測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)姓 名 院 系 專 業(yè) 年 級(jí) 學(xué) 號(hào) 2 指導(dǎo)教師 年 月 日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。此聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）使用授權(quán)聲明本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交論文（設(shè)計(jì)）的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存論文（設(shè)計(jì)）的印

2、刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文（設(shè)計(jì)） ；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布論文（設(shè)計(jì)）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）論文作者（簽名）： 年 月 日畢業(yè)論文開題報(bào)告畢業(yè)論文開題報(bào)告姓名性別男學(xué)院年級(jí)學(xué)號(hào)題 目測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)課題來源教師推薦課題類別應(yīng)用研究選題意義（包括科學(xué)意義和應(yīng)用前景，研究概況，水平和發(fā)展趨勢(shì)，列出主要參考文獻(xiàn)目錄）：測(cè)量放大器是一種高增益、直流耦合放大器，它具有差分輸入、高輸入阻抗和高共摸抑制比等特點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域中，常需要對(duì)遠(yuǎn)離運(yùn)放的多路信號(hào)進(jìn)行測(cè)

3、量，由于信號(hào)遠(yuǎn)離運(yùn)放，兩者地電位不統(tǒng)一，不可避免地長(zhǎng)存在長(zhǎng)線干擾和傳輸網(wǎng)絡(luò)阻抗不對(duì)稱引入的誤差。為了抑制干擾，運(yùn)放通常采用差動(dòng)輸入方式，對(duì)微弱信號(hào)放大一定的倍數(shù),內(nèi)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的低噪聲高增益。但是由于遠(yuǎn)程電路傳輸分析復(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。幾乎現(xiàn)階段每個(gè)完整的電子產(chǎn)品中都離不開放大器,而放大器性能的提高對(duì)電子產(chǎn)品的功能起著重要的決定作用，所以精密運(yùn)算放大器是未來發(fā)展的重大方向。主要參考文獻(xiàn)： 1.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) ，吳友宇 主編，清華大學(xué)出版社，2009 2.新型集成電路的應(yīng)用-電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) ，梁宗善 主編，華中科技大學(xué)出

4、版社 3.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試第三版，謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版社 4.實(shí)用單元電路及其應(yīng)用，黃繼昌、張海貴，人民郵電出版社 5.模擬電子電路基礎(chǔ) ， 王衛(wèi)東、江曉安， 西安電子科技大學(xué)出版社，2003 6.電路與電子簡(jiǎn)明教程 ，王槐斌、吳建國(guó)、周國(guó)平，華中科技大學(xué)出版社，2006 7.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) ，孫梅生等編著，高等教育出版社研究主要內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果（說明具體研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題，預(yù)期結(jié)果和形式，如在理論上解決哪些問題及其價(jià)值，或應(yīng)用的可能性及效果）： 首先要了解方案的設(shè)計(jì)與論證，其次要掌握設(shè)計(jì)原理及主要電路的參數(shù)計(jì)算，最后仿真分析。 在放大器仿真中,當(dāng)輸入電壓比較大時(shí),輸

5、出電壓仍然按原有的倍數(shù)進(jìn)行放大。如輸入為 5v 時(shí)，在放大倍數(shù)為 250 倍時(shí)，輸出電壓可達(dá) 1.25v。在實(shí)際應(yīng)用中，輸出電壓由于受到運(yùn)放的電軌影響，它只能輸出比運(yùn)放電壓少。例如運(yùn)放運(yùn)行電壓為15v 時(shí)，在比較好的運(yùn)放中，輸出電壓可達(dá)14.8v，所以要盡可能的多試驗(yàn)采取平均值來減少誤差，并采取不同的方案和軟件來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，找到最效果最好的方案，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。擬采取的研究方法和技術(shù)路線（包括理論分析、計(jì)算，實(shí)驗(yàn)方法和步驟及其可行性論證，可能遇到的問題和解決方法，以及研究的進(jìn)度與計(jì)劃）：研究方法，通過不同實(shí)驗(yàn)方案不斷精確數(shù)據(jù)：方案一：直接采用高精度 op 放大器結(jié)成懸置電橋差動(dòng)放大器。方案二

