模电课程设计报告

第一篇：模电课程设计报告

合肥學院

模拟电子电子技术

课程设计报告书

系部名称：

班

级：

学

号： 1305061036

姓

名：

指导教师：

2013年 12月27 日

合肥學院

目录

1．课程设计的内容.....................................................................3 2.电路分析.............................................................................3 3.电路设计.............................................................................4 4.设计心得.............................................................................8 5.参考文献.............................................................................8

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一．课程设计的内容

1：在仿真环境下测试共发射极的NPN三极管的输出特性

通过仿真软件（proteus 7.8）搭建合适的电路，验证并分析共发射极NPN三极管的三种工作状态（截止、放大、饱和）。2：设计有源带通滤波电路并仿真

在仿真环境下自建一个合理的带通滤波电路。要求：(1)信号通过的频率范围f在100Hz至10KHz；（2）滤波电路在1KHz的幅频响应必须在（-1dB-+1dB）范围内，而在100Hz至10KHz滤波电路的幅频衰减应当在1KHz时值的（-3dB-+3dB）范围内；（3）在10Hz时幅频衰减应为26dB，而在100KHz时的幅频衰减应至少为16dB。

二.电路分析

1：共发射极的NPN三极管电路

由经典共发射极的NPN三极管的电路接法知，其中BJT是核心原件，起放大作用。直流电源VBB通过Rb给BJT的发射极提供正偏电压，并产生基极电流Ib。直流电源VCC通过电阻Rc，并与VBB和Rb 配合，给集电极提供反/正偏电压，使BJT工作于截止、放大、饱和状态。当然，在实际应用中人们将基极直流电源VBB与集电极直流电源VCC合并，通过Rb提供基极偏流及偏压。2：有源带通滤波电路

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由经典的有源高通、低通滤波电路的幅频响应知，构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止频率Fh大于高通滤波电路的截止频率FL，那么两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。

三.电路设计

1：共发射极的NPN三极管电路

设三极管为理想的，Bj=10.66，VCC=12V,Vbe=0.6V通过一个单刀三瓣开关分别接到三个不同支路上。

当三极管饱和时，则集电极电流Ic=（12/4）x 10=3mA 此时Ib=Ic/Bj=0.28mA，由VCR知基极电阻Rb=（12-Vbe）/Ib=40.7K.不难得知，要使BJT工作与放大状态下，在电源电压为12V的状态下且R1=4K，则基极偏置电阻Rb不能小于40.7K。

因此，为了观察到三种不同状态变化，在此我们选择R2=50K，R3=30K，即在接通到R2支路上时，观察BJT的放大状态，而在R3支路上时，BJT应处于饱和态；对于截止状态，则只需要将基极处于反偏状态即可，当然考虑到对BJT的保护，这里串接一个R4=30K电阻起限流作用。具体电路及仿真效果如下：

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图1（放大状态）

图2（饱和状态）

图3（截止状态）

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2：有源带通滤波电路

这是一个通带频率范围约为100Hz—10KHz的通带滤波电路，在通带内我们设计为单位增益。由要求知，在频率低端f=10Hz时，幅频响应至少衰减20dB。在频率高端f=100K时，幅频响应要求衰减不小于16dB.因此可选择一个二阶低通滤波电路的截止频率fH=10KHz，一个二阶高通滤波电路的截止频率fL=100Hz，有源器件采用运放LM324，构成所要求的带通滤波电路。故选择二阶巴特沃思滤波器，其增益Avf=1.586，因此，有两级串联的带通滤波电路的通带电压增益（Avf）2=2.515,由于所需要的通带增益为0dB，因此在低通滤波器的输入部分加了一个有电阻R1、R2组成的分压器。

器件参数的选择及计算：在选用器件时，应当考虑由于原件参数误差对传递函数存在影响。现规定选择电阻值的容差为1%，电容值的容差为5%。由于每个电路包含若干电阻器和两个电容器，预计存在的截止频率可能存在较大误差。为了确保在100Hz和10KHz处的衰减不大于3dB。现以额定截止频率90Hz和11KHz进行设计。

