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一、实验介绍+设计思路
1、实验介绍
本次模拟电子实验通常涉及设计、建立和测试模拟电路,这些电路模拟实验可以帮助学生理解电子电路的基本原理、性能特性以及实际应用。可以通过实际的电子元器件和实验设备进行,也可以使用计算机辅助设计工具进行模拟和仿真。无论是理论课程的一部分还是独立的实验课程,模拟电子实验都是电子工程学生必不可少的一部分,它们帮助学生将理论知识应用到实际电路设计和测试中。
2、设计思路
M393电压比较器的内部电路设计思路主要基于其作为双电压比较器集成电路的特性。以下是详细的设计思路:
双独立比较器:LM393包含两个独立的高精度电压比较器,这些比较器可以分别处理不同的信号或任务。
单电源或双电源供电:LM393可以由单电源或双电源供电,适用于多种应用场景。单电源供电范围为2~35V DC,双电源供电范围为±1~±16V DC。
低输入偏置电压:LM393的输入偏置电压规格低至2.0mV,这使得该设备在消费者、汽车和工业电子产品中有广泛的应用前景。
宽电压范围:LM393的输出负载电阻可以连接在可允许的任何电源电压范围内,不受Vcc端电压值的限制。
高增益和宽频带:LM393是一个高增益、宽频带的器件,能够提供高精度的电压比较功能。
兼容性:LM393可以与TTL、DTL、ECL、MOS和CMOS等不同类型的逻辑系统兼容,这增加了其在复杂电子系统中的应用灵活性。
内部结构:LM393的内部结构包括两个独立的比较器,每个比较器都有自己的输入和输出引脚。当IN+的电压高于IN-的电压时,OUT输出高电平;反之,则输出低电平。
输出驱动能力:LM393的输出驱动能力较强,可以直接驱动数字逻辑门电路、脉冲发生器、模数转换器等设备。
低工作电流:LM393需要低工作电流,非常适合便携式和电池供电设备。
高阻态输出:当正相输入大于反向输入时,LM393输出的是高阻态而非高电平,这通过外部引脚上拉电阻来实现。
LM393电压比较器的内部电路设计思路主要围绕其双独立比较器、高增益、宽频带、低输入偏置电压、宽电压范围、兼容性以及低工作电流等特点进行设计,以满足各种复杂电子系统的需求。
二、实验电路仿真
查阅LM393资料,了解其内部电路结构、性能和应用电路以及学习LM393滞回比较器电路的构建、调整和测试,为了节省资源和时间,先使用仿真来实现功能,注意元件的选型。
1.LM393内部电路静态测试仿真图
根据2024模电实验挑战题3_LM393电压比较器内部电路提供的资料和自己查阅的资料进行对比,选择合适的元器件。
2.LM393滞回比较器电路
由LM393内部电路与外部电路构成的滞回比较器电路,图中添加了一个10k上拉电阻,以及外部电路——电阻R7,R6。
三、原理图、PCB设计介绍
1、LM393内部电路原理图
根据仿真画出内部电路图,注意连线
2、LM393内部电路PCB制版
注意排版和走线,最后打板时注意检查DRC。
四、实验电路搭建介绍
实物到手后检查基本功能 能否实现,再进行下一步。
五、实验电路调试结果演示
在反相端接入频率为100H、电压为5V的正弦波,用示波器观察电路的输入、输出波形。
静态测试:
波形测试:
使用M2K波形:
六、心得体会
以下是我对电路实际搭建的一些心得体会:
1、仔细准备:在开始实际搭建之前,确保所有所需的元器件和工具都已准备妥当。这包括确保元器件规格与设计要求一致,以及准备好焊接工具、测试设备等。
2、小心谨慎:在搭建电路的过程中,务必小心细致地操作。焊接时要注意避免短路和错位,插拔元器件时要轻柔并确保方向正确。
3、逐步测试:在搭建的过程中,可以逐步进行测试,以确保每个部分都按照预期工作。这有助于及时发现问题并加以解决,避免最终整个电路都无法正常工作。
4、文档记录:在搭建的过程中,及时记录下修改和调整,以及遇到的问题和解决方法。这有助于日后的维护和改进,并且可以为其他人提供有用的参考信息。
5、安全第一:在进行电路搭建时,要时刻注意安全。特别是在处理高压、高功率电路时,要严格遵守相关的安全操作规程,确保自己和周围的人员都不会受到伤害。
6、耐心与毅力:搭建电路可能会遇到各种挑战和困难,可能需要耐心和毅力来克服。对一些复杂的电路,可能需要多次尝试和调整才能达到预期的效果。
7、反思总结:完成搭建后,要对整个过程进行反思和总结。分析哪些步骤进行得顺利,哪些步骤出现了问题,从中吸取经验教训,为未来的项目积累经验。
总的来说,电路实际搭建需要小心谨慎、逐步测试、文档记录、安全第一、耐心与毅力,以及反思总结。通过这些经验和体会,可以更好地应对电路搭建过程中的挑战,确保最终搭建出稳定可靠的电子设备。