1、 1电子技术课程设计总结报告串联型直流稳压电路的设计姓 名： 学 号： 院 系： 班 级：指导老师： 2014 年 6 月2目录一一 课程设计目的与意义3一一 任务和要求4一一 课程设计内容.53.1Multisim 仿真软件的学习.53.1.1Multisim7 概述.53.1.2Multisim7 的基本功能.53.1.3 Multisim7 的操作界面.6四 基础电路的 Multisim 仿真.94.1 半导体元器件的 Multisim 仿真94.2 单管发大电路的 Multisim 仿真104.3 差分发大电路的 Multisim 仿真.134.4 两级反馈放大大电路的 Multisi
2、m 仿真.164.5 集成运算放大电路的 Multisim 仿真.184.6 波形发生电路的 Multisim 仿真.19五 串联型直流稳压电源的设计的设计.215.1 方案的比较.225.2 单元电路设计元器件的选择与参数的计算235.3 电路的仿真.26六 总结.30七 参考文献.333一.课程设计目的与意义该课程设计师在完成电子技术 2的理论学习后安排的一个实践教学环节。课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生全局考虑
3、问题、应用课程知识的能力，对于培养和造就应用型工程技术人才将起到较大的促进作用。4二.任务和要求本次课程设计的任务时在教师的指导下，学习 Multisim 仿真软件的使用方法，分析和设计完成基础性的电路设计和仿真及综合性电路设计和仿真（选一个） 。完成该次课程设计后，学生应达到一下要求：1、 巩固和加深对电子技术 2课程知识的理解；2、 会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料；3、 掌握仿真软件 Multisim 的使用方法；4、 掌握简单模拟电路的设计、仿真方法；5、 按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。5三.课程设计（一）Multisim
4、仿真软件的学习1、Multisim7 概述随着时代的发展，仿真技术在电路分析和电子设计中发挥着越来越大的作用。EDA（Electronic Design Automation 电子设计自动化）技术是电工、电子和信息技术发展的卓越成果。EDA 的发展与应用引发了一场电路研究和电子设计的技术革命。Multisim 是加拿大 Elecronics Workbench 公司研发的 EDA 系列产品，广泛应用于电路分析和电子技术的教学和科研中。Multisim7是 2003 年开发的版本，仿真功能十分强大，几乎可以 100%地仿真出真实的电路结果。Multisim7 是一个优秀的电工电子技术仿真软件，既
5、可以完成电路设计和版图绘制，也可以创建工作平台进行仿真实验。Multisim7软件功能完善，操作界面友好，分析数据准确，易学易用，灵活简便，因此，在教学、科研和工程设计等领域得到广泛地应用。2、Multisim7 的基本功能1)、系统集成度高，界面直观，操作简便。2） 、庞大的元器件库，种类繁多的元器件。3） 、元件定位迅速，连线简洁方便。4） 、准确、快速地执行仿真实验。5)、仪器仪表齐全，精度高。66)、强大的分析功能。7） 、快捷的作图功能。8） 、后处理功能。9） 、射频电路仿真功能。10） 、HDL 仿真功能。3、Multisim7 的操作界面1） 、基本界面图 3.3.12） 、菜
6、单栏图 3.3.23)、标准工具栏图 3.3.34)、仿真开关图 3.3.45） 、元件工具栏7图 3.3.56） 、虚拟元件工具栏图 3.3.67） 、仪表工具栏图 3.3.7部分仪器的使用：数字万用表图 3.3.8（数字万用表）信号发生器8图 3.3.9（信号发生器）双通示波器图 3.3.10（双通示波器）四通示波器9图 3.3.11（四通示波器）四.基础电路的 Multisim 仿真1、半导体元器件的 Multisim 仿真元件：4V 1kHz 交流电（1 个） 、二极管 VD（1 个） 、1k电阻（1 个）RL仪器：双通示波器图 4.1.1（二极管单向导电）10图 4.1.2（调试结果
7、）由图 4.1.2 可见，输入信号是一个双向的正弦波电压，而经过二极管以后，在输出端得到一个单方向的脉动电压，可见二极管具有单向导电性。2、单管发大电路的 Multisim 仿真元件：14.14mV 1kHz 交流电源（1 个） 、NPN 型三极管（1 个） 、50uF 电容（ 2 个）C1 C2、3k 电阻（2 个） R2 R4、280k 电阻（1 个）R3；仪器：双通示波器（1 个）XSC1 、数字万用表（3 个）XMM1 XMM2 XMM3;11图 4.2.1 单管共射放大电路（1）.理论分析：理论计算如下：VCC=IbRb+Ube12=Ib280+UbeIb=40.35uAIc=I b
