电子科技大学

课程设计报告 学生姓名: 党欢 学 号：2013100101006 专业班级：电工12班 课程名称：模拟电子技术基础 指导教师：李雷

2 0 14

年 11月

一：设计任务及要求

设计任务：

采用差分放大电路，单门限电压比较器，LED显示灯，蜂鸣器模块射设计了一种火灾智能报警器，实现了火灾自动报警功能。 设计要求：

1.在正常情况下，报警电路部分不工作(即发光二极管不发光，蜂鸣器不报警)。

2.当出现火情时，报警电路部分工作，驱动发光二级管发光，蜂鸣器鸣叫报警。

3.采用Multisim12.0进行仿真，完善实验方案。

设计原理

此火灾报警电路的框图如下：

工作原理:在正常情况下，即无火情时，两个温度传感器所产生的电 压相等，发光二极管不亮，蜂鸣器不响。有火情时，安装在金属板上的温度传感器因金属板导热快而温度升高较快，而安装在塑料壳体内的温度传感器温度上升的慢，产生差值电压。当差值电压增大到一定数值时，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫报警。

电路原理: 输入级电路中有两个输入且参数对称如图（1）可以实现对差模信号的放大,输出电压为Uo1=R2/R1*(U11---U12)

UI1

UI2

图（1） 差分比例运算电路

第二级电路的阈值电压为:UT=Vcc*R4/(R3+R4)

UO2

UO1

图（2）电压比较器的电压传输性

当UO1>UT, UO2=UOH 输出高电平，使发光二极管和晶体管导通，使第三级声光报警电路中的发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫报警。

当 UO1<UT, UO2=UOL 输出低电平，使发光二极管和晶体管截止，第三级报警电路不报警。

三：电路设计

（1）差分放大电路设计

差分放大电路设计如图4所示。

工作原理：由图1所示为火灾报警电路的第三部分——差分放大

电路。U1为比例运算放大器，由R3引入负反馈，构成差分比例运算电路。VCC和VEE为比较电压值为±12V。

图4差分放大电路

（4）单限电压比较器电路的设计

单限电压比较器电路的设计如图2所示。

工作原理：由图2所示为火灾报警电路的第四部分——单限电压比较器电路。由图中R1、R2可以得出阈值电压，也就是说当从差分放大电路出来的电压大于阈值电压的时候才会由电流从单限电压比较器中流过。输出的直流电压作用于输入端1，如果输出的电压大于单限电压比较器的阈值电压，则就可以通过单限电压比较器，然后作用在发光二极管LED灯和蜂鸣器上。但如果差分放大器输出的电压小于阈值电压，则电流不会通过单限电压比较器，此时二极管工作在低电平状态，就不会有任何警报。

图2单门限电压比较器

（5）声光报警电路设计

声光报警电路设计如图3所示。

工作原理由图3所示为火灾报警电路的第五部分——声光报警电路。当输入电压达到发光二极管LED灯和三极管正常工作电压时，二极管LED灯发光，蜂鸣器发声。

图3 声光报警电路

四：电路仿真

由上面各部分电路的设计方案的论证以及所选择的电路可设计出如图所示的火灾报警器的仿真电路图如下：

经过仿真发现，该设计电路是切实可行的。

五:收获体会

此次火灾报警电路课程设计让我得到了多方面的锻炼。一方面我对模拟电子技术专业知识有了进一步的掌握并熟悉了更多电子仪器的使用方法，了解常用电子器件的类型和特性，同时掌握如何合理选用电子器件的原则。也通过实用型模拟电子电路设计、安装、调试等各环节，培养了我运用课程中所学的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。另外，我还学会了用Multisim进行仿真，这使我加大了对本专业的兴趣，也会在今后的学习中起到不小的作用。另一方面对于动手能力的培养和敏捷思维方式的形成也起到很大的作用。

第二篇：模电课程设计报告1

     

