測量放大器課程設(shè)計(jì)新報(bào)告

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： </p

2、><p>　　題 目: 測量放大器</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　三端固定穩(wěn)壓器CW7815,CW7915,10W電源變壓器，額定電流為</p><p>　　2A的整流橋OP07的運(yùn)算放大器，電容電阻及二極管若干 </p><p>　　要求完成的主要任務(wù):&

3、lt;/p><p>　　1.差模電壓放大倍數(shù) AVD＝1～500，可手動調(diào)節(jié)；</p><p>　　2.最大輸出電壓為± 10V，非線性誤差 < 0.5％ ；</p><p>　　3.在輸入共模電壓+7.5V～－7.5V范圍內(nèi)，共模抑制比 KCMR >105 ；</p><p>　　4.在AVD＝500時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰

4、－峰值小于1V；</p><p>　　5.通頻帶0～10Hz ；</p><p>　　6.直流電壓放大器的差模輸入電阻≥2MW （可不測試，由電路設(shè)計(jì)予以保證）。</p><p>　　7.設(shè)計(jì)并制作上述放大器所用的直流穩(wěn)壓電源。由單相220V交流電壓供電。交流電壓變化范圍為＋10％～－15％</p><p>　　8.設(shè)計(jì)并制作一個(gè)信號變換放大

5、器。將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號，用作測量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　1.第15周：理論講解</p><p>　　2. 第16周：理論電路設(shè)計(jì)，實(shí)際電路搭建相關(guān)測試</p><p><b>　　3.第17

6、周：答辯</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　中文摘要 …………………………

7、………………………5</p><p>　　英文摘要 …………………………………………………6</p><p>　　1．主要任務(wù)和要求 …………………………………………7</p><p>　　1.1任務(wù)要求 ………………………………………………7</p><p>　　1.2測量放大器 ……………………………………………7</p>

8、<p>　　1.3電源 ……………………………………………………8</p><p>　　1.3信號轉(zhuǎn)換器 ……………………………………………8</p><p>　　1.4測量放大系統(tǒng)簡介 ………………………………………8</p><p>　　2.測量放大器方案設(shè)計(jì)原理 ………………………………9</p><p>　　3.放大

9、電路方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ………………………………9</p><p>　　3.1方案列舉 ………………………………………………9</p><p>　　3.2論證比較 ………………………………………………11</p><p>　　4.信號變換放大器的設(shè)計(jì) …………………………………12</p><p>　　5.直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) ………………………

10、……………13</p><p>　　5.1設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………13</p><p>　　5.2直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)思路 ………………………………14</p><p>　　5.3直流穩(wěn)壓電源原理………………………………………14</p><p>　　5.4元件的選取 ……………………………………………15</p&g

11、t;<p>　　6.主要電路的參數(shù)計(jì)算 ……………………………………18</p><p>　　6.1放大電路的參數(shù)計(jì)算……………………………………18</p><p>　　6.2穩(wěn)壓電源的參數(shù)計(jì)算……………………………………19</p><p>　　7．仿真分析 ………………………………………………20</p><p>　　7

12、.1電源的仿真測試…………………………………………20</p><p>　　7.2 信號變換放大器的仿真測試 ……………………………21</p><p>　　7.3放大電路的仿真測試 ……………………………………22</p><p>　　7.4測量放大器頻率響應(yīng)的仿真測試 …………………………24</p><p>　　8．收獲與體會……………

13、…………………………………28</p><p>　　附件一 元器件清單…………………………………………29</p><p>　　附件二 參考文獻(xiàn)……………………………………………30</p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要由測量放大器、信號變換器、穩(wěn)壓電源三部分組成。測量放大器主要是

14、實(shí)現(xiàn)對微信號的測量，主要通過運(yùn)用集成運(yùn)放組成測量放大電路實(shí)現(xiàn)對微弱電信號的放大，要求有較高的輸入電阻，從而減少測量的誤差及對被測電路的影響，并要求放大器的放大倍數(shù)可調(diào)以實(shí)現(xiàn)對比較大的范圍的被測信號的測量，因而測量放大器的前級主要采用差分輸入的方式，然后經(jīng)過雙端信號到單端信號的轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)比較放大器進(jìn)行放大。</p><p>　　信號變換電路主要實(shí)現(xiàn)一段信號輸出到兩端輸出的轉(zhuǎn)變，主要采用的是經(jīng)過改進(jìn)的差分式放大電路

