相位鉴频器电路设计与仿真.docx
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相位鉴频器电路设计与仿真
高频电子线路论文
课题:
相位鉴频器电路设计与仿真
专业:
电子信息工程班级:
电信14-1BF
日期:
2016-06-12
摘要
本文介绍作品采用Multisim14对四输入或非门电路进行绘制电路图及仿真工作以及AltiumDesigner进行绘制电路图制作PCB板。
主要介绍了四输入或非门电路的制作原理以及Multisim14和AltiumDesigner的一些基本的操作和用法。
例如,原理图sch的绘制,当然其中也包括元件的制作;印刷电路板PCB的制作;对电路原理图进行仿真。
电路分块清晰,PCB板美观、模块清晰。
经仿真电路原理正确。
达到任务要求。
运用PROTEL软件绘制最小系统原理图及部分外围扩展,在使用该软件当中,学会创建设计文档管理库,加载元件库,绘制电路图,放置电源部件,修改元件参数,生成网络表文件,同时还要将自己设计的电路原理图生成PCB电路板图等方法。
在此基础之上将自己设计的电路进行仿真,并对其波形及数据进行分析。
关键词:
Multisim,AltiumDesigner,或非门,PCB
Abstract
ThispaperintroducestheMultisim14workstofourinputorcircuitdiagramanddrawnorsimulationworkanddrawacircuitdiagramAltiumDesignermakingPCB.Mainlyintroducedthefourinputormakingprincipleandthelongest-servingoutfieldcircuitMultisim14,AltiumDesignerandsomeofthebasicoperationandusage.Forexample,drawingtheprinciplediagramSCH,ofcourse,includingmakingofcomponent;PrintedcircuitboardPCBproduction;Thecircuitprinciplediagramofsimulation.Circuitblockisclear,thePCBisbeautiful,moduleisclear.Thesimulationcircuitprinciplecorrect.Tasktorequirements.
UseofPROTELsoftwarerenderingminimumsystemdiagramandpartoftheperipheralexpansion,intheuseofthesoftware,learntocreatedesignofdocumentmanagementlibrary,loadingelementdatabase,drawacircuitdiagram,placedthepowercomponents,modify,generatingnetworkdeviceparameters,andalsolistdocumentwilloftheirowndesignofthecircuitprinciplediagramgenerationPCBchartmethod.Onthebasisoftheirowndesignwillcircuitsimulation,andthewaveformanddataanalysis.
Keywords:
Multisim,AltiumDesigner,ornotgate,PCB
1绪论
晶体管(transistor)是一种固体半导体器件,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶体管作为一种可变开关,基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可做为电流的开关,和一般机械开关(如Relay、switch)不同处在于晶体管是利用电讯号来控制,而且开关速度可以非常之快,在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
严格意义上讲,晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件,包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等,不过从国内的习惯上讲,晶体管有时多指晶体三极管,中国脱离电子管的时代不长,在1970S后至1980S早期,当时习惯以晶体管特指晶体三极管,语境的歧义就是那时留下的
或非就是"或的非"的意思,也就是"对或取反".或非的功能是将或功能的结果取反而得到的.所以如果或逻辑输出为1,或非逻辑则变为0,或逻辑输出为0,或非逻辑则变为1.这样就得到了或非门.
2设计内容及要求
设计目的及主要任务
设计目的
提高电子电路的理论知识及较强的实践能力;对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解;学习晶体管电路的基本设计能力及基本调试能力;能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测;使用适当的软件进行仿真和制作PCB板图。
设计任务及要求
根据已知条件,完成通过基于晶体管的声控灯的设计、连接与仿真。
须符合以下要求:
1.采用晶体管设计电路完成一个简易声控灯的设计;
Pspice或Multisim仿真电路,并学习PROTEL软件,并用其绘制电路的原理图和PCB图,要求图纸绘制清晰,布线合理,符合绘图规范;
3.完成课程设计报告(应包含电路图,清单、调试及设计总结)。
设计思想
本次设计要求完成基于晶体管的或非门电路的设计、连接与仿真。
而整个设计的核心部分就在采用了三极管等分立元件,通过电路中三极管发射极耦合实现或非门电路。
的随后运用Multisim14中的仿真功能对其予以仿真,从仿真的结果中分析程序的正确性。
然后运用AltiumDesigner画出电路图待所有模块的功能正确之后,然后制作相应的PCB板。
最后照着原理图进行整机电路的连接。
3晶体管简介
三极管简介
三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面,如图3.1所示,可有PNP和NPN两种组合。
三个接出来的端点依序称为发射极(emitter,E)、基极(base,B)和集电极(collector,C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出NPN与PNP三极管的电路符号,发射极特别被标出,箭号所指的极为N型半导体,和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时,两个PN接面都会形成耗尽区,将中性的P型区和N型区隔开。
图3.1三极管基本结构
三极管的电特性和两个PN接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forwardactive),在此区EB极间的PN接面维持在正向偏压,而BC极间的PN接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图(a)为一PNP三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的空乏区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。
图(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的PN二极管有什么差别呢?
其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之PNP三极管为例,射极的电洞注入基极的N型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。
IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InBE(这部分是三极管作用不需要的部分)。
InBE在射极与与电洞复合,即InBE=IErec。
射极注入基极的电洞流大小是由EB接面间的正向偏压大小来控制,和二极体的情形类似,在启动电压附近,微小的偏压变化,即可造成很大的注入电流变化。
更精确的说,三极管是利用VEB(或VBE)的变化来控制IC,而且提供之IB远比IC小。
NPN三极管的操作原理和PNP三极管是一样的,只是偏压方向,电流方向均相反,电子和电洞的角色互易。
PNP三极管是利用VEB控制由射极经基极,入射到集电极的电洞,而NPN三极管则是利用VBE控制由射极经基极、入射到集电极的电子。
三极管在数字电路中的用途其实就是开关,利用电信号使三极管在正向活性区(或饱和区)与截止区间切换,就开关而言,对应开与关的状态,就数字电路而言则代表0与1(或1与0)两个二进位数字。
若三极管一直维持偏压在正向活性区,在射极与基极间微小的电信号(可以是电压或电流)变化,会造成射极与集电极间电流相对上很大的变化,故可用作信号放大器。
三极管工作原理
晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,(其中,N表示在高纯度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而p是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。
两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流了。
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得:
Ie=Ib+Ic这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即:
β1=Ic/Ib式中:
β1--称为直流放大倍数,集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为:
β=△Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。
三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。
三极管放大时管子内部的工作原理1、发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上,发射结正偏,发射区的多数载流子(自由电子)不断地越过发射结进入基区,形成发射极电流Ie。
同时基区多数载流子也向发射区扩散,但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度,可以不考虑这个电流,因此可以认为发射结主要是电子流。
2、基区中电子的扩散与复合电子进入基区后,先在靠近发射结的附近密集,渐渐形成电子浓度差,在浓度差的作用下,促使电子流在基区中向集电结扩散,被集电结电场拉入集
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- 关 键 词:
- 相位 鉴频器 电路设计 仿真