电子与信息学院

《模拟电子线路基础》

课程设计报告

专 业 信息工程

班 级 4

学生姓名 唐铭祥

实验台号 43

指导教师 甘伟明 袁炎成

提交日期 20xx年 3 月 14 日

电话号码 134xxxxxxxx

目录

第一部分 系统设计

1.1 设计题目及要求 ………………………………………………………… 2

1.2 总体设计方案 ………………………………………………………… 2

1.2.1 设计方案 …………………………………………………………… 2

1.2.2 方案论证与比较………………………………………………………… 2

第二部分 单元电路设计

2.1 FVC电路 …………………………………………………………………4

2.1.1 FVC电路工作原理……………………………………………………………4

2.2 反相器电路………………………………………………………………5

2.2.1反相器电路工作原理………………………………………………………6

2.2.2反相器电路元件的选取与计算……………………………………………6

2.3反相加法器电路………………………………………………………………6

2.2.3反相加法器电路工作原理……………………………………………6

2.2.3反相加法器电路元件的选取与计算…………………………………7

2.4比较器电路…………………………………………………………………8

2.2.4比较器电路工作原理…………………………………………………8

第三部分 整机电路 2.1.2 FVC电路元件的选取与计算………………………………………………5

3.1 整机电路图………………………………………………………………9

3.2 元件清单 …………………………………………………………………9

第四部分 性能指标的测试

4.1 电路调试 …………………………………………………………………10

4.1.1 测试仪器与设备………………………………………………………10

4.1.2指标测试及测量数据 ………………………………………………10

4.2 电路实现的功能和系统使用说明…………………………………………9 第五部分 课程设计总结（心得体会 ）…………………………………………11

1

4.1.3 故障分析及处理 ……………………………………………………10

第一部分

1.1设计任务和要求

设计一个频率/电压变换器。要求：

1、当正弦波信号的频率fi在200HZ~2KHZ范围内变化时，对应

的直流电压VO在1V~5V范围内线性变化。

2、正弦波信号由函数信号发生器提供。

3、电源采用±12V供电。

1.2 总体设计方案

1.2.1 设计方案

方案一：用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比.

系统框图

方案二：利用芯片LM331设计电压/频率转换器，输入电压通过滤波之后直接输入芯片，在芯片外部接入由电容电阻所构成充放电电路，就能够组成电压频率转换电路，并且转换精度较高。

1.2.2 方案论证与比较

利用集成芯片LM331设计电压/频率变换电路所用元件较少，电路相对简单，而且转换精度高，所以采用LM331设计电压/频率变换电路此方案。

LM331简介：

LM331 是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12 位；外接电路简单，只需接

2

入几个外部元件就可方便构成V/F 或F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。

LM331 的内部电路组成如图2 所示。由输入比较器、定时比较器、R－S 触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉 冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL 和CMOS 等不同的逻辑电路。LM331 可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0～40V 之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc 短路。

3

第二部分 单元电路设计

2.1 LM331用作FVC的典型电路设计 工作原理：

LM331用作FVC的电路如图所示。

V

CCp-p

0s

1

t

vct

2/3VCC

v

CLV0

图5-1-2 4

6脚电平低于○7脚电平,所以S=1(高电平)，=0（低当输入负脉冲到达时,由于○

电平）。此时放电管T截止，于是Ct由VCC经Rt充电，其上电压VCt按指数规律

1脚接通，使CL充电，VCL按线性增大。与此同时，电流开关S使恒流源I与○

增大（因为是恒流源对CL充电）。

经过1.1RtCt的时间，VCt增大到2/3VCC时，则R有效（R=1，S=0）， =0，Ct、CL再次充电。然后，又经过1.1RtCt的时间返回到Ct、CL放电。