6、： 采用比較通用的儀用放大器。方案三： 主要是對(duì)第二種方案的合理改進(jìn)技術(shù)路線：設(shè)計(jì)電路1主要電路參數(shù)計(jì)算2仿真分析可能遇到的問題：可能會(huì)有遇到?jīng)]有掌握的芯片和軟件，可能得到的數(shù)據(jù)與理論不符，電路的結(jié)果可能與預(yù)期結(jié)果不同。我會(huì)努力掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，及時(shí)請(qǐng)教老師同學(xué)，實(shí)驗(yàn)電路認(rèn)真分析，耐心的分析理論以及重要參數(shù)，將實(shí)驗(yàn)完美完成。研究的進(jìn)度與規(guī)劃2013.3.32013.3.28 開題報(bào)告。2013.3.282013.5.1 提出并設(shè)計(jì)出相關(guān)電路圖，仿真調(diào)試。2013.5.22013.5.20 在前面研究和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上撰寫論文.2013.5.21 準(zhǔn)備論文答辯指導(dǎo)教師意見（對(duì)論文選題的意義、應(yīng)用性

7、、可行性、進(jìn)度與計(jì)劃等內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，填寫審核結(jié)果：同意開題、修改后再開題、不同意開題）： 簽名： 年 月 日院（系）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （簽章） 年 月 日畢業(yè)論文結(jié)題報(bào)告畢業(yè)論文結(jié)題報(bào)告姓名性別男學(xué)院年級(jí)學(xué)號(hào)題 目測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)課題來源教師推薦課題類別應(yīng)用研究本課題完成情況介紹（包括研究過程、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果分析、存在的問題及應(yīng)用情況等。 ） 整個(gè)設(shè)計(jì)研究是在不斷的網(wǎng)上及書本學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并在老師的指導(dǎo)下，了解并掌握理論知識(shí)，首先是設(shè)計(jì)原理的理解，元件的認(rèn)知以及電路的組建以及后期的仿真，最終逐步的將實(shí)驗(yàn)構(gòu)建完成，實(shí)驗(yàn)過程中由于元件還有方案選取不當(dāng)給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定影響，不過在后續(xù)

8、的研究中優(yōu)化了電路，選擇了最佳的元器件最終實(shí)驗(yàn)還算圓滿的完成。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與理論值有適當(dāng)?shù)钠?，不過在實(shí)驗(yàn)允許范圍之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中存在對(duì)仿真軟件使用的問題，導(dǎo)致有些數(shù)據(jù)不大準(zhǔn)確，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差，以及相關(guān)軟件的混淆。在后期的學(xué)習(xí)中，設(shè)計(jì)原理已經(jīng)掌握并能順利結(jié)合實(shí)驗(yàn)器件按照設(shè)想集合起來順利完成實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日院（系）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見：（公章） 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)畢業(yè)論文成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)院： 學(xué)號(hào)：姓 名總成績(jī)：題 目評(píng)閱人評(píng)語評(píng)定成績(jī)： 簽名： 年 月 日答辯小組評(píng)語答辯成績(jī)： 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日注：總成績(jī)=指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)（50%）+評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)（2

9、0%）+答辯成績(jī)（30%） ，將總成績(jī)由百分制轉(zhuǎn)換為五級(jí)制，填入本表相應(yīng)位置。目 錄1 摘要.2 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì).2.1 放大器 .2.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換器 .2.3 電源電路的設(shè)計(jì) .3 主要參數(shù)的計(jì)算.3.1 放大器參數(shù)計(jì)算 .3.2 電源參數(shù)計(jì)算 .4 仿真分析.4.1 調(diào)試儀器 .4.2 電源的仿真測(cè)試 .4.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換器的仿真測(cè)試 .4.4 放大器的仿真測(cè)試 .5 小結(jié).元件清單.原理圖.參考文獻(xiàn).目錄頁無需加頁碼及頁眉本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)孫永杰（信息與電氣工程學(xué)院，電氣自動(dòng)化專業(yè)，2009 級(jí) 3 班，20093615594）摘摘 要：要：本設(shè)計(jì)主要由測(cè)量放