15、，信號變換在本設(shè)計(jì)中的用途主要是用于對測量放大電路的頻率相應(yīng)進(jìn)行測試。</p><p>　　穩(wěn)壓電源電路主要用于為運(yùn)放供電，包括測量放大電路及信號變化器中的運(yùn)放。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design mainly by the measuring amplifier, signal

16、converter, regulated power supply of three parts, measuring amplifier primarily the achievement of micro-signal measurement, mainly through the use of an integrated measurement of the composition of op-amp amplifier circ

17、uit to achieve the amplification of weak electrical signals, requiring a morea high input resistance, thereby reducing the measurement errors and the impact of the circuit under test and asked adjustable magnification th

18、e ampl</p><p><b>　　測量放大器</b></p><p>　　1.測量放大器系統(tǒng)的任務(wù)和要求</p><p><b>　　1.1任務(wù)要求</b></p><p>　　如圖1。輸入信號VI取自橋式測量電路的輸出。當(dāng)R1＝R2＝R3＝R4時(shí)，VI＝0。R2改變時(shí)，產(chǎn)生VI ≠0的電壓

19、信號。測量電路與放大器之間有1米長的連接線。</p><p><b>　　1.2測量放大器</b></p><p>　　1.差模電壓放大倍數(shù) AVD＝1～500，可手動調(diào)節(jié)；</p><p>　　2.最大輸出電壓為± 10V，非線性誤差 < 0.5％ ；</p><p>　　3.在輸入共模電壓+7.5V

20、～－7.5V范圍內(nèi)，共模抑制比 KCMR >105 ；</p><p>　　4.在AVD＝500時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰－峰值小于1V；</p><p>　　5.通頻帶0～10Hz ；</p><p>　　6.直流電壓放大器的差模輸入電阻≥2MW （可不測試，由電路設(shè)計(jì)予以保證）。</p><p><b>　　1.3電源<

21、/b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作上述放大器所用的直流穩(wěn)壓電源。由單相220V交流電壓供電。交流電壓變化范圍為＋10％～－15％。</p><p>　　1.4信號變換放大器</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)信號變換放大器。將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號，用作測量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號。</p><

22、;p>　　1.5測量放大器系統(tǒng)簡介</p><p>　　測量放大器系統(tǒng)組成的框圖如下所示。系統(tǒng)包括信號變化放大器電路、直流電壓放大器和直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　測量放大器系統(tǒng)各個(gè)組成部分的作用和指標(biāo)：</p><p>　　信號變換放大器：把函數(shù)發(fā)生器單端輸出信號經(jīng)信號變換放大器變換為直流電壓放大器的雙端輸入信號。</p><p&g

23、t;　　直流電壓放大器：要求差動輸入的直流電壓放大器，具有高的電壓差模增益，并具有低漂移、低噪聲輸出及高共模抑制比等特性。測試器差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)、共模抑制比、輸出噪聲電壓峰峰值、通頻帶。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源：改電源由單向220V交流電壓供電，輸出正負(fù)15V直流電壓，作為整個(gè)系統(tǒng)的電源。</p><p>　　圖中系統(tǒng)能測出直流電壓放大器頻率特性。</p>

24、<p>　　2測量放大器設(shè)計(jì)原理</p><p>　　測量放大器具有輸入阻抗高、共模抑制比大等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但由于電路的分析復(fù)雜，通常只給出理想情況下放大器的差模增益，而難以給出其在非理想情況下的共模抑制比表達(dá)式。</p><p>　　用分離元件構(gòu)建測量放大器需要花費(fèi)很多的時(shí)間和精力，而采用集成運(yùn)放放大器或差分放大器則是一種簡便而又可行的替換方案。</p&g

25、t;<p>　　用集成運(yùn)算放大器放大信號的主要優(yōu)點(diǎn):（1） 電路設(shè)計(jì)簡化，組裝調(diào)試方便，只需適當(dāng)配外接元件，便可實(shí)現(xiàn)輸入輸出的各種放大關(guān)系.（2） 由于運(yùn)放得開環(huán)增益都很高，用其構(gòu)成的防大電路一般工作的深度負(fù)反饋的閉環(huán)狀態(tài)，則性能穩(wěn)定，非線性失真小。（3） 運(yùn)放的輸入阻抗高，失調(diào)和漂移都很小，故很適合于各種微弱信號的放大。又因其具有很高的共模抑制比，對溫度的變化，電源的波動以及其他外界干擾獨(dú)有很強(qiáng)的抑制能力。<