以后就重复上面的过程，于是在RL上就得到一个直流电压Vo（这与电源的整流滤波原理类似），并且Vo与输入脉冲的重复频率fi成正比。

CL的平均放电电流为Vo/RL

当CL充放电平均电流平衡时，得 Vo=I×（1.1RtCt）×fi×RL

式中I是恒流电流，I=1.90V/RS

式中1.90V是LM331内部的基准电压（即2脚上的电压）。于是得Vo?2.09RLRtCtfi RS

Rx?VCC?2 0.2mA

在此，VCC=12V

所以 Rx=50kΩ取 Rx=51 kΩ

Vo?2.09RLRtCtfi 取 RS=14.2 kΩ RS

则 Vo=fi×10 –3V

2.2反相器

反相器的电路如图所示。

+VCC

100kVo1Vi1

图5-1-6

5

因为都是直接耦合，为减小失调电压对输出电压的影响，所以运算放大器采用低失调运放741。

由于LM331的负载电阻RL=100kΩ（见图5-1-3），所以反相器的输入电阻应为100 kΩ，因而取RL=100。

反相器的Au=-1，所以

R4=RL=100 kΩ

平衡电阻R5=RL//R4=50 kΩ 取 R5=51 kΩ。

2.3反相加法器

用反相加法器是因为它便于调整—--可以独立调节两个信号源的输出电压而不会相互影响，电路如图所示。

Vo3Vo

VR图5-1-9

R10R10Vo??Vo3?VR R6R9

已知Vo3= -Vo2= -fi×10-3V

∵Vo?R10Rfi?10?3?10VR R6R9

参考电压VR可用电阻网络从-12V电源电压分压获取，如图所示。

6

-12V

10kVR

R81k 图5-1-8

VR?RW2R8//R95? ?R7?(R8//R9)9

若取 R8=1kΩ，则R8//R9=0.952 kΩ

Rw2+R7=19.6 kΩ

取 R7= 15 kΩ

Rw2用10 kΩ电位器。

2.4比较器

比较器这里用LM311，电路图如下

工作原理：LM311的2脚接地，当输入信号大于零时，输出高平信号，但输入信号小于零时，输出低平信号，最终在7脚输出一个方波信号。

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第三部分 整机电路

3.1 整机电路图 总电路图如下：

3.2 元件清单

8

第四部分 性能指标的测试

4.1 电路调试

4.1.1 测试仪器与设备

函数发生器、实验箱一个、直流稳压电源1台、示波器1台、数字万用表1个等。

4.1.2 指标测试及测量数据

先要保证频率计，电压表完好，即保证测得的频率、电压数值正确。 将函数波形发生器的输出信号频率fi调到200Hz。此时

Vo2=0.2V。否则调整Rw1。

Vo3= -0.2V。否则调整R4。

VR应= -5/9V。否则调整Rw2。

Vo应=1V。否则分别检查VR、Vo3产生的输入。

VR产生的输出-应为VR。否则调整R9。

Vo3产生的输出应为-4/9V，否则调整R6。

固定电阻的调整可用一个接近要求值的电阻和一个小阻值的电阻串联来实现。

测出对应的Vo2、Vo3、VR、Vo，应基本符合表5-1-2中的值。

4.1.3 故障分析及处理

故障一：LM311输出不了方波。原因：可能是芯片烧坏了，应该换一个试一下。

故障二：输入对应的频率时，输出的电压与理论值不符。 原因：可能是Rw1和Rw2调好，应该调整Rw1和Rw2，使对应的点的值与理论值相符。

4.2 电路实现的功能和系统使用说明

电路实现的功能：当输入的正弦波信号的频率fi在200HZ~2KHZ范围内变化时，对应的直流电压VO在1V~5V范围内线性变化。从而实现了频

率电压的转换。

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第五部分 课程设计总结

通过本次课程设计，对电压频率之间的转换有了进一步的认识，既增长了自己的专业知识与理论水平同时也提升了自身的动手能力。

记得以前做实验大部分都是有电路图的，我们同学只需要按照电路图插元件，然后把测量值写下就行了。不过这次大部分都要我们自己设计，要想完成这个课程设计，掌握的知识要多很多，并且还很综合。以前我的模电和数电学得不太好，因此对那些芯片不了解，开始的时候无从下手。一切都要重新学过，重新查资料，我发现，经过这次课程设计，我学会了查资料，并且在查资料的同时，也了解了另一些课外知识。

经过这次课程设计，我对模电设计更加感兴趣了，也对我的专业要了更加深刻的了解。同时也了解到自己的不足，对模电知识的缺乏，动手能力有待提高，对理论知识不会运用到实际当中等等。这些，我将会在课程设计结束后改善的。

总的来说,这样的课程设计是很好的锻炼机会,要学好模电设计并不是一朝一夕的事，平时也要多做一些小设计，看多一些跟模电设计有关的书籍，提升自己的能力，扩大自己的知识面，这样才能学好和做好我们的专业。

10

 

第二篇：模电课程设计报告(10)

《模 拟 电 子 技 术》

课程设计报告

系    别：    电气工程系               

专业班级：     09电科（一）班            

学生姓名：      曹海锋                    

指导教师：      赵剑锷                  

20##年09月 25 日

郑州科技学院

目        录

                                              

