模拟电子技术基础课设(正弦波放大器)

1、课程设计说明书 NO.11. 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2-1（模拟电子技术基础）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，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟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 概述(1)正弦波发生电路常作为信号源被广泛应用于无线电通信以及自

2、动测量和自动控制等系统中。低频信号发生器是一种常见的正弦波正弦振荡电路。大功率正弦波振荡电路还可以直接为工业生产提供能源，如高频加热炉的高频电源，超声波探伤，无线电和广播电视信号的发送和接收等。(2)利用自激振荡现象，产生高频和低频的正弦波信号。正弦波振荡电路具有以下四个组成部分：放大电路（放大自激信号）。反馈网络（引起正反馈，满足相位条件）。选频网络（确定，保证电路产生正弦波振荡）。稳幅环节（使电路从起振过度到稳定振荡）。(3)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下，能同时满足幅度平衡条件，则电路能够产生正弦波振荡。

3、而且，该特定频率即是串并联网络振荡电路的振荡频率，并由幅度平衡条件可以得到起振条件为。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.2当电路接成正反馈时，产生正弦波振荡的条件为：；当电路接成负反馈时，产生自激振荡的条件为：。2 . 1 . 1 设计方案选择由于正反馈和负反馈产生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、及引入了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，而且进一步提高提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻，

4、从而减小了放大电路对RC串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路的带负载能力。同时，改变电阻或阻值大小可以调节深度负反馈的深度。因此可利用瞬时极性法判断电路能否产生正弦波振荡。并将反馈接成正反馈，此时，产生振荡的条件是，即。RC串并联网络振荡电路图如图1所示。图1 RC串并联网络振荡电路图RC串并联网络振荡电路元件列表如表1所示。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.3名称标号数量（个）电阻R11R21R31RF1Rw1电容C1、C22集成运放A1稳压管D11D2表1 RC串并联网络振荡电路元件列表2 . 1 . 2 设计方案论证图1中的电路中由、及引入了一个电压串联负反馈，不仅可以提高电压放

5、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，提高了振荡电路的带负载能力。同时，改变电阻或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串并联网络是选频网络，而且，当时，它是一个接成正反馈的反馈网络。另外，、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，如图1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，,和及形成负反馈回路，由他们决定起振的幅值条件和调节波形的失真程度与稳幅控制。2 . 2 单元电路设计2. 2. 1 RC串并联网络

6、电路 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.4RC桥式振荡电路所产生的振荡频率F0可由电阻R和电容C确定，即，为了使选频网路的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻R0的影响，电阻R满足关系式：。一般集成运算放大器的输入电阻 约为几百千欧以上，而输出电阻仅为几百欧以下。根据RC桥式振荡电路的起振的振幅条件，电阻， 和应由式确定，因此得，通常取，这样既能保证起振也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应该满足直流平衡条件，即：。电路中稳幅环节由两只正反向并联的二极管，和电阻并联组成，利用二级管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线

7、性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻，这是一种最简单易行的稳幅电路。在选取稳幅元件时，稳幅二极管，应选用特性一致的硅管。的取值不能过大（过大对削弱波形失真不利），也不能过小（过小稳幅效果差），通常取即可。2. 2. 2 RC串并联网络振荡电路结构RC串并联网络振荡电路结构图如图2 所示。图2 RC串并联网络振荡电路结构图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.52 . 2 . 3 元件选择计算过程由已知可得的乘积。即可估算和的大约取值，同时由模拟电路中所示的参数数据可求得实验中的计算结果。设，电路的振荡频率得。振荡的幅度平衡条件为，已知当时，由此求得振荡电路的起振条件为，已知同比例运算电路

8、输出电压与输入电压之间的比例系数为：,为了达到，负反馈支路的参数应满足关系即：，负反馈系数。3. 原理图3 .1 RC串并联网络振荡电路仿真原理图RC串并联网络振荡电路如图 3所示。图3 RC串并联网络振荡电路仿真原理图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.63 .2 选定元件列表设计选定元件及型号如表2所示。表2 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UALM324N1个放大信号电 阻、3.5K1个、及构成电压串联负反馈5K1个10K1个3K1个调节阻值通过示波器来观察波形变化稳 压 管D1、D21N5233B2个限制输出电压电 容C10.04uf1个与、构成反馈回路并通

