压控振荡器的电路设计_EDA

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1、1EDA 技术课程设计报告201级 EDA实 训 题一 、 压 控 振 荡 电 路 的 设 计 和 Multism仿 真 （ 1、 2、 3组 ）要 求 ： 1、 用 运 算 放 大 器 构 成 以 压 控 振 荡 电 路 （ VCO） 将 模 拟 电 压 转 换 成 频 率 。2、 对 上 述 频 率 进 行 计 数 并 显 示 （ 用 两 位 数 码 管 即 可 ） 。压 控 电 路 部 分 参 见 模 电 教 材 P460(5)、 P461， 计 数 及 显 示 部 分 参 见 数电 相 关 章 节 教 材 。二 （ 1） 、 串 联 型 直 流 稳 压 电 路 的 设 计 和 Mult

2、ism仿 真 （ 4组 ）要 求 ： 、 采 用 运 算 放 大 器 作 为 比 较 放 大 环 节 。2、 调 整 管 采 用 复 合 管 ， 附 有 保 护 电 路 。3、 包 括 变 压 、 整 流 、 滤 波 电 路 。参 见 模 电 教 材 P571、 4二 （ 2） 、 串 联 型 直 流 稳 压 电 路 的 设 计 和 Multism仿 真 （ 5、 6组 ）要 求 ： 1、 采 用 运 算 放 大 器 作 为 比 较 放 大 环 节 。、 调 整 管 为 三 端 集 成 稳 压 芯 片 ， 附 有 保 护 电 路 。3、 包 括 变 压 、 整 流 、 滤 波 电 路 。参 见

3、 模 电 教 材 P59三 、 分 立 器 件 低 频 功 率 放 大 电 路 的 Multism仿 真 （ 7、 8组 ）要 求 ： 1、 输 出 级 采 用 具 有 推 动 级 的 OCL电 路 。2、 具 有 过 载 保 护 功 能 。参 见 模 电 教 材 P582四 、 自 动 增 益 控 制 电 路 的 设 计 和 Multism仿 真 （ 9、 10、 组 ）要 求 ： 1、 反 馈 环 节 包 括 整 流 、 滤 波 、 比 较 电 路 。2、 工 作 频 率 为 低 频 段 ， 输 入 信 号 幅 度 0-5mV。参 见 模 电 教 材 P586、 94五 、 数 字 式 温

4、 度 计 的 设 计 和 Multism仿 真 (12、 3组 )要 求 ： 1、 温 度 传 感 器 采 用 热 敏 电 阻 PT0或 PN结 。2、 采 用 A/D转 换 芯 片 送 数 码 管 显 示 。参 见 模 电 教 材 P382， A/D及 显 示 部 分 参 见 数 电 相 关 章 节 教 材 。六 、 电 容 测 量 电 路 的 设 计 和 Multism仿 真 （ 14、 5组 ）要 求 ： 1、 有 量 程 控 制 。2、 只 需 输 出 与 电 容 成 正 比 的 交 流 电 压 即 可 。参 见 模 电 教 材 P594七 、 路 灯 控 制 电 路 的 设 计 和

5、Multism仿 真 （ 16）要 求 ： 1、 控 制 系 统 具 有 迟 滞 功 能 以 节 省 能 量 。2、 采 用 光 耦 电 路 控 制 路 灯 。参 见 模 电 教 材 P476压控振荡电路的设计学生姓名：徐昌、吴天宇、汪小玲 指导教师： 许长安 所 在 系： 电子工程系 所学专业： 电子信息工程 年 级： 2012 2014 年 6 月2目 录一、设计任务与要求 .2二、元器件清单及简介 .3三、设计原理分析 .5四、设计中的问题及改进 .8五、总 结 .9六、参考文献 .93压控振荡电路的设计一、设计任务与要求1.1 课程设计的研究内容 本课题的主要研究内容是采用集成运算放大

6、器设计压控振荡器的电路，并使用 multisim 仿真工具对其进行仿真。包括压控锯齿波发生器电路、压控矩形波发生器电路、压控三角波发生器电路、压控方波发生器电路。设计中要掌握电子电路设计的基本方法包括设计步骤、设计公式、参数计算及电子元器件的选择，掌握 multisim 在电子电路设计中的应用。1.2 压控振荡器设计要点压控振荡器一般分为晶体压控振荡器和 LC 压控振荡器对于各种用途的晶体压控振荡和 LC 压控振荡，设计时应考虑的指标大体上可以分为以下几个方面：1、用运算放大器构成以压控振荡电路（VCO）将模拟电压转换成频率。2、对上述频率进行计数并显示（用两位数码管即可） 。3、模拟电压可以

7、是直流源，也可以是锯齿波。4、运算放大器构成的积分器和滞回比较器。5、利用 74ls160D 芯片级联来连接两个数码管。二、元器件清单及简介2.1 电路元器件的选择表 5-1 压控矩形波电路元器件选择原件名称 原件标注 参数型号集成运放 UA1 LM324AJ集成运放 U2 COMPARATOR_VIRTUAL电阻 R1 50K电阻 R2 50K电阻 R3 1K4电阻 R4 0.5K电阻 R5 10K电阻 R6 10 K电容 C1 10nF电源 VEE -15V电源 VCC 15V电源 V1 -9V稳压管 D2 1N6025B稳压管 D3 1N6025B示波器 XSC1二极管 D1 DIODE

