置数，故当计数器
输出“2Q32Q22Q12Q0、1Q31Q21Q11Q0=0110、0000”时，通过门电路形成一置数脉冲 使计数器归零。上图可作为秒、分计数器。3.3 时计数器——24 进制计数器
当个位计数状态为“Q3Q2Q1Q0=0100”，十位计数器状态为
“Q3Q2Q1Q0=0010”时，要求计数器归零。通过把第一片的Q2、第二片的Q1 相与后 的信号送到个位、十位计数器的置数端PE，使计数器复零，从而极成24 进制计 数器。如下图所示。
图4 24 进制计数器
3.4 译码显示电路
译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED 七段数码管的译码器常用的有74LS47，74LS47 是BCD-7 段译码器/驱动器，其输出是OC 门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阳枀显示数码管。由74LS47 和LED 七段共阳数码管组成的一位数码显示电路如下图示。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。在数码管与电源之间串联的电阻R 为限流电阻，阻值为360Ω。
图5 一位BCD 译码显示电路
3.5 校时电路
数字钟启动后，每当数字钟显示与实际时间不符时，需要根据标准时间进
行校时。简单校时电路如下图所示，图中按键开关在实验中用导线短接代替。校“秒”时,采用等待校时。比如，当进行校时时，按下开关K1,此时门电路G1被封锁，秒计时暂停。当数字钟秒显示与标准时间秒数值相同时，立即松开K1，数字钟显示与标准时间秒计时同步运行，完成秒校时。校“分”、“时”，采用加速校时。如当进行分校时时，按下开关K2，由于G3 输出高电，G2G4 门电路被送到分计数器中，使分计数器以秒的节奏快速计数。当分计数器的显示与标准时间数值相符时，松开K2。当松开K2 时，门电路G2 封锁秒脉冲，输出高电平，门电路接受来自秒计数器的输出进位信号，使分计数器正常工作。同理，“时”校时电路与“分”校时电路工作原理相同。
图6 校时电路
4.调试要点
4.1 标准秒信号调试
用示波器观察CD4013 的输出应为一标准秒信号波形。4.2 时、分、秒及显示电路的调试
将秒信号分别引入到时、分、秒计数器单元电路中，观察电路的工作情况。4.3 校时电路的调试
将秒信号分别引入到校时电路中，分别按下K1 及K2，检查分计数器及时计 数器的工作情况。5.课程设计体会
在这次数字钟设计中，我学习课本内容之后，通过动手和一次次的失败，我更了解了芯片的结构及各种芯片的工作原理和具体的使用方法，对电子钟的设计、组装和调试。掌握了有关设计和数字电子技术的知识，也获得了宝贵的经验。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
熟练掌握课本知识，并将课本的知识应用在实际。我们学到的课本的知识 只有在实际中灵活的应用了，才能达到学以致用的目的。在实验过程中，不仅要把线连对，还要尽量少用线，使整体美观。
在实验中，出错的主要地方是接线和芯片的接触不好引起的，以后要仔细检查，以免再犯类似的错误。同时连线的时候要思路清晰，避免连错线。
了解了电子设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能 够更加熟练的用EWB 软件绘制电路原理图。并且，我的动手能力肯定要比以前要强，再遇到设计的问题，就不会害怕担心弄不好，因为我已经突破了一个设计的难关。课程设计有助于培养我们的兴趣和提高我们的动手能力，能够将理论与实践很好的结合起来，今后我会尽量的多做一些课程设计，提高自己各方面的能力。附录：（材料清单及材料功能）
材料清单: 1.元件清单： 集成元件：
CC4029×6，74LS47 ×6，LED 共阳显示器×6，CC4011 ×2，CC4081 ×1，CD4060 ×1，CD4013 ×1 电阻：
360W ×6，1M W ×1，10KW ×4 电容：
100pf ×2 晶体：
32768Hz ×1 面包板×1 2.工具：
镊子、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、表线、饭盒、电源线（2 根）3.仪器：
示波器、信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源（用法）、万用表（用法）
材料功能：
1.CD4011——四2 输入端与非门
2.74LS47——BCD7 段译码器/驱动器是一种与共阳枀数字显示器配合使用的集成译码器，输出低电平有效。
3.CD4029——二/
十、加/减、可预置的CMOS 计数器
表2 4029 功能表
4.CD4060——14 级串行二进制计数器/分频器和振荡器
说明：
Q4至 Q13——10 个输出端 Q13——214 分频 Q12——213 分频 ……
Cr——清零端(高电平有效)
5.CD4013——双D 主从触发器
功能表如下:
6.CD4081——四2 输入端与门
7.LED 共阳枀显示器
说明:7 段数码管是共阳显示电路,那就需要选用74LS47 译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg 的7 个发光二枀管的正枀连接在一起并接到5V 电源上,其 余的7 个负枀接到74LS47 相应的abcdefg 输出端上。无论共阴共阳7 段显示电 路,都需要加限流电阻,否则通电后就把7 段译码管烧坏。
第二篇：模电课程设计
河南理工大学万方科技学院
模拟电子课程设计
对讲机放大电路的设计
专业班级 ：电气13-3 姓
名 ：何水源
学
号 ：1316301140
一 设计方案
1．确定前置级电路方案：
①根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数，实际电路中，为使放大电路的性能稳定，都引入了一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。②．根据输入，输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射，共基，共基）及静态偏置电路。
③．根据三种耦合方式（阻容耦合，变压器耦合，直接耦合）的不同特点，选用合适的耦合方式。本电路级间耦合采用阻容耦合方式。
本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（ri>15K）,输出阻抗也不太低，负载取得电流也不太大（RL=2K）,因此前置级电路采用共射极电路。由于单级放大器的电压增益为35db左右，两级放大器的增益为65db左右，考虑到要引入一定深度的负反馈（一般为1+AF=10左右），而电路的增益要求为100倍，所以前置级用两级共射极电路组成。静态偏置采用典型的工作点稳定电路。
2.确定功率放大器电路方案：
功率放大器的电路形式很多，有双电源的OTL互补对称功放电路、单电源供电的OTL功放电路、BTL桥式推勉功放电路和变压器耦合功放电路等。这些电路各有特点，可根据要求和具备的实验条件综合考虑，做出选择。
本方案的输出功率较小，可采用单电源供电的OCL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射极放大电路，输出级由互补推动输出，工作在甲乙类状态下，得到较大的输出功率。
图1-4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节Rp，就可以使IRH、UB5和UB6达到所需数值，给T5、T6 提供一个合适的偏置，从而使A点电位UA=UC6=VCC/2。
当Ui=Uimsinwt时，在信号的负半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过RL，同时电容C5被充电，形成输出电压Uo的正半周波形，在信号的正半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T5导通、T6截止，则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过RL，和T5放电，形成输出电压Uo的负半周波形。当Ui周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载RL上就可以得到完整的正弦波。
为使输出电压达到最大峰值UCC/2，采用自举电路的OTL功放电路。
当Ui=0时，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，电容C3两端电压UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。当R11C4乘积足够大时，则可以认为UC4基本为常数，不随Ui而变化。这样，当Ui为负半周时，T5导通，UA向更正的方向变化。由于B点电位UB=UC4+UA，B点电位也将自动随着A点电位升高。因而，即使输出电压Uo幅度升的很高也有足够的电流通过T5基极，使T5充分导电。这种工作方式叫“自举“，意思是电路本身把UB提高了。
四、计算原件参数
依据基本设计方案计算元件参数
电路方案确定以后，要根据给定的技术要求进行元件参数的选择。在确定元件参数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。1).确定电源电压 Vcc应满足要求：
Vcc 〉2Vom+VE+VCES Vom= 1.4V VE为三极管发射极电压，一般取1~3V，VCES为晶体管饱和压降，一般取1V。
2．前置放大级参数确定 a）确定T2级的参数
集电极电阻R8，发射极电阻R9，T3型号，基极偏置电阻R6、R7。
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2 VCEQ2= ICQ2 VCEQ2 > Vom+VCES R9=VE2/ICQ2 指标中，RL=2KΩ，取VE2=3V，VCES=1V； 确定R8=3.5KΩ，R9=1.5KΩ，取标称值，R8=3.3KΩ，R9=1.5KΩ，则静态值ICQ=2mA，VCEQ2=2.4V。确定T2级三极管参数：