26、/p><p>　　3放大電路方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　3.1列舉方案</b></p><p>　　方案一 帶電壓跟隨器的差動放大電路</p><p>　　利用高阻型的集成運(yùn)放，構(gòu)成電壓跟隨器，可以獲得很高的輸入電阻。因此，只要在差動放大電路的兩個(gè)輸入各加一個(gè)電壓跟隨器，即可提高簡單差動放大電路的輸入電阻。

27、其電路如下圖所示。</p><p><b>　　圖四 方案一電路圖</b></p><p>　　該測量放大器由運(yùn)A1和A2按同相輸入接法組成第一級差分放大電路，運(yùn)放A3組成第二級差分放大電路。該方案是比較通用的儀用放大電路。在第一級電路中，V1和V2分別加到A1和A2的兩輸入端，形成虛短和虛斷，通過計(jì)算可以得到電路的電壓增益，適當(dāng)?shù)倪x擇電阻可以實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的改變，并且

28、可以將R2用一個(gè)適當(dāng)阻值的電位器代替，通過調(diào)節(jié)電位器即可實(shí)現(xiàn)對放大倍數(shù)的控制。</p><p>　　該電路的優(yōu)點(diǎn)是，電路簡單，元件較少，A1和A2兩個(gè)放大器組成差分放大電路，可以有效地抑制共模信號，并且為雙端輸出，其共模放大倍數(shù)理論為0，因而可以大大的提高共模抑制比，并且由于輸入信號V1和V2都是A1、A2的同相端輸入，根據(jù)虛短和虛斷，流入放大器的電流為0，所以輸入電阻Ri為無窮大。并且要求兩運(yùn)放的性能完全相同,

29、這樣,線路除具有輸入電阻大的特點(diǎn)外，兩運(yùn)放的共模增益、失調(diào)及漂移產(chǎn)生的誤差也相互抵消。但由于本實(shí)驗(yàn)要求放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，通過電位器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，電位器的阻值無法準(zhǔn)確獲得，因而放大倍數(shù)無法準(zhǔn)確得到，因而，本方案并不能完全滿足實(shí)驗(yàn)要求，故舍棄本方案。</p><p><b>　　方案二 </b></p><p>　　主要是對第一種方案的合理改造，如圖五所示，電路前級放大仍

30、然采用差分式輸入的方式，采用雙端輸出，能有效地提高抑制共模抑制比，并且由于電路的零漂的影響主要來自第一級放大，因而第一級采用了差分式輸入的方式，就能有效地提高整個(gè)電路的共模抑制能力。然后再通過A3進(jìn)行信號變化，將雙端輸入信號轉(zhuǎn)變成為單端輸出。為提高電路的共模抑制能力，A3為節(jié)約成本仍采用OP07，為提高其共模抑制能力以及精準(zhǔn)度，為其加入了調(diào)零電路，并且為保證電路對稱，用固定電阻R9與可變電阻R14串聯(lián)后與R5進(jìn)行匹配，從而提高電路的對稱

31、性，減少溫度漂移的影響，然后再接一級比例放大，通過調(diào)節(jié)R12的阻值可改變整個(gè)電路的放大倍數(shù)。經(jīng)過仿真測試，基本能滿足實(shí)驗(yàn)要求，并且對于擴(kuò)展部分，可以將R12用一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)代替，用單片機(jī)對其阻值進(jìn)行控制即可滿足放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，并且經(jīng)過理論分析基本可以滿足步進(jìn)為1的要求。</p><p><b>　　圖五 方案二電路圖</b></p><p><b>　　3.2

32、論證與比較</b></p><p>　　綜合以上兩種方案分析可知：</p><p>　　方案一電路結(jié)構(gòu)簡單，易于定位和控制。該電路的優(yōu)點(diǎn)是，電路簡單，元件較少，A1和A2兩個(gè)放大器組成差分放大電路，可以有效地抑制共模信號，并且為雙端輸出，其共模放大倍數(shù)理論為0，因而可以大大的提高共模抑制比，并且由于輸入信號V1和V2都是A1、A2的同相端輸入，根據(jù)虛短和虛斷，流入放大器的電流為

