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1、1模拟电路课程设计题目题目一 用普通运算放大器设计一个放大倍数可变的直流放大器一、设计任务用普通运算放大器设计一个放大倍数可变的直流放大器二、设计要求1、输入信号为 050mV 时，放大 100 倍；当输入信号为 50mV500mV时，放大 10 倍；当输入信号为 0.5V5V 时，放大 1 倍； 2、根据输入信号大小，自动改变放大倍数； 3、论文（作品说明书）要有如下内容：零点漂移及改进措施；输入阻抗及提高措施；串模干扰、共模干扰及抑制措施。题目二 简易数控直流电压源的设计一、设计任务简易数控直流电源实施连续范围可调、输出数码显示的功能。二、设计要求设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
2、性能要求如下：（1）输出电压：范围 09.9V ，步进 0.1V，纹波不大于 10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“”、 “”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出15V，5V。三设计提示1 参考框图22、主要参考元器件CD4017，数字电位器，电位器，LM317 稳压集成电路，电容电阻若干、LED 发光二极管。题目三 有线双工对讲机 一、设计任务用中小规模集成芯片设计并制作一对实现甲、乙双方异地有线通话的双工对讲机。二、设计要求1、全双工双向对讲，互不影响，要求声音洪亮清晰；2、对讲距离 30m500m；3、
3、电源电压为 9V，P O0.5W。4、音频失真度小于 10%。具有呼叫 CALL 对方功能。三、设计提示1、框图说明：CALL 呼叫的功能。利用发送端产生一个音频信号加到对方扬声器。42 线变换的实现电路实现消侧音的功能。2、主要参考元器件LM386 两片，驻极体麦克风，8 扬声器，电阻、电容若干，音频变压器（可选） 。题目四 无线对讲机一、设计任务MIC 与放大电路 42线变换电路扬声器与放大电路42线变换电路MIC 与放大电路扬声器与放大电路3设计一个半双工无线对讲机二、基本要求：工作频率小于 100MHZ、调制方式不限。全频带音频频率响应不劣于 300Hz3500Hz（-3db）,作用距
4、离大于 10 米，谐波失真小于 10%，音频输出功率大于 100MW。三、扩展要求：扩展为 4 个工作频道，可以手动选择，频率稳定度不劣于 10-4（每分钟） 。题目五 电容表一、 、设计任务设计和实现一个电容测试仪电容表。二、设计要求 （1）被测电容范围：1000PF1000uF；（2）测试误差1V；（3）波形特征：方波 tr1V；4) 波形特征：方波 tr10s（ 1kHz，最大输出时） ，三角波失真系数 THD2%，正弦波失真系数 THD5%。二、设计过程举例1.课题分析根据任务，函数信号发生器一般基本组成框图如图 4.2.15 所示。读者可参阅有关参考资料。图 4.2.15 函数信号发
5、生器框图2方案论证（1）确立电路形式及元器件型号1）方波-三角波电路图 4.2.16 所示为产生方波-三角波电路。工作原理如下：若 a 点短开，运算放大器 A1与 R1、 R2 及 R3、RP 1 组成电压比较器，C 1 为加速电容，可加速比较器的翻转。9图 4.2.16 方波-三角波产生电路由图 4.2.16 分析可知比较器有两个门限电压 CthVRPU1321th1322运放 A2 与 R4、 RP2、C 2 及 R5 组成反相积分器，其输入信号为方波 Uo1 时，则输出积分器的电压为 tUUood)(12142当 Uo1=+VCC 时 tCRPo2142)(当 Uo1=-VEE 时 to
6、214E2)(可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图4.2.17 所示。图 4.2.17 方波-三角波波形A 点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波- 三角波。三角波的幅度为C1322VRPUmo方波-三角波的频率为 21423)(f10由上分析可知：电位器 RP2 在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器 RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。2）三角波正弦波的变换三角波正弦波的变换主要有差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗
7、高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。其非线性及变换原理如图 4.2.18 所示。图 4.2.18 三角波正弦波的变换原理 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好； 三角波的幅度 Um 应正好使晶体管接近饱和区或截止区。图 4.2.19 为三角波正弦波的变换的电路。其中 RP1 调节三极管的幅度，RP 2 调整电路的对称性，其并联电阻 RE2 用来减少差分放大器的线性区。电容 C1、C 2、C 3 为隔直电容，C4 为滤波电容，以减少滤波分量，改善输出波形。图 4.2.19 三角波
8、正弦波变换电路11整个设计电路采用如图所示。其中运算放大器 A1、A 2 用一只双运放 A747，差分放大器采用单入、单出方式，四只晶体管用集成电路差分对管 BG319 或双三极管 S3DG6 等。取电源电压为12V。2）计算元件参数比较器 A1 与积分器 A2 的元件参数计算如下：由于 C1322VRPUmo因此 324co132取 R3=10k,则 R3+RP1=30 k，取 R3=20k, RP1 为 47 k 的电位器。取平衡电阻R1=R2/（R 3+RP1）10 k。因为 21423)(CPf当 1Hzf10Hz 时，取 C2=10 F，则 R4+RP2=（757.5）k，取 5.1
9、 k，RP 2 为 100 k 电位器。当 19Hzf 100Hz，取 C2=1F 以实现频率波段的转换，R 4、RP 2 的值不变。取平衡电阻 R5=10 k。三角波正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容 C3、C 4、C 5 要取得大，因为输出频率较低，取 C3=C4=C5=470 F，滤波电容 C6 一般为几十皮法至 0.1 F。R E2=100 与RP4=100，相并联，以减少差分放大器的线性区。差分放大器的静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整 RP4 及电阻 R*确定。3方波-三角-正弦波函数发生器电路图根据以上设计，可画出方波-三角- 正弦波函数发生器电路图如图 4.2.20
