第一篇：模電課程設(shè)計

安陽師范學(xué)院

綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)報告

課程名稱 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 實(shí)驗(yàn)名稱 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源 學(xué)生學(xué)院 物理與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 11級自動化2班 學(xué) 號

111102063

學(xué)生姓名 劉晨陽

指導(dǎo)教師 馮麗娜

2012 年12 月13日

一、題目名稱：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源

要求：設(shè)計并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。指標(biāo)：

1、輸出電壓6V、9V兩檔，正負(fù)極性輸出；

2、輸出電流：額定電流為150mA，最大電流為500mA；

3、紋波電壓峰值▲Vop-p≤5mv；

二、方案設(shè)計及電路框圖

1、方案比較

方案一：如圖1，先對輸入電壓進(jìn)行降壓，然后用單相橋式二極管對其進(jìn)行整流，整流后利用電容的充放電效應(yīng)，用電解電容對其進(jìn)行濾波，將脈動的直流電壓變?yōu)楦悠交闹绷麟妷?，穩(wěn)壓部分的單元電路由穩(wěn)壓管和三極管組成（如圖2），以穩(wěn)壓管D1電壓作為三極管Q1的基準(zhǔn)電壓，電路引入電壓負(fù)反饋，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動引起RL兩端電壓的變化增大（減?。r，晶體管發(fā)射極電位將隨著升高（降低），而穩(wěn)壓管端的電壓基本不變，故基極電位不變，所以由可知將減?。ㄉ撸?dǎo)致基極電流和發(fā)射極電流的減?。ㄔ龃螅沟肦兩端的電壓降低（升高），從而達(dá)到穩(wěn)壓的效果。負(fù)電源部分與正電源相對稱，原理一樣。

圖1 方案一的穩(wěn)壓部分電路

方案二：經(jīng)有中間抽頭的變壓器輸出后，整流部分同方案一一樣采用四個二極管組成的單相橋式整流電路，整流后的脈動直流接濾波電路，濾波電路由兩個電容組成，先用一個較大阻值的電解電容對其進(jìn)行低頻濾波，再用一個較低阻值的陶瓷電容對其進(jìn)行高頻濾波，從而使得濾波后的電壓更平滑，波動更小。濾波后的電路接接穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓部分的電路如圖3所示，方案二的穩(wěn)壓部分由調(diào)整管，比較放大電路，基準(zhǔn)電壓電路，采樣電路組成。當(dāng)采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進(jìn)行比較放大，運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（升高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩(wěn)定。

圖2 方案二穩(wěn)壓部分單元電路

對以上兩個方案進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)第一個方案為線性穩(wěn)壓電源，具備基本的穩(wěn)壓效果，但是只是基本的調(diào)整管電路，輸出電壓不可調(diào)，而且輸出電流不大，而第二個方案使用了運(yùn)放和調(diào)整管作為穩(wěn)壓電路，輸出電壓可調(diào)，功率也較高，可以輸出較大的電流。穩(wěn)定效果也比第一個方案要好，所以選擇第二個方案作為本次課程設(shè)計的方案。

2、電路框圖

整體電路的框架如圖3，先有22V-15V的變壓器對其進(jìn)行變壓，變壓后再對其進(jìn)行整流，整流后是高低頻的濾波電路，最后是由采樣電路、比較放大電路和基準(zhǔn)電路三個小的單元電路組成的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓后為了進(jìn)一步得到更加穩(wěn)定的電壓，在穩(wěn)壓電路后再對其進(jìn)行小小的率波，最后得到正負(fù)輸出的穩(wěn)壓電源。

圖3 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路方框圖

（1）變壓器的設(shè)計和選擇

本次課程設(shè)計的要求是輸出正負(fù)9伏和正負(fù)6伏的雙電壓電源，輸出電壓較低，而一般的調(diào)整管的飽和管壓降在2-3伏左右，而 12-3=9V為輸出最大電壓，6V 為最小的輸入電壓，以飽和管壓降 為3伏計算，為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，輸入電壓最小不能小于12V,故可以選擇220V-15V的變壓器

（2）整流電路的設(shè)計及整流二極管的選擇

由于輸出電流最大只要求500mA，電流比較低，所以整流電路的設(shè)計可以選擇常見的單相橋式整流電路，由4個串并聯(lián)的二極管組成，具體電路如圖4所示。

圖4 單相橋式整流電路

二極管的選擇：當(dāng)忽略二極管的開啟電壓與導(dǎo)通壓降，且當(dāng)負(fù)載為純阻性負(fù)載時，我們可以得到二極管的平均電壓為 0.9V 其中15V為變壓器次級交流電壓的有效值。我們可以求得 U0=15×0.9=13.5v。

對于全波整流來說，如果兩個次級線圈輸出電壓有效值為15V，則處于截止?fàn)顟B(tài)的二極管承受的最大反向電壓將是15×錯誤！未找到引用源。，即為21.1V?？紤]電網(wǎng)波動（通常波動為10%，為保險起見取30%的波動），最大反向電壓應(yīng)

27.4V。在輸出電流最大為500mA的情況下我們可以選擇額定電流為1A，反向耐壓為1000V的二極管IN4007。

（3）濾波電容的選擇

當(dāng)濾波電容偏小時，濾波器輸出電壓脈動系數(shù)大；而偏大時，整流二極管導(dǎo)通角θ偏小，整流管峰值電流增大。不僅對整流二極管參數(shù)要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴(yán)重，功率因數(shù)低。所以電容的取值應(yīng)當(dāng)有一個范圍，由前面的計算我們已經(jīng)得出變壓器的次級線圈電壓為15V，當(dāng)輸出電流為0.5A時，我們可以求得電路的負(fù)載為30 歐，我們可以根據(jù)濾波電容的計算公式：

來求濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下，T為20ms則容的取值范圍為1250-2083uF，保險起見我們可以取標(biāo)準(zhǔn)值為2200uF額定電壓為35V的鋁電解電容

