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1、电子技术课程设计报告电子技术课程设计报告学 院： 电气及电子工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2011 年 12 月 23 日 成 绩： 评阅意见：评阅教师 日期 窗口电压音响显示电路设计报告一. 设计要求（1） 输入信号为交流信号，当 3vU1 时，运放 A1 输出高电平；当 UiU2，则当输入电压 Ui 越出U2，U1区间范围时，蜂鸣器发出响声，这便是一个电压双限指示器。若选择 U2 U1，则当输入电压在U2，U1区间范围时，蜂鸣器发出响声，这是一个“窗口”电压指示器.看懂已知电路图，将各部分电子器件按电路图连接在一起，实现预计的实验结果。+ -+ - +10k10
2、k10k100k100k100k1k8k 1/4W 1F10F+9VuiLM324 6V3V2单元电路设计(或仿真)与分析(1)LM324LM324 是四运放集成电路,它采用 14 脚双列直插塑料封装,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示,它有 5 个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。
3、LM324 的 引脚排列见图:图 1LM324 内部引脚图如下图所示：本次实验 v+为 9VLM324 为四运放集成电路，采用 14 脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324 工作电压范围宽，可用正电源 330V，或正负双电源15V15V 工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为 OVcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为
4、反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM324 引脚排列见图 1。2。 lm124、lm224 和 lm324 引脚功能及内部电路完全一致。lm124 是军品；lm224 为工业品；而 lm324 为民品。由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此他被非常广泛的应用在各种电路中当 LM324 作为比较器时当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如 LM324 运放
5、开环放大倍数为 100dB，既 10 万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+） ，就是低电平（V-或接地） 。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻 R1、R1组成分压电路，为运放 A1 设定比较电平 U1；电阻 R2、R2组成分压电路，为运放 A2 设定比较电平 U2。输入电压 U1 同时加到 A1 的正输入端和 A2 的负输入端之间，当 Ui U1 时，运放 A1 输出高电平；当 Ui U2，则当输入电压 Ui 越出U2，U1区间范围时，LED 点亮，这便是一个电压双限指示器。 若选择 U2 U1，则当输入
6、电压在U2，U1区间范围时，LED 点亮，这是一个“窗口”电压指示器。 此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。 单稳态触发器 见附图 1。此电路可用在一些自动控制系统中。电阻 R1、R2 组成分压电路，为运放 A1 负输入端提供偏置电压 U1，作为比较电压基准。静态时，电容 C1 充电完毕，运放 A1 正输入端电压 U2 等于电源电压 V+，故 A1输出高电平。当输入电压 Ui 变为低电平时，二极管 D1 导通，电容 C1 通过 D1迅速放电，使 U2 突然降至地电平，此时因为 U1U2，故运放 A1 输出低电平。当输入电压变高时，二极管 D1
7、截止，电源电压 R3 给电容 C1 充电，当 C1 上充电电压大于 U1 时，既 U2U1，A1 输出又变为高电平，从而结束了一次单稳触发。显然，提高 U1 或增大 R2、C1 的数值，都会使单稳延时时间增长，反之则缩短。如果将二极管 D1 去掉，则此电路具有加电延时功能。刚加电时，U1U2，运放A1 输出低电平，随着电容 C1 不断充电，U2 不断升高，当 U2U1 时，A1 输出才变为高电平。参考图 2。图 1 图 2 反相交流放大器电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电，由 R1、R2 组成 1/2V+偏置，C1 是消振电
8、容。放大器电压放大倍数 Av 仅由外接电阻 Ri、Rf 决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取 Ri 与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co 和 Ci 为耦合电容。同相交流放大器 见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的 R1、R2 组成 1/2V+分压电路，通过 R3 对运放进行偏置。 电路的电压放大倍数 Av 也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为 R3。R4 的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。 交流信号三分配放大器 此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路
9、信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放Ai 输入电阻高，运放 A1-A4 均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放大状态时 Rf=0 的情况，故各放大器电压放大倍数均为 1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。R1、R2 组成 1/2V+偏置，静态时 A1 输出端电压为 1/2V+，故运放 A2-A4 输出端亦为 1/2V+，通过输入输出电容的隔直作用，取出交流信号。有源带通滤波器 许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中心频率 ，
10、在中心频率fo 处的电压增益 Ao=B3/2B1，品质因数 ，3dB 带宽 B=1/（*R3*C）也可根据设计确定的 Q、fo、Ao 值，去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/（2foAoC） ，R2=Q/（2Q2-Ao）*2foC） ，R3=2Q/（2foC） 。上式中，当 fo=1KHz 时，C 取 0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。此电路亦可使用单电源，只需将运放正输入端偏置在 1/2V+并将电阻 R2 下端接到运放正输入端既可。 LM324LM324 的特点：1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大 100nA（LM324ALM3
11、24A）5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能（2） Multisim 软件简介：加拿大 EWB （Electrical Workbench） EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0 Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 10 目前在各高校教学中普遍使用 Multisim2001，网上最为普遍的是 Multisim 9，NI 于 20 07 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10 作为其
12、中一个组成部 分包含于其中。 EDA 就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应 用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从 概念的确立，到包括电路原理、PCB 版图、单片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到 PCB 钻孔图、自动贴片、 焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技术借 助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设 计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA
13、 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系 统设计的主要技术手段。美国 NI 公司（美国国家仪器公司）的 Multisim 9 软件就是这方 面很好的一个工具。而且 Multisim 9 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8） （也是美 国 NI 公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员
14、的教学也是一个很好的提高和促进。 Multisim 10 通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路；通过交互式 SPICE 仿真, 迅速了解电路行为；借助高级电路分析, 理解基本设计特征；通过一个工具链, 无缝地集成 电路设计和虚拟测试；通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电 路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用 工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。 借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器， 您能在设 计流程中提早对电路设计
15、进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 Signal Express 软件的集成， 完善了具有强大技术的设计流程， 从而能够比较具有模拟数据的实现 建模测量。3电路的安装与调试1. 在实际连电路时，会出现接触不好等情况。这是由于试验箱的质量和试验器件的质量不好的关系。这时可用万用表测量各个接头的电压来判断是否是接触不好。2. 要注意每个元器件的工作原理和功能，以及逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。3. 搭接工作完成后，做一次系统的检查，如果各部分连线正确，方可接通电源，进行调试。调试中如果发现实验现象与设计要求不符合，可从简单部分或某一个预知特性的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可能存在的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的目的。4. 要注意芯片接电源端和接地端是否连接，如若不连接会引起电路失败。这是经常出现的一种问题。+ -+ - +39k39k10k100k100k100k1k8k 1/4W 1F10F+12VuiLM324 5V4V注：实验中两个 39 千欧的电阻均改成了 10 千欧的电阻，并且电压 12v 改成了9v。四 心
