数电课程设计_窗口电压比较器的Multisim仿真

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1、数电课程设计窗口电压比较器的Multisim仿真班级：电科09-1班姓名：赵有以学号：09070101251.任务概述1.1设计目的：用Multisim对窗口电压比较器进行仿真。1.2任务及要求：1)用Multisim设计窗口电压比较器2)电压检测范围为4-8V3)当输入电压在检测范围内时，给出声音指示1.3设计说明与提示1)可用运放构造窗口电压比较器2)可以用运放产生方波，驱动蜂鸣器产生声音2.设计方案考虑使用使用运放完成设计。具体方案为，两个运放构成窗口电压比较器，一个运放构成方波信号发生器驱动蜂鸣器发

2、声。并用窗口电压比较器的输出信号控制方波信号的输出与否。3.总体电路功能框图及说明系统整体结构如图1所示。窗口电压比较器负责对外部的输入电压进行检测，当在检测范围内时，电压比较器给出控制信号控制方波发生器产生方波，驱动蜂鸣器发声。图1系统整体结构4.各功能模块的设计4.1窗口电压比较器窗口电压比较器的功能是，对外部的输入电压进行检测，当在检测范围内时，电压比较器给出控制信号。电路原理图如图2所示：1图2窗口电压比较器原理图101010由电路结构可知，u128V，u124V。121010

3、10101010当输入电压V4V时，uu，uu，故uV12V，i11221oCCuV0V，D1截止，D2导通，V0V。2oEEo当输入电压V8V时，uu，uu，故uV0V，i11221oEEuV12V，D1导通，D2截止，V0V。2oCCo当输入电压4VV8V时，uu，uu，故uV12V，i11221oCCuV12V，D1截止，D2截止，V的值由后面电路确定。2oCCo可见，对检测范围（4-8V）之外的电压，电路都能给出低电平信号，

4、检测范围之内的电压，能使输出处于浮空状态。因此，上面的设计满足要求。4.2方波发生器方波发生器的功能是，当窗口电压比较器输出有效信号（本设计中是浮空输出）时，输出方波信号，驱动蜂鸣器发声，其他情况下，将不输出方波信号。电路原理图如3所示：图3方波发生器原理图2设某时刻输出电压uV，则同相输入端电压为uU。通过R7对C1oCC3T充电，反相输入端电位升高，到达一定时间后u将趋向于U，但一旦3TuU，再稍微增大，u将从V跳变为0，与此同时，u将从U变为U。3ToCC3TT随后，电容放电，

5、到达一定时间后u将趋向于U，但一旦uU，再稍微3T3T增大，u将从0跳变为V，与此同时，u将从U变为U，电容又开始正oCC3TT向充电。上述过程周而复始，电路就产生了自激振荡。2R5参考模拟电子技术基础可知，振荡周期为T2RCln10.0022s，71R6振荡频率为f1/T455Hz。同时考虑将前面的电压比较器输出接到反相输入端u的情况。当电压比较3器处于浮空输出时，电路u不受前面电路的影响，将产生自激振荡；当电压比3较器输出低电平时，电容C1将不能充电，也就不

6、会发生自激振荡。电容C2的作用是通交隔直。当电路不发生自激振荡时，分析可知，uV，oCC若无电容，蜂鸣器将继续发声。加入电容后，只有当电路产生自激振荡时，蜂鸣器才发声。4.3整体电路图整体电路图如图4所示：图4整体电路图5.设计的实现5.1Mutisim简介Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电

7、路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技3术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim软件的启动界面和工作界面分别如如图5、图6所示：图5Multisim启动界面图5Multisim工作界面5.2器件的选择本设计中用到的主要器件是运放。考虑到仅仅是为

8、了做仿真，验证电路功能的正确性，因此可选用理想运放OPAMP_5T_VIRTUAL。在供电电路上，选择单电源供电。5.3设计的实现启动Multisim，按图4的电路图在Multisim中连好电路，并在输出电容C2的两侧用双通道示波器观察波形。4电路在Multisim中的效果如图6所示：图6电路在Multisim中的效果6.调试记录6.1出现的问题及解决方案在测试过程中，出现的问题及解决方案见表1：表1出现的问题及