10、大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電源三部分組成。測(cè)量放大器是源于運(yùn)算放大器，專門精密差分的放大器，通過集成電路對(duì)微電信號(hào)放大，實(shí)現(xiàn)對(duì)微信號(hào)的測(cè)量，所以需要較高的輸入電阻來減少測(cè)量的誤差以及對(duì)被測(cè)電路的影響。并要求可調(diào)放大器的倍數(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)較大范圍信號(hào)的測(cè)量。測(cè)量放大器前級(jí)主要用差分輸入，經(jīng)過雙端信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過放大器進(jìn)行放大。信號(hào)變換電路主要是是將一端信號(hào)輸出轉(zhuǎn)變成兩端信號(hào)輸出，主要采用的是經(jīng)過改進(jìn)的差分放大電路，在本設(shè)計(jì)中主要用以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量放大電路頻率的測(cè)試。穩(wěn)壓電源電路主要為測(cè)量放大器及信號(hào)變化器的運(yùn)放供電。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：測(cè)量放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電源 measuring amplif

11、ier designsun yongjiecollege of information and electrical engineering, electrical automation, 2009 3 classes, 20093615594abstract: primarily by the design of three parts measuring amplifiers, signal converters, power supply. measuring amplifier is derived from the operational amplifier, specificall

12、y precision differential amplifier integrated circuit micro-electrical signal amplification, micro signal measurement, high input resistance to reduce measurement error and the circuit under test. and require multiples of adjustable amplifier in order to achieve a larger range of signal measurements

13、. measurement of the differential input of the pre-amplifier stage with double-ended signal to a single-ended signal conversion, and then amplified through the amplifier. the signal converting circuit is one end of the signal output is converted into a signal output at both ends, is mainly used in t

14、he improved differential amplifier circuit, the amplifying circuit frequency measurement test is primarily used in this design. the power supply circuit for measuring amplifier and signal changes of the op-amp power supply.key words: measuring amplifier, signal converters, power supply本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2測(cè)量放大器的設(shè)

15、計(jì)測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)2.1 低噪聲前置放大器低噪聲前置放大器方案一：方案一：直接采用高精度 op 放大器結(jié)成置懸電橋差動(dòng)放大器。利用放大器實(shí)現(xiàn)雙端輸入信號(hào)到單端輸出的轉(zhuǎn)變，放大主要通過電阻與下一級(jí)反向比例放大器進(jìn)行耦合獲得。這個(gè)電路主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但其對(duì)結(jié)構(gòu)工藝要求不高，輸入阻抗低，失調(diào)電壓和失調(diào)電流等參數(shù)也會(huì)因?yàn)榉糯笃鞅旧硇阅艿南拗茻o法達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，并且該方案無法抑制放大器本身的零漂及共模信號(hào)產(chǎn)生，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，雖然設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)單，但仍然放棄該方案。方案二：方案二：采用實(shí)驗(yàn)室常用放大器。第一級(jí)差分放大電路是由運(yùn)放 a1、a2 按同相輸入法組成。再將運(yùn)放 a3 組成第二級(jí)差分放大電路

16、。在第一級(jí)差分放大電路中，通過將 v1 加到a1 輸入端形成虛短，v1v2 加到 a2 形成虛斷，通過計(jì)算可以得到電路的電壓增益，可以適當(dāng)?shù)淖儞Q電阻的阻值以可實(shí)放大倍數(shù)的改變，可以用一個(gè)可調(diào)節(jié)阻值的電位器代替 r1 來實(shí)現(xiàn)對(duì)放大倍數(shù)的控制。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所需要的元器件較少，a1 和 a2 兩個(gè)放大器本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3所形成的第一級(jí)差分放大電路為雙端輸出，共模放大倍數(shù)理論為 0，可以大大的提高共模抑制比，有效地抑制共模信號(hào)，并且 a1、a2 的同相端輸入信號(hào) v1v1 形成虛短和虛斷，可以得到流入放大器的電流為 0，所以輸入電阻 ri 為無窮大。設(shè)計(jì)需要兩運(yùn)放的性能完全相同,該方案

