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模电II综合设计实验报告 实验目的 加深对集成运算放大器基本特性的认识。 熟悉集成运算放大器在基本运算电路中的应用和电路的设计方法。 学习用集成运算放大器构成方波和三角波等的发生器。 掌握集成运算放大器的正确安装和测试方法。 学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。 设计任务与要求 使用四运放芯片LM324设计脉宽调制波产生电路。 用Multisim进行仿真，确保各级电路的结果符合设计要求。 搭接实验电路做到加法电路，测量各级电压输出值及输出波形。 电路需要实现以下功能： 实验原理 实验原理框图 原理框图说明 图中要求加法电路的输出电压，经过滤波器滤除频率分量，选出峰-峰值等于9V的正弦信号，且满足用示波器观察无明显失真现象。信号在经过比较器后在1????负载上得到峰-峰值为2V的输出电压。 设计原理和计算过程 设计思路 计算过程 ①震荡器： 可以利用滞回比较器产生三角波电路。以下为原理图： 代入上式计算可得R1=11????，R2=30????，R3=2????，R4=12????，C1=0.022μF。 于是得出以下电路： 其中 u?? 端接入稳压管起稳定电路作用。 ②加法器： 我们将利用全加器的扩展电路来实现功能，原理图如下： 由以上原理经计算，可以设计出如下电路： ③滤波器： 正弦信号 u??1 的频率是 0.5?????? ，三角波 u??1 的频率是 2?????? ,滤波器应当滤去 u??1 分量，所以我们将采用低通滤波器，而且为了获得更好的滤波效果，应当采用二阶有源低通滤波电路。原理如下： 此图为标准二阶有源低通滤波电路，这是其正弦传递函数的求解方法 ④比较器： 我们采用了单线比较器，可以判断同向端和反向端的输入电压中较高 的那一个。以同向输入端电压 V + 为参考电压，反向输入端电压为 V ? ， 当 V ? > V + 时，输出低电平，反之输出高电平。电路图如下： 实验电路图 实验电路仿真结果 1、方波波形 2、三角波发生器输出波形： 输出三角波峰-峰值约为4V，周期约为0.5ms,满足实验要求。 3、加法器输出波形： 4、滤波器输出波形图： 实验测试结果和分析 1、实物图与波形图 经过调试，加法器实际输出波形如下： uo1 端口： uo2 端口： 2、实验结果分析 （1）三角波产生电路的波形与理论值基本相符，峰峰值为 4.76V ，周期为476.0????，在误差范围之内(±5%)加法器电路是基于全加器的扩展电路，与理论值相符。 （2）滤波器基本将2.0??????的波过滤( ?? = 2????说明剩下了500????的波)，电压增益为5，经过放大峰峰值大于9V，满足题目要求。 （3）比较器输出波峰峰值大约是2V，在误差范围内，但最终波形有毛刺，可能是由于单限比较器性能较差，产生反转次数较多不稳定，可以用迟滞放大器可改善。 实物阶段由于只搭建了电路的前两个结构，所以只有三角波与加法器的波形。三角波4V的峰峰值加上 10 倍峰峰值0.2V的正弦波，总峰峰值约为 6V 左右，实际测得峰峰值约为 6.7 V，在误差范围内。但是正弦波部分的峰峰值稍微偏小，应使正弦波放大倍数增加。 3、二者不同的原因 （1）其中集成运放并不是理想的，会对结果产生影响。 （2）在信号源的使用过程中，实际正弦波发生器会有一定的外界噪声输入，三角波电路发生器也会有噪声、杂信号等输入进电路，经过加法器叠加后输入到示波器，影响我们要观察的信号，从而使仿真结果和实验测试结果产生差异。 （3）利用软件进行仿真时各种元器件都是在理想条件下的标准元器件，实际搭接电路时所使用的元器件和仿真时有差异（例如某些特殊数值电阻、电容的替换）导致实验电路和仿真电路参数上不同，影响输出结果和波形，造成差异。 方案优缺点及改进意见 优点分析 ①严格遵照模拟电路教材上所提供三角波发生电路搭接，并适当调整，以正确输出。 ②电路整体上层次分明，加法器电阻配置合理，保证输出波形不失真。 ③电路搭接简单，明了有效。 缺点分析 部分参数设计，和实验室所提供的原件并不完全吻合，导致实际结果与仿真结果有出入。 改进意见 可以根据输出波形，改变电路的实际参数，以适应实验室提供的原件。也要多加小心对面包板的操作。 心得体会 本次的课程设计,培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力;我觉得课程设计对我们的帮助是很大的。它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来、加强我们对学过的知识的实际应用能力!在设计的过程中还培养出了我们的团队精神,同学们共同协作、解决了许多个人无法解决的问题:在今后的学习过程中我们会更加努大力和团结:但是由于水平有限,我们的课程设计难免会有一些错误和误差、还望老师批评指正。总之在这次实验中受益匪浅。 通过这学期的模电实验课程，让我学习到了很多之前不