33、0，所以輸入電阻Ri為無窮大。并且要求兩運(yùn)放的性能完全相同,這樣,線路除具有輸入電阻大的特點(diǎn)外，兩運(yùn)放的共模增益、失調(diào)及漂移產(chǎn)生的誤差也相互抵消。但由于本實(shí)驗(yàn)要求放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，通過電位器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，電位器的阻值無法準(zhǔn)確獲得，因而放大倍數(shù)無法準(zhǔn)確得到，不滿足要求。，因而，本方案并不能完全滿足實(shí)驗(yàn)要求，故舍棄本方案。</p><p>　　方案二基本包含了方案一的優(yōu)點(diǎn)，在其基礎(chǔ)上在方向輸入端接電阻，提高電路共模抑

34、制比。測量放大器的第一級有兩個(gè)同相放大器采用并聯(lián)方式，組成同相并聯(lián)差動。該電路具有阻抗較高的特點(diǎn)。方案二也在方案一的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)電位器，使增益能方便調(diào)節(jié)。由于在實(shí)際中很難達(dá)到電阻的精確匹配，運(yùn)算放大器也不可能達(dá)到完全一樣。而通過電位器調(diào)節(jié)既方便又節(jié)約成本，總體上能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)使其對成型方便調(diào)節(jié)。</p><p>　　故經(jīng)過對比后，方案二最為合理。</p><p>　　4.信號變換

35、放大器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)信號變換放大器，參見下圖。將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號，用作測量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號。</p><p>　　圖六 信號變換放大器作用</p><p>　　為了使信號不失真，就須

36、保證電路的對稱性。所以采用單端輸入雙端輸出的差動放大器進(jìn)行信號的變化。同時(shí)用高精度、低漂移的運(yùn)放來代替晶體三極管。本電路采用的運(yùn)放是OP07。</p><p>　　4.2 信號變換放大器的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　同相放大器接成射隨器，前端輸入進(jìn)行分壓，從而使Vo(+)=(1/2)Vin，反向放大器的AV=-R6/R2=-50/100=-1/2，使得Vo(-)=-(1/2)Vin，從而

37、實(shí)現(xiàn)不失真變換。設(shè)計(jì)電路圖如下：</p><p>　　圖七 信號變換電路圖</p><p><b>　　5直流穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作上述放大器所用的直流穩(wěn)壓電源。由單相220V交流電壓供電。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源

38、的測量：</p><p>　　交流電壓變化范圍為＋10％～－15％，同時(shí)AVD和KCMR應(yīng)保持不變。</p><p>　　5.2直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主

39、要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電。</p><p>　　5.3直流穩(wěn)壓電源原理</p><p>　　5.3.1 直流穩(wěn)壓源流程</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成，見下圖。</p><

40、p><b>　　其中： </b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?。?）整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電</p><p>　?。?）濾波電路：可以將整流電路輸出

41、電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p>　　5.3.2直流穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)方案圖 </p><p><b>　　方案如下圖</b></p><p>　　圖九 直流穩(wěn)

42、壓設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　5.4元件的選取</b></p><p>　　5.4.1 降壓部分</p><p>　　降壓部分主要由變壓器組成，由于要為雙電源運(yùn)放供電，因此要采用三抽頭的變壓器從而可以得到相位相反的兩個(gè)24V的交流源，輸入到下一級的整流橋，變壓器的型號為24V的輸出，功率要大于30W。 </p><

43、;p>　　5.4.2 整流部分</p><p>　　整流部分主要由四個(gè)二極管組成的整流橋組成，依據(jù)二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⑺膫€(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動電壓。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供

44、給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。經(jīng)過整流后的電流及電壓的波形變化如圖九所示。整流部分使用4個(gè)1N4007搭建的整流橋。</p><p>　　5.4.3 濾波電路</p><p>　　經(jīng)整流后的直流輸出電壓脈動性很大，不能直接使用。為了減少其交流成分，通常在整流電路后皆有濾波電 圖十 橋式整流電路工作波形</p><p>　　路。濾波電路的

45、主要任務(wù)是將整流后的單向脈動直流電壓中的紋波濾除掉，使其變成平滑的直流電。在小功率電路中采用電容濾波電路，將濾波電容C直接并聯(lián)在負(fù)載RL兩端，就可組成電容濾波電路。由于電容的儲能作用，使得輸出直流電壓波形比較平滑，脈動成分降低，輸出直流電壓的平均值增大。實(shí)驗(yàn)電路中使用1000μF的電解電容足以滿足電路的要求。</p><p>　　5.4.4選擇集成穩(wěn)壓器</p><p>　　選三端固定穩(wěn)壓