晶体管的选取主要依据晶体管的三个极限参数： BVCEO > 三极管c-e间最大电压VCEmax ICM>三极管工作时的最大电流ICmax PCM > 三极管工作时的最大功耗PCmax VCE最大值为: VCE2max=Vcc IC2的最大值为: IC2max =2ICQ2 T2的最大功耗为：PCmax= VCEQ2 · ICQ 因此T2的参数应满足： BVCEO > 12V ICM>2ICQ2 = 4mA PCM > VCEQ2 · ICQ2 = 4.8mW 选用3DG系列小功率三极管，β2=80。确定T2级基极电阻参数： 选取原则：
1.基极电压VB2越稳定，则电路的稳定性越好，需满足IR ＞ ＞ IB 2.IR不能过大，否则R6、R7的值太小。会增加电源的消耗；使第二级的输入电阻降低，从而使第一级的放大倍数降低。
为了使VB2稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，按下式选取IR的值： IR=（5 ~ 10）IBQ 硅管 IR=（10 ~ 15）IBQ 锗管
本电路选用硅管，取 IR= 5 IBQ，则：
T1级发射极、集电极电阻及静态工作点：
因为T1级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电流不能太小。在工程计算中，一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取： I CQ1 = 0.1~1 mA 硅管
I CQ1 = 0.1~2 mA 锗管 本电路选用硅管，取IR=5IBQ
取标称值R1=12K，R4=56，R5=5.6K。T1级三极管参数：
BVCEO > 12V，ICM > 0.5 mA，PCM > 1.5 mW 选用3DG—三极管可以满足要求。确定T1级基极电阻参数： 取IR= 10 IBQ1，VE1 = 3V
耦 合 电 容 ： 2 ～ 10 μF 发射极旁路电容： 150 ～ 200 μF
d）反馈网络的计算 Rf = 100R4-R4=5.5K 取Rf = 5.6K，Cf=10μF
根据上述的计算结果，得到电路图1-6，可将电路仿真，如不能达到设计要求，修改电路使其达到设计要求。然后将仿真后的电路实际安装调试。
五、对讲机的安装
(1)熟悉电路元件，发对讲机装配零件，检查和熟悉各种零件 周二，老师首先让我们熟悉对讲机的电路图和熟悉电路元件，这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器仪表，和识别检测常用的电子元件。
这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注1～4位整数时，其单位是pF，标注为小数时，其单位是µF。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是NPN或PNP型，以及各管脚所代表的极性。而这些的判断都需要使用万用表。判断极性：对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为EBC极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为EBC极。对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为EBC极。判断三极管的类型：在基于以上极性判断的前提下，NPN管，基极接黑表笔，测得电阻较小。PNP管正好相反。以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。
(2)焊接各种零件并交对讲机
周二下午，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟很少有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作对讲机的成败。因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻心的。
最终我们在这一天的实习中，焊接了十几个元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢靠容易形成虚焊，之后有了经验就采取卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接电容，焊接电容时一定要特别注意电容的正负极。然后是三极管，焊接时注意三极管的极性，管脚要放入相应位置。另外，由于这次课程设计使用的电路板并不是印刷好的电路板，所已焊接时电路板上元件的连接要用导线来连接，这就要求我们在焊接之前就要先把原件布局好。焊接完电路板的电子元件后，就要处理电源同电路板的连接，这需要我们引出导线以方便接下来的调试和数据测量。
