模电课程设计设计迟滞比较器方波产生电路报告样本.docx

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模电课程设计设计迟滞比较器方波产生电路报告样本

武汉工程大学

课程设计

说明书

课题名称：

设计迟滞比较器方波产生电路

专业班级：

09测控01

学生学号：

学生姓名：

孙良平

学生成绩：

指导教师：

课题工作时间：

2011/05/22至2011/06/30

武汉工程大学教务处

一、课程设计的任务或学年论文的基本要求

1、了解双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路基本工作原理

2、完成数双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路设计并分析计算单元电路，对元器件进行选型。

3、绘制双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路电路图

4、组装、调试双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路

5、进行实物检查、设计答辩并完成设计报告

二、进度安排

序号

设计内容

所用时间

1

布置任务及调研

1天

2

方案确定

0.5天

3

制作与调试

1.5天

4

撰写设计报告书

1天

5

答辩

1天

合计

5天

三、参考资料或参考文献

《电子技术基础》康华光高教出版社

《电子线路设计、实验与测试》谢自美华中科技大学出版社

《电子技术实验》汪学典华中科技大学出版社

指导教师签字：

戴丽萍2011年5月22日

教研室主任签字：

戴丽萍2011年5月22日

4、课程设计（学年论文）摘要（中文）

摘要

　一般信号是由不同频率，幅度和相位的正弦波叠加而成的。

傅里叶分析法与信号系统的频域分析提供了途径。

有源滤波放大电路能够从方波信号中提取某一固定频率的正弦信号并放大。

有源滤波电路有一个中心频率，中心频率点的信号幅值衰减最少，可以达到滤波的效果。

通过迟滞比较器和RC积分电路，可以实现方波信号的产生，再通过带通滤波电路实现该信号频率的提取与放大，最终得到正弦波。

关键字：

方波信号；有源滤波电路；迟滞比较器；带通滤波器；

5、课程设计（学年论文）摘要（英文）

Abstract

Generalsignalisdifferentfrequency,amplitudeandthephaseofasinewavestack.Fourieranalysisandsignalsystemfrequencydomainanalysisprovidesway.Activefilterandamplificationcircuitcanbeextractedfromthesquarewavesignalafixedfrequencysinesignalsandamplification.Activefiltercircuithasacenterfrequency,thecenterfrequencysignalamplitudeattenuationatleast,canachievetheeffectofthefilter.ThroughthehysteresitcomparatorandRCintegralcircuitcanrealizethesquarewavesignalisproduced,againthroughbandpassfiltercircuitrealizethesignalfrequencyamplifier,theextractionandfinallyobtainedthesiwneave.

Keywords：

squaresignal；ActiveFilter；HysteresisComparator；multiplefeedbackbandpassfilter；

六、指导教师评分

评价内容

具体要求

权重

得分

调查论证

能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。

10

实践能力

独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）

15

分析解决问题能力

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。

15

工作量、工作态度

按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。

10

质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。

40

外语和计算机应用能力

在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。

5

创新

工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。

5

综合评语

指导教师签字：

2011年6月30日

答辩记录

记录人（签字）：

年月日

答辩意见及答辩成绩

答辩小组教师（签字）：

2011年6月30日

课程设计（学年论文）总评成绩：

（指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）

参考文献…………………………………………………………………………...17

摘要

　一般信号是由不同频率，幅度和相位的正弦波叠加而成的。

傅里叶分析法与信号系统的频域分析提供了途径。

有源滤波放大电路能够从方波信号中提取某一固定频率的正弦信号并放大。

有源滤波电路有一个中心频率，中心频率点的信号幅值衰减最少，可以达到滤波的效果。

通过迟滞比较器和RC积分电路，可以实现方波信号的产生，再通过带通滤波电路实现该信号频率的提取与放大，最终得到正弦波。

关键字：

方波信号；有源滤波电路；迟滞比较器；带通滤波器

Abstract

Generalsignalisdifferentfrequency,amplitudeandthephaseofasinewavestack.Fourieranalysisandsignalsystemfrequencydomainanalysisprovidesway.Activefilterandamplificationcircuitcanbeextractedfromthesquarewavesignalafixedfrequencysinesignalsandamplification.Activefiltercircuithasacenterfrequency,thecenterfrequencysignalamplitudeattenuationatleast,canachievetheeffectofthefilter.ThroughthehysteresitcomparatorandRCintegralcircuitcanrealizethesquarewavesignalisproduced,againthroughbandpassfiltercircuitrealizethesignalfrequencyamplifier,theextractionandfinallyobtainedthesiwneave.