（4）穩(wěn)壓電路的設(shè)計

穩(wěn)壓電路組要由四部分構(gòu)成：調(diào)整管，基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路，比較放大電路，采樣電路。當(dāng)采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進(jìn)行比較放大，運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩(wěn)定。由于輸出電流較大，達(dá)到500mA，為防止電流過大燒壞調(diào)整管，需要選擇功率中等或者較大的三極管，調(diào)整管的擊穿電流必須大于500mA，又由于三極管CE間的承受的最大管壓降應(yīng)該大于12-6=3V，考慮到30%的電網(wǎng)波動，我們的調(diào)整管所能承受的最大管壓降應(yīng)該大于10V，最小功率應(yīng)該達(dá)到 10×0.5=5W。綜合以上參數(shù)，我們可以選用功率三極管TIP41，它的最大功率為60W,最大電流超過6A，所能承受的最大管壓降為100V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足調(diào)整管的條件。負(fù)極的調(diào)整管則選擇與之相對應(yīng)的的中功率三極管TIP42?；鶞?zhǔn)電路由1個4.3v IN4731A的穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓和4.7KΩ的保護(hù)電阻組成。由于輸出電壓要求為6伏和9伏，如果采樣電路取固定值則容易造成誤差，所以采樣電阻最好應(yīng)該做成可調(diào)的，固采樣電路由兩個電阻和一個可調(diào)電阻組成，根據(jù)公式：

如上圖，把R2= 10Ω（相當(dāng)于公式中的R1）,R7=1kΩ（相當(dāng)于公式中的R2）,R3=620Ω,錯誤！未找到引用源。=4.3V代入以上公式可求的電路的輸出電壓為4.255-11.118V?？梢暂敵?V和9V的電壓，運(yùn)放選用工作電壓在12V左右前對電壓穩(wěn)定性要求不是很高的運(yùn)放，由于LM358的工作電壓可達(dá)+15V～-15V，范圍較大，可以用其作為運(yùn)放，因?yàn)檎骱蟮碾妷翰▌硬皇呛艽螅赃\(yùn)放的工作電源可以利用整流后的電壓來對其進(jìn)行供電。為了使輸出電壓更穩(wěn)定，輸出紋波更小，需再對輸出端進(jìn)行再次濾波，可在輸出端接一個47uf的電解電容，這樣電源不容易受到負(fù)載的干擾。使得電源的性質(zhì)更好，電壓更穩(wěn)定

(5)保護(hù)電路

過流保護(hù)電路能夠在穩(wěn)壓管輸出電流超過額定值時，限制調(diào)整管發(fā)射極電流在某一數(shù)值或使之迅速減少，從而保護(hù)調(diào)整管不會因電流過大而燒壞。在過流時使調(diào)整管發(fā)射極電流迅速減小到較小數(shù)值的電路，稱為截流型過流保護(hù)電路。如下圖（a）所示為截流型過流保護(hù)電路，T1為調(diào)整管，Ro為電流采樣電阻，它與T2,R1和R2構(gòu)成保護(hù)電路，當(dāng)Io增大，UBE2將隨之增大。未過流時，UBE2< Uon，使T

2截止。當(dāng)Io增大到一定數(shù)值或輸出端短路時，T2導(dǎo)通，對調(diào)整管T1的基極分流，使Io減少，從而導(dǎo)致輸出電壓Uo減少；此時雖然UB隨Uo的下降而下降，但是Uo下降的幅值大于UB，使得T2的電流進(jìn)一步增大，T1的電流進(jìn)一步減少，最終減少到較小數(shù)值。輸出特性如下圖（b）所示。通常，在截流型過流保護(hù)電路啟動后，均有一個正反饋過程，使輸出電流迅速減少。

四、總體的電路圖

五、電路的調(diào)試及仿真數(shù)據(jù)

正負(fù)輸出的可調(diào)的最大值和最小值電壓數(shù)據(jù)如下圖：

理論值為4.215-11.117V，而實(shí)際的測量值存在很小的誤差，原因是由于可調(diào)電阻的實(shí)際調(diào)節(jié)范圍偏大，導(dǎo)致輸出電壓偏大。

調(diào)節(jié)可變電阻，可以得到課程設(shè)計所要求輸出的6V和9V的電壓，仿真數(shù)據(jù)如上。

電壓的直流電波形為標(biāo)準(zhǔn)的直線，達(dá)到設(shè)計的要求 而實(shí)際測量時也是這樣，輸出波形基本為一條直線

電路輸出紋波波形紋波電壓在1.8mV左右，比要求的5mV要低，而實(shí)際測量時，紋波的電壓只有0.9mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所要求的5mV，所以符合要求。

六、總結(jié)

本課程設(shè)計運(yùn)用了模擬電路的基本知識，通過變壓，整流，濾波、穩(wěn)壓等步驟，總結(jié)如下：

優(yōu)點(diǎn)：該電路設(shè)計簡單。輸出電壓穩(wěn)定，紋波值小，而且使用的元件較少，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，輸出功率大，調(diào)整管可承受的范圍也很大，也有保護(hù)電路，當(dāng)電路由于偶然原因出現(xiàn)較大的電流時，有可能造成損害，所以使得電路故障率降低了。

缺點(diǎn)：對電阻的選擇，我們有的極端，只因沒有1.5歐電阻了，所以這個電路中的R4=R12=1.5歐的電阻用兩個4.7歐的電阻并聯(lián)得到，與實(shí)際有點(diǎn)不符。

改進(jìn)：可以在穩(wěn)壓電路那里接一個調(diào)整管的安全工作區(qū)保護(hù)電路。這樣可使調(diào)整管既不因過電流而燒壞，又不因?yàn)檫^壓而擊穿。保護(hù)電路將更好！

心得體會：通過這次課程設(shè)計，我對于模電知識有了更深的了解，尤其是對與線性直流穩(wěn)壓電源方面的知識有了進(jìn)一步的研究，希望以后有空還是再做做開關(guān)直流電源，讓自己更熟悉這方面的知識。理論與實(shí)踐得到了很好的結(jié)合，在做仿真實(shí)驗(yàn)時很成功，但是仿真還是存在一定的錯誤，需要自己再耐心的思考和修改！而這個過程中跟組員合作也是一個合作能力的培訓(xùn)，曾我們大家的意見不一致時大家不停地爭論，而最后還是能得到最完美的結(jié)論！同時在做課程設(shè)計過程中，遇到不懂的地方，又讓我們明白到請教的重要性！所以很感謝師兄的指導(dǎo)。

第二篇：模電課程設(shè)計

門鈴對講系統(tǒng)

課題名稱：門鈴對講設(shè)計

姓名： 何偉偉 專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級： 2008-1 學(xué)號： 0801050107

指導(dǎo)教師：王桂海

信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息系

2010

年

07 月

05 日

門鈴對講系統(tǒng)