8、=2.017mAVcc=IcRc+UceUce=5.949Rbe=rbb+(1+)26( mV)/IEQ=300.644Uo=Ibrbe=12.13Ui=-IcRc/RL=-982.331Au=Uo/Ui=-80.98Ri=Ui/Ii=1454（2）.仿真：12图 4.2.2 单管共射放大仿真电路 图 4.2.3 静态分析仿真各万用表的读数（3).仿真结果13图 4.2.4 示波器波形图图 4.2.5 各万用表读数 954.0481.9kIURii 3.79.0iuA（3）对比分析观察单管共射放大电路仿真后，可从示波器观察到 ui 和 u0 的波形图如上图所示，图中波动幅度较小的是 ui 波形
9、，波动幅度较大14的是 u0 波形。由图 2-4 可见，u0 的波形没有明显的非线性失真，而且 u0 与 ui 的波形相位相反。对比仿真结果和理论计算结果发现，静态时，静态电流相差不大，但电压相差很大。加上电压后，仿真时的放大倍数比理论计算时大，仿真时的输入输出电阻比理论计算时小。造成这种情况的原因有二，一是仿真中各元器件参数并非完全理想，故工作状态并不能达到理论条件下的要求；二是仿真中三极管参数大于理论计算时的参数，所以放大时结果有误差。3、差分发大电路的 Multisim 仿真元件：5mV 1kHz 交流电源（2 个） 、 10k 电阻（2 个）R1 R2、30k 电阻（2 个）Rc1 R
10、c2、NPN 型三极管（2 个）VT1 VT2、 20k 电阻（1 个）RL、27k 电阻（1 个）Rc、500 滑动变阻器（1 个）Rw;仪器：数字万用表（3 个）XMM1 XMM2 XMM3、四通示波器（1 个）XSC1；图 4.3.1（差分放大电路）15图 4.3.2（电流静态分析）由图 4.3.2 可知则加上正弦输入电压，利用示波器可看出图 4.3.3（四通示波器仿真图）16由图 4.3.3 可得 与 相反，而 与 相同。当 （即 ， ）时，由虚拟表测得如图 4.3.4与 4.3.5图 4.3.4图 4.3.5 ， 则将负载电阻开路，测得 则4、两级反馈发大电路的 Multisim 仿
11、真元件：7.07mV 1kHz 交流电源（1 个） 、10uF 电容（3 个）C1 C2 C3、100uF 电容（2 个）Ce1 Ce2、2k 电阻（3 个）RL Rb11 Rc2、 3k 电阻（2 个）RF Rc1、1k 电阻（2 个）Re12 Re2、 10k 电阻（1 个）Rb12、7.5k 电阻（ 1 个）Rb22 、2.5k17电阻（1 个）Rb21、300 电阻（1 个）Re11 、NPN 型三极管（2 个）VT1 VT2、开关（1 个）K;仪器：数字万用表（3 个）XMM1 XMM2 XMM3、双通示波器（1 个）XSC1；图 4.4.1（反馈放大电路）图 4.4.2（直流静态分
12、析）由图 4.2.2 可见 ， ， ， ，。加上正弦输入电压利用示波器观察到（如图 4.4.3） ，两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。18图 4.4.3（示波器分析图）当 时可测的 可得放大倍数为当由表测得 时， 得输入电阻为将负载电阻开路测得 可求的输入电阻为当开关 K 闭合引起电压串联负反馈。又万用表测得时， ， 得电压发大倍数19将负载电阻 RL 开路，测得 则引入电压串联负反馈后，输出电阻降低了。5、 集成运算放大电路的 Multisim 仿真元件：0.5V 50Hz 交流电源（1 个） 、20k 电阻（2 个）R1 R2、0.02uF 电容（1 个）C 、反馈元件（1 个）A
13、;仪器：数字万用表（2 个）XMM1 XMM2、双通示波器（1 个）XSC1;图 4.5.1（积分电路）20图 4.5.2（输入输出波形）由虚拟示波器可看到积分电路的输入输出如图 4.5.2 所示。图中颜色较浅的是输入波，颜色较深的是输出波形，由波形图可见，输出电压是一个余弦波，输出电压的相位比输入电压领先 90 度。6、 波形发生电路的 Multisim 仿真电路由电阻，放大器等元件构成，而仪器有双通示波器，电路连接如图 4.6.1 所示从而构建三角波发生电路；图 4.6.1（三角波发生电路）21图 4.6.2（波形图）由虚拟示波器可观察到电路的输出波形为三角波，而前一级滞回比较器的输出波形
14、为矩形波，如图 4.6.2 所示；从虚拟示波器上可测得，三角波的幅度为 ,震荡周期T=9ms。五.综合性电路的设计和仿真1.课题：串联型直流稳压电源的设计2.设计要求：在输入电压 220V 50HZ 电压变化范围10%条件下:(1)输出电压可调范围：+9+12V。(2)最大输出电流：300mA。(3)测出设计电路的输出电阻（输入电压变化范围10%下，满载） ，并将输出电阻尽量减到最小。22(4)测出设计电路的稳压系数（最低输入电压下，满载） ，并将稳压系数减到最小。(5)学习 Multisim 的电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真实验对设计的电路进行性能分析。3.电路原理分析与方案设计采