                                                           1 课程设计的目的………………………………………………………1

2课程设计的题目要求…………………………………………………1

3课程设计报告内容……………………………………1                3.1实验设计的意义……………………………………………………2

3.2半双工对讲机实现方法…………………………………………2

3.3 电路原理分析……………………………………………………2

3.4电子元件清单及选择…………………………………………3

4总结………………………………………………………………3

参考文献…………………………………………………………4

摘  要
无线对讲机是移动通信中一个重要的分支,应用非常广泛,无线电对讲机和其它无线通信工具(如手机)其市场定位各不相同,难以互相取代,还将长期使用下去。本论文研究设计了一款调频无线对讲机。首先介绍了调频无线对讲机的功能、性能指标和工作原理。从工作原理出发,通过现代电子系统设计方法,深入行业现状寻找到低成本的器件MC3363、MC2833、LM386等,确立了完整具体的方案。在具体的硬件设计实现上,分成发射和接收两部分,分别对各个功能模块以信号、控制为联系进行设计。在硬件设计上,通过主要芯片将各功能模块有机地组织起来协同完成系统需要的功能。

1课程设计目的

   对讲机在现实生活中应用广泛。这次设计制作的对讲机简单实用可以满足日常生活使用。我们学习模拟电子技术重要的在于应用，通过这次实践，可以让我们将理论与实践结合，是对我们已经学习知识的一次实际应用与巩固，更是一次升华！这对于以后学习其他知识奠定基础，我们知道学习模电就要将元件的特点,功能，使用方法等熟练掌握，组成一个合理，经济，实用的系统 。总而言之，这次实践是我受益匪浅。

                                                                    2 课程设计的题目要求

   本对讲机成本低廉，电路简单，可用于办公室不同房间对讲、婴儿室监听等。通话距离可达2Km。

  a.采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机，实现甲、乙双方异地通话。

  b.用扬声器用作话筒和喇叭，双方对讲、互不影响。

  c.电源电压4.5～9.0v.

                                                             3.课程设计报告内容

3.1半双工对讲机实验设计的意义
    有线对讲机在日常生活中应用广泛。有线对讲机原理简单，设计方便，制作简易，成本低。广泛用于医院病员呼叫机、门铃、室内电话等。所以有线对讲机日益成为日常生活中不可缺少的部分。我们了解了它的原理过程，正确使用操作它，可以提高我们知识的应用性。本次试验既增长了我们的知识，又让磨砺了我们的意志以及团队意识。更让我们对电子模拟更加感兴趣，为以后的研究道路上做了很好的铺垫。
  3.2半双工对讲机实现方法

    方案一：半双工对讲机，在同一时间内只能工作在一种状态下（收，发）的对讲机。即是说接受时不能发射，发射时不能接受；要实现这两种功能只能是通过开关来切换。

    方案二：同时处于收发状态的对讲机称为双工对讲机。也就是说像普通电话一样，两种状态同时进行，内部的收发电路同时工作。

    经比较双工对讲机造价高，体积较大，电路复杂，耗电高；而半双工对讲机造价低，体积小，电路简单耗电低，所以本设计为半双工对讲机。

  3.3电路组成，如下图所示：

                                                                        

       

      BL2引出线最好采用双绞线，以减少干扰。必要时可增加一只电源开关，以免不用时空耗电能，本电路的缺点是分机无法主呼主机。

3.2电路原理分析

     　电路原理：

该电路只能进行“半双工”对讲，即主机和分机之间只能一方说、另一方听，而不能双方同时听说。听、说由开关S1转换，S1设在主机处。图中所示S1位置可分机说、主机听；若S1拨向下方，就变为主机说、分机听。分机方只设一只扬声器BL2，既当话筒又当听筒。主机扬声器BL1也是如此。LM386用作功放，由第③脚输入信号，第⑤脚输出信号，第①、⑧脚所接电容可调整电路增益，可不用。电源电压从4.5－9V均可。

                                                       3.3电子元件清单及选择

     

     

4.总结

通过本次课程设计，加深了对模电知识的理解，增强了动手能力。设计过程中，每一元件都需要精心的计算，电路图的设计也需精心琢磨。所有这一切培养了做学问严谨态度和科学精神；本次设计为今后学习甚至工作积累了经验。在焊接过程中遇到了多多少少的问题 ，需要自己细心耐心解决。因为搞设计的如果没有耐心和严谨的话，是不可能有所成就的。养成这样的习惯对自己以后的道路很有帮助。在本次设计实验中自己也暴露出不少缺点，其中包括电子电路基本知识不扎实、焊接技术不太熟练、对电子设计类软件和集成电子产品不了解等。针对自身的不足，查漏补缺。在以后的学习中要多查阅电子学习资料，以丰富自己的理论知识，夯实理论基础。作为当代大学生，仅仅掌握理论知识是远远不够的，还需要大量的实践，加强素质，成为一名合格的大学生。