模电课程设计滞回比较器

模拟电子技术课程设计报告

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XX学院

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教师评语：

目录

一、设计任务和要求 ............................................... 0 二、比较器参数计算 ............................................... 0 三、 Multisim单元电路设计及电路仿真 ............................. 2 1、滞回比较器部分 ............................................. 2 2、窗口电压比较器部分 ......................................... 2 （1） 窗口比较器 ........................................... 2 （2） 窗口比较器的限幅 ..................................... 3 3、 直流稳压电源部分 .......................................... 3 4、 LM317可调稳压电源 ........................................ 4 5、 总电路图 .................................................. 4 6、 仿真测试 .................................................. 5 四、 实体电路制作 ................................................ 6 1、 元件清单 .................................................. 6 2、 直流稳压电源改装 .......................................... 7 3、 电路元件焊接 .............................................. 7 4、 实体电路测试 .............................................. 8 五、 总结与体会 .................................................. 9

一、设计任务和要求

1、设计一个检测被测信号的电路；被测信号在2V-5V内输出电平不变；小于2V输出低电平，大于5V输出高电平。

2、高电平为+3V，低电平为-3V； 3、参考电压UREF自行设计；

4、用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、比较器参数计算

在任意电平比较器中，如果将集成运放的输出电压通过反馈支路加到同相输入端，形成正反馈，就可以构成滞回比较器，如图（2-1) 所示。它的门限电压随着输出电压的大小和极性而变。从图（2-2）中可知，它的门限电压为： UCu(uoUREF)R1uRUREFR2UREFo1 （1）

R1R2R1R2而uo = ±UOM，根据上式可知，它有两个门限电压（比较电平），分别为上门限电压UH和下门限电压UL，两者的差值称为门限宽度或迟滞宽度。即：

△U=UH – UL （2） 当集成运放的输出为+UOM时，通过正反馈支路加到同相输入端的电压为：

R1UOM R1R2则同相输入端的合成电压为： UR1R2UOMUREF = UH（上门限电压） （3）

R1R2R1R2当ui由小到大，达到或大于上门限电压UH 的时刻，输出电压uo才从+UOM

跃变到UOM，并保持不变。此时，通过正反馈支路加到同相输入端的电压为：

R1UOM R1R2此时同相输入端的合成电压为： UR1R2UOMUREF = UL（下门限电压） （4） R1R2R1R2当ui从大变小，在ui达到或稍小于UL的时刻，输出电压uo又从到+UOM，并保持不变。

根据（3）和（4）式，可求得迟滞宽度为： UUHUL

UOM跃变

2R1UOM （5） R1R2

结合题目要求，由（5）式得R1:R2=1：1，再由（3）式得Uref=7V。

三、Multisim单元电路设计及电路仿真

1、滞回比较器部分

被测信号从反向输入端输入，Uref=7V,R1=R2=20KΩ，如图3-1所示。

2、窗口电压比较器部分

（1）窗口比较器

窗口比较器是由一个反向输入差动任意电平比较器和另一个同相输入差动任意电平比较器适当地组合而成。如图3-2 所示。

（2）窗口比较器的限幅

实际的运放中，开环放大倍数，相当于没有反馈回路的一个放大电路，开环放大倍数就是输出与输入的比值；在Multisim中，必须在输出信号中接上限幅电路，以保证输出电压符合实际，如图3-3所示。

3、直流稳压电源部分

直流稳压电源，是一种将220V交流电转换为稳压输出的直流电源装置，它是由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路四个部分组成。

4、LM317可调稳压电源

LM317的电压输出范围是，负载电流最大为，仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。此外该器件内置过载保护电路、安全保护等多重保护功能。内阻小、电压稳定、噪声极低、输出纹波小。在此用作输入信号的电压调节器。

5、总电路图

将上述几部分进行有机连接，得到总电路图，如图3-6所示。

6、仿真测试

调节滑动变阻器R3，改变输入信号的电压，观察输出信号的改变。

由仿真结果可知，设计电路符合题目要求。

四、实体电路制作

1、元件清单

所有元件均从淘宝网购买，到货用时四天。

元件名称 UA741 LM7812三极管 LM7812三极管 LM317三极管 变压线圈 电阻包 电容包 二极管包 变阻器 稳压管包 双面喷锡板12x8CM 数量 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2、直流稳压电源改装

因为没有买到合适的变压线圈，因此打算用12V直流变压器改装±12V开关电源。拆开变压器外壳，加入一个反向二极管使其输出-12V电压，同时利用一根USB线接出+12V,-12V和GND。

3、电路元件焊接

结合总电路图进行焊接，因为焊工不是很好，飞线布置的也不太合理，显得有些粗糙。

4、实体电路测试

经测试，所做电路基本达到题目要求，但存在误差。可能原因为： 线路存在电阻问题；测量仪器存在误差；元件参数不标准；设计原理存在缺陷等。

五、总结与体会

经过一段时间的努力，总算把这次课程设计做好了。其中经历了种种波折：仿真时Multisim时常崩溃，电压高的离谱；做实物时零件不够，各种想办法替代等等都令我头疼不已。通过这次设计，我熟悉了Multisim的使用方法，练习了电子元件的焊接，也学习不少电路知识。

虽然历尽艰辛，最终还是达到了设计的要求，此次设计就是一次把理论转换为实际的过程，使我受益很多。

参考文献

1、童诗白 华成英 编 《模拟电子技术基础》 高等教育出版社 2、《电压比较器的安装与调试》 3、《简单的正负电源制作》 豆丁网

4、与非网 编 《二极管限幅电路》