15、用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元件器件。220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较少的交流，再经过桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串流型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。图 5.1.1（方框图）（1） 方案比较方案一: 用晶体管和集成运放组成基本串联型直流稳压电源23图 5.1.2（方案一例图）方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护换届的串联型直流稳压电源图 5.1.3（方案二例图）可行性分析：方案二功
16、能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案二，因为它牺牲了成本来换取方便。所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我选择方案一为我最终的设计方案。（2） 单元电路设计与元器件选择1.变压器的选择 直流电的输入为 220V 的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。电源变压器的作用是将电网 220V24的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压 Ui。本次课程设计的要求是输出+9V+12V，输出电压较低，而 一 般 的 调 整 管 的 饱和 管 压 降 在 2-3 左右， 为了保险起
17、见可选 220V-22V 的变压器 。2. 整流电路 的选择在 经 过 一 个 单 相 桥 式 整 流 ， 其 电 路 组 成 为 四 只 二 极 管 ， 其 构 成原 则 就 是 保 证 在变压器副 边电压 u2 的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。其工作 原 理 是 无 论 交 变 电 压 来 的 是 正 半周 还 是 负 半 周 ， 都 只 用 两 个 管 子 （ 一 对 桥 臂 上的两个二极管）导通，即整成直流 波形。整流输出电压平均值： Uo= 1/2 02 uod(wt)=0.9U2故选择 4 支 IN40 构成整流桥。图 5.1.4（单向半波整流电路）滤波电路器件的选择
18、整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的直流和交流成分(称为纹波电压)。这样的直流电压作为电镀、蓄电池充电的电源还是允许的，但作为大多数电子设备的电源，将会产生良影响，甚至不能正常工作。在整流电路之后，需要加接，尽量减小输出电压中交流分量，使之接近于理想的直流电压。滤波电路作用是25尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包 L 滤波、LC 型滤波和 RC 型滤波等)。
19、若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。无源滤波电路的结构简单，易于设计，通常用在功率电路中，所以这里采用无源滤波电路，电容滤波器和电感滤波器相比，导通角小，但其脉动系数大，适用与小电流负载，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定，结合本设计的具体要求，本次设计采用电容滤波器进行滤波。滤波电容容量大因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，当滤波电容 1C 偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而 1C 偏大时，
20、整流二极管导通角 偏小，整流管峰值电流增大，不仅对整流二极管参数要求高，另一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。所以电容的取值应当有一个范围，为了安全考虑我选取 500uF 电压为 25V 的电容。基准电路器件的选择26基准电压由稳压管 提供，接在放大电路的相同输入端。采样电压与基准电压进行比较，得到的差值再由放大电路进行放大。由此器件选择 =6V 电流为 20mA 的稳压管。再由电路公式求的限流电阻选取 2k 的电阻。理论计算令总电阻之和为 1K ，稳压器电压为 5V；已知输出电压可调范围为+9+12V，最大输出电流为 300mA，则： 的 二 次 有 效 输
