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1、信息与电气工程学院通信工程IO一级项目设计阐明书（/第二学期)题 目： 电子电路设计及仿真 班级组数： 学生姓名 : 学 号： 设计周数 : 14周 5月1日一、电源设计直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所构成,变压器把市电交流电压变成为直流电;通过滤波后,稳压器在把不稳定的直流电压变为稳定的直流电流输出。本设计重要采用单路输出直流稳压，构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波，稳压过程将22V交流电变为稳定的直流电，并实现固定输出电压5V。1设计规定1.1.1 输入：22V,5Hz；1.1.2 输出:直流5V(1组）.设计过程.2.1直流稳压电源设计思路(）电网供电电压交流2
2、20V（有效值）0Hz，要获得低压直流输出,一方面必须采用电源变压器将电网电压减少获得所需要交流电压。（）降压后的交流电压,通过整流电路变成单向直流电,但其幅度变化大（即脉动大）。(3）脉动大的直流电压须通过滤波、稳压电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保存其直流成分。（4)滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出,供应负载RL。1.直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将22V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才干完毕,见图1.1。图11 直流稳压电源方框图其中(1)电源变压器是降压变压器，它将电网2
3、20交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路，变压器的变化由变压器的副边电压拟定。（2)整流电路,运用二极管单向导电性,把Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。电路图如12。图12整流电路图 在2的正半周内,二极管D1、3导通,D、D4截止;的负半周内，2、D4导通,D1、D3截止。正负半周内部均有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图13所示图.3输出波形图（3）滤波电路整流电路输出电压虽然是单一方向的,但是具有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要。因此,一搬在整流后,还需运用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。电容滤波是最常用的滤波电路，在整
4、流电路的输出端并联一种电容即构成电容滤波电路，如图.所示。图1.4滤波电路滤波电容容量较大,因而一般均采用电解电容,本次我们选用4700uF的电容。电容滤波电路是运用电容的充放电原理达到滤波的作用.在脉动直流波形的上升段,电容充电，由于充电时间常数很小，因此充电速度不久;在脉动直流波形下降段,电容C放电,由于放电时间常数很大,因此放电速度很慢.在C还没有完全放电时再次开始进行充电.这样通过电容C的反复充放电实现了滤波作用,使输出电压趋于平滑,得到工作波形如图1.5所示。 图15电容滤波电路中二极管的电流和导通角（4）稳压电路虽然整流网电压波动时能将正弦交流电压变换成较为平滑的直流电压,但是，一
5、方面,由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，因此当电网电压波动时输出电压也将随之波动；另一方面，由于整流滤波电路内阻存在，负载变化时，内阻上电压将产生电压,于是输出电压也将随之产生相反变化。为了获得稳定性好的直流电压,必须采用稳压措施。1.3电路仿真绘制电路图如图.6所示。图1.6 5V稳压电源电路仿真1.4电路调试注意,由于大容量电解电容由一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰,因此稳压器的输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，克制高频干扰。如图.7所示，并入一种100nF的小电容来抵制干扰。图1. 5V稳压电源电路1.5电路指标测试电路仿真稳定后得到图1.所示
6、V稳压源图.8V稳压电源电路测试成果二、RC振荡器的设计2.1设计规定 2. 文氏桥振荡器;2.1.输出：直流1Kz 2.设计过程2.21RC正弦振荡器原理C串并联网络及其频率特性如图.1。图.1RC串并联网络及其频率特性R选频网络的传播函数为: 令: R1=R=RC= C2=CR串并联选频网络具有选频作用,它的频率响应特性由明显的峰值。反馈网络的反馈系数为： 令o=/C,则上式为 由此可得F的幅频特性为F的相频特性为由上式可得R串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的体现式和相应曲线如上图.2。由特性曲线图可知，当0=1/RC时,正反馈系数F达最大值为/3,且反馈信号Uf与输入信号U同相位,即
