東北石油大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)(模電課程設(shè)計(jì)).

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目除法運(yùn)算電路院系電氣信息工程學(xué)院自動(dòng)化系專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化09-7班學(xué)生姓名楊成龍學(xué)生學(xué)號(hào)090601140725指導(dǎo)教師陶國(guó)彬、劉超2011年7月10日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目除法運(yùn)算電路專業(yè)自動(dòng)化姓名楊成龍學(xué)號(hào) 090601140725主要內(nèi)容:根據(jù)設(shè)計(jì)要求，運(yùn)用所學(xué)的模擬電子技術(shù)及電路基礎(chǔ)等知識(shí)，自行設(shè)計(jì)一個(gè)二輸 入的除法運(yùn)算電路。基本要求:1工作溫度范圍：-40C+50C。(±2V。2.用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源 主要參考資料:1陳有卿實(shí)用電子制作精選M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1

2、994.2童詩白，徐振英.現(xiàn)代電子學(xué)及應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,1994.3張鳳言.電子電路基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,1995.4電子電路百科全書編輯組.電子電路百科全書M.北京:科學(xué)出版社,1988.鄭家龍，王小海.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程M.北京:高等教育出版社，2002.彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.高等教育出版社,1997.7李哲英.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)M.北京:電子工業(yè)出版社，1997.8稻葉保.振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:科學(xué)出版社,2004.9楊春玲.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.完成期限 2011.7.42011.7.10指導(dǎo)教師陶國(guó)彬、

3、劉超專業(yè)負(fù)責(zé)人2011年7月1日目錄1任務(wù)和要求（12總體方案設(shè)計(jì)與選擇（12.2模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中的應(yīng)用（13單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算（23.1對(duì)數(shù)運(yùn)輸電路設(shè)計(jì)方案（23.2差分比例運(yùn)算電路設(shè)計(jì)方案（23.3指數(shù)運(yùn)算電路設(shè)計(jì)方案（33.4橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)方案（34總原理圖及元器件清單(65性能測(cè)試與分析（75.1除法運(yùn)算電路的安裝(75.2除法運(yùn)算電路的調(diào)試(75.3直流的安裝（75.4直流電源的調(diào)試（76性能測(cè)試與分析（76.1測(cè)試(76.2分析與誤差計(jì)算（87設(shè)計(jì)總結(jié)（9參考文獻(xiàn)（101任務(wù)和要求（1任務(wù):設(shè)計(jì)一個(gè)二輸入的除法運(yùn)算電路。（2探測(cè)器性能要求。

4、工作溫度范圍：-40C +50C。(±2V。2用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源 總體方案設(shè)計(jì)與選擇2.1對(duì)數(shù)電路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路的組合除法電路的輸出電壓正比于其兩個(gè)輸入電壓相除所得的商，所以利用對(duì)數(shù)電 路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路，可得除法運(yùn)算電路的方框圖：u 11 u I1ln u u -1112 In Inu I2 u I2ln 2.2模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中的應(yīng)用利用反函數(shù)型運(yùn)算電路的基本原理，將模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中 便可構(gòu)成除法運(yùn)算電路。該課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)二輸入的除法電路，而因此需要利用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路 實(shí)現(xiàn)或

5、者用模擬乘法器在集成運(yùn)放反饋通路中的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。在產(chǎn)生正、負(fù)電源的實(shí)用電路中，多采用全波整流電路，最常用的是單向橋式整 流電路，即將四個(gè)二極管首尾相連，引出兩根線接變壓器，另外兩個(gè)接后面電路，并將橋 式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電阻相連接，且連接點(diǎn)接地。電容濾 波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。方案一是利用對(duì)數(shù)電路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路的組合來設(shè)計(jì)的，運(yùn)算 放大器uA741要四個(gè)，電阻也很多,對(duì)焊接有很大的要求，要焊的器件比較多，相對(duì)來說比較復(fù)雜。方案二是利用模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中的應(yīng)用,uA741 只要一個(gè)，電阻也很少,焊接起來比較方便。因此選用

6、方案一作為本課題的原理方 案。對(duì)數(shù)電路 對(duì)數(shù)電路 差分比例運(yùn)算電路 指數(shù)電路12110 u u u =圖1對(duì)數(shù)電路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路的組合原理圖3單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1對(duì)數(shù)運(yùn)輸電路設(shè)計(jì)方案3.2差分比例運(yùn)算電路設(shè)計(jì)方案由二極管方程知（1T U D S i I e =-虛地”原理,可得:當(dāng)D T u U >>時(shí):D U D S i I e或:神用D I O D S S S In In In R T T T i i u u u U U U I I I R =-"=-=-用三極管代替二極管可獲得較大的工作范圍。圖3差分比例運(yùn)算電路原理圖 電路只有二個(gè)輸入，且參數(shù)

