模拟电路课程设计报告

I 2 1A ，则变压器副边输出功率 P2 I 2U 2 11W 。其中变压器效率为 0.7 。则原边
输入功率 P 1 P 2 / 15.7W 。为留有余地，选功率为 20W 的电源变压器。 （3）整流二极管及滤波电容 整流二极管 D 选 1N4001，其极限参数为 VRM 50V ， I F 1A 。满足 VRM
6. 参考文献
[1] 谢自美. 电子线路设计.实验.测试（第四版）. 电子工业出版社 [2] 康华光. 电子技术基础 模拟部分（第五版）.高等教育出版社
附录 元件明细表、所用仪器
元件明细表 名称 二极管 符号 D1 D2 D3 D4 D5 电容 C1 C2 C3 C4 Ci Co 电阻 可调式三端稳压器 电位器 保险丝 R1 CW317 RP1 FU 4.7KΩ 1A 参数 1N4001 1N4001 1N4001 1N4001 1N4148 2200µF/25V 2200µF/25V 4.7µF 4.7µF 0.1µF 1µF 240Ω 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 备注
UO max (UI UO) min UI UO min (UI UO) max
9V 3V UI 3V 40V 12V UI 43V
副边电压 U2 U1min / 1.1 12 / 1.1 V , 取 U 2 11V ，副边电流 I 2 Io max 0.8 A , 取
10KΩ，电阻 R1、R5、R6 选择 10 KΩ。
A v1 =2.5 ， A V1 =
R 2 +R1 ， R2 =（A V1 -1）R1 15K 。 R1
AV 2 =5 ， A V2 =
R 3 +R1 ， R3 =（A V2 -1）R1 40K ，由于实验室没有 40K 电 R1
稳 压 器 的 输 出 电 压 U o =1.25 （1+
R p1 R1
）， 取 R1 =240 ， 则 R p1min =336 ，
其中可调式三端稳压器 CW317 如下图所 R p1max =1.49K ,所以 R p1 为 4.7K 的电位器。 示。
（2）电源变压器 输入电压为 U I ，则
设计题目：增益自动切换的电压放大电路
1. 设计指标及要求
指标要求： 当 0 Vi 0.5V 时，放大电路的增益约为 10 倍。 当 0.5V Vi 1.0V 时，放大电路的增益约为 5 倍。 当 1.0V Vi 2.0V 时，放大电路的增益约为 2.5 倍。
2.设计方案
2.1 工作原理 输入电压 Vi 通过两个电压比较器 A2D、A3B 分别与 1.0V、0.5V 的电压进行比较，进
2.2 电路原理图如图 2-1 所示
图 2-1 集成直流稳压电源 注：1.由于实验室没有 C3 10 F 的电解电容，故实验过程中采用两个 4.7 F 的电解电 容 C3、C4 并联来替代。 2.实际电路中没有接入负载 RL。
2.3 元器件选择
（1）集成稳压器 选用可调式三端稳压器 CW317，1 其特性参数 U o 1.2 ~ 37V , I o max 1.5 A ，最小 输入、输出电压差 (U I UO) min 3V ,最大输入、输出电压差 (U I UO)max 40V 。集成
6. 参考文献
[1] 谢自美. 电子线路设计.实验.测试（第四版）. 电子工业出版社 [2] 康华光. 电子技术基础.模拟部分（第五版）.高等教育出版社
附录 元件明细表、所用仪器
元件明细表 名称 电阻 符号 R1 R2 R3 R4 R5 R6 电位器 模拟开关 运放 A1、A2、A3 Rw1 参数 10KΩ 15KΩ 20KΩ+20KΩ 43KΩ+47KΩ 10KΩ 10KΩ 10KΩ CD4052 LM324 LM324 含 4 个运放 替代 40KΩ 替代 90KΩ 备注
2Vபைடு நூலகம் ，
I F I o max 的条件。
滤 波 电 容 C 可 由 纹 波 电 压 U o
p p
和 稳 压 系 数 SV 来 确 定 。 已 知 ，
U o 9V , U I 12V , U op p 5mA ， SV 3 103 ,则可知稳压器的输入电压的变化量
UOp pUI 2.2V UOSV ICt IO max t C 3636F UI UI UI =
所用仪器：2 台直流电压源、1 台数字万用表、1 台示波器。
设计题目：集成直流稳压电源
1. 设计指标及要求
指标要求： Uo =+3V ~ 9V ， I o max 800mA ， U o 5mV ， SV 3 10 。
3
2. 设计方案
2.1 工作原理
直流稳压电源一般由电源变压器、 整流滤波电路及稳压电路组成。 电源变压器将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。整流滤波电路则将交流电压变 成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波。
表 1-3 实验测试结果 输入电压 Vi
0 Vi 0.5V
0.11V 0.24V 2.25V 9.38
0.5 Vi 1.0V
0.59V 3.02V 5.12 0.74V 3.73V 5.04
1.0 Vi 2.0V
1.52V 3.79V 2.49 1.81V 4.53V 2.50
所用仪器：1 台示波器、1 个自耦变压器（20W）
图 1-2 CD4052 结构图
表 1-1 CD4052 工作真值表
