模电课程设计之变调门铃

模拟电路课程设计报告

设计课题题目：变调门铃

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气1101

指导教师： 杨建宁

姓 名：

学 号：

小组成员：

设计时间：

目录

一．实验目的

二．设计任务和要求

三．电路设计框架图

四．电路设计与电路图

4.1 整体方案设计与电路图

4.2单元电路设计

方案一：

1.555芯片构成的延时与控制电路：

2. 电压跟随器隔离电路：

3. 文氏桥RC 正弦波震荡电路:

4. 频率切换电路：

方案二：

1．单稳态触发延时与控制电路

2．多谐振荡产生800HZ 和1000HZ 的矩形波

3. 二阶滤波电路，产生正弦波

4. 放大正弦信号驱动扬声器

五．电路的测试结果

六．电路仿真

七．整体设计方案优缺点及其比较

八．收获体会和改进意见

九. 参考文献

实验名称：变调门铃

一．实验目的：

1) 学习并初步掌握变调门铃的设计和调试方法;

2) 学习电路布线;

3)掌握变调门铃的各项主要性能及指标调试方法;

4) 学习掌握multisim 仿真软件的使用 ;

5) 学习将所学数字电路和模拟电路的基本知识应用于设计当中。

二．设计任务和要求

题目要求：设计一个变调门铃电路，要求在按下电源开关后，门铃先发

出频率为fl 的音频声，过时间T s后，门铃声的频率自动变化为f2的音频声。具体技术要求如下：①时间了约为2s ；②门铃输出信号为正弦波，频率f1约为

800Hz ；f2约为1000Hz ；③门铃输出信号功率Po ≥0.5W(在8Ω扬声器上) 。

三．电路设计框架图：

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↓

↓

四．电路设计与电路图

4.1 整体方案设计与电路图

方案一：

1. 电路整体组成:

(1).通过555芯片连接成单稳态触发器，产生2s 的高电平控制800HZ 正弦波信号产生的时间，作为延时和控制电路；

(2).电压跟随器隔离；

(3).文氏桥RC 正弦波振荡电路，产生800HZ 和1000HZ 的信号；

(4).继电器切换频率、控制振荡电路停振；

2. 整体电路图：

3. 原理：

1、主要构成为555芯片，利用555芯片与外借电容的充放电特性，构成单稳态触发器产生T=1.1RC=2s的高电平（10V ），其后连接电压跟随器进行隔离，进而发挥出延时和控制的作用；

2．2s 的10V 高电平期间，使得与振荡电阻并联的常闭继电器打开，进而改变文氏桥电路的振荡频率（先输出800HZ ）；此时，高电平对电容C4充电，继电器K3打开，反馈电路满足振荡条件，扬声器发出声响；

3. 2s之后，单稳态触发器输出低电平， 继电器不动作，即闭合，将部分振荡电阻短路，此时振荡频率增大为1kHZ ；在此期间，电容C4放电，直至低电平

使得K3闭合，进而振荡停止，扬声器停止发声。

4.参数计算及选取：

（1）. 单稳态触发器输出高电平时间：

T =1. 1RC

设计要求T =2s ，这里选取C =4. 7uF ，则R =R 2=390k Ω；

（2）.RC 正弦波振荡电路：

基本放大电路振荡条件：A uf =1+

R F >2R '

本例为产生12V 的正弦波，所选参数如下：

R 3=5. 1k Ω ， R 4=9. 1k Ω ，R 5=2. 7k Ω

选频网络的频率计算：f =

设计要求：f 1=800HZ ，f 2=1000HZ .为了方便频率切换，两种频率下的电容均C 5=10nF ；

经过计算初步确定（仿真之后做些许微调），

在 f 1频率下，R =20k Ω（R 6+R 7）；在f 2频率下，R =15k Ω（R 7）。

(3) 其余元件参数如下：

直流电源：10V

电容：C 1=470uF ，C 2=4. 7uF ，C 3=C 5=C 6=10nF ，C 4=680uF 电阻：R 1=5k Ω ，R 2=390k Ω ，R 3=5. 1k Ω ，R 4=9. 31k Ω ，1 2πRC R F >3，即 ' R R 5=2. 7k Ω ，R 6=R 8=4k Ω ，R 7=R 8=15. 8k Ω

