模拟电路课程设计报告
设计课题题目:变调门铃
专 业: 电气工程及其自动化
班 级: 电气1101
指导教师: 杨建宁
姓 名:
学 号:
小组成员:
设计时间:
目录
一.实验目的
二.设计任务和要求
三.电路设计框架图
四.电路设计与电路图
4.1 整体方案设计与电路图
4.2单元电路设计
方案一:
1.555芯片构成的延时与控制电路:
2. 电压跟随器隔离电路:
3. 文氏桥RC 正弦波震荡电路:
4. 频率切换电路:
方案二:
1.单稳态触发延时与控制电路
2.多谐振荡产生800HZ 和1000HZ 的矩形波
3. 二阶滤波电路,产生正弦波
4. 放大正弦信号驱动扬声器
五.电路的测试结果
六.电路仿真
七.整体设计方案优缺点及其比较
八.收获体会和改进意见
九. 参考文献
实验名称:变调门铃
一.实验目的:
1) 学习并初步掌握变调门铃的设计和调试方法;
2) 学习电路布线;
3)掌握变调门铃的各项主要性能及指标调试方法;
4) 学习掌握multisim 仿真软件的使用 ;
5) 学习将所学数字电路和模拟电路的基本知识应用于设计当中。
二.设计任务和要求
题目要求:设计一个变调门铃电路,要求在按下电源开关后,门铃先发
出频率为fl 的音频声,过时间T s后,门铃声的频率自动变化为f2的音频声。具体技术要求如下:①时间了约为2s ;②门铃输出信号为正弦波,频率f1约为
800Hz ;f2约为1000Hz ;③门铃输出信号功率Po ≥0.5W(在8Ω扬声器上) 。
三.电路设计框架图:
↓
↓
↓
四.电路设计与电路图
4.1 整体方案设计与电路图
方案一:
1. 电路整体组成:
(1).通过555芯片连接成单稳态触发器,产生2s 的高电平控制800HZ 正弦波信号产生的时间,作为延时和控制电路;
(2).电压跟随器隔离;
(3).文氏桥RC 正弦波振荡电路,产生800HZ 和1000HZ 的信号;
(4).继电器切换频率、控制振荡电路停振;
2. 整体电路图:
3. 原理:
1、主要构成为555芯片,利用555芯片与外借电容的充放电特性,构成单稳态触发器产生T=1.1RC=2s的高电平(10V ),其后连接电压跟随器进行隔离,进而发挥出延时和控制的作用;
2.2s 的10V 高电平期间,使得与振荡电阻并联的常闭继电器打开,进而改变文氏桥电路的振荡频率(先输出800HZ );此时,高电平对电容C4充电,继电器K3打开,反馈电路满足振荡条件,扬声器发出声响;
3. 2s之后,单稳态触发器输出低电平, 继电器不动作,即闭合,将部分振荡电阻短路,此时振荡频率增大为1kHZ ;在此期间,电容C4放电,直至低电平
使得K3闭合,进而振荡停止,扬声器停止发声。
4.参数计算及选取:
(1). 单稳态触发器输出高电平时间:
T =1. 1RC
设计要求T =2s ,这里选取C =4. 7uF ,则R =R 2=390k Ω;
(2).RC 正弦波振荡电路:
基本放大电路振荡条件:A uf =1+
R F >2R '
本例为产生12V 的正弦波,所选参数如下:
R 3=5. 1k Ω , R 4=9. 1k Ω ,R 5=2. 7k Ω
选频网络的频率计算:f =
设计要求:f 1=800HZ ,f 2=1000HZ .为了方便频率切换,两种频率下的电容均C 5=10nF ;
经过计算初步确定(仿真之后做些许微调),
在 f 1频率下,R =20k Ω(R 6+R 7);在f 2频率下,R =15k Ω(R 7)。
(3) 其余元件参数如下:
直流电源:10V
电容:C 1=470uF ,C 2=4. 7uF ,C 3=C 5=C 6=10nF ,C 4=680uF 电阻:R 1=5k Ω ,R 2=390k Ω ,R 3=5. 1k Ω ,R 4=9. 31k Ω ,1 2πRC R F >3,即 ' R R 5=2. 7k Ω ,R 6=R 8=4k Ω ,R 7=R 8=15. 8k Ω
4.2各部分功能电路图
1.单稳态触发器及电压跟随器:
2、正弦波发生电路:
输出正弦波:
3. 继电器切换频率:
方案二:
1、电路整体组成
(1). 通过555芯片连接成单稳态触发器,产生2s 的高电平控制800HZ 信号产生的时间,作为延时和控制电路;
(2)555芯片构成多谐振荡电路,产生800HZ 和1000HZ 的矩形波;
(3)二极管的单向导电性进行频率切换,并通过电容充放电控制振荡复位端。
整体电路图:
2、元件参数计算及选取
(1). 单稳态触发器输出高电平时间: T =1. 1RC
设计要求T =2s ,这里选取C =4. 7uF ,则R =R 2=390k Ω;
(2). 多谐振荡电路周期: T =0. 7(R in +2R o u ) t C , f =1 T
其中, C =620nF , R out =600Ω,在f 1频率下,R in =2. 29k Ω , 在f 2频率下,R in =R 2//R 3+R 4=(2. 4//1. 69+0. 6) k Ω。
3. 各部分电路图
(1). 单稳态触发器及电压跟随器:
(2)多谐振荡电路:
输出波形:
(3)二阶电容滤波电路:
下图中,红、蓝、绿色的波形分别是经过一、二、三次二阶滤波之后所得结果,可以看出,三次滤波之后已得到较好的正弦波。 :
五、电路的测试结果
方案一:
按下开关,先输出800HZ 的正弦波,2s 之后,输出1000HZ 的正弦波,一段时间后,自动停振(响):
(为了演示方便,部分参数已经改动):
800HZ : 1000HZ:
方案二:
前半部分为800HZ ,后半部分为1000HZ 。
由以上两幅图可以看出,方案二的波形不太理想(扬声器音质较低)。
七.整体设计方案的优点和缺点及其比较
门铃是人们日常生活中必不可少的家用小电器,门铃电路多种多样。设计一个声音悦耳的门铃电路,既能检验你的电子技术设计能力,又是一个有实用意义的有趣的工作过程。
方案一:相对方案二来说,成本较低,易于实现,切合实际; 但是,滤波部分较为繁琐,输出波形不标准,存在一定的误差,会是音质下降;
方案二:输出波形较为精准,门铃音质较好,且电路实现较为简单; 但是,运用了价格较高的继电器,成本较高。
八.收获体会和改进意见
通过此次的课程设计,让我们将书本上的模电知识运用到实际中,从一开始的无从下手,到一步步的查询各种资料设计原理图,再到原理图设计完成进行各参数的调整,让我们更深层次的了解模电在现实生活中的广泛运用。同时,我们收获了很多知识和经验,也让我们知道了:无论做任何事情都要具有良好的专业素质,以后遇事不要浮躁,做事要严肃认真细心,作为电气学生,我们要养成仔细严谨的工作与科学作风,容不得半点马虎。
在做电路仿真时,我画好了电路原理图,修改好参数后,创建网络列表时系统总是报错, 无论我怎样修改都不行,后来请教同学,他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的,开始是创建网络表时出现问题,后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的,这确实很难修改。输出时仿真波形总是一条直线,我弄了一晚上也找不出原因,整个人也显得焦躁不已。
在每次的课程设计中, 遇到问题,最好的办法就是问别人,因为每个人掌握情况不一样,不可能做到处处都懂,发挥群众的力量,复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会,在很多时候,我遇到的困难或许别人之前就已遇到,向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
尽管现在只是初步学会了变调门铃设计,离真正掌握还有一定距离,但学习的这段日子确实令我收益匪浅,不仅因为它发生在特别的时间,更重要的是我又多掌握了一门新的技术,收获总是令人快乐。
作为一名电气专业的学生,我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去面对现实中的各种设计?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?