17、除輸入電阻無窮大的特點(diǎn)外，a1、a2 的共模增益、失調(diào)及漂移產(chǎn)生的誤差也相互抵消。由于本設(shè)計(jì)要求放大的倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)后電位器的阻值無法準(zhǔn)確獲得，因而該方案不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，舍棄該方案。 方案三：方案三：方案三是基于方案二上進(jìn)行的優(yōu)化改造，電路前級(jí)放大仍采用兩運(yùn)放相同輸入法組成，采用雙端輸出雙端輸入，能有效地控制共模抑制比。第一級(jí)放大采用差分輸入，減少了電路零漂的影響，能夠有效地提高電路的共模抑制能力。然后再通過 a3 信號(hào)實(shí)現(xiàn)雙端輸入信號(hào)到單端輸出的轉(zhuǎn)變。為了在節(jié)約成本同時(shí)提高電路的共模抑制能力，a3 仍采用 op07。同時(shí)加入了凋零電路來提高其共模抑制能力以及精準(zhǔn)度，用可本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

18、4變電阻 r7 與固定電阻 r6 串聯(lián)后與 r5 進(jìn)行匹配，保證了電路的對(duì)稱性，從而減少溫度漂移對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，然后再接一級(jí)比例放大，通過對(duì)電阻 r12 的的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路的放大倍數(shù)的改變。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)仿真，基本符合要求。對(duì)于擴(kuò)展部分，可以將用一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)替換電阻 r12，用單片機(jī)控制其阻值即可大道放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，經(jīng)過理論研究分析，該方案基本可以滿足步進(jìn)為 1 的要求，將采用本電路。 2.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換器信號(hào)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)要求將單端輸入信號(hào)不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號(hào)，用作測(cè)量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號(hào)。一般采用單端輸入雙端輸出的差動(dòng)放大器進(jìn)行信號(hào)的變化。為了保證電路的精度，必須保證電路的對(duì)稱性，

19、所以仍采用高精度低漂移的 op07 作為運(yùn)放。將同相放大器接成射隨器，把前端輸入分壓，使 vo(+)=(1/2)vin，反向放大器的 av=-r6/r2=-50/100=-1/2，使得 vo(-)=-(1/2)vin，實(shí)現(xiàn)信號(hào)不失真轉(zhuǎn)換。經(jīng)過反復(fù)研究設(shè)計(jì)確定如下電路圖，此電路從同相端入，滿足輸入高阻抗的要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)52.3 電源電路的設(shè)計(jì)電源電路的設(shè)計(jì)電源電路主要由變壓部分、整流部分、濾波部分和穩(wěn)壓部分組成，這里直接采用比較常用的穩(wěn)壓電源電路，既能簡(jiǎn)化電路，又能滿足實(shí)驗(yàn)要求。主要利用穩(wěn)壓芯片 lm7915 及 lm7815 產(chǎn)生所需要的15v 的電壓輸出。 運(yùn)放需要雙電源供電，所以采用雙

20、輸出的變壓器實(shí)現(xiàn)，18v 輸出的變壓器就能滿足要求，電源各部分組成如圖。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)62.3.1 降壓部分降壓部分降壓部分主要由變壓器組成，直接采用三抽頭的變壓器為雙電源運(yùn)放供電，可以得到相位相反的兩個(gè) 18v 的交流源，輸入到下一級(jí)的整流橋，變壓器為 18v 的型號(hào)輸出，功率大于 10w。 2.3.2 整流部分整流部分整流部分主要由二極管組成的整流橋組成，利用二極管的單向?qū)щ娦詫⑺膫€(gè)二極管分為兩組，與變壓器副邊極性分別導(dǎo)通，將變壓器負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，以便負(fù)載上始終有一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是波形平穩(wěn)，電源利用率高。整流后電路