Keywords：

squaresignal；ActiveFilter；HysteresisComparator；multiplefeedbackbandpassfilter；

第一章绪论

在现在社会里，人们的生活通过科技的创新而改变。

而其中，电子产品的更新换代的速

度也愈来愈快。

可以说，电子产品改变人类的生活。

虽然，绝大部分电子类产品的原理是复杂的，但是，其基本的原理都是一样的，他们都是对信号进行采集、分析和处理，从而做出相应的处理。

可见，信号质量的好坏，很大程度上可以决定一个电子产品是否符合人的需求。

就目前来说，在信号波形的产生与分解这一部分，国内外的技术已日趋成熟，而我通过本文一方面来浅析一下该部分的工作原理；另一方面，也通过课程设计论文来巩固自己所学知识，为以后的工作和学习做好铺垫。

信号波形的产生与滤波电路，是通过两级无限增益巴特沃斯带通滤波器的滤出作用，将方波中特定频率的谐波滤出来。

它所要达到的效果是，输入一定幅值、一定频率的方波信号，可在输出端观测到特定的谐波。

其核心理论是巴特沃斯带通滤波器的滤波原理及傅里叶变换的基本方法。

1.1设计任务

（1）设计迟滞比较器方波产生电路，频率为10KHz可调

（2）设计一有源滤波器，经滤波电路得到的正弦信号幅度峰峰值为6V以上；

1.2设计目的

综合运用电子技术知识能力和实际动手能力地培养。

通过本设计可以达到以下设计目的：

1、全面巩固课堂所学的理论知识

2、熟悉电子产品的初步设计程序和设计内容

3、锻炼学生快速完成一项电子产品的能力

4、培养团队合作精神

第二章设计所需的元器件

元器件

规格

个数

运放

LM324

1片

电阻

750Ω

1个

10K

1个

160K

2个

330K

2个

多圈可调电位器

2K

1个

10K

1个

100K

1个

瓷片电容

0.001uF（102）

4个

0.01uF（103）

1个

第三章原理框图及各模块电路

3.1电源电路

设计要求用到正负12V的直流电源，需设计一组电源来供使用。

电源取自220V交流电，经3端输出变压器变压得到18V交流输出，然后经单向桥式整流电路和1000UF电容滤波电路得到大致平整的直流，最后送78和79系列的稳压芯片进行稳压，这里用到的是7812和7912，分别输出12V和-12V。

此模块是电源稳压模块，其作用是为整个系统提供+/-12V的稳定的电压源，使得芯片可正常工作。

220V的交流电依次通过变压器、桥式整流电路和滤波电路后，变成可以使7812和7912能正常工作的电压。

而7812和7912则分别构成了+12V和-12V的稳压电路，从而在输出端得到稳定的工作电压。

3.2方波产生电路

该模块由迟滞比较器电路组成，选用的集成放大器为TL082。

由图知电路的正反馈系数F为：

F=R3/（R3+R4）

在接通电源的瞬间，输出电压为正为负纯属偶然。

设输出电压偏于正饱和，即Vo=+Vz,时，加到电压比较器同相端的电压为+FVz，而加于反相端的电压，由于电容器C上的电压Vc不能突变，只能由输出电压Vo通过电阻R1按指数规律向C充电来建立。

显然，当加到反相端的电压Vc略等于+FVz+时，输出电压便立即从正饱和值迅速翻转到负饱和值，-Vz又通过R1对C进行反向充电，直到Vc略等于-FVz时，输出状态再次翻转过来，如此循环，形成一系列的方波输出。