21、入 电 压 。通 过 变 压 器 将 其 变 为所 给 电 压 。， 取， 所 以而 输 出 电 阻 最 大 为 效 值 为， 则 变 压 器 二 次 电 压 有， 取）（）（ 应 该 为而 稳 压 电 路 的 输 入 电 压 ， 符 合 要 求 。在从 而 得 到 输 出 电 压 范 围所 以 ， 则 ：所 以 ， 取由 ， 取， 故由 VRmAVUUVURURRzRUoL3.1820 .40130423.18. 0oax1 4.12.9o50.13.4min4.2oax69113452 54k.05zin3mi 146.)12(ax213 3.电路仿真27图 5.1.5 (串联型直流稳压电
22、源)图 5.1.6 （串联型直流稳压电源）六.总结28Multisim 是一款功能强大的电子线路仿真软件，它不仅可以仿真弱电电子，也可以仿真强电，还可以仿真射频微波和 FPGA。该软件入门简单，操作方便快捷，可以用它验证不少电路设计，并且仿真的数据很准确。通过两个星期的学习，我们已经基本掌握 Multisim 的仿真基础使用，学习各种电路的仿真，进一步加强学习了模拟电子技术这门课程，让我对这门课程有了一个全新的认识，指导老师耐心细致的详细讲解，多次的示范，使得我们对这次实训有了更加深刻的认识。因为 Multisim 使用方便，易懂，并且可以很好的将各种电路进行仿真处理，这样可以让我们在课上无法
23、了解到的问题，通过自己的实践操作慢慢弄懂学会，在这次实训以后我将能更好的面对考试，面对在课上还才存有的部分难题，通过自己仿真处理与向老师提问，都逐一弄清楚了，这次的实训对我来说帮助很大，相信对于以后如果能从事相关专业，这次学习经历将会对我产生巨大的帮助。为期两个星期的模电实训结束了，在这两个星期当中学到了很多课本上学不到的东西，这次实训是我认识到学习的意义，时间的宝贵，人生的真谛。明白人世间一生不可能都是一帆风顺的，只要勇敢去面对人生中的每个驿站!这让我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，不管遇到什么事都要总代表地去思考，多听别人的建议，不要太过急燥，要对自己所做事去负责，不要轻
24、易的去承诺，承诺了就要努力去兑现，本次实训使我第一次亲身感受29了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开 眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧!这次实训对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的两个个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识我从感性上学到了很多东西，使我更深刻地了解到了实践的重要性。通过实训我们更加体会到“学以致用”这句话中蕴涵的深刻道理，了解一些线路原理以及通过线路图安装、调试，培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，做到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实际操作能力，能分析问题和解决问题的高素质人才，以前我们学的都是一些理论知
25、识,比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼，而这一次的实训有不少的东西要我们去想，同时有更多的是要我们去做，好多东西看起来十分简单，但没有亲自去做，就不会懂得理论与实践是有很大区别的，很多简单的东西在实际操作中就是有许多要注意的地方，也与我们的想象不一样，这次的实训就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。理论说的再好，如果不付诸于实际，那一切都是空谈。只有应用与实际中，我们才能了解到两者之间的巨大差异。这也培养了我们的责任感。通过这两个星期的实训，我得到了很大的收获，这些都是平时在课堂理论学习中无法学到的，通过实践，深化了一些课本上的知识，获得了许多实践经验，另外也认识到了自己部分知识的缺乏和浅显，激励自己以后更好的学习，并把握好方向。而且，现在严峻的就业形势让我认识到，只有不断增加自身能力，具有十分丰富的知识才能不会在将来的竞争中被淘30汰。总而言之，这次实习锻炼了自己，为自己人生的道路上增添了不少新鲜的活力!我会一如既往，将自己的全部心血倾注于学习与工作上。