21、電流電壓波形如圖。整流部分采用的是耐壓值高于 45v 的成品整流堆。2.3.3 濾波電路濾波電路整流后的直流輸出電壓不穩(wěn)定，通常在整流電路后有濾波電路，減少整流后的單向脈動(dòng)直流電壓中脈動(dòng)性，過濾掉整流后的波紋使其成為平滑的直流電。一般電本科畢業(yè)設(shè)計(jì)7路中電容濾波電路，濾波電容 c 直接并聯(lián)在負(fù)載 rl 兩端，形成電容濾波電路。利用電容儲(chǔ)能的作用，使輸出直流電脈動(dòng)成分降低，電壓波形更加平滑，輸出直流電壓的平均值增大。 2.3.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓部分主要由穩(wěn)壓芯片組成。為了防止產(chǎn)生自激，在穩(wěn)壓芯片兩端各加頻率補(bǔ)償?shù)碾娙?，這樣輸出的直流基本就穩(wěn)定了，足以滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求。穩(wěn)壓芯片通常選用輸

22、出為正 15v 的 lm7815 和輸出是負(fù)15v 的 lm7915。為了濾除電路中可能存在的高頻影響，尾端通常加上 470f 的電容。穩(wěn)壓芯片 lm7815 的主要參數(shù)：輸出電流可以按照要求達(dá)到 1a 輸出晶體管 soa 保護(hù)輸出電壓有：15v 7815 極限值（ta=25）vi-輸入電壓(vo=24v)40v (v0=518v)35v 引腳1-輸入 input 2-地 gnd 3-輸出 output 7915 系列為三端負(fù)穩(wěn)壓電路，有不同的固定輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。lm7815 和 lm7915 接法如下圖：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)8 78,79 系列經(jīng)典接法3 設(shè)計(jì)原理及主要電路的參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)原理及

23、主要電路的參數(shù)計(jì)算3.1 前端放大電路前端放大電路集成運(yùn)算放大器放大信號(hào)的優(yōu)點(diǎn): (1)電路設(shè)計(jì)、組裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便，適當(dāng)?shù)慕尤朐憧煞糯筝斎胼敵?(2)由于放大電路一般處于深度負(fù)反饋閉環(huán)狀態(tài)，滿足高增益的開環(huán)運(yùn)放，性能比較穩(wěn)定，失真小。 (3)運(yùn)放有很高的共模抑制比，對(duì)外界的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。運(yùn)放輸入阻抗高，幾乎沒有失調(diào)和漂移，很適合各種微弱信號(hào)的放大。 第一級(jí)差模放大的電壓放大倍數(shù)計(jì)算：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)9運(yùn)放 a1、a2 均滿足虛短和虛斷，流入 a1、a2 的電流可視為零，所以 va=vi1 vb=vi2 vr10=vi1-vi2 1098211010rrrvvrvoor運(yùn)算可以得出: )

24、(1 (2110981010982110iiroovvrrrvrrrrvv a3 運(yùn)放構(gòu)成求差電路滿足關(guān)系式: )(21353ooovvrrv帶入得 )()(211010983521353iiooovvrrrrrrvvrrva4 運(yùn)放構(gòu)建反向比例放大器,滿足關(guān)系式: 31112ooutvrrv最后得到運(yùn)算放大器倍數(shù)為： )(101098311512rrrrrrrrav由以上結(jié)果可以得出通過調(diào)節(jié) r12 的值就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量放大器放大倍數(shù)的調(diào)節(jié),放大器的前級(jí)只起到了抑制共模信號(hào)和提高輸入電阻的作用，,放大任務(wù)主要由最后一級(jí)比例放大器來完成,考慮到這些因素，本設(shè)計(jì)前級(jí)放大器放大倍數(shù) 5050100

