模拟电子系统电路论文.doc

模拟电路论文一、设计目的 1. 培养理论联系实际的正确设计思想, 训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2. 学习较复杂的电子系统设计的一般方法, 提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力,由学生自行设计、自行制作和自行调试。 3. 进行基本技能训练, 如基本仪器仪表的使用, 常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力, 掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 4. 培养创新能力二、设计的具体实现 概述矩形波发生电路常作为数字电路的信号源模拟电子开关控制信号, 它也是其他非正弦波发生电路的基础。矩形波发生电路只有高电平、低电平两个暂态, 而且两个暂态自动地相互转换, 从而产生自激振荡。通常, 电压比较器是矩形波发生电路的重要组成部分。为了使输出的高、低电平产生周期性变化,电路中用延迟环节来确定暂态的维持时间,而且引入反馈环节来实现高、低电平转换的控制。本文对周期、幅度和占空比可调的矩形波信号发生器进行了电路设计及仿真、应用电路测试、理论参数分析 3 方面。 电路设计矩形波发生器电路有多种方案,本设计以运算放大器为核心, 由矩形波振荡电路、幅值调节电路两部分组成。电路设计方案和元器件选择的原则是: 工作稳定可靠、结构简单合理、安装调试方便、性能参数达标。 矩形波振荡电路矩形波振荡电路( 又称多谐振荡器) 由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。滞回比较器起开关作用, RC 电路的作用是产生暂态过程。 RC 回路既是延迟环节,亦是反馈网络,通过 RC 充、放电过程实现输出状态的自动转换。在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管就组成了如图 1 所示的双向限幅矩形波发生器。图1 中滞回比较器的阈值电压假设接通电源时,电容 C 两端电压 uc=O ,输出电压 uo=+Uz ,则运放同相输入端电压 up=+UT ,二极管 VD2 导通, VD1 截止, uo 通过电阻 Rf 给电容 C 充电, 忽略二极管的动态电阻,使运放反相输入端电压 uN 由 0 逐渐上升, 在 uNup 时, uo=-Uz 保持不变。当 uN ≤ up 时, uo 又从-Uz 跃变为+Uz ,电容 C 又开始充电,运放输出状态再次翻转。如此周而复始, 电路产生了自激振荡, 输出端输出矩形波信号。 占空比的调节通常将矩形波输出电平的持续时间与振荡周期的比定义为占空比。图 1 所示电路利用二极管的单向导电性使电容充、放电的通路不同, 从而使它们的时间常数不同, 实现了输出电压占空比的调节。图 1 矩形波发生器的输出电压幅值等于稳压管的稳压值, 电路输出电压正、负幅度对称。振荡周期 T=( 2Rf+Rw)Cln(1+2R1/R2) 占空比 D=(Rf+Rw1)/(2Rf+Rw) 由上述分析可知, 调节 Rf与 Rw 可改变矩形波发生器的振荡频率及占空比。 振荡频率的调节改变电容 C 的数值,则可实现输出信号的频段控制。在低频范围(如 10 Hz ~ 1O kHz) 以内,对于固定频率来说,图1 所示电路是一种较好的振荡电路。当振荡频率较高时, 为了获得前后边沿较陡的矩形波, 宜选择转换速率较高的运放。 幅值调节电路图1中二极管双向