7、對(duì)稱,則：。In D D T S i u U IF O I2I1(R u uu R =-3.3指數(shù)運(yùn)算電路設(shè)計(jì)方案圖4指數(shù)運(yùn)算電路原理圖當(dāng)u I > 0時(shí)，根據(jù)集成運(yùn)放反相輸入端 虛地”及虛斷”的特點(diǎn),可得:所以：可見,輸出電壓正比于輸入電壓的指數(shù)。3.4橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)方案圖5橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路原理圖該直流源采用單相橋式整流法進(jìn)行整流，用電容濾波電路進(jìn)行濾波，采用穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。原理分析:直流電源的輸入電壓為220V的電網(wǎng)電壓，一般情況下,所需直流電壓 的數(shù)值與電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，在對(duì)交流電 壓進(jìn)行處理。變壓器

8、副邊電壓有效值決定后面電路的需要。變壓器副邊電壓通過整 流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓。穩(wěn)壓電路濾波電路單相橋式整流電路C2440nFC3 440nF U1 LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGEU2 LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC4 1uFC5 1uFD1 1N4007D2 1N4007D3 1N4007 D41N40078 R1 1k? R2 1k?C1 3.3mF C6 3.3mF LED1LED2 1 8 D5 1N4007 D61N40075 10 T1TS_AUDIO_10_TO_1V1 2

9、20 Vrms50 Hz 0 °BE I I I S S 0e e(a(b為了減小電壓的脈動(dòng)，需通過低通濾波電路的濾波，使輸出電壓平滑。理想情況 下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出機(jī)僅為直流電壓。單相橋式整流電路：圖6單相橋式整流電路原理圖O AV 2O AV L LU 0.9U I R R (=201m 0(AV242322=nnO(AV22201222si n td(0.9U U t U U3 3 =? nnnO 22442(cos 2cos 4315u U t t(1 u2 >0時(shí),電流由+流出，經(jīng)D1、RL、D2流入-。(2 u2 <0時(shí),電流由-流出，經(jīng)

10、D3、RL、D4流入+。電容濾波電路：圖7電容濾波電路輸出電壓波形圖VDVD 3VDVD L1A3A4A2A3T2T當(dāng)負(fù)載開路時(shí)：O(AV22U U =當(dāng) RLC =(35T/2 時(shí) 0 AV 2U 1.2U 心考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電容的耐壓值應(yīng)大于1.122恢脈動(dòng)系數(shù)S :約為10% - 20%。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平 滑。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：內(nèi)阻Ro :AA U U R I =常數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)Sr :A / AA / A R R U U S U U U U =?常數(shù)常數(shù)方案一的總原理圖：圖8總原理圖其中:4321,A A A A 均為 uA741,321,T T T 均為

11、 2N2219。Omax Omin O AV 2U U U 2(124L T=-(+=O1m O(AV1414總原理圖及元器件清單圖9實(shí)際總原理圖01120 u Ku u =因?yàn)?21I =，所以則：參數(shù)計(jì)算：選Q =K R R 121則102I I u u ku =-元件清單如表1:表1兀件清單表元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注（單價(jià)R1、R2、R各1個(gè)AC1 3300uF 2 5 角（舊 C2 O.luF 2 C3 220uF 2 5角 C40.22uF 2 二極管 1N40076 1角發(fā)光二極管2三端穩(wěn)壓管 W7812 W7912各1個(gè)1塊放大集成塊uA741 4 1塊變壓器副邊電壓為30V

12、011112022u u Ku u R R R =-=-2110 1I2R u u R K u =-5性能測(cè)試與分析5.1除法運(yùn)算電路的安裝按照原理圖正確焊接電路，焊接時(shí)各器件布局合理，導(dǎo)線之間無交叉現(xiàn)象，焊點(diǎn)要 實(shí)，不能虛焊,否則電路處于開路狀態(tài)，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成功。晶體管安裝時(shí)各管腳不要接錯(cuò)。注意集成塊的7號(hào)和4號(hào)腳要接直流電源，其中7號(hào)腳接+12V ,4號(hào)腳接-12v，其 他不要接的腳均要焊上而不能懸空。5.2除法運(yùn)算電路的調(diào)試由于該實(shí)驗(yàn)使用的是小信號(hào)直流電源，故在接線時(shí)將兩輸入端接在直流小信號(hào) 區(qū)域,注意三個(gè)地要接上。線路接好后，慢慢調(diào)節(jié)輸入信號(hào)，用萬用表的直流檔測(cè)試輸出電壓 0U。若開