10、所示。图 4.2.20 方波-三角- 正弦波函数发生器电路图4安装与调试图 4.2.20 所示方波-三角-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组成的，在装调多级12电路时，通常按照单元电路的先后顺序进行分级装调与级联。（1）方波-三角波发生器的装调由于比较器 A1 与积分器 A2 组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器 RP1 与 RP2 之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使 RP1=10K，RP2 取（2.570） 内的任一阻值,否则电路可能会不起振.只要电路接线正确,上电后,U 01 的输出为方波,U 02 的输出为三角
11、波 ,微调 RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求,调节 RP2,则输出频率在对应波段内连续可变.（2）三角波-正弦波变换电路的装调按照图 4.2.20 所示电路，装调三角波-正弦波变换电路，其中差分放大器可利用课题三设计完成的电路。电路的调试步骤如下：1）经电容 C4 输入差模信号电压 uid=500mV，f i=100Hz 的正弦波。调节 RP4 及电阻 R*，使传输特性曲线对称。再逐渐增大 uid，直到传输特曲线形状如图 3-73 所示，记下此时对应的 uid，即 uidm 值。移去信号源，再将 C4 左端接地，测量差分放大器的静态工作点I0、U c1、U c2、U c3、U c4。
12、2）将 RP3 与 C4 连接，调节 RP3 使三角波的输出幅度经 RP3 后输出等于 uidm 值，这时U03 的输出波形应接近正弦波，调整 C6 大小可以改善输出波形。如果 U03 的波形出现如图4.2.21 所示的几种正弦波失真，则应调整和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应措施有：钟形失真 如图 4.2.21（a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小 RE2。半波圆顶或平顶失真 如图 4.2.21（b）如示，传输特性曲线对称性差，工作点 Q 偏上或偏下，应调整电阻 R*。非线性失真 如图图 4.2.21（c）所示，三角波的线性度较差引起的非线性失真，主要受运放性能的影响。可在输出
13、端加滤波网络（如 C6=0.1mF）改善输出波形。图 4.2.21 几种正弦波失真（3）性能指标测量与误差分析方波输出电压 UP-P2V CC 是因为运放输出级由 NPN 型与 PNP 型两种晶体管组成复补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饱和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。方波的上升时间 tr，主要受运算放大器转换速率的限制。如果输出频率较高，可接入加速电容 C1（图 4.2.16） ，一般取 C1 为几十皮法。用示波器或脉冲示波器测量 tr。三、设计要求：（1）调研，查找并收集资料；（2）总体设计，画出框图；（3）单元电路设计，进行必要的计算；（4）电气原理设
14、计，绘原理图（用 EWB 仿真工具绘图。 ） ；对每一个电路都要进行计算仿真，并分析仿真结果；(5)列元器件明细表。13(6)撰写设计说明书（字数 5000 左右） 。(7)参考资料目录。设计示例二：脉搏计的设计设计题目：设计一个脉搏计，要求实现在 15s 内测量 lmin 的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为 6080 次min，婴儿为 90100 次min，老人为 100150 次/min。总体方案：1、课题分析 电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知，脉搏计是用来测量频率较低的小信号(传感器输出电压一般为几个毫伏)，它的基
15、本功能应该是：用传感器将脉博的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。在短时间内(15s 内)测出每分钟的脉搏数。2、选择总体方案(1)提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面两种方案。方案 I 如图 1-1 所示，图中各部分的作用如下：1)传感器 将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。2)放大与整形 电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。3)倍频器 将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将 15s 内传感器所获得的信号频率 4 倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。4)基准时间产生电路 产生短时间的控制信号，以控制测量时间。5)控制电路 用以保证
16、在基准时间控制下，使 4 倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。6)计数、译码、显示电路 用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。7)电源电路 按电路要求提供符合要求的直流电源。上述测量过程中，由于对脉冲进行了 4 倍频，计数时间也相应地缩短了 4 倍(15s)，而数码管显示的数字却是 lmin 的脉搏跳动次数。用这种方案测量的误差为4 次min，测传感器 放大与整形 倍频器基准时间产生电路控制电路计数译码显示图 1-1 脉搏计方案 I14量时间越短，误差也就越大。方案 如图 1-2 所示。该方案是首先测出脉搏跳动 5 次所需的时间，然后再换算为每分钟脉搏跳动的次数，这种测量方法的误差小，可达1 次min。此方案的传感器、