前已经指出，在运放电路中的电阻不宜选择过大或者过小。一般选择几千欧到几十千欧比较合适。因此，在选选择低通级电路的电容值为1000pF,高通级电路的电容值为0.1uF。然后由式Wc=1/RC可计算出精确的电阻值。对于低通级，由于已知C=1000pF和fH=11KHz,由上式得R3=14.47K欧，现选择标称电阻14K欧。对于高通级可做同样的计算得R6=R7=18K。考虑到已知Avf=1.586，同时尽量要使运放

合肥學院 的同相输入端和反向输入端对地的直流电阻基本相等，现选择R5=68K欧，R8=82K欧，由此可计算出R4=（Avf-1）R5=39.8K欧，R9=（Avf-1）R10=48K欧。设计完成的电路如下图4所示，信号源Vi通过R1与R2进行衰减，它的戴维南电阻是R1和R2的并联值，这个电阻应当等于低通级电阻R3（=14K欧）。因此，有R1*R2/(R1+R2)=R3=14欧，由于整个滤波电路通带增益是电压分压器比值和滤波器部分增益的乘积，且应当等于单位增益，故有（R1*R2/(R1+R2)）*（Avf）=1，综合上述两个等式，得R1=35.7K欧和R2=23.2K欧。具体电路仿真如下：

图4（整体电路）

图5（幅频响应曲线）

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四.心得体会

写着写着，此次的课程设计报告已在终点处向我招手，这也标志着本学期的模电学习任务即将被“终结”；回首自己在这一阶段的学习情况，感觉还是不错的（考试不列入感知范围内），尤其是对BJT、运放、滤波器有了更加深刻的理解，当然这主要依赖于老师在课堂上的细心讲解和课下的认真指导。就仅针对于本次的课程设计来说，让课本知识和实践运用进行了一次“无缝隙”的连接，使得自己在原有的基础上得到的进一步的提升，这也主要源于对proteus软件的不熟悉、滤波器电路理解的比较肤浅等，正是由于这些开始令人厌烦、苦劳、纠结的问题，才”酝酿”出本次看似完美的报告；当然对于模电的学习进程不随报告的终结而终结，而是像计算机软件那样保持不断的更新和良好的运行！

五.参考文献

[1] 康华光.《电子技术基础（模拟部分）》 高等教育出版社，2004 [2] 百度百科

带通滤波器

[3] 周润景.PROTEUS入门实用教程.北京：机械工业出版社，2010

第二篇：模电课程设计报告

通信原理课程设计报告

(空一行)

(空一行)

第章(3号黑体居中)

(空一行)

1.1□□□□□□□（4号黑体左起顶格）

1.1.1□□□□□□□□□□□□（小4号黑体左起顶格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4号宋体，行距1.5，字距为默认值)

1.2□□□□□□□（4号黑体左起顶格）

1.2.1□□□□□□□□□□□□（小4号黑体左起顶格）

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□(正文小4号宋体，行距1.5，字距为默认值)

(空一行)

参考文献（3号黑体居中）

(空一行)

[1]作者.文献题名[M].出版地：出版者，出版年.起止页码(可选)(小4号宋体顶格)

[2]主要责任者.文献题目[J].刊名，年，卷(期)：起止页码.(小4号宋体顶格)

体会与建议（3号黑体居中）

(空一行)

(内容小4号宋体,首行缩进2个字符)

附录（3号黑体）(空一行)

(附录内容小4号宋体,首行缩进2个字符)

第三篇：模电课程设计报告

函数信号发生器的设计与制作

张佳勇 欧美学院 机电科学与工程系电气工程及其自动化1001

摘要：

模拟电子电路中，常常需要何种波形信号，如正弦波、矩形波、三角波等，作为测试信号或控制信号等。为了采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要将信号进行变换，如将电压变换成电流、将电流变换成电压、将电压变换成频率与之成正比的脉冲。而我要做的就是设计一个能够同时产生正弦波、矩形波、三角波的这样一个电路。

矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是他的重要组成部分，因为产生震荡，就是要求输出状态应该按一定的时间间隔交替变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持时间。我选用LM358这样一种比较器。

在产生矩形波的电路后面接一个三角波发生器，矩形波输入的前提条件下经过积分获得三角波。

在三角波为固定频率过频率变化很小的情况下，采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。关键词：

矩形波 三角波 正弦波 比较器 积分放大电路 低通滤波器 差分放大器

一、设计任务及要求

1.任务

设计一台函数信号发生器，能够发出方波信号、三角波信号和正弦波信号；

2.要求

输出波形的频率范围是10HZ~100HZ 100HZ~1KHZ 1KHZ~10KHZ，且连续可调； 方波幅值是10V，失真较小； 三角波峰值30V； 正弦波幅值为10V； 各种波形幅值均连续可调；