13、始 不成功，再試幾次,不行的話就要檢查電路是否有問題。可以按照以下步驟測(cè)試(1用萬用表檢測(cè)輸入電壓11 u和2I u兩處電壓是否在理論范圍內(nèi)。(2用萬用 表測(cè)量直流電源是否有-12v、+12v。(3若上述兩者均正常再測(cè)試10 u、2o u，看兩處是否有電壓，若有再進(jìn)行下步。(4測(cè)30 u處的輸出電壓，為零，說明正常。最后歸結(jié)原因是輸入電壓沒調(diào)好的問題。在正確的電路條件下至少測(cè)量 5次輸入和與之對(duì)應(yīng)的輸出。5.3直流的安裝各元器件按理論電路圖正確焊接，注意布局緊密，不出現(xiàn)虛焊或漏焊。 注意7812 和7912管腳的接法。5.4直流電源的調(diào)試接通電源后，靜置一會(huì)待電路穩(wěn)定后沒出現(xiàn)任何故障(如芯片被

14、燒等再進(jìn)行測(cè)量， 若出現(xiàn)類似狀況應(yīng)立即斷開直流電源，檢查問題所在再進(jìn)行測(cè)量。用示波器觀察輸 出波形。用萬用表分別測(cè)量變壓器原、副邊線圈的輸出電壓 ，濾波后的輸出電 壓,7812,7912的輸入和輸出電壓。6性能測(cè)試與分析6.1測(cè)試(1除法電路部分測(cè)試：接通電源后，將電路板的各管腳接好，11 u、21 u分別接兩個(gè)輸入端。由于有兩個(gè)變電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）量對(duì)觀察uo帶來不變，在研究uo的變化趨勢(shì)是常常用控制變量法，即u I 1、 它的變化趨勢(shì)。在該實(shí)驗(yàn)中讓u I 2中的一個(gè)不變，一個(gè)變化引起uo變化并觀察 u I 2不變，橫為5V，u I 1逐級(jí)改變的值分別測(cè)出uo 并記錄至U表 2:表 2

15、 數(shù)值記錄表 U I 1 (V)0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 (2 直流電源部分測(cè)試：U I 2 (V) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 U o (V) -1 -1.8 -2.7 -3.7 - 4.7 -5.7 -6.7 -7.7 -8.7 -9 -9.2 -9.4將自己焊好的直流電源電路板插上 220V交流電源，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況判斷直流電源的好壞。接著進(jìn)行一系列測(cè)量。端穩(wěn)壓管7812、7912的輸出電壓分別為：?u7812 = +3.5V , ?u7912 = -3.5V副邊電 壓u副=26V變壓器輸出電壓uo1 = +12V

16、 , uo 2 = -12V 6.2分析與誤差計(jì)算 根據(jù)除 法電路輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系有：uo = - K= R2 uI 1 . R1 u I 2 K1 + K 2 + K 3 +K 4 + K 5 + K 6 + K 7 + K8 + K 9 + K10 10理論值K=0.1。絕對(duì)誤差二測(cè)量值-理論 值=K-0.1。 8電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）7設(shè)計(jì)總結(jié) 通過為期一周的課程設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到了自己知識(shí)的匱乏。我深深的感覺到自己 知識(shí)的不足，自己原來所學(xué)的東西 只是一個(gè)表面性的，理論性的，而且是理想化的。根 本不知道在現(xiàn)實(shí)中還存在有 很多問題。真正的能將自己的所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際所用才是 最

17、大的收獲，也就是 說真正的能夠做到學(xué)為所用才是更主要的。設(shè)計(jì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路， 所要考慮的 問題，要比考試的時(shí)候考慮的多的多。 通過本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與操作，學(xué)到了 很多實(shí)驗(yàn)操作的方法與技巧，如檢查錯(cuò)誤 的方法、一些變量的測(cè)量方法。也鞏固 了所學(xué)的理論知識(shí)，當(dāng)然也得出了一些總結(jié)與心 得。整體來說整個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)考驗(yàn) 過程，檢驗(yàn)?zāi)愕哪托摹⑻幚砟芰σ约靶判?，做事所需?的素質(zhì)。本次課程設(shè)計(jì)要 求多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用，鍛煉了設(shè)計(jì)者的動(dòng)手能力，加深了對(duì)各個(gè) 學(xué)科的理解和 掌握?？傊ㄟ^這次課程設(shè)計(jì)，不僅使我對(duì)所學(xué)過的知識(shí)有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。 而且提高了我考慮問題，分析問題的全面性以及動(dòng)手操作能力。使我的綜合

18、能力 有了一個(gè)很大的提高。9電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）參考文獻(xiàn)1陳有卿.實(shí)用電子制作精選M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994. 2童詩白，徐振英.現(xiàn)代電子學(xué)及應(yīng)用M.北京：高等教育 出版社，1994. 3張鳳言.電子電路基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，1995. 4電子 電路百科全書編輯組.電子電路百科全書M.北京：科學(xué)出版社，1988.鄭家 龍，王小海.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程M.北京：高等教育出版社，2002.彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.高等教育出版社，1997. 7李哲英.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì) M.北京：電子工業(yè)出版社，1997. 8稻葉保.振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京： 科學(xué)出版社，2004. 9楊春玲.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè) 大學(xué)出版社，2003. . 10東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表 課程名稱