4.2各部分功能电路图

1.单稳态触发器及电压跟随器：

2、正弦波发生电路：

输出正弦波：

3. 继电器切换频率：

方案二：

1、电路整体组成

（1）. 通过555芯片连接成单稳态触发器，产生2s 的高电平控制800HZ 信号产生的时间，作为延时和控制电路；

（2）555芯片构成多谐振荡电路，产生800HZ 和1000HZ 的矩形波；

（3）二极管的单向导电性进行频率切换，并通过电容充放电控制振荡复位端。

整体电路图：

2、元件参数计算及选取

（1）. 单稳态触发器输出高电平时间： T =1. 1RC

设计要求T =2s ，这里选取C =4. 7uF ，则R =R 2=390k Ω；

（2）. 多谐振荡电路周期： T =0. 7(R in +2R o u ) t C , f =1 T

其中， C =620nF ， R out =600Ω，在f 1频率下，R in =2. 29k Ω , 在f 2频率下，R in =R 2//R 3+R 4=(2. 4//1. 69+0. 6) k Ω。

3. 各部分电路图

（1）. 单稳态触发器及电压跟随器：

（2）多谐振荡电路：

输出波形：

（3）二阶电容滤波电路：

下图中，红、蓝、绿色的波形分别是经过一、二、三次二阶滤波之后所得结果，可以看出，三次滤波之后已得到较好的正弦波。 ：

五、电路的测试结果

方案一：

按下开关，先输出800HZ 的正弦波，2s 之后，输出1000HZ 的正弦波，一段时间后，自动停振（响）：

（为了演示方便，部分参数已经改动）：

800HZ ： 1000HZ：

方案二：

前半部分为800HZ ，后半部分为1000HZ 。

由以上两幅图可以看出，方案二的波形不太理想（扬声器音质较低）。

七．整体设计方案的优点和缺点及其比较

门铃是人们日常生活中必不可少的家用小电器，门铃电路多种多样。设计一个声音悦耳的门铃电路，既能检验你的电子技术设计能力，又是一个有实用意义的有趣的工作过程。

方案一：相对方案二来说，成本较低，易于实现，切合实际; 但是，滤波部分较为繁琐，输出波形不标准，存在一定的误差，会是音质下降；

方案二：输出波形较为精准，门铃音质较好，且电路实现较为简单; 但是，运用了价格较高的继电器，成本较高。

八．收获体会和改进意见

通过此次的课程设计，让我们将书本上的模电知识运用到实际中，从一开始的无从下手，到一步步的查询各种资料设计原理图，再到原理图设计完成进行各参数的调整，让我们更深层次的了解模电在现实生活中的广泛运用。同时，我们收获了很多知识和经验，也让我们知道了：无论做任何事情都要具有良好的专业素质，以后遇事不要浮躁，做事要严肃认真细心，作为电气学生，我们要养成仔细严谨的工作与科学作风，容不得半点马虎。

在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，创建网络列表时系统总是报错, 无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的，开始是创建网络表时出现问题，后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。输出时仿真波形总是一条直线，我弄了一晚上也找不出原因，整个人也显得焦躁不已。

在每次的课程设计中, 遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。

尽管现在只是初步学会了变调门铃设计，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐。

作为一名电气专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？

我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。再把查阅到的有用的资料运用到我们自己的设计中去，经过一遍又一遍的修改调试，最后终于设计出正确的电路，但是尽管是仿真，但是我们的设计依然不够经济，这还是我们以后努力的方向。

九. 参考文献

【1】 《实用电子电路手册（模拟电路分册）》编写组编 《实用电子电路手

册（模拟电路分册）》 1991年10月 高等教育出版社

【2】 李响初，阙爱仁，李喜初：《实用电子控制线路200例》，中国电力出

版社，2008年版；

【3】

成立. 杨建宁:《模拟电子技术》，东南大学出版社，2006年版；