二、方案设计与论证

方案一

应用运算放大器做出的比较器电路产生方波，方波通过积分电路产生三角波，再由三角波通过低通滤波电路产生正弦波。方案二

由比较器和积分器组成方波——三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波（三角波的频率可通过电容的大小进行更改），三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

三、单元电路设计与参数计算

1.方案一

没有接通时，=0V，滞回比较器=+同时=+跳变到-当=-给C冲电，使。时，=

·（-），同时C使

降低，在在﹥之前=-不，则集成运放同相输入端=﹥之前，=+

不变；当

·，﹥时，由0上升，在变，当方波部分 时，跳变到+。

方波的波幅由稳压二极管的参数决定，方波的周期取决于充放电回路RC的数值。若R或C其中一个增大，周期T也会增大。≈≈T=T=（三角波部分

在方波发生电路中，当阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成是近似三角波。所以只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。当方波发生电路的输出电压线性下降：而当

=+

=-时，积分运算电路的输出电压

将C C ≈()C)

时，将线性上升。

不是+

就是-，所以输出电压的表达式为

积分电路的输入电压式中

()为初态时正好从-2

跃变为+，则式子变为

积分电路反响积分，随时间的增长线性下降，一旦=从+跃变为-，式子变为，再稍减小，将

()为产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，再稍加增大，将从-跃变为+

随时间的增长线性，回到初态，积分增大，一旦电路又开始反向积分。电路重复上述过程。因此产生震荡。由以上分析可知，是三角波，幅值为±；

是方波，幅值为±，由于积分电路引入了深度电压负反馈，所以在负载电阻相当大的变化范围里，三角波电压几乎不变。设正向积分起始值为-，中了值为+，积分时间为二分之一周期，则有

震荡频率为f=调节电路中的，可以改变震荡频率和三角波的幅值。

在三角波电压为固定频率或频变化很小的情况下，可以考虑低通滤波的方法将三角波变换为正弦波，输入电压的频率等于输出电压的频率。

将三角波按傅里叶级数展开

其中方案二

方波电路的工作原理

从一般原理来分析，可以在滞回比较器电路的基础上，靠正反馈和RC充放电回路组成矩形波发生电路。由于滞回比较器的输出只有两种可能的状态：高电平是三角波的幅值 或低电平。两种不同的输出电平使RC电路进行充电或放电，于是电容上的电压升高或降低，而电容的电压有作为滞回比较器的输入电压，控制其输出端状态发生跳变，从而使RC电路有充电过程变成放电过程或相反。如此循环往复，周而复始，最后在滞回比较器的输出端即可得到一个高低电平变化周期性交替的方波信号。

设Uo1=+Uz,则

U+ = R2（+Uz）/（R2+R3+Rp1）+（R3+Rw1）Uia/（R2+R3+ Rp1）=0

(1)将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia＿为

Uia＿

=R2*Uz/（R3+ Rp1）

(2)若Uo1=-Uz，则比较器翻转的上门限电位Uia+为

Uia+=-R2（-Uz）/（R3+ Rp1）=Uia＿ = 2*R2*Uz/（R3+ Rp1）

(4)

3.方波——三角波转换原理

在产生方波信号之后，利用此波形输入到一个积分电路便可输出一个三角波。由于三角波信号是电容的充放电过程形成的指数曲线，所以线性度较差。为了能够得到线性度比较好的三角波，可以将运放和几个电阻、电容构成积分电路。运放接成积分电路形式，利用电路的自激振荡，由滞回比较电路输出的方波信号，经过积分电路后产生三角波信号，输出。运放U2与R4、RP2、C4及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为

Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4

当Uo1=+Uz时，Uo2=-（+Uz）t/（R4+Rp2）C4 =-Uz*t/（R4+ Rp2）C4

当Uo1=-Uz时，Uo2=-（-Uz）t/（R4+ Rp2）C4 =Uz*t/（R4+ Rp2）C4 方波－三角波的频率为：

f=(R3+R)/4R2(Rp14Rp2)C

其中

R2/（R3+Rp1）≥1/3 取R2=10KΩ ,则R3Rp1=30 KΩ 取R3=20 KΩ，则Rp1=20 KΩ 由于f=(R3+Rp1)/4R2(R4Rp2)C

