10自動化2班楊宗豪201042067

1、鄭州科技學院模擬電子技術課程設計題 目 所填內(nèi)容為黑體3號 簡易門鈴 學生姓名 楊宗豪 專業(yè)班級 10自動化2班 學 號 201042067 固定內(nèi)容為宋體3號院 （系） 電氣工程學院 指導教師 劉 筠 筠 完成時間 2012年10月26日 目 錄摘要11 課程設計的目的22 課程設計的任務與要求33 設計方案與論證33.1 所選元件類型與功能3 3.2 設計方案與論證54 設計原理與功能說明64.1橋式整流電路74.2 正反饋的放大電路75 單元電路的設計85.2 三極管正反饋電路96 硬件制作與調(diào)試96.1 元件的檢測96.2仿真實驗106.3 硬件制作116.4 調(diào)試117 總結11附錄

2、一 總體電路圖13附錄二 元件清單14參考文獻15簡易門鈴摘要 近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民的生活水平日益提高。人民居住條件日益好轉，生活環(huán)境也慢慢變好，因此，人們對生活條件要求也大大提升。家用電器也逐漸進入家家戶戶。門鈴作為一種方便人們生活的工具正逐漸在家庭中普及應用。生活中我們追求物品的性價比，因此作為一種簡單的器件，在設計中我們必須考慮產(chǎn)品的性能，使用時的方便指數(shù)，同時還要考慮產(chǎn)品的造價和普通家庭用戶的接受度。如果再設計和生產(chǎn)一種價廉、性能靈敏可靠的家用門鈴用于居民家中，以方便人們之間的聯(lián)系。為此，提出“簡易門鈴”的設計任務。1 課程設計的目的模擬電子技術作為

3、一門專業(yè)基礎課，又模擬電子技術課程是理論與實踐的結合，因此，在學習中要重視相關課程設計。模擬電子技術課程是學生學習完模擬電路課程之后，針對課程的要求對學生進行綜合訓練的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學生綜合運用理論知識，聯(lián)系實際要求獨立設計，并進行安裝調(diào)試的實際工作能力。通過本教學環(huán)節(jié)，學生應達到如下要求：（1）能夠綜合運用模擬電子技術課程設計中所學到的理論知識，結合課程設計任務要求適當自學某些新知識，獨立完成一個課題的理論設計。從而做到理論與實踐結合，以更好的為后續(xù)學習或工作打下基礎。（2）會運用Multiuse工具（如EWB,PSPICE）,對所做出的理論設計進行模擬仿真測試，進行完善理論

4、設計。（3）通過查閱手冊和文獻資料，熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用元器件的原則。（4）掌握模擬電路的安裝，測試與調(diào)試的基本技能，熟悉電子器件的正確使用方法，能獨立分析實驗中出現(xiàn)的正?；虿徽５默F(xiàn)象（或數(shù)據(jù)），獨立解決調(diào)試中出現(xiàn)的正?；虿徽５默F(xiàn)象（或數(shù)據(jù)），獨立解決調(diào)試中所遇到的問題。（5）熟悉電子元器件并學會選擇掌握其功能的使用。（6）學會撰寫課程設計報告。 (7)培養(yǎng)實事求是，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴肅認真的工作作風2 課程設計的任務與要求課程設計任務1 設計一種門鈴，夜間可以給客人提示門鈴按鈕位置。2 使該設計門鈴具有指示燈與門鈴喇叭對立工作的功能。課程設計的要求1 使用220v

5、 50HZ交流電作為門鈴電源。2 采用多路二極管，電容，電感等多種元器件組合而成.并用模擬電子相關知識設計電路。3 此電路設計采用LED燈用于指示，省時省電，安全方便。 4 LED指示燈與門鈴中的喇叭工作互不影響，工作時相互切換。3 設計方案與論證3.1 所選元件類型與功能1 發(fā)光二極管：發(fā)光二極管（英語：Light-Emitting Diode，簡稱LED） 是一種能發(fā)光的半導體電子元件，LED只能往一個方向導通（通電），叫做正向偏置（正向偏壓），當電流流過時，電子與空穴在其內(nèi)復合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效應，而光線的波長、顏色跟其所采用的半導體材料種類與摻入的元素雜質有關。具有效率高、壽

6、命長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點。2 二極管：二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內(nèi)部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。二極管的功能：二極管可以作為穩(wěn)壓或整流元器件，比如說，可以用

