电工电子仿真实践用555多谐振荡器分析脉冲电路.docx
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电工电子仿真实践用555多谐振荡器分析脉冲电路
$$$$大学
电工电子仿真实践课程设计
课程电工电子仿真实践课程设计
题目用555多谐振荡器分析脉冲电路
院系电气信息工程学院电气系
专业班级电气122
学生姓名
学生学号
指导教师陶国彬刘超
2014年7月4日
电工电子仿真实践课程设计任务书
课程电工电子仿真实践课程设计
题目用555多谐振荡器分析脉冲电路
专业电气工程及其自动化姓名学号
主要内容:
根据仿真软件Multisim的主要功能特点,利用其先进的仿真功能对用555定时器接成的多谐振荡器特性进行仿真研究。
基本要求:
本次课程设计要求设计一个用555定时器接成的多谐振荡器,该多谐振荡器的功能要求如下:
1、采用全部分立元件电路设计一种用555定时器接成的多谐振荡器;
2、RC积分电路中的电容
;
3、RC积分电路中的负载电阻
,
;
4、高电平
。
主要参考资料:
[1]刘伟,李思强.Multisim8电工电子仿真实践[M].哈尔滨:
黑龙江科学技术出版社,2007.
[2]李庆常.数字电子技术基础[M].北京:
机械工业出版社,2008.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006.
[4]陈滟涛,杨俊起,谢东磊等.Multisim7在《电工学》教学中的应用[J].中国现代教育装备,2008,02:
86-87.
[5]张肃文.高频电子线路[M].北京:
高等教育出版社,2007.
完成期限2014.6.30——2014.7.4
指导教师陶国彬刘超
专业负责人
2014年7月4日
目 录
1设计1
2方案选择与电路原理图的设计1
2.1振荡器的选择2
2.2基本电路的选择2
2.3电路方案的确定2
3元件选取与电路图的绘制3
3.1元件选取3
3.2电路图的绘制3
4虚拟仪器设置与仿真分析计算4
4.1虚拟仪器设置4
4.2虚拟仪表输出波形5
4.3仿真分析计算5
5仿真分析方法实验与结果分析6
6修改电路参数的仿真计算6
7总结7
参考文献9
1设计
本设计为一个用555定时器接成的多谐振荡器,多谐振荡器是一种自激振荡器,在接通电源后,不需要外加触发信号,便能自动产生矩形脉冲,由于矩形脉冲中含有丰富的高次谐波分量,所以成为多谐振荡器。
现将555定时器构成施密特触发器,再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端,即可构成多谐振荡器,且其电容C的电压
将在
和
之间反复震荡。
之后用Multisim软件对多谐振荡器进行仿真实现。
根据实例电路图和已经给定的原件参数,使用Multisim软件模拟电路,并对其进行分析、显示波形图、计算数据等操作。
2方案选择与电路原理图的设计
使用555定时器作为构成多谐振荡器的基本器件。
将555定时器的两个输入端接在一起作为信号输入端,即可得到施密特触发器。
再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端,即可构成多谐振荡器。
通过观察示波器可以得到输出电压波形和振荡频率。
结构框图如下:
图2.1结构框图
方案原理图如图2.2所示:
图2.2方案原理图
2.1振荡器的选择
由于要测定的是关于不加外加触发信号时且能自动产生矩形脉冲信号的自激振荡器,所以选取多谐振荡器。
2.2基本电路的选择
由于要测定的是在555定时器基础上改装的多谐振荡器的输出电压波形,所以选取555定时器作为基本电路。
2.3电路方案的确定
先将555定时器接成施密特触发器,再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端,即可构成多谐振荡器,且其电容C的电压
将在
和
之间反复震荡。
3元件选取与电路图的绘制
3.1元件选取
1、RC积分电路中的负载电阻的选择
根据生产机械的实际情况,为了实现多谐振荡器工作的要求,选用
,
两个电阻。
2、RC积分电路中的电容的选择
根据生产机械的实际情况,为了实现多谐振荡器工作的要求,选用
两个电容。
3、外接直流稳压电源大小的选择
只要能够让555定时器构成的多谐振荡器正常工作、能够正常的测出输出电压的波形并得出振荡频率即可,所以选取直流稳压电源
。
3.2电路图的绘制
电路参数计算包括振荡周期计算,振荡频率计算及占空比的计算。
1、振荡周期的计算
电容C的充电时间
和放电时间
各为
(3-1)
(3-2)
故电路的振荡周期为
(3-3)
2、振荡频率的计算
振荡频率为
(3-4)
通过改变RC的参数可改变振荡频率。
3、占空比的计算
输出占空比为
(3-5)
电路输出脉冲的占空比始终大于50%。
电路图如图3.1所示:
图3.1电路图
4虚拟仪器设置与仿真分析计算
4.1虚拟仪器设置
选取XSC1示波器作为观察输出电压波形的示波器。
4.2虚拟仪表输出波形
示波器观测的输出波形如图4.1所示:
图4.1示波器观测波形
4.3仿真分析计算
电路的理论振荡周期为:
;(4-1)
实际结果为
。
5仿真分析方法实验与结果分析
利用Multisim8中的示波器对输出波形的周期进行观测,得
和
的波形如图4.1所示。
用示波器中的时间线进行测量,得到波形的周期
。
理论分析的周期为:
。
(5-1)
可见,用Multisim8得到的分析结果与理论计算结果完全符合。
6修改电路参数的仿真计算
将原设计中的
取值改为
,得到新的方案原理图如图6.1所示:
:
图6.1方案原理图
示波器波形如图6.2所示:
图6.2示波器观测波形
理论值
(6-1)
实际值
(6-2)
用Multisim8得到的分析结果与理论计算结果仍完全符合。
7总结
本课程设计就555定时器接成的多谐振荡器系统进行原理图设计,使用Multisim8软件进行了仿真,验证了设计的合理性和可行性。
具体内容包括:
1、设计了555多谐振荡器系统的电路,包括将555定时器改装成施密特触发器,然后再改装成多谐振荡器;
2、根据设计任务指标计算了各部分系统参数,如振荡周期、振荡频率、占空比,并进行了相应元件选取,如电阻、电容、555定时器;
3、利用Multisim8软件进行了仿真,仿真结果表明用Multisim8得到的分析结果与理论计算结果完全符合。
参考文献
[1]刘伟,李思强.Multisim8电工电子仿真实践[M].哈尔滨:
黑龙江科学技术出版社,2007.
[2]李庆常.数字电子技术基础[M].北京:
机械工业出版社,2008.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006.
[4]陈滟涛,杨俊起,谢东磊等.Multisim7在《电工学》教学中的应用[J].中国现代教育装备,2008,02:
86-87.
[5]张肃文.高频电子线路[M].北京:
高等教育出版社,2007.
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
电工电子仿真实践课程设计
题目名称
用555多谐振荡器分析脉冲电路
学生姓名
学号
指导教
师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务,难易程度和工作量符合教学要求,工作努力,遵守纪律,出勤率高,工作作风严谨,善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理,计算过程简练准确,分析问题思路清晰,结构严谨,文理通顺,撰写规范,图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识,对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语:
指导教师:
年月日
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- 关 键 词:
- 电工 电子 仿真 实践 555 多谐振荡器 分析 脉冲 电路