摘要：

本課題設(shè)計了一個以設(shè)計對講電路為核心的樓宇式門鈴對講系統(tǒng)。該門鈴對講系統(tǒng)主要短時間按鍵有效、用戶響鈴設(shè)計、電壓放大器設(shè)計、無輸出變壓器的功率放大器設(shè)計（OCL電路）、雙向?qū)υ捘K等組成。采用了LM386集成運(yùn)放（由于仿真時Multisim軟件無法找到，故用分離元件代替）和OP07集成功放、JK鎖存器、繼電器、電阻、電容元件、直流電源及各種測量仿真器件等，實(shí)現(xiàn)了訪客用戶選擇、呼叫、雙向?qū)χv功能，同時還添加了按鍵亮燈指示、鍵盤熒光顯示及免打擾功能等，其靜態(tài)功耗可達(dá)0.5W, 真正實(shí)現(xiàn)了超低功耗，使該門鈴對講系統(tǒng)更加人性化和實(shí)用化。

與傳統(tǒng)的門鈴對講系統(tǒng)相比，該設(shè)計具有保真度高、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、易操作性好等特點(diǎn)，可用于普通小區(qū)或樓宇使用。

關(guān)鍵詞：門鈴

樓宇

雙向?qū)χv

門鈴對講系統(tǒng)

前言

如今社會發(fā)展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越滿足溫飽的需要，現(xiàn)在講究如何更好的生活，我國很大一部人分人居住小區(qū)，居民都希望有著良好的環(huán)境和安全感，過上更加安逸的生活。社區(qū)的發(fā)展需有這些基本條件才能吸引購買力，房地產(chǎn)發(fā)展商將面臨一些實(shí)際問題：對于如何保障社區(qū)的安全及在管理上的方便，即能保障發(fā)展商的利益又能保障居住社區(qū)人員的需求及安全感、歸屬感，這是一個新的課題，讓發(fā)展商去面對和解決好。小區(qū)門鈴對講系統(tǒng)方案設(shè)計，在保障資金投入合理的情況下讓社區(qū)形成一個安全、舒適的文明社區(qū)。另一方面，最近五年的時間內(nèi)，隨著中國內(nèi)地經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市場。隨著商品房的大量推出，地產(chǎn)商直接的競爭也越來越激烈，要實(shí)現(xiàn)商品房的良好銷售業(yè)績，推向市場的樓盤開始需要有良好的概念才能在市場競爭中取得成功。于是智能小區(qū)的概念幾年前開始導(dǎo)入中國內(nèi)地并迅速蔓延，以至于出現(xiàn)不是智能小區(qū)樓盤很難銷售的情況。

隨著城市的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生活小區(qū)作為一種新穎的居家理念及物業(yè)管理模式越來越成為社會的需求及認(rèn)同。智能樓宇管理和樓宇可視對講系統(tǒng)及產(chǎn)品的生產(chǎn)商應(yīng)及時跟蹤市場需求，不斷創(chuàng)新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未來建筑的發(fā)展方向，特別是隨著21世紀(jì)的到來，現(xiàn)代高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭。

技術(shù)方案比較：

(一)音頻運(yùn)算放大器的選擇：

門鈴對講系統(tǒng)

方案一OP37為低噪聲高速精密運(yùn)放，轉(zhuǎn)換速率很高，帶寬很大，適合做音頻放大，但它的價格高，成本大，故不采用。

方案二：OP07是一種高精度單片運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。OP07的優(yōu)良特性使它特別適合作前級放大器，放大微弱信號。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問題就能滿足要求，價格低廉，故選此方案。

方案三：利用分立元件實(shí)現(xiàn)，即可以熟悉Multisim軟件，又可以對課本中有關(guān)三極管的知識加以鞏固，故優(yōu)先選擇；

本課題設(shè)計重點(diǎn)、難點(diǎn)：

系統(tǒng)中如何正確分使用立元件完成特定功能關(guān)鍵；

分立元件中三極管、電阻、電容是構(gòu)成所有電路的基礎(chǔ)，故能充分理解它的特性不是易事，這需要很扎實(shí)的基本功，否則實(shí)驗(yàn)起來很浪費(fèi)時間，就像筆者遇到的困難一樣，對于電壓放大倍數(shù)、飽和失真、截止失真、動態(tài)特性、靜態(tài)工作點(diǎn)的選取、互補(bǔ)功率放大器的設(shè)計、放大倍數(shù)計算、功率計算，由于失調(diào)電壓及失調(diào)電流的存在，運(yùn)放輸入為零時輸出往往不為零。對于內(nèi)部無自動穩(wěn)零措施的運(yùn)放需外加調(diào)零電路，使之在零輸入時輸出為零。對于單電源功電的運(yùn)放，常需在輸入端加直流偏置電壓，設(shè)置合適的靜態(tài)輸出電壓，以便能放大正、負(fù)兩個方向的變化信號。電路自激震蕩的消除也是一個涉及的難點(diǎn)。

門鈴對講系統(tǒng)

目錄

第一章 總體設(shè)計思路

1.1總體描述與系統(tǒng)框架： 1.2設(shè)計框圖;第二章 有關(guān)樓宇和用戶的設(shè)計

2．1 確保短時間按鍵有效的設(shè)計 2．1用戶響鈴設(shè)計

第三章 對講電路的設(shè)計

3.1 電壓放大器設(shè)計 3.2 功率放大器設(shè)計

第四章 設(shè)計總結(jié)

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

4．2 參考文獻(xiàn)

4.2 實(shí)驗(yàn)心得

第五章 附錄及說明

門鈴對講系統(tǒng)

第一章 總體設(shè)計

1.1總體描述與系統(tǒng)框架：

該門鈴對講系統(tǒng)的設(shè)計主要應(yīng)用模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的知識，旨在實(shí)現(xiàn)樓宇門鈴對講功能。功能實(shí)現(xiàn)流程如下：

圖1-1 1.2設(shè)計框圖：用總實(shí)驗(yàn)圖代替：

門鈴對講系統(tǒng)

第二章 有關(guān)樓宇和用戶的設(shè)計

2．1確保短時間按鍵有效的設(shè)計

課題選用JK鎖存器復(fù)位功能由異步JK觸發(fā)器的異步復(fù)位端控制。異步JK鎖存器的特性如下描述：

J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻轉(zhuǎn)；沒有時鐘觸發(fā)也是保持；

實(shí)驗(yàn)圖如下：

原理:開關(guān)打向上為1，打向下為0，只要是按了（打向上），鎖存器就是所存起來，后來雖為0，但是它一直保持，故Q輸出一直為1，知道后來復(fù)位。

2．2 用戶響鈴設(shè)計

實(shí)驗(yàn)圖如下：

門鈴對講系統(tǒng)