方波周期为：

如适当选取R1R2的值，可使F=0.462，则震荡周期可简化为T=2RfC。

由于要求输出的方波频率为10K可调，而使用Multisim8电路仿真软件进行仿真的结果显示常用的芯片如741和LM324达不到要求。

当达到10K的频率时输出波形严重失真，几乎为三角波，为转换速度不够造成，故选择TL082。

经仿真可得到比较好的方波。

方波产生电路图

此模块是有一个方波产生电路和一级反相比例放大电路组成。

通过由于存在稳压管，则方波产生电路输出的电压为5.1V左右，加一级反相放大，则可以提高其输出幅值。

之前在进行方案论证时，想通过NE555来产生方波，但是，555产生的方波质量并不稳定，有毛刺的干扰，因此选用此种方案。

3.3滤波电路

该电路为有源带通滤波电路，放大器为反向输入，由于放大器的开环放大倍数为无限大，反向输入段可视为虚地，输出端通过C2和R3形成两条反馈支路，故称这种电路为无限增益多路反馈电路。

方波信号首先经过一级射极跟随器，然后经过两级无限增益多路反馈带通滤波器，最后经过一级放大。

输入的方波信号可由傅里叶分解得到不同频率、幅度和相位的正弦波，分别为基波、3次谐波、5次谐波……带通滤波器只允许其频带内的信号通过，而对高于或者低于其频带的信号衰减，这样，设置不同元器件值就可以得到不同的中心频率，就可以滤出所需频率的信号来。

各部分原理说明

（a）第一级电路是由电压跟随器组成。

由于电压跟随器的输入电阻趋于无穷大，输出电阻趋于0，则此部分的带负载能力强，从而消除了负载变化对输出电压的影响。

电压跟随器

（b）第二级和第三级电路均为无限增益多路反馈巴特沃斯带通滤波器。

无限增益多路反馈巴特沃斯带通滤波器

各项参数的说明与计算

A.选取滤波器的响应特性（在此选取巴特沃斯）、滤波器的电路形式（MFBS）、滤波器的类型（带通）。

B.由表选取C值，使其满足K=100/（fcC）（10≥K≥1）。

这里我们选取C=0.001uF的电容，而截止频率fc=10KHz，则K值为10

C.计算各值，其中：

则

0

63712.98rad/s,Q=10,BW=6371.298,AV

而通过计算得出的中心频率为f=10140.24Hz，与仿真的频率比较接近，此滤波器性能较好。

图5-3-3c同向比例放大电路

此部分的放大倍数计算为AV=1+RA3/R8.此电路的目的是保证最后的输出能够达到理想的幅值。

此部分电路的反馈形式为电流串联负反馈。

总结

经过半年的模电课程的学习，我们接触到了许多全新的知识，在老师的带领下，我们快乐着并学习着，为我们以后的专业课的学习打下了一定的基础。

然而时间的脚步我们谁也无法停止，时间匆匆而过，这门课暂时结束了，但他在我们人生的学习生活中才刚刚起步。

在这次课程设计中，我们学到到了很多东西，当然也遇到了很多问题。

在设计中难免会出现一些问题，甚至简单到连线问题。

滤波电路初次调试时出现波形不稳或者没有波形的情况等等。

通过我们组员的努力，采取逐一检查的方法，发现第一级和第二级输出没有问题，到第三极波形就会出现不稳的情况，判断该情况为电路接触不良引起的，于是重新连接所有线路，调试正常。

此外，通过这次设计与调试，使我们通过实践来验证了平时所学习的书本上的理论知识，做到了理论与实践的有机结合，同时也增强了我们查询资料的能力，学习和掌握了一些以前没遇到过的元器件。

关于此次设计，用到了大量的仿真数据，而实际情况也和仿真结果基本一致。

而在仿真方波发生器的时候，发现常用的芯片例如Ua741和LM324的仿真效果不好，当输出信号频率接近要求的10K时波形会出现严重的失真，经多方调试无果，判断为芯片的转换速度不够引起。

故选择转换速度较好的TL082单运放来进行仿真，可以达到比较满意的效果。

在这次设计中我们也反映了许多问题。

不要因为事情简单就马马虎虎的的，就像连线一样，在检查很多电路的时候最终发现并不存在很大的问题，而只是因为连线不够仔细。

在同学们广泛存在的一个问题就是眼高手低，以后还应该多实践，多动手，理论多与时间结合。

平时应该多动手查查资料，自主学习，增强自己的自主学习能力。

参考文献

康华光《电子技术基础》（第五版）北京：

高教出版社2006

谢自美《电子线路设计、实验与测试》（第三版）武汉：

华中科技大学出版社2006

汪学典《电子技术基础实验》武汉：

华中科技大学出版社2006