模拟电子课程设计

1.1 模拟电子技术课程设计题选 一、可编程放大器设计简要说明：放大器的放大倍数一般可以通过电位器调节。在自动控制系统中，有时希望用计算机的指令来改变放大倍数，本题提出的任务就是属于这种情况。设计任务和要求：设计并制作一个可编程放大器，其要求如下：1电压放大倍数由计算机的指令给定，即计算机通过数据线将BCD码N（8bit）送给数据锁存器（它是可编程放大器的一部分，其地址码由设计者选定）后，放大器的输出电压与输入电压符合下列函数关系： 直到计算机给它送来新的数据以前，在温度等因素不变的条件下，这个函数关系保持不变。 2电压放大倍数的实际值与上述函数关系中的N之差的绝对不超过，其条件是： 1N99； vO的绝对值在1V至10V范围以内； 温度在100C至300C范围内； vI是变化缓慢的直流信号； 3输入电阻不小于100M。提示： 可将8只加权电阻分别与8只开关（它们的通断状态由数据锁存器的输出控制）相串联，再把这8条支路并联起来，作为反相比例电路中的电阻，便可构成基本的可编程放大器。 二、可编程直流电源设计简要说明： 在自动控制系统中，有时需要一种由计算机指令设置输出电压大小的直流稳压电源，通常将这种电源称为可编程直流稳压电源。它的输出电压VO与计算机送到特定地址的数据N之函数关系是 其中是比例系数。 计算机的输出指令可用数码锁存器代替。 为了避免因稳压电路故障而损坏计算机，可用光电耦合器实现电隔离。设计任务和要求： 1当数码寄存器给出一个数据N后，该电源的输出电压值为 其中N是8位的BCD码数据，即N是小于100的正整数或零，V0的单位为伏特。 2在数码寄存器送出新的数据以前，该电源的输出电压变化量之绝对值不超过20mV，其条件是： 交流电网电压的有效值在190V至250V范围内； 输出电流在0至100mA范围内; 环境温度在100C至350C范围内； 3输出电压的实际值与按计算得出的理论值之误码差的绝对值不超过 01V； 三、温度测量与控制电路设计1设计任务与要求 在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动地控制、调节该系统的温度。要求： 被测温度和控制温度均可数字显示； 测量温度为01200C，精度为050C； 控制温度连续可调，精度1OC； 温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 2总体方案设计 设计思路 （1）对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。 （2）恒温控制：将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压VREF，用实际测量值与VREF进行比较，比较结果（输出状态）自动地控制、调节系统温度。 （3）报警部分：设定被控温度对应的最大允许值Vmax，当系统实际温度达到此对应值Vmax时，发生报警信号。（4）温度显示部分采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值VREF，报警温度对应值Vmax。 3参考原理框图VmaxVREFLEDR被测量控制系统温度传感器放大器低通滤波器译码驱动显示电路A/D转换器执行机构调温控制电路比较器（）扬声器或蜂鸣器报警控制电路比较器（）S 传感器可以采用铂电阻、精密电阻和电位器组成测量电桥，电桥的输出电压作为运放构成的差动放大器双端输入信号，将信号放大后由低通滤波器将高频信号滤去。如图31所示。在0oC,调节，使显示器显示0oC。在50oC时，调节放大器的增益（调节电位器），使显示器显示50oC 。注意放大的输出电压不允许大于A/D转换器的最大输入电压值。 被测温度信号电压加于比较器（）与控制温度电压VREF进行比较，比较结果通过调温控制电路控制执行机构的相应动作，使被控系统升温或降温。 当控制电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度对应值，用声、光报警电路发出警报，值班人员将采取相应的紧急措施。 开关S1可分别闭合系统温度、控制温度电压VREF和报警温度电压，通过A/D转换器将模拟量转换成数字量，显示器显示出相应的温度数值。+-A 四、三极管值数显式测量电路设计 说明：三极管电流放大系数可用晶体管特性图示仪测量，但存在读数不直观和误差大等缺点。