原理：按鈴前開關(guān)A處于斷開狀態(tài)，按鈴后開關(guān)接通，利用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，其中利用了電容C3的充放電，電流的方向使得D1、D2輪流導(dǎo)通（二極管的單向?qū)щ娦裕?，充放電時構(gòu)成回路的電阻不同其充放電時間也不一，電流大小不同，由喇叭發(fā)出聲音不同，有兩種叮、咚聲音，這就是用戶聽到的聲音。

結(jié)論：發(fā)出了咚聲音。

第三章 對講電路的設(shè)計

3.1電壓放大器： 實(shí)驗(yàn)圖如下：

說明：本課題用0.3v電壓代替從話筒傳出的信號大小（經(jīng)驗(yàn)值），頻率用一千赫茲，聲音信號含有較多頻率成分，但是本放大器對一切頻率都有相同作用，說明了此放大器的實(shí)用性，門鈴對講系統(tǒng)

結(jié)論：電壓經(jīng)放大之達(dá)到4.3v（由上圖示波器所示），使得信號傳到用戶時可以直接經(jīng)功率放大器輸出。

3.2功率放大器：

實(shí)驗(yàn)圖如下：

門鈴對講系統(tǒng)

結(jié)論：圖最右邊為Speker,阻值為8歐姆，圖中所示電壓值大小為4.3v，本課題采用互補(bǔ)式功率放大器，能克服交越失真，功率計算為：

p?u22R?4.322?8?1.1156w

由計算可得P=1.1156w,滿足了驅(qū)動聽筒的要求，故方案可行。

第四章 設(shè)計總結(jié)

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)每個部分均較理想，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)功能，詳細(xì)請見每部分實(shí)驗(yàn)圖

4．2 參考文獻(xiàn)：

童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）高等教育出版社 1980年 4．3實(shí)驗(yàn)心得

通過做本課題的內(nèi)容，前前后后花費(fèi)兩個星期，自知，內(nèi)容較為簡單，但做起來并非如想象得那樣順利，每一個小小的錯誤（電容、電阻的大?。┚蜁?dǎo)致沒有結(jié)果，什么也沒有，故聯(lián)想到，要想學(xué)好本門課程知識，得從基礎(chǔ)抓起，先分立，后集成，只有這樣，才能為以后所學(xué)課程做好準(zhǔn)備，同時，也堅定了自己要好

第五章 附錄及說明

（1）電壓放大器：純屬用三極管、電阻、旁路電容構(gòu)成。

（2）低功率音頻放大：功率放大電路通常作為多級放大電路的輸出級。要求放大電路有足夠大的輸出功率，驅(qū)動揚(yáng)聲器，使之發(fā)聲。

門鈴對講系統(tǒng)

（3）用戶選擇控制：方案可如下：

A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼器、D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，純屬數(shù)字電路課程內(nèi)容，很容易即可實(shí)現(xiàn)，這里就不作為設(shè)計的內(nèi)容，故略。

（4）電磁繼電器：

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。

說明：繼電器在本課題中有用到，但是在軟件中無法找到適合本課題的電磁繼電器，原理很簡單（利用電流磁效應(yīng)來工作），與模擬電路課程無直接關(guān)系，故可略去。

第三篇：模電課程設(shè)計

要求: 按照課程設(shè)計報告書的格式，要求有原理設(shè)計，元件選擇，原理仿真，電路設(shè)計，調(diào)試及測試，結(jié)果分析等。

作品在本學(xué)期考試結(jié)束后進(jìn)行課程設(shè)計答辯之后交給老師。

模擬電子技術(shù)課程設(shè)計——小型模擬電子系統(tǒng)設(shè)計與制作，參考題目如下：

1．多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作

要求設(shè)計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V/50HZ交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓輸出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一組可調(diào)正電壓。

2．高保真音頻功率放大器的設(shè)計與制作

要求設(shè)計制作一個高保真音頻功率放大器，輸出功率10W/8Ω，頻率響應(yīng)20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

3．函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計與制作

要求設(shè)計制作一個方波－三角波－正選波發(fā)生器，頻率范圍 10～100 Hz，100 Hz～1 KHz，1KHz～10 KHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。

4．水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作

要求設(shè)計制作一個可以測量和控制溫度的溫度控制器，測量和控制溫度范圍：室溫～80 °Ｃ，控制精度 ± 1 °Ｃ，控制通道輸出為雙向晶閘管或繼電器，一組轉(zhuǎn)換接點(diǎn)為市電220ｖ，10Ａ。

5．雙工對講機(jī)的設(shè)計與制作

采用集成運(yùn)放和集成功放及阻容元件等構(gòu)成對講機(jī)電路，實(shí)現(xiàn)甲、乙雙方異地有線通話對講；用揚(yáng)聲器兼作話筒和喇叭，雙向?qū)χv，互不影響；電源電壓＋9v，功率≤0.5W，工作可靠，效果良好。

第四篇：模電課程設(shè)計

吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

電子技術(shù)課程設(shè)計論文

功率放大器設(shè)計

院系： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： D1143班 姓名： 程冰 學(xué)號： 13號 指導(dǎo)教師： 于靜珠

2012年12月14日

吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

目錄

第一章：緒論·······························································1

第二章：系統(tǒng)總體方案設(shè)計·····································2

2.1功率放大器的設(shè)計目的和內(nèi)容···················

22.2 LM386音頻功率放大器····························2

2.3麥克風(fēng)···················································3

2.4揚(yáng)聲器··················································· 4

第三章：原理圖設(shè)計及仿真

··································5

3.1 設(shè)計方案················································5 3.2音頻放大器原理圖·······································5 3.3音頻放大器的注意問題································6

第四章：硬件電路安裝調(diào)試·····································7

4.1電路板的裝配與調(diào)試································7

4.2電路板制作過程及注意問題·······················7 第五章：總結(jié)·····················································9 致謝 附錄 參考文獻(xiàn)

吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

第一章 緒論

如今，隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，物質(zhì)文明已經(jīng)充分的滿足人們的需要了，而精神文明成為了生活中的難題，在滿足他們視野的同時，耳朵也需要滿足，這就需要人類發(fā)揮它們的聰明才智，發(fā)明一種功率放大器。