46、器CW7815和CW7915,其性能參數(shù)為：, 由于要輸出正負(fù)15V電壓，于是采用的是7815和7915三端集成穩(wěn)壓器，其中78系列輸出的為正電壓，79系列輸出的為負(fù)電壓。</p><p>　　穩(wěn)壓芯片7815主要參數(shù)： </p><p><b>　　輸出電壓15V</b></p><p>　　輸出電流可達(dá)1A

47、 </p><p>　　輸出晶體管SOA保護(hù) </p><p>　　7815極限值（Ta=25℃）</p><p>　　相關(guān)引腳 1--輸入 INPUT </p><p>　　2--地 GND 3--輸出 OUTPUT</p><p>　　在能滿足實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，盡可能簡化

48、電路，采用的是比較常用的穩(wěn)壓電源電路，主要利用兩個(gè)穩(wěn)壓芯片LM7815及LM7915產(chǎn)生所需要的±15V的電壓輸出，7915系列為三端負(fù)穩(wěn)壓電路，TO-220封裝，有不同的固定輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。</p><p>　　如圖，78系列和79系列的經(jīng)典接法如下：</p><p>　　圖十二 三端穩(wěn)壓器示意圖及其接法</p><p>　　由于運(yùn)放需要雙電源

49、供電，因而采用雙輸出的變壓器實(shí)現(xiàn)雙電源的輸出，運(yùn)放所需要的電源為15V，所以24V輸出的變壓器足以滿足要求，電源各部分組成如圖。</p><p>　　圖十三 直流穩(wěn)壓電源電路</p><p>　　6主要電路的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　6.1放大電路的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　第一級差模放大的電壓放大倍數(shù)計(jì)算：</p>

50、<p>　　由于運(yùn)放A1、A2均滿足虛短和虛斷，流入兩運(yùn)放的電流均可認(rèn)為為零，故有</p><p>　　VA=Vi1 VB=Vi2</p><p>　　VR2=Vi1-Vi2</p><p><b>　　得到: </b></p><p>　　運(yùn)放A3實(shí)際構(gòu)成求差電路,滿足關(guān)系式:</p>&

51、lt;p><b>　　帶入該關(guān)系式得到</b></p><p>　　運(yùn)放A4結(jié)成的是反向比例放大器,滿足關(guān)系式:</p><p>　　因而最終測量放大器的放大倍數(shù)為:</p><p>　　從式子中可以看到通過調(diào)節(jié)R12的值即可實(shí)現(xiàn)對測量放大器放大倍數(shù)的調(diào)節(jié),其前級主要用于抑制共模信號及提高整個(gè)電路的輸入電阻,并不承擔(dān)主要的放大任務(wù),放大主

52、要由最后一級比例放大器來完成,因而在電阻選擇上考慮到這方面因素,本設(shè)計(jì)前級放大器的放大倍數(shù)</p><p><b>　　最后一級放大倍數(shù) </b></p><p>　　而R12是一個(gè)100k的電位器，R7阻值為10k，故最后一級的增益最高可達(dá)500倍，最小增益可以小于1，完全可以滿足實(shí)驗(yàn)的基本要求，但滿足不了發(fā)揮部分的要求，因而在實(shí)際制作中將R12改為200k甚至更高

53、阻值的電位器，即可滿足放大倍數(shù)1~1000且手動可調(diào)的要求。</p><p>　　6.2 穩(wěn)壓電源的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源，設(shè)計(jì)要求當(dāng)單相 220V交流電壓供電時(shí)交流電壓變化范圍為+10%～-15％ ，仍能正常工作，，計(jì)算濾波電容值時(shí)，應(yīng)考慮整流二極管、7815、7915最小壓降Ud。</p><p>　　輸出±15V時(shí)，設(shè)計(jì)輸出電流至

54、少達(dá)到1A，二極管所承受的最大反響壓降為,所以選用1N4002型二極管。</p><p>　　在0.01 s內(nèi)電壓變化為</p><p>　　△Umax=U×(1-15%)-Ud-15=10.6V</p><p>　　C=△Q/△U=I.t/△U=0.5×0.01/10.6=943μF</p><p>　　其中U=24V（

