电力电子技术课程设计

1、课 程 设 计 任 务 书专 业自动化班 级姓 名设 计 起 止 日 期设计题目：正弦波发生器设计任务（主要技术参数）：设计一个正弦波发生电路，主要技术参数：频率：1000Hz；幅度：2v。选择电路，要求设计放大电路、反馈电路、选频网络和稳幅环节的结构，计算元件参数。指导教师评语： 成绩： 签字：年 月 日课程设计说明书 NO11 课程设计的目的电子技术基础课程设计是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在电子技术基础课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路并仿真，分析结果，

2、撰写报告等工作。使学生初步掌握电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。2 设计方案论证2.1设计思路 如图1。 实现电路产生正弦波振荡时，可首先利用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件，如果在满足相位平衡条件的某一特定频率f1下，能够满足幅度平衡条件，则电路能够产生正弦波振荡。而且，该特定频率f0既是RC串并联网路 振荡电路的振荡频率f0=12RC，并由幅度平衡条件可以得到起振条件 A3, 已知同比例运算电路输出电压之间的比例系数 1+Rf/R13 负反馈支路的参数应该满足Rf2R1

3、。当电路接成正反馈是，产生正弦波振荡的条件为：AF=1；当电路接成负反馈时，产生自激振荡的条件为：AF= =1。由于正反馈和负反馈产生的自激振荡的差别的根本原因在于两种情况下反馈的极性不同。在放大电路中，为了改善性能，引入的是负反馈，而在振荡电路中的目的是主要产生正弦波振荡，因此将RC选频网络反馈接成正反馈。而在电路中又由Rf、RW、及R1引入一个电压串联负反馈，其作用是可以提高电压放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，而且进一步提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻。从而减小了放大电路对RC 串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路带负载能力。同时，改变电阻RW阻值的大小可以调节深度负反馈

4、的深度。因此可利用瞬时极性判断电路能否产生正弦波振荡。并将反馈接成正反馈，此时产生振荡的条件Uf=Ui,即 AF=1。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO2图1 RC串并联网络振荡电路原理图2.2 设计方案论证 图中的电路中由Rf、RW 及R1 引入了一个电压串联负反馈，不仅可以提高电压放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，而且进一步提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻，从而减小了放大电路对RC 串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路的负载能力。同时，改变电阻RW 阻值大小可以调节深度负反馈的深度。其中集成运放A 作为放大电路，RC 串联网络是选频网络，而且， 当f=f0 时，它是一个接

5、正反馈的反馈网络。另外Rf和RW 及支路引入一个负反馈。RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，如原理图所示。图中RC选频网络形成正反馈，并由它决定振荡频率f0，Rf 和RW 及R1 形 成负反馈回路，由他们决定起振荡的幅值条件和调节波形的失真程度与稳幅控制。如图2。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.图2 设计方案框图2.3 元件选择计算过程f0=12RC=1000Hz设C=0.03f 所以 R=12Cf0 =123.1410000. =5.3K； C1=C2=C=0.03f； R1=R2=R=5.3K；取R3=5 K ； Rf=2.1*R3=10.5 K；RW 为20

6、 K 的滑动变阻器，设 Ra=Rf+RW，振荡的幅度平衡条件为AF1，已知当 f=f0 时，F =1/3，由此求的振荡电路的起振条件AF3，已知同比例运算电路输出电压 与输入电压之间的比例系数为：1+ Ra/R3，为了1+ Ra/R33,负反馈支路的参数应满足关系 Ra2R 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO即： AF=U0/U1=1+ Ra/R3=1+19.7/5=4.943,负反馈系数 F=R3/（Rf+R3）=0.25。 由上可知满足条件。2.4 选定元件列表表1 元件列表元件名称标号参数型号数量说明集成运算放大器A7411放大信号电容C1、C20.03f2RC串并联选频网络的选频 电阻

7、R1、R25.3K1R35K1Rf、RW及R3构成电压串并联的反馈 Rf10.5K1RW20K1调节电阻进而改变f大小稳压管D1、D2IN5233B2限制输出电压3 设计仿真3.1 仿真软件的选择1.Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。新特点可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。2.Multisim 10组成构