25、5010010100)(101098351kkkkkkrrrrrrav最后一級(jí)放大倍數(shù) 11122rrav電阻 r12 是一個(gè) 100k的電位器，r11 阻值為 10k的常用電阻，所以最后一級(jí)的最小增益可以小于 1，最高增益可調(diào)至 500 倍，基本上可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，但考慮到發(fā)揮部分的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中將 r12 改為 200k或者更高阻值的電位器，就可以實(shí)現(xiàn)手調(diào)放大倍數(shù) 11000 倍的要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)103.3 電源參數(shù)的計(jì)算電源參數(shù)的計(jì)算設(shè)計(jì)要求直流穩(wěn)壓電源為單相 220v 交流電壓供電，交流電壓變化范圍為+10%-15 ，輸出基本不變，能夠繼續(xù)正常工作，計(jì)算濾波電容值時(shí)，特別注意

26、整流二極管、lm7815、lm7915 最小壓降。 （二極管為 0.7v，lm7815 及 lm7915 為ud）在交流電壓輸出15v 時(shí)，輸出電流應(yīng)該達(dá)到 500 ma 以上，在單向 220v 交流電運(yùn)作下 0.01 s 內(nèi)的電壓變化為umax=u(1-15%)-ud-15=3.38v2c=q/u=i.t/u=0.50.01/3.38=1478f實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中 c=2000f（在實(shí)物上直接焊接 4700f）就能夠滿足要求。4 仿真分析仿真分析 在設(shè)計(jì)好方案后，按照方案在仿真軟件 multisim 中進(jìn)行仿真，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。 4.1 電源的仿真測(cè)試電源的仿真測(cè)試 對(duì)電源仿真測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)如下：

27、電源仿真圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)11表一電源仿真測(cè)試參數(shù)+15v 輸出端電壓-15v 輸出端電壓理論值+15.0 v-15.0 v測(cè)量值+15.51 v-15.656 v誤差3.48%4.37%經(jīng)過分析，雖然有誤差，但仍在實(shí)驗(yàn)允許范圍內(nèi)，能夠較好的為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供電源。 4. 2 信號(hào)轉(zhuǎn)換器的仿真測(cè)試信號(hào)轉(zhuǎn)換器的仿真測(cè)試 將電路中信號(hào)變換器單獨(dú)拿出接上函數(shù)發(fā)生器，設(shè)定輸出電壓峰峰值 vp-p=1mv，頻率 f=2hz。用示波器觀察兩端輸出的波形，記錄并測(cè)量其大小。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)12 分別調(diào)整 r6、r7 的阻值直到輸出端 1 與輸出端 2 的輸出電壓值大小都為 1mv。仿真結(jié)果如圖所示：信號(hào)變換電路仿真結(jié)果

28、分析上圖可知，設(shè)計(jì)的信號(hào)變換電路符合實(shí)驗(yàn)要求，能夠較好的為下級(jí)電路將單端輸出轉(zhuǎn)變雙端輸出，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了較好的輸入方式。4.3 前端放大電路的仿真測(cè)試前端放大電路的仿真測(cè)試仿真電路如下圖，通過改變電橋阻值進(jìn)行不同參數(shù)的測(cè)量，可以選擇放大倍數(shù)為1、100、1000 和 11000 倍。前端放大電路測(cè)試仿真圖用萬用表分別測(cè)量測(cè)量放大器放大后的電壓及電橋的輸出電壓。再根據(jù)表達(dá)式當(dāng)放大倍數(shù)為 11000 倍 r12 調(diào)至 50k 時(shí)，放大倍數(shù)av=250。)(101098311512rrrrrrrrav本科畢業(yè)設(shè)計(jì)13 前端放大器仿真分析上圖可以得到，當(dāng) r19=5k 時(shí)，vi=5v ， vout=