55、變壓器輸出的交流電壓），Ud為7815和7915的最小壓降，設(shè)計(jì)取C=1000uF，在電源電壓比正常值小15％或大10％時(shí)，電路仍能滿足三端穩(wěn)壓器的最小壓降，沒有超出三端穩(wěn)壓器的耐壓范圍。</p><p>　　在確定好實(shí)驗(yàn)方案后，我依據(jù)設(shè)計(jì)的方案在仿真軟件MULTISIM中進(jìn)行仿真，并測量相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　7仿真分析</b></p>

56、<p>　　7.1 電源的仿真測試</p><p>　　對電源的測試，仿真結(jié)果如圖所示，具體數(shù)據(jù)如表一所示。</p><p>　　圖十四 電源仿真測試</p><p>　　表一 直流穩(wěn)壓電源的測試參數(shù)</p><p>　　分析：經(jīng)數(shù)據(jù)分析，誤差在范圍內(nèi)，達(dá)到題目要求，能很好的為后面電路提供電源及測試需要。</p>

57、<p>　　7.2 信號變換放大器的仿真測試</p><p>　　把信號變換器的電路部分單獨(dú)拿出，接上信號源輸出，信號源輸出電壓峰峰值VP-P=10mV，頻率F=100Hz 。用示波器觀察兩端輸出的波形，并測量其大小。</p><p>　　圖十五 信號轉(zhuǎn)換器仿真圖</p><p>　　分析： 有仿真結(jié)果可知，信號源的輸入信號分別在Vo1,Vo2處分得

58、1/2的信號，從而使Vo(+)=(1/2)Vin，反向放大器的AV=-R4/R5=-50/100=-1/2，使得Vo(-)=-(1/2)Vin，從而實(shí)現(xiàn)不失真變換。信號轉(zhuǎn)換器電路符合題目要。</p><p>　　7.3放大電路的仿真測試</p><p>　　仿真電路如圖十六，可選擇放大倍數(shù)為100、250、1000和1~1000倍。改變電橋阻值即可改變輸入電壓進(jìn)行不同參數(shù)的測量。

59、</p><p>　　用萬用表測電橋的輸出電壓及測量放大器放大后的電壓。由表達(dá)式</p><p>　　，選擇放大倍數(shù)為1~1000倍時(shí)，當(dāng)R12調(diào)至50kΩ,時(shí)，</p><p><b>　　放大倍數(shù)。</b></p><p>　　圖十六 可放大1000倍電路圖</p><p>　　圖十七 放

60、大電路放大100倍仿真</p><p>　　圖十八 放大電路放大250倍仿真</p><p>　　圖十九 放大電路放大1000倍仿真</p><p>　　表二 測量放大電路的仿真測試</p><p>　　表三 放大電路的仿真測試</p><p>　　分析：由表二和表三對放大電路的仿真測試，可知放大電路在很小的誤差范

61、圍內(nèi)，通過改變R12的阻值，可以實(shí)現(xiàn)對輸入的差模信號放大1000倍的要求，同時(shí)由于電路采用的是差動放大電路，且雙端輸出，有很高的共模抑制比，所以放大電路滿足實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　7.4 測量放大器的頻率響應(yīng)測試</p><p><b>　　仿真電路如圖。</b></p><p>　　圖二十 測量放大器頻率響應(yīng)電路</p>

62、<p>　　首先要對信號變換電路進(jìn)行調(diào)零，接入端接，及輸入端直接接地。用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生信號源，然后將輸出信號通過信號變換電路將單端輸出轉(zhuǎn)變成雙端輸出，再將信號變換器的輸出信號接到測量放大器的輸入端，合理的設(shè)置電壓及測量放大器的放大倍數(shù)，然后示波器1端接信號變換器的輸出端，另一端接電路的輸出端，并改變函數(shù)信號發(fā)生器的輸出頻率,計(jì)算不同頻率下的放大倍數(shù),得出測量放大器的頻率相應(yīng)。 </p><p>　

63、　函數(shù)發(fā)生器輸出電壓峰峰值VP-P=20mV，頻率F=50Hz 。用示波器觀察輸入端與輸出端的波形，并進(jìn)行比較計(jì)算。把R12調(diào)至50kΩ，仿真結(jié)果見圖。</p><p>　　圖二十一 頻率響應(yīng)放大250倍仿真</p><p>　　分析：示波器1端接信號變換器的輸出端，另一端接電路的輸出端。測量放大電路的放大倍數(shù) 。</p><p>　　當(dāng)R12=50kΩ時(shí)，=25