  模 电 课 程 设 计  

大连理工大学城市学院

电子与自动化学院

电子信息工程1005

姓名：

学号：201015

组别：第九组

实验内容：用三极管设计一个变压器反馈LC振荡电路

设计题目

用三极管设计一个变压器反馈LC振荡电路

一、 设计参数、要求

fo=30kHz； 输出Vom为0～3v连续可调；  负载RL=1kΩ

二、 所用设备、仪器及器件

面包板         1个

直流电源       1台

示波器         1台

万用表         1个

变压器         1个

9013三极管    1个

47kΩ电位器    1个

电阻   30kΩ×1  10kΩ×2  470Ω×1  680Ω×1  7.5kΩ×1

电容   473×1  474×2  102×2 

导线           若干

三、 电路图、元件参数及作用

（一）、电路图：

（二）、元件：

1、参数：

Rb1=30kΩ   Rb2=20kΩ（实现0～3v连续可调时为电位器，阻值为2.4kΩ～5.5kΩ）

Re1=470Ω   Re2=680Ω   

C1=4.7μf   C2=47μf   C3=4.7μf   Ce=1μf  

Vcc=7v 

三极管（NPN型）β=173 

变压器变比固定

2、作用：

C1与L1：并联谐振电路，作为三极管负载，也是选频网络。

L2：反馈。三极管与L1，L2构成正反馈网络；调节L2匝数可改变信号反馈强度，满足正反馈幅度条件。

L3：与l1，l2构成变压器，调节输出电压。

Rl：负载

三极管：放大信号

Rb1，Rb2，Re1，Re2与三极管构成分压偏置稳定电路。

Re1：调节阻值可调节放大倍数及反馈电压。

Ce：旁路电容，稳定增益。

C2，C3：耦合电容，隔直流传交流。

四、 原理介绍

LC正弦波振荡电路包括放大电路、正反馈选频网络和稳幅电路。反馈网络由LC并联谐振电路组成。

（一）、LC并联谐振电路

（二）、LC并联谐振电路的频率特性：

如图，

在谐振频率fo处阻抗有最大值，在fo两侧阻抗迅速衰减，即为选频特性，仅频率为fo的信号能通过选频网络。

LC谐振电路的振荡频率fo=  ，ωo=       。

（三）、变压器反馈lc振荡电路：

如图，

LC并联谐振电路作为三极管负载，反馈线圈L1与电感线圈L2相耦合，将反馈信号送入三极管输入回路。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号强度，满足正反馈幅度条件。

电路为正反馈：设三极管基极瞬时极性为+，集电极瞬时极性为-，L1同名端电流流入，反馈线圈同名端瞬时极性为+。

将变压器原边绕组n1与副边绕组n2按图中所标同名端连接，

则满足正弦波振荡的相位平衡条件。设计适当的变比，l2圈数足够，一般可满足振荡幅值条件。

当振幅大到一定程度时，三极管集电极电流波形会明显失真，由于集电极负载为LC并联谐振回路，有良好选频作用，输出波形失真不大。

通过调节Rb，Re阻值可调节三极管放大电路静态工作点，使输出信号满足要求。Rb2由电位器控制，调节其阻值可改变静态电流，控制输出电压，实现Vo从0～3v连续可调。

（四）、限幅电路：

∣AF∣＞1放大信号，当输出Vo达到幅值，∣AF∣=1，稳定Vo。

六、相关理论介绍：

（一）、放大电路静态工作点：

静态工作点Q是放大电路在输入交流信号为0的条件下，由直流电源供电产生的基极电流IB，集电极电流IC和集-射极间电压VCE一组参数组成.

（二）、分压式偏置Q点稳定电路：

利用基极偏置电阻Rb1和Rb2分压稳定基极电位VBQ；利用发射极电阻Re获取反映电流IEQ（ICQ）变化的电压信号，将此电压反馈到输入端，自动调节IBQ的大小，实现Q点稳定。

静态参数：

           VCEQ=VCC-ICQRC-IEQRE≈VCC-ICQ(RC+Re)

（三）、正弦波振荡电路：

基本正弦波振荡电路由一个放大器和一个连接在反馈回路的选频网络构成。引入正反馈，振荡电路没有输入信号，输入信号接地，在没有输入信号基础上产生正弦波信号，如图，

环路增益∣AF∣＞1，噪声信号多次环路放大，输出信号增强。

选频网络仅对特定频率噪声信号放大，抑制其他噪声信号，选频网络通常与反馈网络合在一起。正弦波发生电路通常由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路组成。

（四）、变压器：

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压，电流和阻抗的装置，主要构件有初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。原绕组输入电压与副绕组输出电压之比,等于它们的匝数比。

变压器的同名端,就是在两个绕组中分别通以交流电（或者直流电产生静止磁场）,当磁通方向迭加(同方向)时,两个绕组的电流流入端就是它们的同名端,两个绕组的电流流出端是它们的另一组同名端。

（五）、三点式LC振荡电路：

LC振荡回路与外电路有三个接触点，即有三个电抗性元件。如有两个电感和一个电容即为电感三点式LC振荡电路，有两个电容和一个电感即为电容三点式LC振荡电路。

七、测试数据分析

（一）、三极管分压偏置稳定电路：

设置静态电流IE在10mA左右，VE在2v左右，测得IE=9mA  VE=2.32v  VB=3.02v，静态工作点设置可满足要求。

（二）、变压器反馈lc振荡电路：

t

（数据）Vb=1.13v

连入变压器反馈振荡电路后Vb有所减小，IE=0.54ma  IE=（Vb-0.7v）\（Re1+Re2），IE非常小，可以增大Rb2减小Re来提高IE。

Rb2=2.4kΩ对应Vo=0v；Rb2=5.5kΩ对应Vo=3v。通过调节电位器，使Rb2阻值变化，进而调节Ib，控制输出电压，满足0～3v连续可调。

LC并联电路fo=   kHz，fo=   ，可调节C1改变fo。由于变压器线圈绕组固定，变比不能改变，且考虑到C1电容值对输出波形的影响较大，因此不能完全满足fo=30kHz要求。