（2）4052 引脚图及接法 引脚 16（VDD）接直流电源+12V； 引脚 6、7、8（1NH、VEE、VSS）接地； 引脚 10（A）接 A2D 的输出端； 引脚 9（B）接 A3B 的输出端； 引脚 11（3x）接 15K ； 引脚 12（0x）接 90K ； 引脚 13（x）接输出；
4. 硬件调试过程及测试指标
按照图 1-1 正确连接电路，其中 CD4052 按照表 1-2 连接。接入直流电源+12V、-12V， 调节电位器 R w1 ，使 LM324 引脚 13 处的电压 V2 为 1V，此时 LM324 引脚 6 处的电压 V1 为 0.5V。按照要求，在不同的输入电压范围内分别选取两个不同的值，来测试输出电压能 否达到指标所要求的放大倍数。其中测试的结果如表 1-3 所示。
Co 改善负载的瞬态影响，使电路稳定工作。
经分析可知电路输出端的最大电压应小于 25V，纹波电压小于 5mV。
4. 硬件的调试过程及测试指标
按照原理图连接电路，调节电位器，阻值在 2.5 kΩ，将电路输出端与示波器相连，调 节示波器使其在直流状态，测得直流电压为 13.2V。然后断开电路，将电位器接入阻值减小 到 338Ω，重新测得直流电压为 3V。将示波器调到交流耦合状态，可以发现其纹波电压在 3mV～4mV 之间。电流由于无法接入适合的电阻，故没有测量。 测试的指标如下：
Uo =+3V ~ 13.2V
U op p : 3mV ~ 4mV
5. 工作总结及心得体会
这个课程设计实验从开始就遇到各种各样的问题， 使我们有点无所适从， 这凸显我们实 践能力的欠缺。 刚开始拿到题目不知道要干些什么， 不知道该怎么去设计电路来满足指标要 求。而后通过找到相类似的电路，进行参考与修改，得到了我们所要求的电路。开始搭面包 板，线路错乱，出错误后让我们感觉不知从何处检查电路，开始时电路无法输出结果，不知 道那些参数如何去测量和调节。 通过这次课程设计， 发现自己关于设计题目的能力有所欠缺， 以前所学的理论知识不够 扎实，不能灵活的运用。这次课程设计极大地提高了我对于模拟电路的了解，提高了实践能 力，对于各种仪器的使用更加熟练。
滤波电容
电容 C 的耐压应大于 2U 2 15.4V 。 故取 2 只 2200 F / 25V 的电容并联， 即 C1 ，
C2 。
3. 电路的工作原理及估算结果
由电路原理图（图 2-1）可知，220V 交流电压经过变压器以及整流电路变成 25V 左右的 直流电压，滤波电容 C1 ， C2 滤除纹波后输入稳压器 CW317。电位器 RP1 调节稳压器的输出 电压，二极管 D 防止输出端与地短路时，损坏稳压器。电容 C3 ， C4 减小输出的纹波电压。
而输出能够控制 CD4052 自动切换的高低电平 A 与 B。根据 A、B 的不同，CD4052 能够自动 切换，选择不同的放大倍数，实现电压放大的要求。
2.2 电路原理图
图 1-1 自动增益切换的电压放大电路
2.3 元器件选择
电路中的模拟集成电路选择 LM324，CMOS 集成电路选择 CD4052。电位器 RW1 选择
图 1-3 CD4052 引脚图
表 1-2 CD4052 接法
3. 电路的工作原理及估算结果（仿真或近似计算）
电路工作过程中， 通过电压比较器 A3B、 A2D 输出的高低电平来控制模拟开关 CD4052 的接通状态，从而实现电路的自动切换，实现输入电压取值范围不同，会有不同的放大 倍数。 当 0 Vi 0.5V 时， Vo 10Vi ，如 Vi 0.24V ,则 Vo 2.4V ； 当 0.5 Vi 1.0V 时， Vo 5Vi ，如 Vi 0.74V ,则 Vo 3.70V ； 当 1.0 Vi 2.0V 时， Vo 2.5Vi ，如 Vi 1.52V ,则 Vo 3.80V 。
阻，故选择两个 20K 的电阻串联来替代。
A v3 =10 ， A V1 =
R 4 +R1 ， R4 =（A V1 -1）R1 90K ，由于实验室没有 90K 电 R1
阻，故选择一个 43K 和一个 47 K 的电阻串联来替代。
2.4 模拟开关 4052
（1）CD4052 内部结构图与工作真值表
输出电压 Vo 放大倍数
1.15V 10.45
5. 工作总结及心得体会
设计增益自动切换的电压放大电路的过程中， 由于电路原理图确定好了， 在这方面没有 遇到什么太大问题。在实验过程中，连接电路时所遇到的主要问题是模拟开关 CD4052 的接 法， 通过网上查阅资料及相互交流， 了解了 CD4052 在该电路中的正确接法。 连接好电路后， 接入输入电压后，发现在 0 Vi 0.5V 及 1.0 Vi 2.0V 时，输出电压都可以满足指标要 求，而在 0.5 Vi 1.0V 时，无论输入电压在这个范围内怎么变化，都不能达到指标要求， 输出电压始终接近 12V，经过仔细考虑与检查电路，发现我们开始找到的 CD4052 工作真值 表存在问题，A 为高电平、B 为低电平时，接通的应该是 X1，而 A 为低电平、B 为高电平 时，接通的应该是 X2，改正电路后，输出电压指标能够达到要求。 在这次实验中，我发现我们不能完全按照所找资料来处理，应该核实资料的正确性，拥 有自己的观点，不能盲从。还有就是我觉得在实验前，了解电路的工作原理是非常重要的， 否则我们在实验中会非常被动，以至于无从下手。这次课程设计，很好的锻炼了我们的实际 动手能力，及通过查阅资料及思考来处理实验中所遇到问题的能力。