由于以前所遇到的功率放大器是不能滿足需要，它們基本上都是小信號放大電路，并且主要用于增強(qiáng)信號的幅度，也就是說它不能放大聲音，不能驅(qū)動負(fù)載。例如共射級放大電路、共集電級放大電路、共基級放大電路、場效應(yīng)放大電路等等。但在實(shí)際應(yīng)用中，許多電子設(shè)備都需要輸出足夠的功率來驅(qū)動負(fù)載，例如揚(yáng)聲器、執(zhí)行電動機(jī)等等。因此放大電路的末級一般采用能夠輸出足夠功率的功率放大器。

伴隨著人們生活水平的提高，近年來隨著國內(nèi)外音響技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子管音頻放大器以他獨(dú)特的魅力重出江湖，各種電子管層出不窮，日新月異，成為廣大音響愛好者追求的熱點(diǎn)。功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品（音響）中不可缺少的設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中。低頻功率放大器是一個技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來人們?yōu)橹冻霾恍傅呐Γ瑹o論從線路技術(shù)還是元器件方面，乃至思想認(rèn)識上都取得了長足的進(jìn)步。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

第二章：系統(tǒng)總體方案設(shè)計

2.1功率放大器的設(shè)計目的和內(nèi)容

設(shè)計目的：

通過自己設(shè)計功率放大電路，對所學(xué)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，從而掌握功率放大電路的基本原理，以及其主要的元器件的應(yīng)用和工作原理，參數(shù)的計算等內(nèi)容，了解BJT9013、LM386駐極體話筒、驅(qū)動揚(yáng)聲器的工作原理以及其主要性能。設(shè)計方案：

首先由小組成員對設(shè)計所需要的各種元器件進(jìn)行檢查核對，核對無誤后開測量元器件的主要參數(shù)，后由小組成員設(shè)計電路圖，經(jīng)老師檢查無誤后由小組成員開始進(jìn)行焊接，焊接結(jié)束后看其是否能夠正常工作，若不能正常工作應(yīng)及時找到原因并解決問題。設(shè)計思想：

要設(shè)計音頻功率放大器首先由BJT9013和集成功率放大器LM386組成兩極功率放大器，輸入由駐極體話筒產(chǎn)生，輸出由揚(yáng)聲器發(fā)聲產(chǎn)生。

2.2 LM386音頻功率放大器

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。

種類：音頻功率放大器

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。

LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

2.3麥克風(fēng)

麥克風(fēng)： 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

駐極體麥克風(fēng)選用運(yùn)放：LM386（選用原因：簡單，用+5v單電源供電。而且電路中不想引入12V的電源，只用5V和3.3V）

目標(biāo)：將輸出音頻電壓信號放大到0到3.3V之間，適合于LPC2138進(jìn)行采樣（參考電壓為3.3V和0v）。

這是我參看別人的電路（他用51采樣，參考電壓為+5V和0V），我用Pspice仿真了一下，駐極體麥克風(fēng)等效為一正弦電壓源（不知道是否正確？頻率暫設(shè)為2500Hz，偏置為0v，幅值30mv）。如下圖所示：

圖2-3麥克風(fēng)內(nèi)部電路圖

2.4揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器的工作原理：

永磁體通過軛鐵在磁路的環(huán)形氣隙中產(chǎn)生一個磁場，和揚(yáng)聲器紙盆相連的音圈插入環(huán)形氣隙中，永磁體被外部的軛鐵所包圍，從而可以免遭外界雜散磁場的干擾，反過來也可以減小永磁體磁場對外界的影響，當(dāng)聲音以電流的形式通過磁場時線圈便會因電流強(qiáng)弱的變化產(chǎn)生不同頻率的震動，進(jìn)而帶動紙盆發(fā)出不同頻率和強(qiáng)弱的聲音。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

第三章：原理圖設(shè)計及仿真

3.1 設(shè)計方案

小組成員的設(shè)計方案得到了老師的認(rèn)可和支持，本方案通過駐極體話筒將聲音信號改為電信號后進(jìn)入電路，后經(jīng)過BJT9013對信號進(jìn)行放大，再由LM386進(jìn)行整理傳送后由揚(yáng)聲器將電信號改成聲音信號輸出。

3.2音頻放大器原理圖

通過駐極體話筒將聲音信號改為電信號后進(jìn)入電路，后經(jīng)過BJT9013對信號進(jìn)行放大，再由LM386進(jìn)行整理傳送后由揚(yáng)聲器將電信號改成聲音信號輸出。其中利用9013組成的是一個射極偏置放大電路，并引出負(fù)反饋來有效控制電路。各元器件的工作原理：

1、LM386的工作原理

LM386 是一款為低工作電壓應(yīng)用場合所設(shè)計的功率放大器。在不用任何外部器件的情況下，內(nèi)置增益放大倍數(shù)為 20。如果在第 1 腳和第 8 腳之間加一個電阻和電容，可使得增益高達(dá) 200。

輸入為參考地時，輸出被自動偏置為輸入電壓的一半。在 6V 供電的情況下，靜態(tài)功耗僅有 24mW，因此在使用電池供電的設(shè)備里，LM386 是理想的功放。（1）增益控制

LM386 是一個多功能放大器，2 個引腳（第1腳和第8腳）提供了增益控制。當(dāng)?shù)?1 腳和第 8 腳開路時，內(nèi)置的 1.35kΩ 的電阻設(shè)置增益為 20（26dB）。如果在第 1 腳和第 8 腳之間接一個電容來旁路此 1.35kΩ 的電阻，增益可達(dá)到 200（46dB）。如果再加一個電阻和此電容串聯(lián)，增益可設(shè)置為 20 到 200 之間的任意值。在第 1 腳與地之間耦合一個電阻（或者FET），也可以控制增益。

在使用的時候，所添加的外置的元件，并聯(lián)在內(nèi)置反饋電阻上，以調(diào)整增益與頻率響應(yīng)范圍。例如，我們可以通過反饋路徑上的波段調(diào)整來補(bǔ)償弱的揚(yáng)聲器的低音特性曲線。這是通過在第 1 腳和第 5 腳之間串聯(lián) RC 來實(shí)現(xiàn)的（并聯(lián)在內(nèi)置的 15 kΩ 電阻上）。為了得到 6 dB 的低音增強(qiáng)的/效果：R ≈ 15 kΩ。當(dāng)?shù)?8 腳開路時，在良好的穩(wěn)定地工作的情況下，最小值：R = 10 kΩ。當(dāng)?shù)?1 腳與第 8 腳旁路時，R 可以低到 2 kΩ。有這個限制是因?yàn)?，放大器僅僅在閉環(huán)增益大于 9 的情況下才能補(bǔ)償。（2）輸入偏置 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