故R4Rp2=3/4fc 取R4=5.1KΩ,Rp2=100 KΩ 当10 Hz≤ƒ≤100 Hz, 取C=1μF;当100 Hz≤ƒ≤1KHz, 取C=0.1μF;当1KHz≤ƒ≤10KHz, 取C=0.01μF.三角波——正弦波转换电路的工作原理

本设计方案中主要采用有差分放大器来完成。差分放大器为输入阻抗高，抗干扰能力强，可以有效的抑制零点漂移，利用差分放大电路传输特性曲线的非线形，将三角波型号转化为正弦波信号，传输特性曲线越对称，线形区越好，三角波的幅值U应正好是晶体管饱和区和截止区。运放U2与R4、RP2、C4及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为Uo2=-∫Uo1*dt/（R4+Rp2）C4 途中RP3调节三角波的幅度，RP4调节差分放大电路的对称性，其并联RE1用来减小差分放大电路的线形区，电容C5、C6、C7为隔直电容。由于输出频率较低，所以其容量一般较大。C8为滤波电容，以消除谐波分量，改善输出波形，差分放大器的静态工作点可通过观测传输型曲线，调整RP4和R6确定。

四、总原理图及元器件清单 原理图

1、方案一

2、方案二 原件清单

原件序号123456789原件名称双踪示波器运算放大器二极管稳压二极管电阻滑动变阻器电容开关电源主要参数XSCLM324AJ1N9141N4740A1K,25K,50K,500K5OK,100K30nF,10nF,430nF5V数量334273313备注

五、性能测试与分析 1.方波

方案一

R5=50KΩ，50%

R5=50kΩ 15%

方案二 RP1=50K 50% 闭合S1

闭合S2

闭合S3 2.三角波： 方案一

R5=50K 50%

R5=50K 15% 方案二： RP1=50K 50% 闭合S1

闭合S2

闭合S3

3.正弦波： 方案一

R5=50K 50% R5=50K 15%

方案二

RP1=50K 50% 闭合S1

闭合S2

闭合S3

六、心得体会

由于此次是第一次课程设计，所以心情无比的亢奋，对于仿真成功后有着很强烈的满足感。动手能力也是可到了很高的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。此次通过理论与实践的结合，我从中更加理解的知识的深刻含义。

作为一个大三的学生，我认为此次的课程设计是十分有必要的，也是十分有意义的。在已度过的大学实践里面，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力?如何把我们所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去呢？我认为此次课程设计就是一个良好的平台。

由于电路比较简单，并且只是仿真，并不是真正的生产，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。吧过去熟悉的定型分析、定量计算，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际能力，为以后的实际工作大家基础。

七、参考文献

【1】 康华光等，《模拟电子技术基础》（第五版），高等教育出版社，2006；

【2】 邱关源，《电路》（第5版），高等教育出版社，2006；

【3】 彭介华主编：《电子技术课程设计指导》，高等教育出版社，2005年出版；

【4】 陈大钦主编：《电子技术基础实验－电子电路实验、设计、仿真》，高等教育出版社，2002年出版；

【5】 毕满清主编：《电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社，2005年出版。

第四篇：模电课程设计报告

校训：守信

求实

好学

力行

模电课程设计报告

指导老师：

班

级:

学

号：

姓

名：

校训：守信

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好学

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多种波形发生器

一设计目的

1.进一步加深理解波形电路的工作原理； 2.熟悉多种波形发生器的工程设计方法； 3.进一步熟悉MULTISIM的使用方法 二．设计任务要求

任务：采用集成运算放大器uA741为核心器件自行设计正弦波、方波、矩形波，三角波、锯齿波的多种波形发生器。并用虚拟电子平台MULTISIM仿真实现。

要求：1.各种波形频率：1.6KHZ

2.幅度：+/-6V

3.各波形规则，无失真，无杂波 三．设计思路

利用多谐振荡器产生方波信号输出，利用积分电路将方波变换成三角波，三角波经低通滤波电路可得到正弦波 四．电路图及仿真 1.矩形波仿真

校训：守信

求实

好学

力行

2.三角波仿真

3．正弦波

校训：守信

求实

好学

力行

4.锯齿波

电路连线图如下：

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求实

好学

力行

有源滤波器设计

一． 设计目的

1.进一步理解由运放组成的RC有源滤波器的工作原理； 2.熟悉掌握二阶RC有源滤波器的工程设计方法； 3.掌握滤波器基本参数的测量方法； 4.进一步熟悉EWB高级分析命令的使用方法 二． 设计原理