六、调试方法
1．仿真调试步骤：通过仿真测试，如不能达到设计要求，则应修改电路，使其满足要求。
⑴使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。
⑵对电路进行直流分析，判断放大电路及功放级的电路状态。⑶对电路进行交流分析，通过对不同节点的分析观察其幅频特性和相频特性是否满足设计要求。
⑷对电路进行瞬态分析（示波器），观察放大级输出的波形，波形不失真，输出电压、失真度、带宽等指标达到要求。
2．实际电路调试
在仿真的基础上，焊好电路并检查无误后，即可进行调试。如果设计正确，前置放大级一般不必调整就可以正常工作。3．OTL输出级的简单调整方法： ①调解Rp使A点电位为Vcc/2。②调解R13使ICQ4、5 =（5 ~ 10）m A 其中 1）、2）两步要反复调解，直到达到要求为止。经上述调试后，放大器就能正常工作。按图1-1 接好线路，K拨在图中位置，对着Y2讲话时，Y1处应能听到Y1放出的清晰、宏亮的声音。当K拨到另一位置时，对着Y1讲话时，Y2处应能听到Y1放出的清晰、宏亮的声音。
最后需要说明的是，如按图1-1 接好线路后，扬声器中有广播电台的声音，则应放在放大器的输入端与地之间接一电容，其容量为0.01μF，也可由试验确定。
七、实际电路测量数据： 信号源电压：Us=10mV 输入电压：Ui=9.66mV
输入电阻：Ri=[Ui/（Us-Ui）]R=34.7K 前置级输出电压：Uo1=0.975V 放大倍数：Av=Vo1/Ui=97.5 频宽：29Hz~~2.03MHz 输出电压：Uo=2.43V 三极管各极电压：
T1：VEQ=2.8V;VBQ=3.4V;VCQ=6V T2：VEQ=2.7V;VBQ=3.3V;VCQ=5.6V T3：VEQ=5V;VBQ=5.7V;VCQ=12V T4：VEQ=2.1V;VBQ=2.8V;VCQ=5.8V T5：VEQ=6.2V;VBQ=6.8V;VCQ=12V T6：VEQ=6.4V;VBQ=5.8V;VCQ=0V
八、所用仪器设备 1.计算机及电路仿真软件。2.信号发生器。3.示波器。4.稳压电源。5.稳压电源。6.晶体管毫伏表。7.万用表。
九、心得体会
一周的课程设计在充忙的生活中很快过去了，经过一周的课程设计的学习，我已经自己能制作一个对讲机，这其中的兴奋是无法用言语表达的。学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，本周必须完成模电的课程设计。任务对我们来说，显得很重。为了较好的完成模电的课程设计，我经常放学好在实验室加班。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。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铺展了道路。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的一大收获。
十、参考资料： 电子技术基础（模拟部分）康华光 高等教育出版社 模拟电子技术基础 童诗白 华成英 高等教育出版社 模拟电子技术课程设计 电气工程系 中原工学院电子电工教研室
电子线路课程设计 华永平华南大学出版社 电子技术基础实验与课程设计 高吉祥 电子工业出版社 电工电子技术实习与课程设计 华荣茂 电子工业出版社
第三篇：模电课程设计
设计题目
正弦波方波三角波产生电路
电子信息工程082 姓名：XXX
学号:XXXXXXX
目录
1设计的目的及任务…………………………………………………（3）
1．1 课程设计的目的……………………………………………（3）1．2 课程设计的任务与要求……………………………………（3）1．3 课程设计的技术指标………………………………………（3）总体电路设方案……………………………………………………（4）
2.1 正弦波发生电路的工作原理…………………………………（4）2.2 正弦波转换方波电路的工作原理……………………………（5）2.3 方波转换成三角波电路的工作原理…………………………（7）2.4 总电路图………………………………………………………（8）
3单元电路设计…………………………………………………………（9）
3.1 正弦波发生电路的设计………………………………………（9）3.2 正弦波转换方波电路的设计…………………………………（10）3.3 方波转换成三角波电路的设计………………………………（12）电路调试或仿真 ……………………………………………………（14）
4．1 电路仿真……………………………………………………（14）4．2 调试方法与调试过程………………………………………（12）收获体会……………………………………………………………（15）参考文献……………………………………………………………（16）
一 设计的目的及任务
1．1课程设计的目的：
1．掌握电子系统的一般设计方法
