电子技术设计及仿真cdio二级项目报告

'信息与电气工程学院信电学院电子信息工程专业CDIO二级项目项目设计说明书（2012/2013学年第二学期）项目名称：电子技术设计及仿真专业班级：信息11-02班学生姓名：王克剑学号：110070214指导教师：马小进设计周数：1周设计成绩：2013年7月12日 信息与电气工程学院目录1.项目设计目的及任务21.1项目设计目的21.2项目设计任务22.方案比较与选择23.电路仿真与分析33.1电路仿真33.1.1仿真软件33.1.2仿真过程33.1.2.1仿真电路33.1.2.2仿真过程分析43.2电路分析54.项目设计心得5参考文献：65 信息与电气工程学院1.项目设计目的及任务1.1项目设计目的根据滤波器传递函数的描述和设计方法，采用各种电子器件，构成低通滤波器电路所需的正弦波发生器。1.2项目设计任务1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目；2、设计系统实现方案，搭建正弦波信号源，频率200~20khz，幅度0.5~3v；3、设计绘制电路原理图并选择元器件，计算参数，并用Multisim仿真；4、记录结果、修改并完善设计；5、编写项目报告。2.方案比较与选择信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器的实现方法通常有以下（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试，但对电源等低通滤波器电路的其他组件要求低。（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,它们的功能较少，精度不高，调节方式也不够灵活，但对电源等低通滤波器电路的其他组件要求较低。（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试，但对电源等低通滤波器电路的其他组件要求较高。我选用的是第二种方案，因为若选用（3）方案，由于555定时器对电源的稳定性要求很高，电源输出稍不稳定就很容易出现波形失真，加上已有另一小组用555定时器设计出了方波-三角波发生器，以防万一，故最终我选用（2）方案设计出正弦波发生器。5 信息与电气工程学院1.电路仿真与分析3.1电路仿真3.1.1仿真软件电路设计完成后，用仿真软件Multisim进行电路的仿真，记录仿真过程，分析仿真结果，对电路进行完善。3.1.2仿真过程查看输出端信号，以验证能否达到所规定的指标。产生正弦波可以通过RC文氏电桥正弦波振荡电路，通过控制RC的值达到选频即控制频率大小的目的。3.1.2.1仿真电路（图一）正弦波发生电路图5 信息与电气工程学院3.1.2.2仿真过程分析做的电路仿真要求能得出正弦波的图形，并且应尽量减少失真，调节合适的频率，振幅等，使最终能得到尽量完美的波形图。测量的几组频率值也应该和理论值有较小的误差。（图二）输出交流电压(图二）正弦波波形本实验有很多的误差存在，正弦波失真。调节90K电位器Rp，可以将正弦波的失真减小到1%，若要求获得接近0.5%失真度的正弦波时，在6脚和11脚之间接两个100K电位器就可以了。没有振荡,是10脚与11脚短接了，断开就可以了。5 信息与电气工程学院3.2电路分析RC文氏电桥的正弦波振荡电路中，RC为串、并联选频网络，接于运算放大器的输出与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。其余部分是带有负反馈的同相放大电路，R1、R2、Rp构成负反馈网络，调节Rp课改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益，使其满足振荡的幅值条件。图中二极管D1、D2的作用是有利于正弦波的起振和稳定输出幅值，改善输出波形。当输出电压v0的幅值很小时，D1、D2开路，等效电阻Rf较大，Avf=Vo/Vp=（R1+Rf）/R1较大，有利于起振；而当输出电压v0的幅值较大时，二极管D1、D2导通，Rf减小，Avf随之下降，v0幅值趋于稳定。做的电路仿真要求能得出正确正弦波的图形，并且应尽量减少RC串、并联选频网络中，振荡角频率0=,则正弦波的频率f==，选择的电容值为0.033µF，而所要求的频率值为1kHz，可以计算出选频网络中的电阻值为R==5.1k，R1=10k，R2=20k，R=5.1k。1.项目设计心得近一周的低通滤波器项目设计算是告一段落了，但这次设计对我的影响和教训还历历在目，原以为很简单的电路仿真设计，实施起来可谓是错误百出。本来在纸上算的整好的，可是真正画到multisim中进行电路仿真的时候却是屡屡出现bug，不断地翻书、上网查阅相关资料，一个个把问题解决……我感觉这周来，掌握的东西比过去一个月掌握的还要多、还要扎实。实践是最好的老师，很多知识自己以前感觉掌握的不错，可是现在实施起来才发现根本不是那么回事，有很多小细节自己没有掌握。除了温故，还有知新。开始时犹如我在方案选择里写的一样，如果用555定时器等单片集成芯片的函数发生器设计的话，优点很突出，但是考虑到前一部分电源的稳定性时，我们不得不准备了两手方案，于是我选用的是用文氏电桥来设计，这个是通过从网上查找关于信号发生器的资料时学到的。除知识上的长进，最大的收获应该是团队的合作上，作为组长，除了自己考虑最多的就是整个小组的设计了，从一开始就把小组的同学都叫到116实验室，大家坐在一起，共同商议方案，以增大后来各部分电路拼接时的匹配概率，使以后的总设计更加容易实现。而且各部分都做了两手方案，甚至低通滤波部分设计了截止频率分别是1KHz、2KHz、3KHz三个电路，以确保万无一失。一周时间，大家在一起相互学习，相互借鉴，一同成长，不但培养了我们以集体为重的团队精神，也增进了我们十位小组成员的友谊。5 信息与电气工程学院实践是学习的最好途径，在以后的学习中（比如下学期的通信原理）一定吸取教训，多动手实践，做出东西，温故知新，这样才能把知识学得更牢，学得更活。多动手，勤实践，努力向一个实用性人才方向发展。参考文献：[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.414-424[2]谢嘉奎，电子线路（非线性部分）[M].第四版.北京：高等教育出版社，2010[3]曹丙霞，赵艳华，multisim原理图与PCB设计[M]。北京电子工业出版社，2007.5[4]文氏桥振荡器的振荡原理http://zhidao.baidu.com/question/487123871.html项目设计评语项目设计成绩指导教师（签字）年月日5'