本题要求制作的三极管值数显式测量电路用数码管和发光二极管显示出被测二极管的值，从而读数直观，误差较小。 1设计任务和要求 可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数值（设200）。测试条件如下： 允许误差为2%。 ，且对于不同值的三极管，的值基本不变。 该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。 用二只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别代表“1”和“0”，二只数码管分别用来显示拾位和个位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。 测量电路应设有E、B和C三个插孔。当被测管插入插孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的值，响应时间不超过两秒钟。 在温度不变（200C）的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超过 ，这里的是数字显示器的读数。 数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠。 五、函数信号发生器设计 1设计任务与要求 设计并制作能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数发生器， 本信号发生器可以考虑用专用集成芯片（如5G8038等）为核心实现。 信号频率范围： 1Hz100kHz； 频率控制方式： 手控 通过改变RC参数实现； 键控 通过改变控制电压实现； 为能方便地实现频率调节，建议将频率分档； 输出波形要求 方波 上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%50%之间； 非线性误差2%； 正弦波 谐波失真度2%； 输出信号幅度范围：020V； 信号源输出阻抗：1； 应具有输出过载保护功能； 具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。六、设计一个自动量测啤酒等液体灌装流水线上成品瓶数的装置。 1功能与要求 要求手控启动后从0开始由LED数码管显示其动态值。 在灌装生产线上，从灌装机出来的成品瓶是“排着队“立在传送带上的，并由传送带移动到包装处。要量测传送带不断移动的玻璃瓶数，只要在靠近传送带边缘的外面选一个统计点，过一个瓶，产生一个计数信号，使计数器作加1计数。由于玻璃瓶在传送带上的位置有随机性，因此靠接触式传感器产生计数信号比较困难。比较方便的方法是采用光电转换。在传送带两侧外面分别设置发光电路和光电转换，当瓶子移过发光器件和光接收器件间的光束时，由于瓶子的档光作用，使接收到的光强发生变化，从而使光电转换电路输出一个电压变化量。检测点每过一个瓶子，就会产生一次，把这个电压变化量放大、整形，就能形成计数脉冲。要克服下面问题： 发送距离的问题； 背景光的问题，克服误计数问题； 瓶子抖动，产生重复计数问题； 七、数控直流稳压电源设计设计一个数控直流稳压电源 1功能与主要技术指标 输出电压：099V步进可调，调整步距01；V 输出电流：500mA； 精 度：静态误差1%FSR，纹波10mV； 显 示：输出电压值用LED数码管显示； 电压调整：由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减； 输出电压预置：输出电压可预置在099V之间的任意一个值； 其 它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输出电压为15V，+5V； 2数控直流稳压电源组成框图之一 操作人员通过按键对系统发出电压调整指令，该指令与输出电路的状态信号一起送入数控部分电路，经过处理后产生符合指令要求的输出电压信号，并经输出电路功率驱动后输出。当输出电路的输出电流超过极限值时，由过流保护电路产生的信号送入数控电路，关闭系统的电压输出，对系统的输出电路进行保护。另外，数控部分还产生显示信息送入显示电路，将输出电压或其它信息报告给操作人员。