29、1.25kv ，放大倍數(shù) ：經(jīng)實(shí)驗(yàn)仿真得出的結(jié)果與之前測(cè)量估算值一致，可以得到測(cè)量放大器電路的設(shè)計(jì)是滿足要求的。 4.3 測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)測(cè)試測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)測(cè)試測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)的仿真電路圖：250525. 1vkvvinvoutav本科畢業(yè)設(shè)計(jì)14測(cè)量放大器仿真電路圖 首先要調(diào)零信號(hào)變換電路，按設(shè)計(jì)進(jìn)行接入端連接。調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)源，將輸出信號(hào)由單端輸出轉(zhuǎn)變成雙端輸出，再將輸出信號(hào)接到測(cè)量放大器的輸入端，根據(jù)需要設(shè)置測(cè)量放大器的放大倍數(shù)及輸出電壓，然后再用交流毫伏表測(cè)量信號(hào)變換電路和測(cè)量放大器的輸出電壓，記下不同信號(hào)發(fā)生器輸出頻率下的放大倍數(shù)，首先要對(duì)信號(hào)變換電路進(jìn)行調(diào)

30、零，同樣是將輸入短接，及輸入端直接接地，然后調(diào)節(jié)用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)源，然后將輸出信號(hào)通過信號(hào)變換電路將單端輸出轉(zhuǎn)變成雙端輸出，再將信號(hào)變換器的輸出信號(hào)接到測(cè)量放大器的輸入端，合理的設(shè)置輸出電壓及測(cè)量放大器的放大倍數(shù)，然后用交流毫伏表測(cè)測(cè)量放大器和信號(hào)變換電路本科畢業(yè)設(shè)計(jì)15的輸出電壓，并改變函數(shù)信號(hào)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(cè)量放大器的頻率響應(yīng)。設(shè)置輸出電壓峰峰值 vp-p=1mv，頻率 f=1hz ，用示波器觀察輸入輸出端的波形，然后計(jì)算比較。把 r12 調(diào)至 50k，仿真結(jié)果如下圖：電路仿真結(jié)果 示波器兩端分別接信號(hào)變換器和電路的輸出端。測(cè)量放大電路的放大倍數(shù)

31、。由公式 當(dāng) r12=50k 時(shí)，=250 。av設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果為)1 (1098311512rrrrrrrvivoutav41.249047. 2527.510mvmvvinvoutav本科畢業(yè)設(shè)計(jì)16下表為頻率響應(yīng)記錄：頻率響應(yīng)記錄表格輸入頻率輸入頻率（hz）函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器電壓峰峰值電壓峰峰值信號(hào)轉(zhuǎn)換器信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出電壓輸出電壓預(yù)置的預(yù)置的放大倍數(shù)放大倍數(shù)輸出電壓輸出電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)計(jì)算值計(jì)算值1 1 mv2.046 mv250510.528 mv249.525510 mv20.554mv2505.137 v249.9271020 mv41.121mv25010.278 v249

32、.94510010 mv20.557 mv2505.137 v 249.891100020 mv41.115 mv25010.272 v249.836 用仿真軟件軟件的 ac analysis 對(duì)電路進(jìn)行響應(yīng)測(cè)試，結(jié)果如圖：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)17由上表與圖可以看出此測(cè)量放大電路的通頻帶展寬為 0100hz 以上，能夠完成實(shí)驗(yàn)要求。5 小結(jié)小結(jié)這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)確實(shí)讓我學(xué)到了很多。剛開始一知半解的時(shí)候感覺這個(gè)課題和簡(jiǎn)單，直接打算上手就做，可是越發(fā)進(jìn)行越是發(fā)現(xiàn)并不是想象中的那么簡(jiǎn)單，在老師的不懈講解以及不斷查閱資料后才對(duì)設(shè)計(jì)慢慢的有了更深的認(rèn)知，才能將實(shí)驗(yàn)順利完成。通過本次設(shè)計(jì)，讓我深刻認(rèn)識(shí)到搞懂設(shè)計(jì)原理是多么的重要，否則整個(gè)實(shí)驗(yàn)將無法進(jìn)行下去，把理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合不是輕易就能完成的。設(shè)計(jì)開始時(shí)有很多沒有使用過的芯片，還有不常用到的仿真軟件以及淡忘的模電知識(shí)都成了設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的絆腳石，所以就不斷的查閱以前的書籍，包括到圖書閱覽室還有網(wǎng)上不斷豐富自己這些方面的知識(shí)，必須要詳細(xì)的知道每個(gè)元件的用途及使用方法后進(jìn)行電路組建，不斷的更換元件