7、0,满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振=1/RC为振荡电路的输出正弦波的角频率， 即谐振频率fo为 当输入信号V的角频率低于0时，反馈信号的相位超前，相位差为正值；而当输入信号的角频率高于0时,反馈信号的相位滞后,相位差F为负值。正是运用R串并联网络这一选频特性，构成了RC桥式正弦波振荡电路。2.2RC正弦振荡的电路构成(1)放大电路：保证电路可以从起振到动态平衡的过程,是电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。（2）选频网络：拟定电路的振荡频率,是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。(3)正反馈网络:引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。（4）稳幅环节:也
8、就是非线性环节，作用使输出信号幅值稳定。2.2起振条件2.2RC正弦波振荡电路原理图RC正弦波振荡电路原理图2.2。图.2 RC正弦波振荡原理图2.3电路仿真根据原理图连接得到得到图2.3所示正弦波振荡电路图。图2.3正弦波2.4电路调试调节R4使输出波形为最大且失真最小的正弦波。若电路不起振，阐明振荡的振幅条件不满足,应合适加大的值;若输出波形严重失真,阐明R4太大,应减小4的值。当调出幅度最大且失真最小的正弦波后，可用示波器或频率计测出振荡器的频率。若所测频率不满足设计规定，可根据所测频率的大小，判断出选频网络的元件值是偏大还是偏小,从而变化R或C的值,使振荡频率满足设计规定。2.5电路指
9、标测试通过电路调试后得到输出波形如图24。图.R振荡电路输出波形三、滤波器的设计对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它的功能是使特定频率范畴内的信号通过,而制止其她频率通过。3.设计规定 设计无源和有源滤波器低通(涉及无源和有源）：高通（涉及无源和有源):截至频率： 低通KHz截至频率： 高通Hz3.设计过程(涉及电路图）3.2.1滤波器基本原理（）滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一种二端口网络,它容许某些频率（一般是某个频带范畴）的信号通过，而其他频率的信号受到衰减或克制。(2）若滤波电路仅由无源元件(电阻、电容、电感)构成,则称为无源滤波电路。若滤波电路由无源元件和有源元件(双
10、极型管、单极型管、集成运放）共同构成则称为有源滤波电路。无源滤波电路如图1图3.1无源滤波电路无源滤波器（如图3.所示)的网络函数H（j),又称为传递函数。有源滤波电路如图32图.2有源滤波电路图3.2所示的有源滤波电路的通带放大倍数、截止频率和品质因数分别为（3)根据幅频特性所示的通过或制止信号频率范畴的不同,滤波器可分为低通滤波器(PF）、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(E）四种。我们把可以通过的信号频率范畴定义为通带，把制止通过或衰减的信号频率范畴定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率f,称为截止频率或称转折频率。图.3中的Aup 为通带的电压放大倍数，f为中心频
11、率，fCL和fH分别为低端和高品位截止频率。 Ap Au 通带 阻带 阻带 通带 C f f f 阻带 通带 阻带 通带 阻带 通带 CL fH f fC fCH f 图3.3 多种滤波器的抱负幅频特性2.2滤波器实验电路有源滤波器和无源滤波器的实验线路图如图.4。图.4有源滤波器和无源滤波器的实验线路3.电路仿真根据实验线路图连接电路，用Multisim仿真得到图.5,图3.6，图3.和图.8图3.5 无源低通滤波器图36 无源高通通滤波器图. 有源低通通滤波器图3.8有源高通通滤波器3.4电路调试用波特测试仪测量滤波器，进行调试，变化电阻或电容使低通截至频率达到1kz。高通截止频率到10M
12、H。3.5电路指标测试通过调试电路指标达到规定，如图,图3.1,图3.11和图1。图3.9无源低通滤波器波特测试图3.0无源高通滤波器波特测试图311有源低通滤波器波特测试图.12有源高通滤波器波特测试四、高频小信号谐振放大电路设计4.设计规定 4.11谐振频率: 1z4.设计过程4.2. 电路连接如下4.2.2计算:拟定静态工作点:由于发射极电流为0.15，则取：IQ=15mAICQQ=1.5mA 由于所取三极管的为15则: Q=IQ/150=0.1mARe在Vc未给出时取值一般为12V,在Vc已经给出时取0.1c，这里给出Vcc为5V，则:URe=.1Vc=1VUC=0.5Vcc=2.5， URC=0.Vcc=2.5V求电阻:求R(R3）和R（4）:RCU/ICQ1.7 REUE/I.7 k求电阻R1和R2：由于IRIB,因此可以取R2R1c/(R2R1)=0.1m