2．掌握模拟IC器件的应用
3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试
5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
1．2课程设计任务与要求：
1.设计一个能产生正弦波、方波、三角波信号发生器，2能同时输出一定频率一定幅度的3种波形：正弦波、和三
角波；
3可以用±12V或±15V直流稳压电源供电；
1．3 课程设计的技术指标：
1．设计、组装、调试函数发生器
2．输出波形：正弦波、方波、三角波； 3．频率范围 ：在10－10000Hz范围内可调 ；
4．输出电压：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正
弦波UＰ－Ｐ>1V。
RC正弦波振荡电路
常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。
串并联网络在此作为选频和反馈网络。它的电路图如图（1）所示： 它的起振条件为：
。它的振荡频率为：
它主要用于低频振荡。要想产生更高频率的正弦信号，一般采用LC正弦波振荡电路。它的振荡频率为：
。石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。
图（1）
2.2 正弦波转换方波电路的工作原理:
在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。而滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能
力。从反向输入端输人的滞回比较器电路如图1a所示，滞回比较器电路中引人了正反馈。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，UO＝±UZ。集成运放反相输人端电位UP＝UI同相输入端电位
令UN=UP求出的uI就是阀值电压，因此得出
输出电压在输人电压u，等于阀值电压时是如何变化的呢？假设uI<-UT，那么UN一定小于up，因而UO＝+UZ，所以uP=+UYO。只有当输人电压uI增大到+UT，再增大一个无穷小量时，输出电压UO才会从+UT跃变为-UT。同理，假设UI>+UT，那么UN一定大于uP，因而UO＝-UZ，所以uP＝-UT。只有当输人电压UI减小到-UT，再减小一个无穷小量时，输出电压UO才会从-UT跃变为+UT。可见，UO从+UT跃变为-UT和从-UT跃变为+UT的阀值电压是不同的，电压传输特性如图b)所不。
从电压传输特性上可以看出，当-UT＜uI＜+UT时，UO可能是-UT，也可能是+UT。如果uI是从小于-UT，的值逐渐增大到-UT 实际上，由于集成运放的开环差模增益不是无穷大，只有当它的差模输人电压足够大时，输出电压UO才为±UZ。UO在从+UT变为-UT或从-UT变为+UT的过程中，随着uI的变化，将经过线性区，并需要一定的时间。滞回比较器中引人了正反馈，加快了UO的转换速度。例如，当UO＝+UZ、uP=+UT时，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即会产生如下的正反馈过程：UO的下降导致uP下降，而UP的下降又使得UO进一步下降，反馈的结果使UO迅速变为－UT，从而获得较为理想的电压传输特性。本电路中该电路的作用是将正弦信号转变成方波信号，其传输特性曲线如下图所示： 正弦波传输特性 2.3 方波转换成三角波电路的工作原理： 当输入信号为方波时，其输出信号为三角波，电路波形图如下： 2.4总电路图 三 单元电路设计 3.1 正弦波发生电路的设计 本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，其电路图如下所示 RC桥式正弦振荡电路 该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 此时输出电压系数为 Au=1+(Rf+rd)/R1 RC振荡的频率为：f0=1/(2∏RC)该电路中R=51K C=10nF f0=1/(2*3.14*51000*10)≈312Hz T=1/f0=1/312=3.2*10S=3.2ms 用Multisim10.0对电路进行仿真得到下图 3仿真波形 从图中可得出产生的正弦波最大值Umax=13.000V;T=799.220us×4=3196.88us≈3.2ms.F0=1/T=312Hz.仿真得出的数据与理论计算一样，电路正确。 3.2 正弦波转换方波电路的设计 本电路中采用滞回电压比较器将正弦波转成方波，其电路原理如下图所示 滞回电压比较器电路原理图 滞回电压比较器原理前面有描述，此处不赘述。 本电路中用到的稳压管为1N5759A，其稳压电压为±1.7V 电路中阈值电压为： R2R1 UT1=UREF-UZ R1R2R1R2 R2R1 UT2=UREF+UZ R1R2R1R2 本电路中UREF=0，所以 R1 UT1=-UZ R1R2 UT2= R1UZ R1R2 用Multisim10.0对其进行仿真得到如下波形图 波形仿真： 112 t2 四 电路调试或仿真 4．