1、电路分析课程设计,信号衰减器,一、课程设计题目信号衰减器 二、课程设计目的1、学会电路设计、组装和调试的基本方法。2、掌握信号衰减器组成和工作原理。,三、课程设计内容（含技术指标）,用基本的电路器件设计一个衰减器。 1、基本要求： （1）设计一衰减器，置于信号源内阻RS与负载电阻RL之间，其衰减量为30dB，不存在相移。 （2）进行理论计算确定各参数后，在电路仿真软件上进行仿真并提交仿真结果。 （3）制作实物并提交测试数据。,2、扩展要求： （1）设两个开关，使其衰减量可以分别调整为10dB、20dB、30dB。 （2）制作一移相器，在某一频率f 点上使输出信号再经过移相器后得到幅值保持不变、
2、相位差为90度的信号。（3）以上要求均需要软件仿真，并提交仿真结果和实物测试数据。,信号源内阻、负载电阻和频率要求,信号源内阻 RS=200(学号末两位+专业代码+班级)； 负载电阻 RL=50(学号末两位+班级+2)；频率f=学号末两位kHz； 专业代码：信工=3、自动化=4、电子=5、测控=6 例如：某一位信工1班学号末两位为10号同学RS=200(10+4+3)=3400；RL=50(10+3+2)=750；f=10kHz。,四、时间安排,1下达课程设计任务，学习仿真软件，4学时； 2查资料、讨论、设计，并画出设计图，4学时； 3教师验收设计图、答疑并讨论在设计中所遇问题，确定设计方案、
3、发放器件2学时； 4、学生组装、调试，4学时。 5. 教师验收作品，并进行答辩2学时。,五、基本要求,1作品要能够圆满完成任务书要求的所有功能； 2元器件布局合理，版面美观； 3焊接牢靠，焊点美观，无接触不良现象。,仿真软件EWB 5.0C简介,电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有以下特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接
4、从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 EWB是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。,衰减器：是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。dB（分贝）=20lg（Uo/Ui）=10lg（Po/Pi）特性阻抗Rc=输入/输出阻抗 衰减器广泛地应用于电
5、子设备中，它的主要用途是： （1）调整电路中信号的大小； （2）改善阻抗匹配。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的二端口网络，它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数，相移等于零。,1、固定衰减器的设计,实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。常用的固定衰减器有T型、P型、桥T型（以上为对称型）和倒L型（不对称型）等几种结构，其电路形式和计算公式如后。式中，Rc为二端口网络的特性阻抗（对称时），即输入输出阻抗，Rc1和Rc2两侧特性阻抗，分别为非对称衰减器的输入输出阻抗；N=10(A/20)，为输入电压与输出电压之比，A为衰减的分贝数。,T 型衰减器,P 型衰减器,桥
6、T 型衰减器,桥T型衰减器中，有两个电阻的值为特性阻抗的值，且计算公式简洁，用于组成可调衰减器非常方便。,倒 L 型衰减器,倒L型不对称衰减器构成阻抗匹配器，与对称衰减器所不同的是，不能指定衰减量，其输入输出阻抗确定后，其衰减量也就确定了。,例1：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS=800欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30dB。 解：因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型构成衰减器。 （1）倒L型电路计算：,（2）T型电路计算：衰减量A=30dB，N=10(30/20)=31.623；所以桥T型衰减量N2=N/N1=31.623/10.14=3.1184计算R1和R