滤波器又称选频电路，其功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制使其急剧衰减。三． 设计要求

1.自行设计一个低通滤波器，截止频率fo=2KHZ,Q=0.7，f>>fo处的衰减频率不低于-30Db/10倍频；

2.自行设计一个高通滤波器，截止频率fo=500HZ，Q=0.8，f=0；5fo处的幅度衰减不低于30Db/10倍频；

校训：守信

求实

好学

力行

3.自行设计一个带通滤波器，中心频率fo=100HZ,Q=1，Ao=2通带内允许的最大波动为+/-1Db 四． 设计电路及其仿真 1.低通滤波器

思路：因为f>>fo处衰减频率不低于-30Db/10倍频，所以采用二阶电路。

0.37/2πRC=2KHZ 得：RC=0.02x10^(-3)Q=1/(3-Aup)=0.7 得：Aup=1+（Rf/R1）=11/7,由此Rf/R1=4/7

仿真如下：

2.高通滤波器

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求实

好学

力行

由Q=0.8=1/(3-Aup)得：Aup=1+Rf/R1=7/4，由此，Rf/R1=3/4 fo=500HZ

得：RC=0.0001 因为5fo处的衰减频率不低于30Db/10倍频，故采用二阶电路

波形仿真如下：

3.带通滤波器

Aup=1+Rf/R1 fo=1/2πRC 当C1=C2=C,R1=R,R5=2R时，Aup=QAuf fo=100HZ,Q=1,Aup=2,故Auf=2，R3=R2，RC=1/200π

校训：守信

求实

好学

力行

仿真波形如下：

繁用电表设计

一． 设计目的

1.掌握由集成运算放大器组成的繁用表的工作原理；

2.设计有集成运算放大器Ua741组成的交直流电压，电流表和欧姆表的实测电路； 3.学习繁用表的组装和调试方法 二． 设计要求

1.设计并仿真一个直流电压表，其测量范围为0-15V;

