10自动化2班杨宗豪201042067

1、郑州科技学院模拟电子技术课程设计题 目 所填内容为黑体3号 简易门铃 学生姓名 杨宗豪 专业班级 10自动化2班 学 号 201042067 固定内容为宋体3号院 （系） 电气工程学院 指导教师 刘 筠 筠 完成时间 2012年10月26日 目 录摘要11 课程设计的目的22 课程设计的任务与要求33 设计方案与论证33.1 所选元件类型与功能3 3.2 设计方案与论证54 设计原理与功能说明64.1桥式整流电路74.2 正反馈的放大电路75 单元电路的设计85.2 三极管正反馈电路96 硬件制作与调试96.1 元件的检测96.2仿真实验106.3 硬件制作116.4 调试117 总结11附录

2、一 总体电路图13附录二 元件清单14参考文献15简易门铃摘要 近年来，随着改革开放的深入发展，我国经济的迅速发展，人民的生活水平日益提高。人民居住条件日益好转，生活环境也慢慢变好，因此，人们对生活条件要求也大大提升。家用电器也逐渐进入家家户户。门铃作为一种方便人们生活的工具正逐渐在家庭中普及应用。生活中我们追求物品的性价比，因此作为一种简单的器件，在设计中我们必须考虑产品的性能，使用时的方便指数，同时还要考虑产品的造价和普通家庭用户的接受度。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的家用门铃用于居民家中，以方便人们之间的联系。为此，提出“简易门铃”的设计任务。1 课程设计的目的模拟电子技术作为

3、一门专业基础课，又模拟电子技术课程是理论与实践的结合，因此，在学习中要重视相关课程设计。模拟电子技术课程是学生学习完模拟电路课程之后，针对课程的要求对学生进行综合训练的一个实践教学环节。其目的是培养学生综合运用理论知识，联系实际要求独立设计，并进行安装调试的实际工作能力。通过本教学环节，学生应达到如下要求：（1）能够综合运用模拟电子技术课程设计中所学到的理论知识，结合课程设计任务要求适当自学某些新知识，独立完成一个课题的理论设计。从而做到理论与实践结合，以更好的为后续学习或工作打下基础。（2）会运用Multiuse工具（如EWB,PSPICE）,对所做出的理论设计进行模拟仿真测试，进行完善理论

4、设计。（3）通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用元器件的原则。（4）掌握模拟电路的安装，测试与调试的基本技能，熟悉电子器件的正确使用方法，能独立分析实验中出现的正常或不正常的现象（或数据），独立解决调试中出现的正常或不正常的现象（或数据），独立解决调试中所遇到的问题。（5）熟悉电子元器件并学会选择掌握其功能的使用。（6）学会撰写课程设计报告。 (7)培养实事求是，严谨的工作态度和严肃认真的工作作风2 课程设计的任务与要求课程设计任务1 设计一种门铃，夜间可以给客人提示门铃按钮位置。2 使该设计门铃具有指示灯与门铃喇叭对立工作的功能。课程设计的要求1 使用220v

5、 50HZ交流电作为门铃电源。2 采用多路二极管，电容，电感等多种元器件组合而成.并用模拟电子相关知识设计电路。3 此电路设计采用LED灯用于指示，省时省电，安全方便。 4 LED指示灯与门铃中的喇叭工作互不影响，工作时相互切换。3 设计方案与论证3.1 所选元件类型与功能1 发光二极管：发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，简称LED） 是一种能发光的半导体电子元件，LED只能往一个方向导通（通电），叫做正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿

6、命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。2 二极管：二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。二极管的功能：二极管可以作为稳压或整流元器件，比如说，可以用

7、二极管设计成整流桥式电路，在电路中为电路提供稳定的需要的电路电流。3 三极管：三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面,主要利用PN结的性能来工作。可有PNP和NPN两种组合。三个接出来的端点依序称为发射极e、基极b和集电极c。三极管可以作为放大元器件，其三极管的工作原理 ：三极管可以利用控制输入电流从而控制输出电流，达到放大的目的。其作为放大作用时，(1)必须保证三极管工作再放大区，发射结必须正向运用，集电极必须反向运用。(2)必须保证输入信号能加至三极管的发射结。（3）保证信号电压输送至负载R。4 电容: 在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出