7、二極管設計成整流橋式電路，在電路中為電路提供穩(wěn)定的需要的電路電流。3 三極管：三極管的基本結構是兩個反向連結的PN結面,主要利用PN結的性能來工作?？捎蠵NP和NPN兩種組合。三個接出來的端點依序稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。三極管可以作為放大元器件，其三極管的工作原理 ：三極管可以利用控制輸入電流從而控制輸出電流，達到放大的目的。其作為放大作用時，(1)必須保證三極管工作再放大區(qū)，發(fā)射結必須正向運用，集電極必須反向運用。(2)必須保證輸入信號能加至三極管的發(fā)射結。（3）保證信號電壓輸送至負載R。4 電容: 在電子線路中，電容用來通過交流而阻隔直流，也用來存儲和釋放電荷以充當濾波器，平滑輸出

8、脈動信號。把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上，過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓，電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個過程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲存的電荷向電路釋放的過程，稱為電容器的放電。能夠做儲存電荷的元器件。5電感：電感可由電導材料盤繞磁芯制成，典型的如銅線，也可把磁芯去掉或者用鐵磁性材料代替。比空氣的磁導率高的芯材料可以把磁場更緊密的約束在電感元件周圍，因而增大了電感。電感元件廣泛的應用在模擬電路與信號處理過程中。電感元件與電容元件及其他一些器件結合可以形成調(diào)諧電路，可以放大或過濾一些特定的信號頻率3.2

9、設計方案與論證 設計方案如果要滿足家用型門鈴，必須是使用家用電源，以便于隨時使用門鈴。而電路中均為精密元器件，不宜經(jīng)受大的電流，所以我們采用了大的電阻和很多電容來滿足我們的電路所需要的電壓。而且我們還采用了橋式整流電路來完成我們的需求。我們還采用了電阻R和電容C并聯(lián)，其可用于直流電路中，也可以用交流電路中。在直流電路中，電流只能通過電阻R，而不能通過電容。在交流電路中均可以通過。 門鈴是運用在直流中的，所以我們必須把交流變成直流。因此，我們采用了電感L來完成直流與交流之間的變換。 方案論證：查閱模擬電子技術有關教材可以得到：經(jīng)過橋式整流電路，使輸入電壓220v.50hz的變成穩(wěn)定的電源供電路使

10、用。因此，我們設計的整流電路符合模擬電子和有關電路的原理，能夠達到預期目的。根據(jù)所學模擬電子知識中可知，可以根據(jù)三極管的放大原理組成的模擬放大正反饋電路，這在理論和實踐中是可行的，因此，我們所設計的指示 式門鈴電路中的正反饋環(huán)節(jié)符合理論和客觀事實，是可行的。下面是三極管組成的幾種反饋電路。圖a為三極管，b為負反饋電路，c為正反饋電路。經(jīng)過對三極管的分析和對所想設計的電路的分析，我們電路中需要引入正反饋放大電路。 以上幾個反饋電路是我們設計電路的理論依據(jù)。4 設計原理與功能說明電路的原理：經(jīng)過橋式整流電路，使輸入電壓220v.50hz的變成穩(wěn)定的電源供電路使用。有三極管組成具有正反饋的放大電路，

11、使電路中具有正反饋從而達到預期目的。再由一個單刀雙擲開關控制電路的閉合與斷開，從而控制指示燈與蜂鳴器的工作切換。從而使指示式門鈴產(chǎn)生指示燈與喇叭的切換，從而使門鈴能夠在實際生活中使用。4.1橋式整流電路橋式整流電路其工作原理： 當交流電源正半周時，變壓器二次側a正、b負，電流由a經(jīng)二極管D1，負載電阻R，二極管D3，回到變壓器二次側b端。在負載電阻R上得到上正、下負的正半周電壓.當交流電源負半周時，變壓器二次側a負、b正，電流由b端經(jīng)二極管D2，負載電阻R，二極管D4，回到變壓器二次側a端。在負載電阻R上同樣得到上正、下負的負半周電壓。結果，負載電阻R上無論電源電壓正、負半周，均得到了兩個上正

12、下負的半周電壓，一個電源周期內(nèi)在負載電阻上得到二個脈動的正弦半波，在即得到了單一方向波動的脈動直流電壓，達到了將交流電整成直流電的目的。根據(jù)上面所闡述的原理，所設計的電路是將220v交流電經(jīng)此整流電路后成為穩(wěn)定的直流電源，從而使電源變成穩(wěn)定的電源供電路使用。4.2 正反饋的放大電路電路中引入由三極管組成的正反饋放大電路，反饋電路在各種電子電路中都獲得普遍的應用,反饋是將放大器輸出信號(電壓或電流)的一部分或全部,回收到放大器輸入端與輸入信號進行比較(相加或相減),并用比較所得的有效輸入信號去控制輸出,這就是放大器的反饋過程.凡是回收到放大器輸入端的反饋信號起加強輸入原輸入信號的,使輸入信號增加