按 键过流保护 输出电路数控部分电路自制稳压电源显示电路 提示： 用可预置的加减计数器和D/A实现电压预置和电压步进控制； 用集成运放实现功率扩展或用三端集成稳压电源； 可用电压比较器实现过流控制； 八、数控信号源设计 设计并制作一个数控信号源电路 1功能与主要技术指标 信号频率：20Hz20kHz，步进调整，调整步距为1Hz； 频率稳定度：优于10-4； 信号输出幅度：01V30V步进调整，调整步距为01V； 显示电路：用5位数码管显示输出信号频率，二位数码管显示信号输出幅度； 信号波形要求： 正弦波信号：输出信号的谐波失真系数3%； 三角波信号：波形要求为等腰三角形，其非线性系数2%； 矩形波信号：信号的上升和下降时间1S；平顶降落5%；占空比2%98% 范围内步进可调，调整步距为2%。 2系统组成框图之一输出振荡电路波形调节输出电路频率调节与指示幅度调节与指示频率调节电路接收操作人员的指令，改变振荡电路的输出频率，该信号经波形调节电路处理成各种波形信号，送入输出电路，最后经幅度调节电路后输出。 提示： 应用集成函数发生器ICL8038产生振荡信号； ICL8038进行频率调节与频率指示； 波形用模拟开关进行切换； 用程控放大器实现输出信号幅度的调节； 九、音响系统放大器设计 1一般说明：音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。其组成框图如图所示：均衡放大器话筒放大器音调控制放大器噪声滤波器功率放大器电源信号前置放大器主控前置放大器唱机话筒调谐器扬声器平衡调节音量调节2设计任务： 设计一个音响系统放大器。具体要求如下： 负载阻抗 ； 额定功率 ； 带宽 ； 失真度 ； 音调控制 低音（100Hz）12dB; 高音（10kHz）12dB; 频率均衡特性符合RIAA标准； 输入灵敏度 话筒输入端5mV; 调谐器输入端100mV; 输入阻抗 Ri500k; 整机效率 50%； 十、设计一个电子音乐门铃 设计一个可以演奏乐曲的红外线遥控电子门铃，其原理框图如图所示：按键红外发送器红外接收器音乐及逻辑电路放大器 1设计要求： 按一下按键，电子音乐门铃奏响三遍主旋律乐曲； 用不同的音乐来区别家人和客人； 乐曲的音阶限于12个音阶内，C调2/4、4/4拍、节拍频率1Hz，C调音阶频率 表如下：音 阶频率(Hz)音 阶频率(Hz)音 阶频率(Hz)1661227830614153114799867399937013185256593332963117466458733293671108733554372771998776249388246948801440220 作用距离不小于2m; 放大器输出功率； 音阶基本准确、结构简单； 节拍频率在范围内可调； 十一、有线通信系统设计 1功能要求： 设计一个厂部办公室和车间之间的有线通信系统，使办公室人员可通过话筒和所选车间的人员通话。设通信距离不超过50米。办公室装一台主机，具有收听、发送和选择车间的功能。办公室和车间用电缆作为信道。其框图如图所示。话筒发送放大发送、收听选择收听放大收听扬声器车间选择车间1车间2车间8:2技术指标： 话筒输出信号10mV； 负载电阻（即扬声器阻抗）为8； 输出功率P0=8W； 电源电压可选用18V； 十二、温度和湿度监控报警系统设计 1功能要求：调 谐高频放大混 频检 波码变换译 码声光报警中频放大本机振荡传感器电路定 时编 码调 制发 送 粮库有很多粮屯，屯内温度过高或湿度过大时，粮食会发生变质。为此希望设计一个报警系统，当某粮屯的温度和湿度超限时，值班室显示板上对应该粮屯位置的红色信号灯亮，同时发出报警声。 图13-1 图13-2 2主要技术指标： 设粮屯为10个，与值班室间的距离为200m； 每个粮屯设置一个报警信号的发送装置，值班室设置一个接收装置； 要求用无线通信方式； 各粮屯的报警信号采用同一个载波频率（选用业余无线电波段）； 报警信号发送电路框图如图13-1所示； 报警接收部分电路如图13-2所示；十三、住院病人传呼医务人员系统设计一个住院病人传呼医务人员系统。病人拉动床头开关，医务人员的值班室内将按病人拉动开关的先后，显示病床号和床位号，同时用蜂呜声提醒医务人员注意，蜂呜声在医人员按下应答按钮后停止。系统能对一天内病号的呼叫次数按人统计次数，以利医务室人员了解病员情况。 