8、脉动信号。把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压，电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。能够做储存电荷的元器件。5电感：电感可由电导材料盘绕磁芯制成，典型的如铜线，也可把磁芯去掉或者用铁磁性材料代替。比空气的磁导率高的芯材料可以把磁场更紧密的约束在电感元件周围，因而增大了电感。电感元件广泛的应用在模拟电路与信号处理过程中。电感元件与电容元件及其他一些器件结合可以形成调谐电路，可以放大或过滤一些特定的信号频率3.2

9、设计方案与论证 设计方案如果要满足家用型门铃，必须是使用家用电源，以便于随时使用门铃。而电路中均为精密元器件，不宜经受大的电流，所以我们采用了大的电阻和很多电容来满足我们的电路所需要的电压。而且我们还采用了桥式整流电路来完成我们的需求。我们还采用了电阻R和电容C并联，其可用于直流电路中，也可以用交流电路中。在直流电路中，电流只能通过电阻R，而不能通过电容。在交流电路中均可以通过。 门铃是运用在直流中的，所以我们必须把交流变成直流。因此，我们采用了电感L来完成直流与交流之间的变换。 方案论证：查阅模拟电子技术有关教材可以得到：经过桥式整流电路，使输入电压220v.50hz的变成稳定的电源供电路使

10、用。因此，我们设计的整流电路符合模拟电子和有关电路的原理，能够达到预期目的。根据所学模拟电子知识中可知，可以根据三极管的放大原理组成的模拟放大正反馈电路，这在理论和实践中是可行的，因此，我们所设计的指示 式门铃电路中的正反馈环节符合理论和客观事实，是可行的。下面是三极管组成的几种反馈电路。图a为三极管，b为负反馈电路，c为正反馈电路。经过对三极管的分析和对所想设计的电路的分析，我们电路中需要引入正反馈放大电路。 以上几个反馈电路是我们设计电路的理论依据。4 设计原理与功能说明电路的原理：经过桥式整流电路，使输入电压220v.50hz的变成稳定的电源供电路使用。有三极管组成具有正反馈的放大电路，

11、使电路中具有正反馈从而达到预期目的。再由一个单刀双掷开关控制电路的闭合与断开，从而控制指示灯与蜂鸣器的工作切换。从而使指示式门铃产生指示灯与喇叭的切换，从而使门铃能够在实际生活中使用。4.1桥式整流电路桥式整流电路其工作原理： 当交流电源正半周时，变压器二次侧a正、b负，电流由a经二极管D1，负载电阻R，二极管D3，回到变压器二次侧b端。在负载电阻R上得到上正、下负的正半周电压.当交流电源负半周时，变压器二次侧a负、b正，电流由b端经二极管D2，负载电阻R，二极管D4，回到变压器二次侧a端。在负载电阻R上同样得到上正、下负的负半周电压。结果，负载电阻R上无论电源电压正、负半周，均得到了两个上正

12、下负的半周电压，一个电源周期内在负载电阻上得到二个脉动的正弦半波，在即得到了单一方向波动的脉动直流电压，达到了将交流电整成直流电的目的。根据上面所阐述的原理，所设计的电路是将220v交流电经此整流电路后成为稳定的直流电源，从而使电源变成稳定的电源供电路使用。4.2 正反馈的放大电路电路中引入由三极管组成的正反馈放大电路，反馈电路在各种电子电路中都获得普遍的应用,反馈是将放大器输出信号(电压或电流)的一部分或全部,回收到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程.凡是回收到放大器输入端的反馈信号起加强输入原输入信号的,使输入信号增加