1 电路仿真 电路总体仿真图如下所示 4．2 调试方法与调试过程 总电路图如下所示 六 参考文献 童诗白主编．模拟电子技术基础（第三版）．北京：高教出版社，2001 李万臣主编．模拟电子技术基础与课程设计.哈尔滨工程大学出版社，2001.3 胡宴如主编.模拟电子技术.北京.高等教育出版社，2000 《模拟电子技术课程设计》教学大纲 《Analog circuit course design》 总学时数： 1周学分数：1其中：实验（上机）学时：1周适用专业：电子信息、通信执笔者： 吴学民（副教授） 一、课程的性质、目的和任务 本课程是电子信息专业和通信专业的学科基础课--模拟电子技术的一个实践教学环节。 本课程的目的和任务是：使学生初步了解和掌握一个电子电路的设计、调试的过程；能进一步巩固课堂上学到的理论知识；对学生进行一些如何进行实际技术工作的训练。 二、课程教学的基本要求 通过一周的课程设计，使学生掌握一个较为复杂的模拟电子电路的设计和制作的方法；理解教师提供的电子电路的工作原理 三、课程的教学内容、重点和难点 本课程主要内容是：用一周的时间让学生独立进行一个电子电路的设计，制作和调试。本课程是在模拟电路课程结束之后的一次设计实践。选题很重要，既要有综合性，有一定的难度，又要让学生能在一周内完成。以下题目可作为参考： 1．函数发生器 2．稳压电源 3．数字频率计 4．智力竞赛抢答器 5．数字显示电容测试仪 6．光电计数器等 7．功率放大电路 四、课程各教学环节的要求 考核环节主要根据学生在课程进行过程中表现出来的求知务实的态度、动手能力、制作的实验电路的水平和设计报告综合评定。按优、良、中、差分等。 五、学时分配（略） 六、本课程与其它课程的关系 本课程的先修课程：模拟电子技术。它也为以后的毕业设计提供一个基础。 七、教材及教学参考书 1．《电子技术基础课程设计》孙梅生等编 北京: 高等教育出版社, 1989.10 2．《电子技术实验与课程设计》 毕满清 北京: 机械工业出版社, 1995年10月 门铃对讲系统 课题名称：门铃对讲设计 姓名： 何伟伟 专业： 电子信息科学与技术 班级： 2008-1 学号： 0801050107 指导教师：王桂海 信息科学与工程学院电子信息系 2010 年 07 月 05 日 门铃对讲系统 摘要： 本课题设计了一个以设计对讲电路为核心的楼宇式门铃对讲系统。该门铃对讲系统主要短时间按键有效、用户响铃设计、电压放大器设计、无输出变压器的功率放大器设计（OCL电路）、双向对话模块等组成。采用了LM386集成运放（由于仿真时Multisim软件无法找到，故用分离元件代替）和OP07集成功放、JK锁存器、继电器、电阻、电容元件、直流电源及各种测量仿真器件等，实现了访客用户选择、呼叫、双向对讲功能，同时还添加了按键亮灯指示、键盘荧光显示及免打扰功能等，其静态功耗可达0.5W, 真正实现了超低功耗，使该门铃对讲系统更加人性化和实用化。 与传统的门铃对讲系统相比，该设计具有保真度高、可靠性高、可扩展性强、易操作性好等特点，可用于普通小区或楼宇使用。 关键词：门铃 楼宇 双向对讲 门铃对讲系统 前言 如今社会发展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越满足温饱的需要，现在讲究如何更好的生活，我国很大一部人分人居住小区，居民都希望有着良好的环境和安全感，过上更加安逸的生活。社区的发展需有这些基本条件才能吸引购买力，房地产发展商将面临一些实际问题：对于如何保障社区的安全及在管理上的方便，即能保障发展商的利益又能保障居住社区人员的需求及安全感、归属感，这是一个新的课题，让发展商去面对和解决好。小区门铃对讲系统方案设计，在保障资金投入合理的情况下让社区形成一个安全、舒适的文明社区。另一方面，最近五年的时间内，随着中国内地经济的稳步发展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市场。随着商品房的大量推出，地产商直接的竞争也越来越激烈，要实现商品房的良好销售业绩，推向市场的楼盘开始需要有良好的概念才能在市场竞争中取得成功。于是智能小区的概念几年前开始导入中国内地并迅速蔓延，以至于出现不是智能小区楼盘很难销售的情况。 随着城市的不断发展，现代生活小区作为一种新颖的居家理念及物业管理模式越来越成为社会的需求及认同。智能楼宇管理和楼宇可视对讲系统及产品的生产商应及时跟踪市场需求，不断创新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未来建筑的发展方向，特别是随着21世纪的到来，现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。 技术方案比较： (一)音频运算放大器的选择： 门铃对讲系统 方案一OP37为低噪声高速精密运放，转换速率很高，带宽很大，适合做音频放大，但它的价格高，成本大，故不采用。 