8、建仿真电路仿真电路环境multi mcu（单片机仿真）FPGA、PLD，CPLD等仿真通信系统分析与设计的模块 沈 阳 大 学课程设计说明书 NOPCB设计模块：直观、层板32层、快速自动布线、强制向量和密度直方图自动布线模块3. 仿真的内容器件建模及仿真；电路的构建及仿真；系统的组成及仿真；仪表仪器原理及制造仿真。4. 器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；FPGA器件。3.2 电路的构建及仿真1.单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。系统的组成及仿真：Commsim 是一个

9、理想的通信系统的教学软件。它很适用于如信号与系统、通信、网络等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。2.仪表仪器的原理及制造仿真：可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。3.3电路图的连结1.从放置菜单选择元器件或者从工具栏上选择元器件；2

10、.放置好元器件之后，连线，鼠标指针停留在元件管脚上单击就可以将导线引出来了，到要连接到的管脚再次单击就可以将导线画好；3.画好导线之后，选择万用表或者示波器等仪器仪表连接到适当的位置；4.点击运行就可以仿真了，单击按钮，进行设置和观察仿真结果。3.4电路各个元件的赋值对连结好的元件进行赋值时要先双击想要赋值的元件，双击后会出现一个对话框在该内容里进行想要修改的项目，比如想要对第一个电阻元件修改成R1，其值为5，则在该项内容里标签中删去后改为你想要的R1，而在参数后面改为即可。如图3 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO 图3 电阻参数设置界面4 仿真方案分析 采用Mutisim10.0对正弦波发

11、生器的输入正弦波进行仿真，当滑动变阻器的阻值输入为 46%时，AF1,已知当 f=f0 时，AF=1/3，由此求的振荡电路的起荡条件AU3,已知同比例运算电路输出电压与输入电压之间的比例系数为：1+ Ra/R33,为了达到1+ Ra/R33,负反馈支路的参数应满足关系 Ra2R3， 即AU= U0/U1=1+ Ra/R3=1+19.7/5=4.943,负反馈系数 F=R3/（Rf+R3） =0.25。根据RC桥式振荡电路的起振条件，电阻Rf应由式Af=1+(Rf+Rw)/R3 确定，因此得 Rf2R3 通常取Rf=(2.1-2.5)R3 这样既能保证起振也不能使波形严重失真。 沈 阳 大 学课

12、程设计说明书 NO图4 仿真分析原理图5 仿真分析结果及误差分析5.1正常的仿真结果(波形、数值) 当滑动变阻器的阻值输入为46%时，f0=1000Hz，f=998.506Hz，电压 8.835v，失真率2.845%。f 约等于f0，波形正常。图5 电压表数值 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO8图6 频率计数值图7 仿真波形图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO9图8 失真率数值 5.2误差分析 计算误差:在由C 确定R 值时，取值3.14，最后确定的R 值也是个约数。 所以由RC 得到的f0 并不等于1000Hz。 操作误差:在滑动变阻器的阻值输入为46%，才有最大f值，每当改变百分之一时

13、Rw 的阻止每次200 ，Rw 的变化波动大也会造成f 最大值的不精确。5.3设计心得与体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模电波形方面的知识，在计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。我将所学知识运用到设计中，按照设计要求设计电路的参数，在按对应的参数选取元器件，通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践，再学习、再实践。相信以后我会以更加积极地态度对待我的学习、对待我的生活。激情永远不会结束，相反，

14、我会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐。快乐至上，享受过程，而不是结果。认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我在课程设计中学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅的。从刚 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO10开始对multisim10的一无所知到现在课程设计的完成，学到了很多也很有成就感。画元器件、原理图、填写数据、运行制作，每一个步骤都需要足够的耐心和仔细，还要有扎实的专业知识通过对数据的比较和处理知道了在multisim10环境下不仅可以很好算出结果还可以直观地反映出仿真结果。在这次电路的课程设计中，我学习到了一款新的软件multisim10，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。几乎所有的电子公司都要用到它。multisim10软件，我被它强大的功能所吸引，在不断探讨和摸索后，慢慢熟悉了这款软件如何操作，通过这次电路设计，我在多方面都有所提高。如通过这次电路与计算机仿真设计，综合运用本专业所学课程的理论