十四、晶体管电流放大系数自动检测分选仪设计 1功能要求： 选用低频小功率NPN管，测量直流电流放大系数； 值的分档要求：， 对应的分档号分别用1、2、3、4、5表示，并用数码管显示； 对应的色标分别是绿、蓝、紫、灰、白； 值不在上述范围内的三极管，由数码管显示0来表示； 2值自动分选仪参考原理框图cbe工作点设置/V转换电压比较译码驱动LED数码管晶体三极管 十五、双工对讲机设计 1设计任务与要求 元件采用集成运放和集成功放及电阻、电容等，实现甲、乙双方异地有线通话 对讲功能； 用扬声器兼作话筒和啦叭，双向对讲，互不影响； 电源电压选用+9V，输出功率05W，工作可靠，效果良好； 设计电路所需的直流稳压电源（即+9V电源）； 2参考电路框图声电转换电路功率放大器前置放大器功率放大器直流电源电路声电转换电路前置放大器甲乙 十六、数显式流量测量仪的设计 1功能与技术指标 输入信号幅度200mV(峰-峰值)； 输出电压10V； 频率范围0至20kHz; 线性度（非线性误码差）02%； 2总体方案设计提示 流量是一个非电量，通常用传感器将流量转换成电脉冲信号，其脉冲信号的频率f与流量体积Q和流量传感受器的转换灵敏度K有关，关系式表示为。传感器的输出信号经放大、整形后变成脉冲信号。电路简化框图如图所示：传感器放大器整形F/V变换器低通滤波器放大器数字面板表 十七、多功能锯齿波发生器的设计 1功能与主要技术指标 在控制开关的作用下，能实现单周期扫描、间歇扫描、连续扫描和停止扫描控制功能； 具有输出幅度调节、直流偏置调节和扫描周期调节功能； 输出电压幅度在10V的范围内可调，线性度优于001%； 要求主要选用集成运放实现； 2总体方案设计提示 锯齿波可用积分器和模拟电压比较器实现，要实现对电路的工作方式控制可以通过电子开关，也可以用手动控制。电路的总体方案框图如下：工作方式控制电路锯齿波发生电路输出电路直流电源 3参考书 现代电子学及应用，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年 电子系统设计，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年集成电子技术基础教程，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年 电子技术课程设计指导 彭介华编，高等教育出版社，1997年 新编555集成电路应用800例 陈永甫编著 电子工业出版社 2000年 实用电子电路手册（模拟电路分册）编写组编，高教出版社，1991年 国产集成电路应用500例，周仲编，电子工业出版社，1992年 新编555集成电路应用800例 陈永甫编著 电子工业出版社 2000年电子线路设计实验测试（第三版） 谢自美主编 华中科技大学出版社 2006年 1.2 选题要求每题选择人数限3人以内，学习委员将选题情况进行统计，请在第十二周周一发到邮箱lxylya99。情况表如下：题目学生姓名1.3 课程设计说明书与图纸要求一、设计报告内容要求： 写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。对各部 分电路的工作原理应作出说明。 画出整个设计电路的原理电路图（不能用仿真图代替），并简要地说明电路的工作原理。图用计算机绘制，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。. 用仿真软件对电路图进行仿真，说明仿真过程中如何对电路进行调整，对仿真结果加以描述（仿真中没有的元件用近似元件代替）。具体格式见本节第二部分。评分依据：设计思路，单元电路正确与否，整体电路是否完整，电路原 理说明是否基本正确，报告是否清晰，有无仿真及对仿真过程、仿真结果的必要描述，答辩过程中回答问题是否基本正确。. 答疑时间：12周周一四下午3：005：00。（如遇特殊情况老师有事，请注意看办公室门上的通知）。地点:主楼二楼电工实验室。2012年11月23日（第12周周五）下班前交报告。. 答辩时间另行通知。二、设计说明书格式设计说明书用A4纸打印装订成册。具体如下：广东石油化工学院课程设计说明书（小初号字距4磅黑体加黑居中）课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2012 年 11 月 23 日题目（三号，黑体，居中）（空一行）一、设计任务与要求（标题均为小三号，宋体）1 。；（正文均为小四号，宋体，行距1。5倍）2 。；3 。；。二、方案设计与论证（首段，对设计要求的总体分析）方案一、。方案二、。三、单元电路设计与参数计算。四、总原理图及元器件清单1总原理图（含元件标号与型号）2元件清单元件序号型号主要参数数量备注R1T1。五、仿真调试与分析（要围绕设计要求中的各项指标进行）六、结论与心得七、参考文献 1。（五号，宋体） 12