7、2：,（3）电路及仿真结果,演示：衰减器L-T 800-150 30dB.ewb,例2. 设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=75欧之间，其衰减量为30dB。 选用一节倒L型和一节对称桥T型组成衰减器 （1）倒L型电路计算：,（2）桥T型电路计算： 由于总衰减量A=30dBN=10(30/20)=31.62；桥T型衰减量N2为N2=N/N1=31.62/15.48=2.04 计算R1和R2：R1=Rc(N2-1)=75(2.04-1)=78.18WR2=Rc/(N2-1)=75/(2.04-1)=71.95W,（3）电路及仿真结果,演示：衰减器L-桥T 600-75 3
8、0dB.ewb,2、可变衰减器的设计,可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，由桥T型衰减器构成比较方便。这种电路的优点是，电路中只有两个可变化部分，而且Rc为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。,例：设计一个可变桥T型衰减器。各档衰减值分别为10、20、30dB，特性阻抗Rc=600 W。 解: 计算各档电阻值 （1） 10dB N1=3.1623Rs1=Rc*(N1-1)=600*(3.162-1)=1297.37 WRp1=Rc/(N1-1)=600/(3.162-1)=277.49 W（2）20dB N2=10Rs2=Rc*
9、(N2-1)=600*(10-1)=5400 WRp2=Rc/(N2-1)=600/(10-1)=66.67 W（3）30dB N3=31.623Rs3=Rc*(N3-1)=600*(31.62-1)=18373.67 W Rp3=Rc/(N3-1)=600/(31.62-1)=19.59 W,（4） 计算各档电阻值R11=Rs1=1297.37 WR12=Rs2-Rs1=5400-1297.37=4102.63 WR13=Rs3-Rs2=18373.67-5400=12973.67 WR23=Rp3=19.59 WR22=Rp2-Rp3=66.67-19.59=47.08 WR21=Rp1-
10、Rp2=277.49-66.67=210.82 W,(5) 电路及仿真结果,演示：衰减器brg-T 600可调.ewb,移相电路原理与设计,设计要求：制作一移相器，在某一频率f点上使输出信号在经过移相器后得到幅值保持不变、相位差为90度的信号。 f=（学号末二位）kHz如：10号同学的频率点为10kHz。,如图所示RC串联电路，设输入正弦信号，其相量 则输出信号电压：其中输出电压为：输出电压的相位为：,由上两式可见，当信号源角频率一定时，输出电压与相位均随电路元件参数的变化而不同。若电容C为一定值，则有，如果R从零至无穷大变化，相位从90到0 变化。,另一种RC串联电路如左图所示。,输入正弦信
11、号电压,输出电压为：,其中输出电压有效值为：输出电压相位为：同样，输出电压的大小及相位，在输入信号角频率一定时，它们随电路参数的不同而改变。若电容C值不变，R从零至无穷大变化，则相位从0到-90变化。,当希望得到输出电压与输入电压相等，而相对输入电压又有一定相位差的输出电压时，通常是采用如下图（a）所示X型RC移相电路来实现。为方便分析，将原电路改画成图（b）所示电路。,图（a）X型RC电路,图（b）改画电路,X型RC移相电路输出电压为：其中,结果说明，此X型RC移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。若电容C值一定，当电阻R
12、值从0至变化时，则从0 至-180变化， 当R=0时，则j2=0 ，输出电压与输入电压同相位。 当R=时，则j2=-180 ，输出电压与输入信号电压相反。 当时0R ，则j2在0 与180 与之间取值。,例：设计一个 RC 电路移相器，在频率f=50kHz点上输出信号经过移相器后得到幅值保持不变、相位差为90度。 解：取C=1nF，则 R=1/wC=1/2p50103110-9=3183.1W,演示：移相器50kHz.ewb,电路及仿真结果,课程设计说明书要求,1、在完成课程设计时，要求每个学生必须要以手写方式，提交一篇不少于3000字课程设计说明书（两部分内容都要写）。 对不提交设计说明书的，按不合格成绩论处。 2、课程设计说明书内容是： （1）封面 （2）任务书（2份） （3）摘要（关键词） （4）目录 （5）正文,3、正文的内容是： （1）课程设计的目的 （2）课程设计用到的仪器和器件 （3）课程设计电路结构及基本工作原理 (4) 课程设计电路的组装与调试 （5）课程设计发生的问题和心得体会 （6）附录（附图） 参考文献,结束 谢谢！,