八、调试问题及解决方案

（一）、由于变压器线圈固定，原设计电路L3与Ro部分改为直接从三极管集电极取信号，加一电容隔直流通交流。

（二）、静态IE始终达不到10mA。

反馈信号大，三极管饱和，降低反馈电压，Re=VE\IE，提高Re1，减小放大倍数。减小Re1阻值为470Ω时，测得IE=9mA，基本满足要求。

（三）、连接好后发现无波形：

1、电容接触不实，线路未连接好

2、示波器错按CH2通道，因此无波形显示。检查电路并连接，按下CH1后显示波形。

（四）、波形出现失真现象：

电容偏大。调节电路中各电容值，换上474、104等。

（五）、缺少合适的电容：

电容串联减小，并联增大。由于缺少小电容，采用现有电容串联。LC反馈振荡电路中C1对波形影响较明显，采用474和473电容，波形均有失真。本组用474电容与224电容并联，电容值达到694μf，对失真有很好改善。

（六）、输出波形连续可调问题：

采用电位器，连续变阻改变输入电流进而实现连续可调。开始用电位器替换Rb1，不能实现0v。后用电位器替换Rb2，在阻值2.4kΩ～5.5kΩ间可实现Vo由0v连续变化为3v。且此电路调节范围较大，继续增加电位器电阻值，可进一步增加Vo，达到10v。

（七）、变压器同名端无法确定：

1、目测：标有白色圆点标记的为同名端，确定同名端正负即可。或观察变压器线圈绕向，如图，

绕向相同则ab为同名端。

2、如图，

给变压器加5v交流电压，用示波器测量ab端波形相位，若同相则为同名端，反相则另一端为同名端。

3、给变压器加5v交流电压，用万用表测ab端电压，若小于5v，则ab两端为同名端；若等于5v，则另一端为同名端。

（八）、给变压器加电压出现的问题：

为测变压器同名端，我们给变压器两端加电压，发现万用表测不到电压值，变压器发热差点烧坏。原因是直接给变压器接在直流电压源上。应该接交流低电压测量。

九、课程设计心得体会

模拟电子电路课程是我们专业的一门基本课程，但我觉得学起来不太容易，而且不知道是做什么用的。假期布置这项课程设计，正是对应用方面的补充，我们可以运用所学的知识并自己查找相关知识点完成设计。设计的电路让我对相关知识点加深了理解，增加了实验操作能力和解决问题的能力。而我从实验设计的过程中学到的更多，在设计中用到仿真软件，用到其他书本的知识，都锻炼了我自我学习和探索的能力。

假期的设计让我对模电有了一个复习和回顾的过程，在假期中遇到的一些设计问题还可以和同学讨论，同时能利用网络资源查找相关知识。

开学的实验设计课真正开始运用知识解决问题，设计电路，进行试验，实验过程中遇到的理论问题和操作问题自己探索着去一个个解决。另外分组实验的形式很好，同组的组员可以互相研究、讨论、分工，取长补短发现问题。每组之间也可以互相探讨，因为每组的课题不同，所用到的知识、遇到的问题也不同，讨论后就能学到更多的东西。

这门课的流程也很好：下发课题，我们能尽早对课题有了解并开始思考；答疑课，让我对要做的课题有了大致了解，对相关要求、参数、设计方向等心中有数；假期论文，把课题分成几阶段研究，不会全堆在开学设计；实验答辩，每次都是一次学习，不懂的地方也能及时向老师寻求指导；仿真，是实验操作的补充；实验报告，对实验过程总结分析，是一份收获。

这门课带给我们的收获非常多，希望这门课能继续开下去，我们能多一些这样的设计机会。我也有几点建议：

1、 在分组时要求组别之间相互交流学习，让大家能学到更多东西而不是只了解自己的实验；

2、 每次上课时希望老师适当给于指导。我的老师给了我适当引导和指导，对我们设计实验很有帮助。我们需要自己思考，但也希望老师们能给我们一些点拨和指导；

3、 许多同学实验用到的器件缺少，希望能尽量全；

4、 课上更严格要求我们，珍惜课上时间去完成设计。