模电课程仿真设计.docVIP

. . 模电课程仿真设计 一、设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图如图12（a），实现下述功能： 使用低频信号源产生，的正弦波信号，加至加法器输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号，如图12（b）所示，，允许有的误差。 低频信号源 低频信号源 三角波产生器 加法器 比较器 滤波器 （a） （b） 图12 图中要求加法器的输出电压。经选频滤波器滤除频率分量，选出信号为，为峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。信号再经比较器在负载上得到峰峰值为2V的输出电压。 电源选用?12V和?5V两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。要求预留、、、和的测试端子，以方便测试。 1.1课程设计目的： （1）掌握lm324芯片的基本组成电路； （2）熟悉一些基本器件的应用; （3）设计一个用集成运算放大器构成的基本电路。熟悉集成运算放大器波形变换与三角波，正弦波等的产生电路的工作原理，并且知道其设计和调试方式。 1.2 课程设计原理： 本次实验主要是考察运算放大器的应用，模拟电路知识的掌握。利用LM324中的4个运算放大器分别设计三角波发生电路，加法器电路，滤波电路以及比较器电路。利用电阻和电容将12V DC变成±6V的电源给运算放大器供电，合理分配运算放大器实现一个信号调制解调的过程。 二、设计方案 2.1、三角波产生器 使用一片通用的四运放芯片LM324制作产生三角波信号，利用函数信号发生产生正弦信号，达到设计要求。 2.2、加法器 利用LM324芯片设计加法器电路，将三角波信号与函数信号发生器产生的正弦信号相加。 2.3、滤波器 设计制作滤波电路，将通过加法器的信号滤除三角波产生的信号，达到设计要求。 2.4、比较器 设计制作比较器电路，通过滤波器的信号与三角波产生的信号做比较，最后在负载上产生的信号达到设计要求。 三．设计原理 3.1三角波模块设计 产生方波、三角波的方案有多种，本次设计主要采用用电压比较器和积分器同时产生方波和三角波。其中电压比较器产生方波，对其输出波形进行一次积分产生三角波。 根据模拟电路理论，方波—三角波发生电路主要参数为： 方波的幅度： (式3.1) 三角波的幅度： (式3.2) 方波、三角波的频率： (式3.3) 从式3.2和式3.3可以看出，调节电位器Rw1可改变三角波的幅度，但会影响方波、三角波的频率。调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率，但不会影响方波、三角波的幅度。由以上公式可以计算出：Uz取值为3.3V的稳压二极管，R2取值为20K的电阻，R1取值为10K的电阻，R取值为2.5K的电阻，C取值为0.1uF的电容可达到设计要求。 而振荡周期，积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需的时间为振荡周期T的一半。 由积分器关系式：则振荡频率为： 方波——三角波发生器的输出波形图 3.2加法器模块设计 如图3.3所示为同相加法器运算电路，它是利用同相比例运算电路实现的。图中输入信号u1、u2均加至同相输入端，为使直流电阻平衡， 要求： R = 1 \* Arabic 1//R3//R4=R1//Rf (式3.7) 图3.3 同相输入加法运算原理图 利用迭加原理求出及 (式3.8) (式3.8) (式3.9) (式3.9) (式3.10) (式3.10) 因为：U_=U+ 所以： (式3.11) (式3.11) 当两输入端外电路平衡时，有当时。实现两信号相加，且运算同相，相比较而言，从反相输入端输入加量的运算简单的多。根据以上公式可以计算出R1，R2，R3的取值为10K，R的取值为1K，反馈电阻Rf的取值为20K，可达到设计要求。 3.3滤波器模块设计 电容器是一个储存电能的仓库，在电路中当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任