一、设计任务和指标要求: 1
二、设计框图及整机概述: 1
三、各单元电路的设计方案及原理说明: 2
四、**调试过程及结果分析: 5
五、设计、安装及调试中的体会: 8
六、对本次课程设计的意见及建议: 10
七、参考资料: 11
八、附录: 12
附件1 整机逻辑电路图 12
附件2 元器件清单 13
1)、设计内容及要求:
设计一个由集成运放组成的测量放大器。
2)设计参数:
1)输入信号 ui,p-p=1mv时,输出电压信号uo,p-p=1v;
2)输入阻抗 ri>1mω;
3)频带宽度 bw=1hz~1khz;
4)共模抑制比 kcmr >70db;
1)、框图:
2)、概述:
测量放大电路顾名思意是用于测量器件的,我们知道,有时候测量器件收集到的信号非常的弱,根本无法驱动指针或数字的偏移,所以就需要考虑对测量到的信号进行放大。由于测到的信号非常的小,所以要求放大电路的发达倍数非常的大,而且测量放大电路往往需要放大的只有一种信号,所以还要求有比较高的噪声抑制能力。银子我们在放大电路中采用了差模输入和差模放大。
另外差模的放大倍数也比较大所以很符合测量放大器的要求。
而且本次设计要求放大的信号频率在1hz—1khz之间,所以在信号变为单端输出的时候,在输出端加一个选频网络,以便虑掉不需要的信号。
1)、函数发生器:
函数发生器的电路图如下:
如上图所示,差动放大电路由运算放大器、组成,提供很高的输入。
阻抗。电路增益为:差模电压增益**d=r11+r12+r13)/r12;共模电压增益**c=1。
2)、共模抑制电路:
电路图如下:
为了进一步提高共模抑制能力,在差动放大电路和双单转换电路之间。
加了共模抑制电路,以运算放大器为核心构成。
在有差模信号的时候,电阻r31,r32,成为输出级的负载;由于电阻值比较大,对信号没有影响。d点点位为“0”是,运算放大器输出端e点点位为“0”、
当有共模信号输入时,b和b‘的点位相同,有电流流入运算放大器的反相端,使e端点位下降。运算放大器使得e端的电位为:ve=-(r31/r33)*vb-(r32/r33)*vb’=-vb.。
如果不考虑r、r的影响,则有,使得运算放大器的同相端和反相端。
位任然保持为“0”,从而大大提高共模抑制比。由于计入哦这一级电路,基本消除了共模信号,下一级双单转换电路零点漂移的校正液不影响爱那个共模抑制比。
3)、双单转换电路:
电路图如下:
双单转换电路由运算放大器组成,它将运算放大器、输出的差动。
号转换成单端输出信号,提供较高的共模抑制比。当电阻r=r,r =r 时,电路电压增益是反相差模怎一**d=-(r25/r21)=-r25/r25)=-1;同差模增益**d=(1+r25/r25)*r26(r26+r24)=/
由于vo1=vc***d+vc ***d,则差模电压增益为:**c=vo1/(vc-vc)=**=1
共模电压增益为:**c=vo1/vc=**d+**d=0
可见,电路本身具有很强的共模抑制能力,及时电路不完全对称,当输入。
模电压比较大时,也会有比较小的输出电压。注意,该电路中电阻的选择直接影响着电路的共模抑制能力,斌且在进行零点校正时若破坏电路的对成行,可能导致共模抑制能力的下降。
4)、选频网络:
电路图如下:
选单端输出的信号进行频率选择。它由一个低通网络和一个高通网络组成。当高通的fl小于低通的fh时构成了一个带通的网络。其带通频率范围介于fl频网络电路图如上,它将和fh之间。
根据f=1/2πrc,所以rc=2π/f,所以只要定下其中一个的值就可以确定另一个的值。
另外由于该环节主要是用于选频,而整个放大电路的放大主要有基本差分放大环节承担,所以该处的放大倍数为1。
整个电路的multisim图如下:
根据前面各部分电路的参数计算办法算的各电阻、电容的参数入土中所示。
1)当输入信号的频率为中心频率,即500hz时,用示波器测的输出信号图如下:
由输出波形可以看出当输入1mv的差模信号时,输出约为1v,即放大倍数基本为1000
2)为了测出电路的输入电阻,我们在输入端接以个毫安表,测得其输入电流如下:
由图可知,当输入电压为1mv时,输入电流为79.765na,,所以输入电阻ri=ui/ii=117mohm》1mohm。
3)当输入的频率为1hz时,用示波器测得的波形如下:
由图可知,当输入频率为1hz时,输出波形几乎为直线,即虑掉了1hz频率的信号。
当输入的信号频率为1khz时,输出波形如下:
由图可知,输出电压u0《0.7u0标准,所以1khz的信号也被虑掉了。
通过以上两个信号的测试,我们可以看出该电路的带通频率范围大致在1hz到1khz时间,符合设计的要求。
4)电路的共模抑制比由共模抑制电路提供,由上面的计算可知,该部分的共模抑制比为无群大,远远大于70db.
学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子,不仅面临着期末考试,而且中间还有一些其他科目的实验,更为紧急的是,之前刚做完protel99的课程设计,本周必须完成模电的课程设计。任务对我们来说,显得很重。刚开始我借来了一份测量放大器的电路原理图,但离实际应用差距较大,有些器件很难找到,后来到网上搜索了一下相关内容,顺便到学校图书馆借相关书籍,经过不断比较与讨论,最终敲定了高保真放大器的电路原理图,并且询问了同学们关于元器件的参数情况。
经过这段课程设计的日子,我发现从刚开始的matlab到现在的pspice,不管是学习哪种软件,都给我留下了很深的印象。由于没有接触,开始学得很费力,但到后来就好了。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。
虽然最终实物做出来了,但这并不是我一个人做出来的。通过这次课程设计,我明白了一个团队精神的重要性,因为从头到尾,都是大家集体出主意,来解决中间出现的各种问题。从原理图的最终敲定,到波形的**,到元器件的选择与购买,到最后实物的焊接与调试,这都是大家分工合作的结果,正是因为大家配合得默契,每项工作都完成得很棒,衔接得很好,才使我们很快的完成了任务。
尽管现在只是初步学会了高保真音频功率放大器设计,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,不是吗?
这次设计虽然学到了很多东西,但有写苦难的问题都没好好考虑一下,都是同学帮忙或从网上找资料。当然这也与我的学习不精有一定的关系,但我还是建议学校能够给更多的时间,这样我们就可以有更多时间好好去考虑一些问题,这样学到的会更多。
另外就是,当我们开始做设计的时候,根本就不知道该如何下手,因为我们一个学期的理论学习其实不是很清楚学这些东西是用来干嘛用的。所以我建议学校能在课程设计之前给我们做一些有关课程的实际运用培训。
1、任国燕主编模拟电子技术实验指导书重庆科技学院 2024年11月。
1、 康华光主编电子技术基础-模拟部分(第五版)高等教育出版社 2024年 12月。
3、王振红电子技术综合实验及综合设计机械工业出版社 2024年3月。
4、赵淑范电子技术实验与课程设计,清华大学出版社,2024年8月。
集成运放op07cd 4件。
电阻14件。
电容2件。双综示波器1件
信号发生器1件。
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