13、的稱正反饋.反之則為負反饋。 根據(jù)上述敘述，我們電路中引入了正反饋電路。 上面圖片為正反饋電路，通過對正反饋電路的分析，我們在電路設計中也引入了正反饋放大電路。設計的指示式門鈴中的正反饋電路就是按上面電路原理設計的。5 單元電路的設計5.1單相橋式整流電路單相橋式整流電路簡化圖5.2 三極管正反饋電路圖a為三極管，b為負反饋電路，c為正反饋電路。圖a為三極管，b為負反饋電路，c為正反饋電路。圖a為三極管，b為負反饋電路，c為正反饋電路。根據(jù)上圖的原理，結合三極管正反饋放大電路的作用，并對所設計門鈴電路的分析，我們在設計的簡易門鈴中引入了三極管組成的正反饋放大電路。6 硬件制作與調(diào)試6.1 元件

14、的檢測發(fā)光二極管：（1）檢測發(fā)光二級管是否正常工作。（2）判斷二極管的正負極。（3）檢測發(fā)光二極管的性能好壞。三極管：檢測電路所需三極管的性能并識別三極管的各個極。利用數(shù)字萬用萬用表不僅能判定晶體管的電極、測量管子的共發(fā)射極電流放大系數(shù)HFE，還可以鑒別硅管與鍺管。由于數(shù)字萬用表電阻檔的測試電流很小，所以不適用于檢測晶體管，應使用二極管檔或者HFE進行測試。 將數(shù)字萬用表撥至二極管檔，紅表筆固定任接某個引腳，用黑表筆依次接觸另外兩個引腳，如果兩次顯示值均小于1V或都顯示溢出符號“OL”或“1”，若是PNP型三極管，則紅表筆所接的引腳就是基極B。如果在兩次測試中，一次顯示值小于1V，另外一次顯示

15、溢出符號“OL”或“1”（視不同的數(shù)字萬用表而定），則表明紅表筆接的引腳不是基極B，此時應改換其他引腳重新測量，直到找出基極為止。 用紅表筆接基極，用黑表筆先后接觸其他兩個引腳，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.6-0.8V，則被測管屬于硅NPN型中、小功率三極管；如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.4-0.6V，則被測管屬于硅NPN型大功率三極管。其中，顯示數(shù)值較大的一次，黑表筆所接的電極為發(fā)射極。在上述測量過程中，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示都小于0.4V，則被測管屬于鍺三極管。 HFE是三極管的直流電流放大倍數(shù)。用數(shù)字萬用表可以方便的測出三極管的HFE，將數(shù)字萬用表置于HFE檔，若被測管是NPN型管，

16、則將管子的各個引腳插入NPN插孔相應的插座中，此時屏幕上就會顯示出被測管的HFE值。電阻：識別并檢測電阻的阻值。用萬用表直接測量電阻阻值。蜂鳴器：檢測蜂鳴器是否正常工作。用一節(jié)干電池直接測量蜂鳴器的電容：檢測并識別電容是否為所需電容判斷是否已被擊穿。6.2仿真實驗根據(jù)所設計的電路圖，在Multiuse仿真軟件中搭建所設計的電路圖，并在仿真軟件中選擇所需要的元器件參數(shù)進行仿真實驗。并借助模擬測量工具進行輸入與輸出的分析，觀察分析結果是否符合理論，從而對所設計的思安路途的修正。從而使自己設計的電路圖在仿真軟件中能夠穩(wěn)定運行。（附錄有仿真電路圖）6.3 硬件制作（1）根據(jù)在仿真軟件中能夠穩(wěn)定運行的電

17、路圖進行元器件的合理布局。（2）對元器件進行焊接。焊接之后進行虛焊的檢測，排除所焊接元件虛焊的可能，從而使電路在實體元件的穩(wěn)定運行。（3）元器件焊接到電路板后，進行搭線環(huán)節(jié)，注意導線交接處的交接，防止短路。 (4）全面對焊接電路的檢測。6.4 調(diào)試 對所設計并焊接的電路圖進行通電，并測量相關參數(shù)。同時觀察并分析結果是否達到預期結果。7 總結心得體會作為一個電氣工程學院的學生，作為一個與電子電路設計相關課程緊密聯(lián)系專業(yè)的學生，我深知模擬電子電路設計在專業(yè)學習中和未來工作中的重要性，因此，模擬電子課程設計給了我們一個理論與實踐結合的機會。通過這次模擬電子技術課程設計，通過這次課程設計，加強了我們動

18、手、思考和解決問題的能力。在整個設計過程中，我們通過這個方案包括設計了一套電路原理和實物連接圖，和對電子元器件的選擇和電子仿真軟件的使用。這次課程設計培養(yǎng)了我們獨立設計電路的能力，并在這次課程設計中發(fā)現(xiàn)了模擬電子學習的樂趣。過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢。還有就是自己動手操作能力有限。這次課程設計培養(yǎng)了我們獨立設計電路的能力，并在這次課