方案二：OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求，价格低廉，故选此方案。 方案三：利用分立元件实现，即可以熟悉Multisim软件，又可以对课本中有关三极管的知识加以巩固，故优先选择； 本课题设计重点、难点： 系统中如何正确分使用立元件完成特定功能关键； 分立元件中三极管、电阻、电容是构成所有电路的基础，故能充分理解它的特性不是易事，这需要很扎实的基本功，否则实验起来很浪费时间，就像笔者遇到的困难一样，对于电压放大倍数、饱和失真、截止失真、动态特性、静态工作点的选取、互补功率放大器的设计、放大倍数计算、功率计算，由于失调电压及失调电流的存在，运放输入为零时输出往往不为零。对于内部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在零输入时输出为零。对于单电源功电的运放，常需在输入端加直流偏置电压，设置合适的静态输出电压，以便能放大正、负两个方向的变化信号。电路自激震荡的消除也是一个涉及的难点。 门铃对讲系统 目录 第一章 总体设计思路 1.1总体描述与系统框架： 1.2设计框图;第二章 有关楼宇和用户的设计 2．1 确保短时间按键有效的设计 2．1用户响铃设计 第三章 对讲电路的设计 3.1 电压放大器设计 3.2 功率放大器设计 第四章 设计总结 4.1 实验结论 4．2 参考文献 4.2 实验心得 第五章 附录及说明 门铃对讲系统 第一章 总体设计 1.1总体描述与系统框架： 该门铃对讲系统的设计主要应用模拟电子技术和数字电子技术的知识，旨在实现楼宇门铃对讲功能。功能实现流程如下： 图1-1 1.2设计框图：用总实验图代替： 门铃对讲系统 第二章 有关楼宇和用户的设计 2．1确保短时间按键有效的设计 课题选用JK锁存器复位功能由异步JK触发器的异步复位端控制。异步JK锁存器的特性如下描述： J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻转；没有时钟触发也是保持； 实验图如下： 原理:开关打向上为1，打向下为0，只要是按了（打向上），锁存器就是所存起来，后来虽为0，但是它一直保持，故Q输出一直为1，知道后来复位。 2．2 用户响铃设计 实验图如下： 门铃对讲系统 原理：按铃前开关A处于断开状态，按铃后开关接通，利用555定时器构成多谐振荡器，其中利用了电容C3的充放电，电流的方向使得D1、D2轮流导通（二极管的单向导电性），充放电时构成回路的电阻不同其充放电时间也不一，电流大小不同，由喇叭发出声音不同，有两种叮、咚声音，这就是用户听到的声音。 结论：发出了咚声音。 第三章 对讲电路的设计 3.1电压放大器： 实验图如下： 说明：本课题用0.3v电压代替从话筒传出的信号大小（经验值），频率用一千赫兹，声音信号含有较多频率成分，但是本放大器对一切频率都有相同作用，说明了此放大器的实用性，门铃对讲系统 结论：电压经放大之达到4.3v（由上图示波器所示），使得信号传到用户时可以直接经功率放大器输出。 3.2功率放大器： 实验图如下： 门铃对讲系统 结论：图最右边为Speker,阻值为8欧姆，图中所示电压值大小为4.3v，本课题采用互补式功率放大器，能克服交越失真，功率计算为： pu22R4.32281.1156w 由计算可得P=1.1156w,满足了驱动听筒的要求，故方案可行。 第四章 设计总结 4.1 实验结论： 实验每个部分均较理想，实现了相关功能，详细请见每部分实验图 4．2 参考文献： 童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社 1980年 4．3实验心得 通过做本课题的内容，前前后后花费两个星期，自知，内容较为简单，但做起来并非如想象得那样顺利，每一个小小的错误（电容、电阻的大小）就会导致没有结果，什么也没有，故联想到，要想学好本门课程知识，得从基础抓起，先分立，后集成，只有这样，才能为以后所学课程做好准备，同时，也坚定了自己要好 第五章 附录及说明 （1）电压放大器：纯属用三极管、电阻、旁路电容构成。 （2）低功率音频放大：功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。要求放大电路有足够大的输出功率，驱动扬声器，使之发声。 门铃对讲系统 （3）用户选择控制：方案可如下： A/D转换器、译码器、D/A转换器构成，纯属数字电路课程内容，很容易即可实现，这里就不作为设计的内容，故略。 （4）电磁继电器： 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 说明：继电器在本课题中有用到，但是在软件中无法找到适合本课题的电磁继电器，原理很简单（利用电流磁效应来工作），与模拟电路课程无直接关系，故可略去。第四篇：模电课程设计
第五篇：模电课程设计
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