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虚实融合的选频放大电路远程实验平台设计与实现

日期:2017-5-19作者:www.51lunwen.com编辑:chenhu点击次数:105
销售价格:150元论文编号:lw201705061912041108论文字数:81544 
论文属性:硕士毕业论文论文地区:中国论文语种:中文 

1.绪论

论文的章节安排如下:第一章为绪论,阐述了课题背景和意义、国内外研究现状、主要研究内容和创新点以及章节安排。第二章为基于虚拟技术的选频放大电路设计与仿真分析。首先简要介绍单、双调谐选频放大电路的基本工作原理,完成中心频率为 3MHz 的选频放大电路的设计。在 Multisim 平台中构建虚拟仿真电路模型,对放大电路进行仿真分析,完成对放大电路的静态偏置电路、幅频特性以及增益特性的研究,获取影响选频电路直流特性与交流特性的关键电路元件及其参数设置依据,为后续完成虚实融合实验平台的开发奠定基础。第三章为基于 NI ELVIS 平台的选频放大电路的硬件设计与实现。首先介绍基于 ELVIS 平台的硬件 PCB 板设计,利用继电器模块实现电路切换,完成硬件电路与 NI ELVIS 平台通信接口的设计。使用虚拟仪器对连接在 ELVIS 平台上的硬件电路进行性能测试,验证仿真分析结果的有效性。


.......

2 基于虚拟技术的选频放大电路设计与仿真分析


2.1 引言

选频放大电路(高频小信号放大器)是各类无线接收机的重要组成部分,因采用谐振回路作为负载,即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益,对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降。所以选频放大电路同时具有放大和选频滤波作用。本章的研究目标旨在完成虚实融合实验平台中虚拟电路模型的设计与实现。在简要介绍单调谐及双调谐选频放大电路的基本工作原理基础上,设计中心频率为 3MHz 的选频放大电路,并在 Multisim 平台中构建虚拟仿真电路模型,利用Multisim 强大快速的电路仿真分析功能,通过设置不同电路运行参数,完成对中心频率为 3MHz 选频放大电路的静态偏置电路、交流选频特性及增益特性的深入研究,并针对 Multisim 给出的仿真结果进行分析归纳与总结,获取影响选频放大电路直流特性与交流特性的关键电路元件及其参数设置依据,为后续完成虚实融合实验平台的开发奠定基础。

2.2 选频放大电路基本工作原理

单调谐选频放大电路选取的是以LC谐振回路为负载的高频小信号放大电路。发射极组态是单调谐放大电路常采用的电路,因为共发射极电路具有较高的增益[16] [17]。图 2-1 给出单调谐选频放大电路原理图。由式(2-1)可知,改变 L 或者 C 的值都可以谐振频率,在实际电路中可以采用调节磁芯改变 L,或采用可变电容对电路进行调谐。当输入信号频率 f=f0时,放大电路增益最大;一旦 f≠f0,则选频回路阻抗则因失谐迅速减小,导致放大电路增益急剧下降[20] [21]。因此与 LC 回路固有谐振频率相同的信号得到有效放大,其它信号被抑制或衰减[22] [23]。

3.基于 NI ELVIS 平台的选频放大电路硬件设计与实现......54

3.1 引言...... 54

3.2 基于 NI ELVIS 平台的硬件电路设计-......54

3.3 硬件电路性能测试......-......63

3.4 小结......72
4.基于联合仿真的选频放大电路自动化分析平台...... 73
4.1 引言......73

4.2 Multisim 与 LabVIEW 联合仿真...... 74

4.3 选频放大虚拟实验电路自动化分析平台的设计与实现......78

4.4 小结......116

5.虚实融合的远程实验平台开发与系统性能测试...... 117

5.1 引言......117
5.2 虚实融合远程实验平台架构...... 117
5.3 虚实融合实验界面的开发....... 118

5 虚实融合的远程实验平台开发与系统性能测试


5.1 引言

虚实融合远程实验平台把 Multisim 仿真电路与 ELVIS 平台中的实际电路集成在相连相通的环境中,既可进行电路性能的仿真分析,又可通过硬件电路性能实测对仿真分析结果进行验证。利用 LabVIEW 的 Web 发布技术,实现虚实融合实验平台的远程访问操作,用户通过远程登陆进入实验平台,根据需要选择实验内容,做到随时随地对感兴趣的实验内容展开深入细致的研究,大大提高了实验资源的利用率,消除传统实验室的时间和空间束缚,有效地实现实验资源的共享。本章虚实融合远程实验平台的实现方法与功能测试。首先介绍了实验平台的总体架构,详细描述了虚实融合实验界面的基本功能,随后重点阐述了利用LabVIEW 中动态调用子 VI 技术完成虚实融合实验界面开发的方法,最后采用LabVIEW 的 Web 发布技术,实现了对虚实融合实验界面的远程访问。该平台的开发不仅解决了目前电路教学中普遍存在的“虚”“实”分离问题,还为缓解有限的实验室资源提供了一种可行的技术方案。


5.2 虚实融合远程实验平台架构

图 5-1 给出虚实融合远程实验平台的总体架构。通过远程登录运用 LabVIEW开发的虚实融合实验界面,既可在基于 Multisim 的虚拟电路平台上对选频放大电路的性能展开仿真研究,又可借助于 ELVIS 平台中的虚拟仪器对硬件电路的性能进行测试,实现虚实电路的有机融合。通过硬件电路的实测结果与仿真分析结果的比对,从而验证仿真分析的有效性。利用 LabVIEW 的远程发布功能,实现虚实融合实验平台的远程访问操作,用户通过远程登录及验证即可进入实验平台,根据需要选择实验内容,做到随时随地对感兴趣的实验内容展开深入研究,突破了时空的限制,大大提高了实验资源的利用率。
...


6 总结和展望


论文以 NI ELVIS 为硬件平台、Multisim 为仿真引擎、LabVIEW 为实验开发工具,完成虚实融合的选频放大电路远程实验平台设计。在 LabVIEW 中将基于Multisim 的电路性能仿真分析与基于 ELVIS 平台的物理电路性能实测紧密结合,实现虚实电路的融合,利用 LabVIEW 的 Web 发布技术实现对虚实融合平台的远程访问。该平台不仅在验证性实验和设计性实验之间架起一座桥梁,还可通过WEB 访问为学生提供随时随地的实验电路分析及测试训练。该平台的成功开发对有效缓解参与实验学生人数众多与现有实验室仪器设备匮乏之间的矛盾,突破时间和空间限制,为学生根据各自需要开展电路分析与测试的训练,为顺利实现验证


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