9、过改变容值调节振荡频率C20.04uf1个4仿真分析方案41 仿真分析原理图仿真分析原理图如图4所示。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.7图4 仿真分析原理图4 . 2 仿真分析方案采用Multisim 7对正弦波发生器的输出正弦波进行仿真。当滑动变阻器的阻值输入为时，已知当已知当时，由此求得振荡电路的起振条件为，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：,为了达到，负反馈支路的参数应满足关系，即：，负反馈系数，根据RC振荡电路的起振条件，电阻 和应由式确定。因此得 通常取，这样既能保证起振也不致导致严重的波形失真。由振荡电路中的原理图知，实验中用XSC 1型示波器观察正弦波输

10、出电压波形，并通过连接两个1N5233B型稳压管限制输出电压以起到稳幅的作用。实验中的观测点为在放大电路中电压输出点处接一个示波器通过调节Rw阻值观测波形及波形变化。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.8由电路中所示参数可求得待测量的数值为，等数值。理想数值为。但实际值和理论值之间仍然存在着一定的差距：。5. 仿真结果与分析5 . 1 Vo1仿真结果为合适值时的波形、数值，示波器仿真输出结果如图5所示。图5 Vo1仿真结果5 . 2 Vo2仿真结果调节较大的是失真波形数值，示波器仿真输出结果如图6所示。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.9图6 Vo2仿真结果输出端频率如图7所示。图7 输

11、出端频率5 . 3 误差分析1由于室温不同导致二级管等器件的参数值不一致最终使实验数据与实际数据不相同，存在误差。2实验过程中读数也是误差产生的原因。3在对实验中参数进行计算时，保留实验结果数据时产生误差。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.104由于地球或外界电磁场干扰也会使实验器件参数有所差异导致误差产生。6. 设计体会这门课程使我认识了一些模拟电子技术元件的性质和在生活中的用法以及在实际生活中发挥的重要作用，通过设计我学会了通过使用Multisim7的基本使用方法和一些仿真元件电路的设计，以及可以通过电路中的参数及计算得到很好的模拟电子仿真结果。使我可以把理论与实际相结合，为以后的学习

12、和工作打下了坚实的基础。通过学习模拟电子这门课程使我了解了放大器的分析和计算方法.通过学习计算机辅助软件是我可以单独运用软件编辑简单的模拟电子电路图,并可以利用电路编辑软件对其进行分析,仿真和计算.可以将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起,是我掌握了初步的设计方法,在掌握了模拟电路设计方法的同时也加深了对课程知识的理解和综合的运用,培养了我综合运用理论知识和专业知识解决实际工程问题的能力,以及工程意识创新能力。但在课程设计过程中也因为基础知识不扎实等原因遇到了一些难题,也由于课程设计的局限性也说明了课设中所存在的问题.同时也了解到自身实践能力不强,知识掌握不牢等不足。通过学习这门基础课,使

13、我掌握了近代模拟电子技术的理论基础知识,电路分析与计算的基本方法,具备进行实验的初步技能,并为以后学习专业课打下了一定的基础. 在学习Multisim 7 编辑软件的过程中提高了我一定的独立解决问题的能力,使我们的动手能力和认知能力有了一定的提高,使我对这门课程加深了认识,了解了它在实际生活中的意义,加深了对这门课程的兴趣,了解了一些电器元件在生活中的用途和意义.通过学习提供给我了一种解决实际生活中的困难的方法。课程设计在我们今后的生活和工作中也有很大的用处,在接触课程设计的同时也能让我们对本专业有进一步的认识和了解，这对我们今后的学习也有帮助。7. 参考文献1 张维康.应用电子技术基础M.四川：西南交通大学出版社,2001.32 刘修文.图解电子技术要诀J.北京：中国电力出版社.2006.6: 167-133 李源生.电路与模拟电子技术M.北京：电子工业出版社.2003.6 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.