13、的称正反馈.反之则为负反馈。 根据上述叙述，我们电路中引入了正反馈电路。 上面图片为正反馈电路，通过对正反馈电路的分析，我们在电路设计中也引入了正反馈放大电路。设计的指示式门铃中的正反馈电路就是按上面电路原理设计的。5 单元电路的设计5.1单相桥式整流电路单相桥式整流电路简化图5.2 三极管正反馈电路图a为三极管，b为负反馈电路，c为正反馈电路。图a为三极管，b为负反馈电路，c为正反馈电路。图a为三极管，b为负反馈电路，c为正反馈电路。根据上图的原理，结合三极管正反馈放大电路的作用，并对所设计门铃电路的分析，我们在设计的简易门铃中引入了三极管组成的正反馈放大电路。6 硬件制作与调试6.1 元件

14、的检测发光二极管：（1）检测发光二级管是否正常工作。（2）判断二极管的正负极。（3）检测发光二极管的性能好坏。三极管：检测电路所需三极管的性能并识别三极管的各个极。利用数字万用万用表不仅能判定晶体管的电极、测量管子的共发射极电流放大系数HFE，还可以鉴别硅管与锗管。由于数字万用表电阻档的测试电流很小，所以不适用于检测晶体管，应使用二极管档或者HFE进行测试。 将数字万用表拨至二极管档，红表笔固定任接某个引脚，用黑表笔依次接触另外两个引脚，如果两次显示值均小于1V或都显示溢出符号“OL”或“1”，若是PNP型三极管，则红表笔所接的引脚就是基极B。如果在两次测试中，一次显示值小于1V，另外一次显示

15、溢出符号“OL”或“1”（视不同的数字万用表而定），则表明红表笔接的引脚不是基极B，此时应改换其他引脚重新测量，直到找出基极为止。 用红表笔接基极，用黑表笔先后接触其他两个引脚，如果显示屏上的数值都显示为0.6-0.8V，则被测管属于硅NPN型中、小功率三极管；如果显示屏上的数值都显示为0.4-0.6V，则被测管属于硅NPN型大功率三极管。其中，显示数值较大的一次，黑表笔所接的电极为发射极。在上述测量过程中，如果显示屏上的数值都显示都小于0.4V，则被测管属于锗三极管。 HFE是三极管的直流电流放大倍数。用数字万用表可以方便的测出三极管的HFE，将数字万用表置于HFE档，若被测管是NPN型管，

16、则将管子的各个引脚插入NPN插孔相应的插座中，此时屏幕上就会显示出被测管的HFE值。电阻：识别并检测电阻的阻值。用万用表直接测量电阻阻值。蜂鸣器：检测蜂鸣器是否正常工作。用一节干电池直接测量蜂鸣器的电容：检测并识别电容是否为所需电容判断是否已被击穿。6.2仿真实验根据所设计的电路图，在Multiuse仿真软件中搭建所设计的电路图，并在仿真软件中选择所需要的元器件参数进行仿真实验。并借助模拟测量工具进行输入与输出的分析，观察分析结果是否符合理论，从而对所设计的思安路途的修正。从而使自己设计的电路图在仿真软件中能够稳定运行。（附录有仿真电路图）6.3 硬件制作（1）根据在仿真软件中能够稳定运行的电

17、路图进行元器件的合理布局。（2）对元器件进行焊接。焊接之后进行虚焊的检测，排除所焊接元件虚焊的可能，从而使电路在实体元件的稳定运行。（3）元器件焊接到电路板后，进行搭线环节，注意导线交接处的交接，防止短路。 (4）全面对焊接电路的检测。6.4 调试 对所设计并焊接的电路图进行通电，并测量相关参数。同时观察并分析结果是否达到预期结果。7 总结心得体会作为一个电气工程学院的学生，作为一个与电子电路设计相关课程紧密联系专业的学生，我深知模拟电子电路设计在专业学习中和未来工作中的重要性，因此，模拟电子课程设计给了我们一个理论与实践结合的机会。通过这次模拟电子技术课程设计，通过这次课程设计，加强了我们动

18、手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和实物连接图，和对电子元器件的选择和电子仿真软件的使用。这次课程设计培养了我们独立设计电路的能力，并在这次课程设计中发现了模拟电子学习的乐趣。过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢。还有就是自己动手操作能力有限。这次课程设计培养了我们独立设计电路的能力，并在这次课