8、_VIRTUAL十进制计数器 U3、U6 74LS160D2 个数码管 U4 DCD_HEX_BLUE2 个2.2 压控振荡器部分元器件介绍图 2.1 multisim 中电阻元器件电阻，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“ ”表示。有这样的定义：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。它的作用有限流，分流，分压。图 2.2 multisim 中稳压二极管元器件稳压二极管的作用，稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管，在电路中起稳定电压作用。5它是利用二极管被反向击穿后，在一定反向电流范围内反向电

9、压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。图 2.3 multisim 中二极管元器件二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。图 2.4 multisim 中电容元器件所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电， 当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。图 2.5multisim 中三端集成运算放大器元器件运算放大器（常简称为“运放” ）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络

10、共同组成某种功能模块。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。 三、设计原理分析3.1 压控脉冲波发生器脉冲波发生电路在测量、自动控制、通讯、无限电广播和遥控等技术技术领域有着广泛的应用，甚至在收音机、电视台和电子表等日常生活用品也离不开它。总之脉冲波发生电路广泛用于工业生产、科学实验和日常生活等各个领域中。3.2 压控锯齿波发生器电路设计仿真6图 3.1 此电路直流源输入的压控振荡电路，直流源经过积分器得到一个 uo1 的波形为锯齿波，然后锯齿波经过一个滞回比较器把锯齿波转变成脉冲波。积分器由电阻和电容以及运算放大器组成。滞回比较器由电阻和稳压

11、二极管组成。滞回比较器可用于产生矩形波、三角波和锯齿波等各种非正弦波信号，也可用于波形交换电路。用于控制系统是，滞回比较器的优点是抗干扰能力强。当输入信号受干扰或噪声的影响而上下波动时，只要根据干扰或噪声电平适当调整滞回比较器两个门限电平UT+和 UT-的值，就可以避免比较器的输出电压在高、低电平之间反复跳变。当集成运放反向输入端和同向输入端的电位相等，即 U+=U_时，输出端的状态将发生跳变。其中 U_=UI7最后把得到的脉冲波经过 74ls160D 两个芯片级联两个显示频率的数码管。 在输出端利用示波器观察波形，电压表测量输出电压，频率计测量频率。仿真分析电路如图 3.1 所示。8图 3.

12、2 脉冲波仿真波形结果分析此图为 uo 的波形图，是个小的矩形脉冲图此电路仿真图参照模拟电子技术 P460 也电路图，输出的 uo1 为锯齿波 uo 为矩形脉冲波，由于存在电阻阻值个其他因素的影响，脉冲不是太大，但是符合题目和老师的要求。四、设计中的问题及改进本次课程设计所设计的方案基本上能满足要求。波形基本上没有失真，测得的频率和理论值很接近，输出电压也在规定的范围内。该电路由一个滞回比较器和积分器组成。集成运放和电阻集成运放和电阻 R4 和 R5 组成滞回比较器，但该设计也有一定得问题，在计算时由于没有考虑二极管的导通电阻，因此计算的理论值和实际测得的数值会有一定的差距，而且还会因此产生一

13、定的波形失真。由于二极管的导通电阴不可能为 0，因此，选用不同的二极管会产生不同的结果，有时甚至会产生非常大的的偏差，波形严重失真。所以，在试验过程中要选择合适的二极管。使得因为二极管而产生的偏差尽量减小。试验之初用的是-3V 的直流源，脉冲波形非常小，频率跳变太快，后来换成-9V的直流源后锯齿波和脉冲波即为 uo1 和 uo 的波形，逐渐与理论值接近，波形越来越清晰。9五、总 结 在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。比如在刚开始仿真时，矩形波发生电路画出来之后，仿真结果是输出波形是一条直线，频率计和电压表均没有示数。接下来，我就仔细地检查了一遍又一遍，最后终于在参考资料和同学的帮助下终

14、于成功地仿真了结果。第二步，对上述频率进行计数显示时，我们总是没理解概念，选错了两次的器件，最后还是在老师的指导慢慢解决的。这次课程设计让我学到了很多有用的东西，我不仅是巩固了先前学的模电的理论知识，而且也培养了我的动手操作能力，让我学到了很多电脑上的应用技巧，这是我以前很少接触的。更为重要的是这次课程设计开拓了我的视野，使我的创造性思维得到拓展。我感受到了知识的奥妙和学习的乐趣。此外，这也将对我以后踏上工作岗位也有一定得帮助。所以我希望今后类似这样的课程设计，类似这样的锻炼机会能更多些！六、参考文献 1童诗白主编模拟电子技术基础（第四版） 高等教育出版社， 20062阎 石主编数字电子技术基础（第五版） 高等教育出版社， 20063李良荣主编EDA 技术及实验电子科技大学出版社，200810安徽师范大学皖江学院课程设计成绩评定单题目：压控振荡电路的设计学生姓名 学号 成绩徐 昌 1271111吴天宇 1271106汪