原理圖顯示：2 個輸入端都通過一個 50 kΩ的電阻旁路到地。輸入晶體管的基極電流約為 250 nA，因此，當(dāng)左側(cè)的輸入端開路時，輸入約為 12.5 mV。假如驅(qū)動 LM386 的直流源電阻高于 250 kΩ，這將會產(chǎn)生非常小的額外的補(bǔ)償（在輸入端大約為 2.5 mV，在輸出端大約為 50 mV）。假如直流源電阻小于 10 kΩ，短接未使用的輸入端到地也會降低補(bǔ)償（在輸入端大約為 2.5 mV，在輸出端大約為 50 mV）。通過在未使用的輸入端到地之間短接電阻，在這些值之間的直流源電阻，我們都能消除的它們的額外的補(bǔ)償，等效為直流源電阻。當(dāng)然，所有的補(bǔ)償問題都會被消除，在輸入端為電容耦合的情況下。在高增益使用 LM386 的時候（通過在在第1腳和第8腳之間旁路1.35kΩ的電阻），有必要旁路未使用的輸入端，來阻止增益降低及可能發(fā)生的不穩(wěn)定?？梢酝ㄟ^加一個 0.1uF 的電容或者短接到地來實(shí)現(xiàn)，這取決于輸入驅(qū)動端的直流源電阻。

3.3音頻放大器的注意問題

(1)零件描述和零件標(biāo)識有什么區(qū)別？

零件描述是零件在零件庫里的名稱，將外形和引腳功能相同的零件取的一個通用名稱；零件標(biāo)識是電路圖里用戶根據(jù)需要自行設(shè)計的名稱，當(dāng)然也不能隨意亂取。一般情況下可以統(tǒng)稱為零件名稱，而不必細(xì)分。

零件屬性對話框中的PartFields有兩個作用，對于一般零件可以在這些設(shè)置中標(biāo)注零件的參數(shù)；對于仿真零件可以在這些設(shè)置中設(shè)置有關(guān)仿真的模型參數(shù)。ReadOnlyFields一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。

(3）如何直接更換零件？ 更換的零件上雙擊，在彈出的零件屬性對話框中的LibRef中輸入新零件描述，點(diǎn)擊OK按鈕即可完成零件的直接更換。（4）如何設(shè)置常用零件的默認(rèn)零件封裝？

可以用零件庫編輯器打開要修改的零件，在零件描述（Description）對話框中Designator標(biāo)簽頁里的PartFootPrint1中輸入零件封裝名。

(5)、如何直接從原理圖切換到PCB設(shè)計？

點(diǎn)擊菜單DesignUpdatePCB命令，即可實(shí)現(xiàn)原理圖到PCB設(shè)計的自動切換。(2)零件屬性對話框中的PartFields和ReadOnlyFields有什么用？

第四章：硬件電路安裝調(diào)試 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

4.1電路板的裝配與調(diào)試

電路的裝配：

功率放大器是一個小型電路系統(tǒng)，安裝前要將各級進(jìn)行合理布局，一般按照電路的順序一級一級地布局，功放級應(yīng)遠(yuǎn)離輸入級，每一級的地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易出現(xiàn)自激。

安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝時特別要注意功放塊、運(yùn)算放大器、電解電容等主要零件的引腳和極性，不能接錯。從輸入級開始向后級安裝，也可以從功放級開始向前逐級安裝。安裝一級調(diào)試一級，安裝兩級要進(jìn)行級聯(lián)調(diào)試，直到整機(jī)安裝與調(diào)試完成。

調(diào)試技術(shù)：

電路的調(diào)試過程一般是先分級調(diào)制，再級聯(lián)調(diào)試，最后整機(jī)調(diào)試與性能指標(biāo)測試。

分級調(diào)試又分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試時，將輸入端對地短路，用萬用表測該級輸出端對地的直流電壓。前置級、音調(diào)控制級

都是由運(yùn)算放大器組成的，其靜態(tài)輸出直流電壓均為Vcc／2，功放級的輸出(OTL電路)也為Vcc／2．且輸出電容Cc兩端充電電壓也應(yīng)為Vcc／2。動態(tài)調(diào)試是指輸入端接入規(guī)定的信號，用示波器觀測該級輸出波形，并測量各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足題目要求，如果相差很大，應(yīng)檢查電路是否接錯，元器件數(shù)值是否合乎要求，否則是不會出現(xiàn)很大偏差的，因?yàn)榧蛇\(yùn)算放大器內(nèi)部電路已經(jīng)確定，主要是外部元件參數(shù)的影響。

小信號的輸入線可以采用具有金屬絲外套的屏蔽線，外套接地。整個輸入級用單獨(dú)金屬盒罩起來，外罩接地。電源變壓器的初、次級之間加屏蔽層。電源變壓器要遠(yuǎn)離放大器前級，必要時可以把變壓器也用金屬盒罩起來，以利隔離。

4.2電路板制作過程及注意問題

焊盤應(yīng)注意的常見問題：

焊盤內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時導(dǎo)致焊盤缺損。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

焊盤的開口：有些器件是在經(jīng)過波峰焊后補(bǔ)焊的，但由于經(jīng)過波峰焊后焊盤內(nèi)孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制板加工時對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時內(nèi)孔就不會被封住，而且也不會影響正常的焊接。

焊盤補(bǔ)淚滴：當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。相鄰的焊盤要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔因散熱過快會導(dǎo)致不易焊接。

第五章：總結(jié) 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

此次模電課程設(shè)計是我大學(xué)生活重要的一步。在寫課程設(shè)計論文其間，我通過查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改，最后順利完成了論文。每一個過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過這次實(shí)踐，我了解了音頻功率放大器用途及工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設(shè)計步驟，鍛煉了設(shè)計實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計能力。此次設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。但是此次設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。這次實(shí)踐是對自己大學(xué)二年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面，自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。

致 謝 在我的畢業(yè)設(shè)計中對我?guī)椭畲竽^于我的指導(dǎo)教師 老師了。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