我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。再把查阅到的有用的资料运用到我们自己的设计中去,经过一遍又一遍的修改调试,最后终于设计出正确的电路,但是尽管是仿真,但是我们的设计依然不够经济,这还是我们以后努力的方向。
九. 参考文献
【1】 《实用电子电路手册(模拟电路分册)》编写组编 《实用电子电路手
册(模拟电路分册)》 1991年10月 高等教育出版社
【2】 李响初,阙爱仁,李喜初:《实用电子控制线路200例》,中国电力出
版社,2008年版;
【3】
成立. 杨建宁:《模拟电子技术》,东南大学出版社,2006年版;
模拟电路课程设计报告
设计课题题目:变调门铃
专 业: 电气工程及其自动化
班 级: 电气1101
指导教师: 杨建宁
姓 名:
学 号:
小组成员:
设计时间:
目录
一.实验目的
二.设计任务和要求
三.电路设计框架图
四.电路设计与电路图
4.1 整体方案设计与电路图
4.2单元电路设计
方案一:
1.555芯片构成的延时与控制电路:
2. 电压跟随器隔离电路:
3. 文氏桥RC 正弦波震荡电路:
4. 频率切换电路:
方案二:
1.单稳态触发延时与控制电路
2.多谐振荡产生800HZ 和1000HZ 的矩形波
3. 二阶滤波电路,产生正弦波
4. 放大正弦信号驱动扬声器
五.电路的测试结果
六.电路仿真
七.整体设计方案优缺点及其比较
八.收获体会和改进意见
九. 参考文献
实验名称:变调门铃
一.实验目的:
1) 学习并初步掌握变调门铃的设计和调试方法;
2) 学习电路布线;
3)掌握变调门铃的各项主要性能及指标调试方法;
4) 学习掌握multisim 仿真软件的使用 ;
5) 学习将所学数字电路和模拟电路的基本知识应用于设计当中。
二.设计任务和要求
题目要求:设计一个变调门铃电路,要求在按下电源开关后,门铃先发
出频率为fl 的音频声,过时间T s后,门铃声的频率自动变化为f2的音频声。具体技术要求如下:①时间了约为2s ;②门铃输出信号为正弦波,频率f1约为
800Hz ;f2约为1000Hz ;③门铃输出信号功率Po ≥0.5W(在8Ω扬声器上) 。
三.电路设计框架图:
↓
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四.电路设计与电路图
4.1 整体方案设计与电路图
方案一:
1. 电路整体组成:
(1).通过555芯片连接成单稳态触发器,产生2s 的高电平控制800HZ 正弦波信号产生的时间,作为延时和控制电路;
(2).电压跟随器隔离;
(3).文氏桥RC 正弦波振荡电路,产生800HZ 和1000HZ 的信号;
(4).继电器切换频率、控制振荡电路停振;
2. 整体电路图:
3. 原理:
1、主要构成为555芯片,利用555芯片与外借电容的充放电特性,构成单稳态触发器产生T=1.1RC=2s的高电平(10V ),其后连接电压跟随器进行隔离,进而发挥出延时和控制的作用;
2.2s 的10V 高电平期间,使得与振荡电阻并联的常闭继电器打开,进而改变文氏桥电路的振荡频率(先输出800HZ );此时,高电平对电容C4充电,继电器K3打开,反馈电路满足振荡条件,扬声器发出声响;
3. 2s之后,单稳态触发器输出低电平, 继电器不动作,即闭合,将部分振荡电阻短路,此时振荡频率增大为1kHZ ;在此期间,电容C4放电,直至低电平
使得K3闭合,进而振荡停止,扬声器停止发声。
4.参数计算及选取:
(1). 单稳态触发器输出高电平时间:
T =1. 1RC
设计要求T =2s ,这里选取C =4. 7uF ,则R =R 2=390k Ω;
(2).RC 正弦波振荡电路:
基本放大电路振荡条件:A uf =1+
R F >2R '
本例为产生12V 的正弦波,所选参数如下:
R 3=5. 1k Ω , R 4=9. 1k Ω ,R 5=2. 7k Ω
选频网络的频率计算:f =
设计要求:f 1=800HZ ,f 2=1000HZ .为了方便频率切换,两种频率下的电容均C 5=10nF ;
经过计算初步确定(仿真之后做些许微调),
在 f 1频率下,R =20k Ω(R 6+R 7);在f 2频率下,R =15k Ω(R 7)。
(3) 其余元件参数如下:
直流电源:10V
电容:C 1=470uF ,C 2=4. 7uF ,C 3=C 5=C 6=10nF ,C 4=680uF 电阻:R 1=5k Ω ,R 2=390k Ω ,R 3=5. 1k Ω ,R 4=9. 31k Ω ,1 2πRC R F >3,即 ' R R 5=2. 7k Ω ,R 6=R 8=4k Ω ,R 7=R 8=15. 8k Ω
4.2各部分功能电路图
1.单稳态触发器及电压跟随器:
2、正弦波发生电路:
输出正弦波:
3. 继电器切换频率:
方案二:
1、电路整体组成
(1). 通过555芯片连接成单稳态触发器,产生2s 的高电平控制800HZ 信号产生的时间,作为延时和控制电路;
(2)555芯片构成多谐振荡电路,产生800HZ 和1000HZ 的矩形波;
(3)二极管的单向导电性进行频率切换,并通过电容充放电控制振荡复位端。
整体电路图:
2、元件参数计算及选取
(1). 单稳态触发器输出高电平时间: T =1. 1RC
设计要求T =2s ,这里选取C =4. 7uF ,则R =R 2=390k Ω;
(2). 多谐振荡电路周期: T =0. 7(R in +2R o u ) t C , f =1 T
其中, C =620nF , R out =600Ω,在f 1频率下,R in =2. 29k Ω , 在f 2频率下,R in =R 2//R 3+R 4=(2. 4//1. 69+0. 6) k Ω。
3. 各部分电路图
(1). 单稳态触发器及电压跟随器:
(2)多谐振荡电路:
输出波形:
(3)二阶电容滤波电路:
下图中,红、蓝、绿色的波形分别是经过一、二、三次二阶滤波之后所得结果,可以看出,三次滤波之后已得到较好的正弦波。 :
五、电路的测试结果
方案一:
按下开关,先输出800HZ 的正弦波,2s 之后,输出1000HZ 的正弦波,一段时间后,自动停振(响):
(为了演示方便,部分参数已经改动):
800HZ : 1000HZ:
方案二:
前半部分为800HZ ,后半部分为1000HZ 。
由以上两幅图可以看出,方案二的波形不太理想(扬声器音质较低)。
七.整体设计方案的优点和缺点及其比较
门铃是人们日常生活中必不可少的家用小电器,门铃电路多种多样。设计一个声音悦耳的门铃电路,既能检验你的电子技术设计能力,又是一个有实用意义的有趣的工作过程。
方案一:相对方案二来说,成本较低,易于实现,切合实际; 但是,滤波部分较为繁琐,输出波形不标准,存在一定的误差,会是音质下降;
方案二:输出波形较为精准,门铃音质较好,且电路实现较为简单; 但是,运用了价格较高的继电器,成本较高。
八.收获体会和改进意见
通过此次的课程设计,让我们将书本上的模电知识运用到实际中,从一开始的无从下手,到一步步的查询各种资料设计原理图,再到原理图设计完成进行各参数的调整,让我们更深层次的了解模电在现实生活中的广泛运用。同时,我们收获了很多知识和经验,也让我们知道了:无论做任何事情都要具有良好的专业素质,以后遇事不要浮躁,做事要严肃认真细心,作为电气学生,我们要养成仔细严谨的工作与科学作风,容不得半点马虎。
在做电路仿真时,我画好了电路原理图,修改好参数后,创建网络列表时系统总是报错, 无论我怎样修改都不行,后来请教同学,他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的,开始是创建网络表时出现问题,后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的,这确实很难修改。输出时仿真波形总是一条直线,我弄了一晚上也找不出原因,整个人也显得焦躁不已。
在每次的课程设计中, 遇到问题,最好的办法就是问别人,因为每个人掌握情况不一样,不可能做到处处都懂,发挥群众的力量,复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会,在很多时候,我遇到的困难或许别人之前就已遇到,向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
尽管现在只是初步学会了变调门铃设计,离真正掌握还有一定距离,但学习的这段日子确实令我收益匪浅,不仅因为它发生在特别的时间,更重要的是我又多掌握了一门新的技术,收获总是令人快乐。
作为一名电气专业的学生,我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去面对现实中的各种设计?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?
我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。再把查阅到的有用的资料运用到我们自己的设计中去,经过一遍又一遍的修改调试,最后终于设计出正确的电路,但是尽管是仿真,但是我们的设计依然不够经济,这还是我们以后努力的方向。
九. 参考文献
【1】 《实用电子电路手册(模拟电路分册)》编写组编 《实用电子电路手
册(模拟电路分册)》 1991年10月 高等教育出版社
【2】 李响初,阙爱仁,李喜初:《实用电子控制线路200例》,中国电力出
版社,2008年版;
【3】
成立. 杨建宁:《模拟电子技术》,东南大学出版社,2006年版;