64、0 。 </p><p>　　由仿真結(jié)果計(jì)算出， </p><p>　　誤差為1.54% 。</p><p>　　圖二十二 頻率響應(yīng)放大500倍仿真</p><p>　　分析：當(dāng)R12=100kΩ時(shí)，=500 。 </p><p>　　由仿真結(jié)果計(jì)算出， </p><p><b&g

65、t;　　誤差為0.6% 。</b></p><p>　　表四 預(yù)置放大倍數(shù)為一的頻率響應(yīng)測試</p><p>　　分析：通過以上對放大電路的頻率相應(yīng)的仿真測試，放大電路可以在很大的頻率范圍內(nèi)，對輸入的微小信號進(jìn)行放大，并且誤差很小，完全滿足實(shí)驗(yàn)要求0～10HZ的頻率要求，完成了實(shí)驗(yàn)發(fā)揮部分對通頻帶展寬0～100HZ以上的要求。</p><p><

66、b>　　8.收獲與體會</b></p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓我懂得首先要對設(shè)計(jì)原理搞懂，才能在設(shè)計(jì)內(nèi)容方面游刃有如。我也從中加深了對差分放大器的各項(xiàng)指標(biāo)的理解與應(yīng)用，例如它的共摸抑制比，輸入輸出阻抗的大小，通頻帶與增益之間的關(guān)系，我掌握了測量放大器的性能測量方法。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間定在我們考試期間，所以任務(wù)還是相當(dāng)重的。一方面要準(zhǔn)備考試，一方面

67、要準(zhǔn)備課程設(shè)計(jì)，每天都在忙碌著，也鍛煉了我們合理利用時(shí)間的能力。</p><p>　　在這次的課程設(shè)計(jì)中我遇到了不少的問題。</p><p>　　我的課程設(shè)計(jì)獨(dú)立的直流穩(wěn)壓源，好在我們曾經(jīng)做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可是由于我們做的是78系列的電路，我所需要的還有79系列的，對于各個(gè)引腳的功能和解法總是和78系列弄混淆，最后通過查閱資料才弄明白，雖然這是一些很基礎(chǔ)的問題，可是我們還是要認(rèn)真的對待。<

68、;/p><p>　　可能是由于設(shè)備的原因，導(dǎo)致最后的結(jié)果調(diào)試不出來，但是我不曾灰心，結(jié)果不是最重要的，最終的是我在這次課程設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多。在仿真設(shè)計(jì)中，有的電路圖沒有仿真出來，這一方面是由于時(shí)間比較緊，另一方面是由于對軟件和電路不是很熟悉，也說明電路的設(shè)計(jì)還有一些問題。</p><p>　　由于對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)，我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)

69、驗(yàn)手冊，對知識系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的方向。正所謂“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，只有自己動手做過了，才能更貼切更深刻的掌握所學(xué)的知識，使自己進(jìn)一步的提高。盡管課程設(shè)計(jì)是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識，但是還有很多地方理解領(lǐng)悟不到位，所以查閱資料使必不可少的，這就養(yǎng)成了我們自己學(xué)習(xí)的

70、方式。</p><p>　　這次課設(shè)沒有做實(shí)物電路，仿真圖中有一些問題，由于對multisim這個(gè)軟件運(yùn)用得還不是很熟練，還有一些問題不能解決。</p><p>　　總的來說，課程設(shè)計(jì)是一門與專業(yè)機(jī)密相關(guān)的課程，給了我很多專業(yè)知識，同時(shí)在一定程度上提高了我的專業(yè)技能，還教給我許多的道理。通過課程設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)到了知識，而且從中學(xué)到了解決問題的方法，這也是一個(gè)鍛煉自己的機(jī)會。</p&g

71、t;<p><b>　　附錄1.元件清單</b></p><p><b>　　附錄2.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第三版，吳友宇主編，清華大學(xué)出版社</p><p>　　2、《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，孫梅生等編著，高等教育出版社 </p><p>

72、　　3、《1999年全國電子競技大賽試題分析》 人民郵電出版社</p><p>　　4、《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 第三版 康華光主編，高等教育出版社</p><p>　　5. 《電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試》 第三版，謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　6．《電子CAD與OrCAD實(shí)用教程》 王輔春 北京：機(jī)械工業(yè)出版社<