校训：守信

求实

好学

力行

2.设计并仿真一个直流电流表，其测量范围为0-10mA； 3.设计并仿真一个交流电压表，其有效值为0-5V,测量频率范围为50HZ-1KHZ；

4.设计并仿真一个交流电流表，其测量交流电流有效值为0-10mA；

5.设计并仿真一个欧姆表，其量程为0-1KΩ；

将以上设计组成一个完整的繁用表，分别用波段开关控制功能和量程切换。三． 电路设计 1.直流电压表

2.直流电流表

校训：守信

求实

好学

力行

3.交流电压表

4.交流电流表

校训：守信

求实

好学

力行

5.欧姆表

6.完整的繁用表：用波段开关将各部分电路连一块，需要那一块用哪个电表，将开关拨到该电路的输入端。

会叫会眨眼的动物玩具电路设计

校训：守信

求实

好学

力行

一． 设计要求

利用振荡电路通过蜂鸣器发声及发光二极管闪光来模拟动物鸣叫和眨眼，并利用MULTISIM仿真实现。二． 设计思路

用两块555时基电路为主要元件，两个发光二极管作为动物的眼睛，扬声器V3发声模拟动物的叫声。三． 设计原理及电路

调节R1，R2，R3，R5的阻值使得扬声器发声像动物的叫声。

心得体会

1.通过此课程设计，使我更熟练的掌握了Mulitisim软件的应用； 2.同时对各种波形电路的组成和幅值及频率的调节有了更深刻的认识；

3.对于有源滤波器的组成原理有了更为深的了解，知道了什么是通带截止频率及衰减频率；以及各滤波器的中心频率的调节；

校训：守信

求实

好学

力行

4.会用集成运放组成繁用表，掌握了其工作原理；

5.555的使用拓宽了自己的知识面，使自己学有所用，能够运用集成运放组成设计一些有趣简单的电路；

6.通过此次课程设计，提高了自己的动手能力，增长了知识，加深了对课本知识的理解。

第五篇：模电课程设计报告

模拟电子课程设计

目录 课程设计的目的与作用······················································1 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍·······································1 2.1设计任务······························································1 2.2所用multisim软件环境介绍·············································1 2.2.1 Multistim 10简介·················································1 2.2.2 Multistim 10主页面···············································2 2.2.3 Multistim 10元器件库·············································2 2.2.4 Multistim 10虚拟仪器·············································3 2.2.5 Multistim 10分析工具·············································3 3 电路模型的建立····························································3 3.1原理分析······························································3 3.2函数信号发生器各单元电路的设计········································5 3.2.1方波产生电路图····················································5 3.2.2方波—三角波转换电路图············································5 3.2.3正弦波电路图······················································6 3.2.4方波-三角波-正弦波函数发生器整体电路图····························6 4 理论分析及计算····························································7 4.1方波发生电路··························································7 4.2方波—三角波··························································7 4.3正弦波································································7 5 仿真结果分析······························································8 5.1仿真结果······························································8 5.1.1方波、三角波产生电路的仿真波形如图所示····························8 5.1.2方波—三角波转换电路的仿真·······································10 5.1.3三角波—正弦波转换电路仿真·······································11 5.1.4方波—三角波—正弦波转换电路仿真·································12 5.2结果分析·····························································13 6 设计总结和体会···························································133 7 参考文献·································································144

I

模拟电子课程设计 课程设计的目的与作用

1．巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。2．培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。

3．通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件;初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

4．了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。

5．培养严肃、认真的工作作风和科学态度 设计任务及所用multisim软件环境介绍

2.1 设计任务

设计能产生方波、三角波、正弦波的函数信号发生器电路

1）输出各种波形工作频率范围：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。2)输出电压：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度连续可调，线性失真小。

4)选择电路方案，完成对确定方案电路的设计;计算电路元件参数与元件选择、并画出各部分原理图，阐述基本原理。

2.2 所用multisim软件环境介绍

2.2.1 Multistim 10简介

Multistim是美国IIT公司推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的应用。

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2.2.2 Multistim 10主页面

启动Multistim 10后，屏幕上将显示主界面。主界面主要由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏、使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。

2.2.3 Multistim 10元器件库

Multistim 10提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时使用。在Multistim 10的主元器件库中，将各种元器件的模型按不同的种类分别存放若干个分类库中。这些元器件包括现实元件和虚拟元件。从根本上说，仿真软件中的元器件都是虚拟的。这里所谓的现实元件，给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元件参数的典型值确定。现实元件有相应的封装，可以将现实元件构成的电路图传送到印刷电路板设计软件Uliboard 10中去。而这里所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。虚拟元件的某些参数可以由用户根据自己的要求任意设定，如电阻器的阻值，电容器的容值以及三极管β值等，这对于教学实验的仿十分方便。虚拟元件没有相应的封装，因而不能传送到Uliboard 10中去。另外，Multistim 10的元器件库还提供一种3D虚拟元件，这是Multistim以前的版本并没有。这种元件以三维图形的方式显示，比较形象，直观。Multistim 10还允许用户根据自己的

需要创建新的元器件，存放在用户元器件库中。如图1所示

图1 Multisim 10 主界面

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2.2.4 Multistim 10虚拟仪器

Multistim 10提供了品种繁多，方便实用的虚拟仪器。取用这些虚拟仪器，只当连接在构建的电路图中，可以将仿真的结果以数字或图形的方式实时显示出来，比较直观。虚拟仪器的连接和操作方式与实验室中的实际仪器相似，比较方便。点击主界面中仪表栏的相应按钮即可方便地取用所需的虚拟仪器。元件工作栏如图2所示，虚拟仪表栏如图3所示。

图2 元件工具栏

图3 虚拟仪表栏

2.2.5 Multistim 10分析工具

分析菜单如图4所示。

图4 分析菜单 电路模型的建立

3.1原理分析

函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。由

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运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数信号发生器一般基本组成框图如图1所示。

图1 函数信号发生器框图

1、方波—三角波—正弦波信号发生器电路有运算放大器及分立元件构成，其结构如图1所示。他利用比较器产生方波输出，方波通过积分产生三角波输出，三角波通过差分放大电路产生正弦波输出。