在完成設(shè)計當(dāng)中，我的導(dǎo)師 老師，她總是不斷詢問我的設(shè)計情況，包括我的進(jìn)展情況、在電路當(dāng)中所遇到的困難情況和應(yīng)該怎樣解決這些困難。特別是在我遇到困難時，她都會與我一起來探討應(yīng)該怎樣去做。當(dāng)我在電路的調(diào)試過程中遇到了很棘手的問題時，老師不但向我伸出援助之手，更叫我不要灰心，在精神上給予我安慰，直到完成設(shè)計才松了口氣。她為我能夠按時完成設(shè)計給了很大的幫助，在我的設(shè)計當(dāng)中起了決定性的作用。

在整個論文的撰寫及修改過程，是在老師和同學(xué)的熱心指導(dǎo)下完成的，在此，向在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中給予我提供幫助的同學(xué)老師說一聲“謝謝” 預(yù)祝老師在今后的生活及工作中，身體健康、工作順利，在電子領(lǐng)域有更大的飛躍。

附錄 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

原件清單

功率放大器原理圖 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

參考文獻(xiàn)

[1] 喬瑞萍，林欣.Lab VIEW 6i實(shí)用教程.北京:電子工業(yè)出版社,2003.[2] 肖玲妮，袁增貴.Protel99SE印刷電路板設(shè)計教程.北京:清華大學(xué)出版社.2003.[3]胡翔駿 電路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007

[4]華成英，童詩白 模擬子學(xué)基礎(chǔ)（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [5]高吉祥 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)系列教程之模擬電子線路設(shè)計 北京：電子工業(yè)出版社2007

第五篇：模電課程設(shè)計

數(shù)字電子鐘計時系統(tǒng)

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，和我們平時所用的機(jī)械式時鐘相比，具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。在設(shè)計數(shù)字鐘時，首先要了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘。在制作數(shù)字鐘的工程中進(jìn)一步了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。因?yàn)閿?shù)字鐘包括組合邏輯電路和時序電路，可以我們學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。

課程設(shè)計報告內(nèi)容

1.設(shè)計任務(wù)與基本要求 1.1 設(shè)計任務(wù) 1.2 基本要求 2.設(shè)計方案

2.1 工作原理 2.2 原理方框圖 3.單位電路模塊設(shè)計

3.1 秒信號發(fā)生器蕩器、分頻器 3.2 秒、分計數(shù)器——60 進(jìn)制計數(shù)器 3.3 時計數(shù)器——24 進(jìn)制計數(shù)器 3.4 譯碼顯示電路 3.5 校時電路 4.調(diào)試要點(diǎn)

4.1 標(biāo)準(zhǔn)信號源調(diào)試

4.2 時、分、秒及顯示電路的調(diào)試 4.3 校時電路的測試 5.課程設(shè)計體會 附元器件材料清單

1.設(shè)計任務(wù)與基本要求

1.1 設(shè)計任務(wù)

根據(jù)所學(xué)的知識，用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示時、分、秒的數(shù)字電子鐘

1.2 基本要求

① 采用LED 顯示累計時間“時”、“分”、“秒”。② 當(dāng)電路發(fā)生走時誤差時，具有校時功能。

2.設(shè)計原理

2.1 工作原理

數(shù)字電子鐘電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯 碼器及顯示器、校時電路等組成。秒信號發(fā)生器是整個數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度

決定了計時鐘計的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得１ＨＺ的秒脈沖。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”“秒計數(shù)器”采用六十進(jìn)制計數(shù)器每累計60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計數(shù)器每累計60 分鐘發(fā)出一個“時脈沖”信號該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24 進(jìn)制計數(shù)器可實(shí)現(xiàn)對一天24 小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼通過六位LED 七段顯示器顯示出來。校時電路是用來對“時”、“分”、“顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。本設(shè)計用中、、分、秒的數(shù)字電子鐘，使其完成一下幾項(xiàng)基本功能顯示累計時間“時”、“分”、“秒”，具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間。

2.2 原理方框圖

數(shù)字電子鐘的原理方框圖如下圖所示，由圖知 該電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路等組成。

圖1 數(shù)字電子鐘系統(tǒng)圖

3.單位電路模塊設(shè)計

3.1 秒信號發(fā)生器

圖2 秒信號發(fā)生器

秒信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的 質(zhì)量，通常用晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1HZ 的秒脈沖。常用的 典型電路如上圖所示。

CD4060 是14 位二進(jìn)制計數(shù)器。它內(nèi)部有14 級二分頻器兩個反相器。CP1、CP0 分別為時鐘輸入、輸出端，即內(nèi)部反相器G1 的輸入、輸出端。圖中R 為 反饋電阻（10MΩ--100MΩ）,目的是為CMOS 反相器提供偏置，使其工作在放大狀 態(tài)。C1 是頻率微調(diào)電容，取100pF，C2 是溫度特性校正用電容，取100pF。內(nèi)部 反相器G2 起整形作用，且提高帶負(fù)載能力。石英晶體采用32768Hz 晶振。若要 得到1Hz 的脈沖，則需經(jīng)過15 級二分頻器完成。由于CD4060 只能實(shí)現(xiàn)14 級分 頻，所以要外加一級分頻器，可采用CD4013 雙D 觸發(fā)器完成。3.2 60 進(jìn)制計數(shù)器

圖3 60 進(jìn)制計數(shù)器

由CD4029 極成的60 進(jìn)制計數(shù)器如上圖所示。首先將兩片CD4029 設(shè)置成十 進(jìn)制加法計數(shù)器。例如，將“Ｂ/Ｄ”接高電平。將第一片CD4029 計數(shù)器的進(jìn)位輸出CO 連到第二片CD4029 計數(shù)器的進(jìn)位輸入CI，這樣兩片計數(shù)器最大可實(shí)現(xiàn)100 進(jìn)制的計數(shù)器?，F(xiàn)在要設(shè)計一個６０進(jìn)制的計數(shù)器，可以利用“反

饋置零”的方法。由于CD4029 屬于異步置數(shù)，故當(dāng)計數(shù)器

輸出“2Q32Q22Q12Q0、1Q31Q21Q11Q0=0110、0000”時，通過門電路形成一置數(shù)脈沖 使計數(shù)器歸零。上圖可作為秒、分計數(shù)器。3.3 時計數(shù)器——24 進(jìn)制計數(shù)器