2、利用差分放大电路实现三角波—正弦波的变换

波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示

图 2 三角波和正弦波得转换示意图

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由图2可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。

3.2函数信号发生器各单元电路的设计

3.2.1方波产生电路图

3.2.2方波—三角波转换电路图

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3.2.3正弦波电路图

3.2.4方波-三角波-正弦波函数发生器整体电路图

模拟电子课程设计 理论分析及计算

4.1方波发生电路

方波发生电路构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。可变电容C1具有调频作用，可用于调节方波的频率。使产生的频率范围在10~~100Hz。

方波振荡周期 T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。

R1=7K，R3=7K，R4=7K。

振荡频率 f = 1/T。可见，f与C1成反比，调整电容C1的值可以改变电路的振荡频率。图中稳压管 D1 D2 为调整方波幅值，UP-P = D1 +D2=14V。

4.2方波—三角波

方波——三角波电路中构成同相输入迟滞比较器电路，用于产生输出方波。可变电容C1具有调频作用，可用于调节方波的频率。运算放大器U1与电阻R5及电容C2构成积分电路，用于将U2电路输出的方波作为输入，产生输出三角波。

图中R6在调整方波—三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以调节可变电容C2。

三角波部分参数设定如下：

对于输出三角波 其振荡周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要调整输出三角波的振幅，则需要调整可变电容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。

4.3正弦波

改变输入频率，是电路中的频率一定时三角波频率为固定或变化范围很小。加入低通滤波器，而将三角波转化为正弦波。在图5中当改变输入频率后，三角波与正弦波的幅度将发生相应改变。由于

振荡周期 T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2为调节三角波的幅度使UP-P = 5V，R10调节输出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的变换主要用差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。

模拟电子课程设计 仿真结果分析

5.1仿真结果

5.1.1方波、三角波产生电路的仿真波形如图所示

方波仿真图形

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三角波仿真图形

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5.1.2方波—三角波转换电路的仿真

方波—三角波转换电路的仿真图形

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5.1.3三角波—正弦波转换电路仿真

三角波—正弦波转换电路仿真图形

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5.1.4方波—三角波—正弦波转换电路仿真

方波—三角波—正弦波转换电路仿真图形1

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方波—三角波—正弦波转换电路仿真图形2 5.2结果分析

输出电压

方波信号接入示波器仿真，调节C1，得方波峰峰Vpp=14 V；

撤除方波信号并接入三角波信号，调节C2，测得三角波峰峰值Upp=5 V； 将正弦波信号接入示波器，调节R10，测得正弦波峰峰值Upp=3V。设计总结和体会

从课程设计开始就纠结实验方案，太简单感觉没啥意思，太难了又担心调试不出来。抱着试试看看的态度，先选了一个比较复杂的电路，连了半天才连出来，调试的时候发现没有达到效果。于是，接着该方案，越改越简单，最后一次课验收才通过。

模拟电子课程设计

通过这次的课程设计，我发现《模拟电子技术》这门课没有学好，理论知识掌握得不够牢靠，很多原理还不是很明白，电路的分析能力有待提高，需要更好的掌握各种数电以及模电的元器件原理性能参数，应提高自己查阅资料以及使用仿真软件Multisim，画图软件Altium Designer的能力。通过这次设计也使我得到了极大的锻炼。

在设计的过程中遇到了不少问题，虽然整体思路上时没有错误的，但是在细节方面把握不足，而设计一个电路重要的一面就是对细节的把握

这次课程设计，我通过操作可以较熟练地运用Multisim进行一些电路的仿真实验，并且能够运用一些虚拟仪器一些以理想化的数据进行分析，从而形象的理解各种电路的特点，从而可以利用其特点进行一些电路的设计。

实践是检验真理的唯一标准，本次课程设计让我对自己的专业有了更深层次的了解，也锻炼了我们以后作为一名电子工作者应该具备的素质。参考文献

[1] 清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术基础简明教程.3 版.北京：高等教育出版社，2006.[2] 童诗白主编．模拟电子技术基础．3版.北京：高教出版社，2001.[3] 李万臣主编．模拟电子技术基础与课程设计.黑龙江：哈尔滨工程大学出版

社，2001.[4] 胡宴如主编.模拟电子技术.北京： 高等教育出版社，2000.