當(dāng)個位計數(shù)狀態(tài)為“Q3Q2Q1Q0=0100”，十位計數(shù)器狀態(tài)為

“Q3Q2Q1Q0=0010”時，要求計數(shù)器歸零。通過把第一片的Q2、第二片的Q1 相與后 的信號送到個位、十位計數(shù)器的置數(shù)端PE，使計數(shù)器復(fù)零，從而極成24 進(jìn)制計 數(shù)器。如下圖所示。

圖4 24 進(jìn)制計數(shù)器

3.4 譯碼顯示電路

譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動LED 七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS47，74LS47 是BCD-7 段譯碼器/驅(qū)動器，其輸出是OC 門輸出且低電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陽枀顯示數(shù)碼管。由74LS47 和LED 七段共陽數(shù)碼管組成的一位數(shù)碼顯示電路如下圖示。若將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在數(shù)碼管與電源之間串聯(lián)的電阻R 為限流電阻，阻值為360Ω。

圖5 一位BCD 譯碼顯示電路

3.5 校時電路

數(shù)字鐘啟動后，每當(dāng)數(shù)字鐘顯示與實(shí)際時間不符時，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間進(jìn)

行校時。簡單校時電路如下圖所示，圖中按鍵開關(guān)在實(shí)驗(yàn)中用導(dǎo)線短接代替。?！懊搿睍r,采用等待校時。比如，當(dāng)進(jìn)行校時時，按下開關(guān)K1,此時門電路G1被封鎖，秒計時暫停。當(dāng)數(shù)字鐘秒顯示與標(biāo)準(zhǔn)時間秒數(shù)值相同時，立即松開K1，數(shù)字鐘顯示與標(biāo)準(zhǔn)時間秒計時同步運(yùn)行，完成秒校時。校“分”、“時”，采用加速校時。如當(dāng)進(jìn)行分校時時，按下開關(guān)K2，由于G3 輸出高電，G2G4 門電路被送到分計數(shù)器中，使分計數(shù)器以秒的節(jié)奏快速計數(shù)。當(dāng)分計數(shù)器的顯示與標(biāo)準(zhǔn)時間數(shù)值相符時，松開K2。當(dāng)松開K2 時，門電路G2 封鎖秒脈沖，輸出高電平，門電路接受來自秒計數(shù)器的輸出進(jìn)位信號，使分計數(shù)器正常工作。同理，“時”校時電路與“分”校時電路工作原理相同。

圖6 校時電路

4.調(diào)試要點(diǎn)

4.1 標(biāo)準(zhǔn)秒信號調(diào)試

用示波器觀察CD4013 的輸出應(yīng)為一標(biāo)準(zhǔn)秒信號波形。4.2 時、分、秒及顯示電路的調(diào)試

將秒信號分別引入到時、分、秒計數(shù)器單元電路中，觀察電路的工作情況。4.3 校時電路的調(diào)試

將秒信號分別引入到校時電路中，分別按下K1 及K2，檢查分計數(shù)器及時計 數(shù)器的工作情況。5.課程設(shè)計體會

在這次數(shù)字鐘設(shè)計中，我學(xué)習(xí)課本內(nèi)容之后，通過動手和一次次的失敗，我更了解了芯片的結(jié)構(gòu)及各種芯片的工作原理和具體的使用方法，對電子鐘的設(shè)計、組裝和調(diào)試。掌握了有關(guān)設(shè)計和數(shù)字電子技術(shù)的知識，也獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我動手、思考和解決問題的能力。

熟練掌握課本知識，并將課本的知識應(yīng)用在實(shí)際。我們學(xué)到的課本的知識 只有在實(shí)際中靈活的應(yīng)用了，才能達(dá)到學(xué)以致用的目的。在實(shí)驗(yàn)過程中，不僅要把線連對，還要盡量少用線，使整體美觀。

在實(shí)驗(yàn)中，出錯的主要地方是接線和芯片的接觸不好引起的，以后要仔細(xì)檢查，以免再犯類似的錯誤。同時連線的時候要思路清晰，避免連錯線。

了解了電子設(shè)計的一般過程，掌握電子線路設(shè)計的基礎(chǔ)方法和一般過程，能 夠更加熟練的用EWB 軟件繪制電路原理圖。并且，我的動手能力肯定要比以前要強(qiáng)，再遇到設(shè)計的問題，就不會害怕?lián)呐缓?，因?yàn)槲乙呀?jīng)突破了一個設(shè)計的難關(guān)。課程設(shè)計有助于培養(yǎng)我們的興趣和提高我們的動手能力，能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐很好的結(jié)合起來，今后我會盡量的多做一些課程設(shè)計，提高自己各方面的能力。附錄：（材料清單及材料功能）

材料清單: 1.元件清單： 集成元件：

CC4029×6，74LS47 ×6，LED 共陽顯示器×6，CC4011 ×2，CC4081 ×1，CD4060 ×1，CD4013 ×1 電阻：

360W ×6，1M W ×1，10KW ×4 電容：

100pf ×2 晶體：

32768Hz ×1 面包板×1 2.工具：

鑷子、剪刀、剝線鉗、尖嘴鉗、表線、飯盒、電源線（2 根）3.儀器：

示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、直流穩(wěn)壓電源（用法）、萬用表（用法）

材料功能：

1.CD4011——四2 輸入端與非門

2.74LS47——BCD7 段譯碼器/驅(qū)動器是一種與共陽枀數(shù)字顯示器配合使用的集成譯碼器，輸出低電平有效。

3.CD4029——二/

十、加/減、可預(yù)置的CMOS 計數(shù)器

表2 4029 功能表

4.CD4060——14 級串行二進(jìn)制計數(shù)器/分頻器和振蕩器

說明：

Q4至 Q13——10 個輸出端 Q13——214 分頻 Q12——213 分頻 ……

Cr——清零端(高電平有效)

5.CD4013——雙D 主從觸發(fā)器

功能表如下:

6.CD4081——四2 輸入端與門

7.LED 共陽枀顯示器

說明:7 段數(shù)碼管是共陽顯示電路,那就需要選用74LS47 譯碼驅(qū)動集成電路。共陽就是把a(bǔ)bcdefg 的7 個發(fā)光二枀管的正枀連接在一起并接到5V 電源上,其 余的7 個負(fù)枀接到74LS47 相應(yīng)的abcdefg 輸出端上。無論共陰共陽7 段顯示電 路,都需要加限流電阻,否則通電后就把7 段譯碼管燒壞。