北工大測(cè)量放大器

1、 北京工業(yè)大學(xué)電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué)號(hào)：14020019姓名：康文杰 學(xué)院：電控學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電子信息工程題目： 測(cè)量放大器 測(cè)量放大器（一）設(shè)計(jì)任務(wù)： 使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一套用于交流信號(hào)測(cè)量的放大器模塊。 (二) 基本要求：1差模電壓放大倍數(shù)  AVD1500，可手動(dòng)調(diào)節(jié)；2最大輸出電壓為±10V，非線性誤差 < 0.5 ；3在輸入共模電壓+7.5V7.5V范圍內(nèi)，共模抑制比 KCMR >10 ；4在AVD500時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰峰值小于1V； 通頻帶010Hz ；前言：測(cè)量放大器簡(jiǎn)介放大器是能把輸入訊號(hào)的電壓或功率放大的裝置，由電子管或晶體管、電源變壓器和其他

2、電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達(dá)、電視、自動(dòng)控制等各種裝置中。了解和掌握放大器對(duì)于學(xué)習(xí)和應(yīng)用電子系統(tǒng)有很大的幫助。信號(hào)檢測(cè)中的放大電路有很多種類(lèi)型，實(shí)際系統(tǒng)中常采用的有測(cè)量放大器和隔離放大器。測(cè)量放大器也稱(chēng)為儀表放大器或數(shù)據(jù)放大器，它是一種可以用來(lái)放大微弱差值信號(hào)的高精度放大器，在測(cè)量控制等領(lǐng)域具有廣泛的用途。通常，測(cè)量放大器多采用專(zhuān)用集成模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然有很高的性能指標(biāo)，但不便于實(shí)現(xiàn)增益的預(yù)置與數(shù)字控制，同時(shí)價(jià)格較高。為此，結(jié)合應(yīng)用實(shí)際，利用高增益運(yùn)放，設(shè)計(jì)了一種具有高共模抑制比，高增益數(shù)控可顯的測(cè)量放大器。提高了測(cè)量放大器的性能指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)放大器增益較大范圍的步進(jìn)調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)采用儀

3、用放大器的改造來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一測(cè)量放大器及其所用的穩(wěn)壓電源,并滿(mǎn)足其高輸入阻抗和高共模抑制比及高通頻帶的要求.。測(cè)量放大器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)微信號(hào)的測(cè)量，主要通過(guò)運(yùn)用集成運(yùn)放組成測(cè)量放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的放大，要求有較高的共模抑制能力及較高的輸入電阻，減少測(cè)量的誤差及對(duì)被測(cè)電路的影響，并要求放大器的放大倍數(shù)可調(diào)已實(shí)現(xiàn)對(duì)比較大的范圍的被測(cè)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(guò)雙端信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最終經(jīng)比例放大進(jìn)行放大。元件清單：元件名稱(chēng)元件標(biāo)稱(chēng)值或型號(hào)電阻10k×12，20k×1，50k×3，100k×3電位器10k×1電容10F×

4、1電感無(wú)三極管無(wú)二極管無(wú)集成電路LP07×5其他無(wú)第一部分：信號(hào)變換放大器設(shè)計(jì)并制作一個(gè)信號(hào)變換放大器，參見(jiàn)下圖。將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號(hào)不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號(hào)，以此作為差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)。第二部分：差動(dòng)放大器設(shè)計(jì)、制作一個(gè)測(cè)量用差動(dòng)放大器，參見(jiàn)下圖。輸入信號(hào)VI取自橋式測(cè)量電路的輸出。當(dāng)R1R2R3R4時(shí)，VI0。R2改變時(shí)，產(chǎn)生VI 0的電壓信號(hào)。第三部分：前置放大器要求：被測(cè)輸入正弦波信號(hào)最小幅度為有效值10毫伏；（輸入幅度盡量?。?頻率為100HZ10KHZ；（上限頻率盡量高）放大器增益達(dá)到40dB。（增益盡量高）(三) 設(shè)計(jì)方案1.信號(hào)交換放大器信號(hào)變換放大

5、器主要功能是將函數(shù)發(fā)生器的單端輸入 Vi1 變換成直流電壓放大器的雙端輸出Vo。設(shè)計(jì)并制作一個(gè)信號(hào)變換放大器。將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號(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)。設(shè)計(jì)要求將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號(hào)不失真的轉(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)。為了使信號(hào)不失真，就需保證電路的對(duì)稱(chēng)性。VO2 仿真實(shí)驗(yàn)電路圖同相放大器A1的電壓增益Vo1/ Vi=1，反相放大器A2的電壓增益Vo2 / Vi=-1/2，所以總增益Vo / Vi=( Vo1 Vo2)/ Vi =1總增益Vo/ Vi =1。2.差動(dòng)放大器同相并聯(lián)式高阻抗

6、測(cè)量放大器電路具有輸入阻抗高、增益調(diào)節(jié)方便、漂移互相補(bǔ)償、雙端變單端以及輸出不包括共模信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。線路前級(jí)為同相差動(dòng)放大結(jié)構(gòu)，要求兩運(yùn)放的性能完全相同，這樣，線路除具有差模、共模輸人電阻大的特點(diǎn)外，兩運(yùn)放的共模增益、失調(diào)及其漂移產(chǎn)生的誤差也相互抵消，因而不需精密匹配電阻。后級(jí)的作用是抑制共模信號(hào)，并將雙端輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閱味朔糯筝敵觯赃m應(yīng)接地負(fù)載的需要，后級(jí)的電阻精度則要求匹配。增益分配一般前級(jí)取高值，后級(jí)取低值。仿真實(shí)驗(yàn)電路圖該測(cè)量放大器由運(yùn)放U1和U2按同相輸入接法組成第一級(jí)差分放大電路，運(yùn)放U3組成第二級(jí)差分放大電路。3 前置放大器輸入及輸出電容器(C1及C4)只是選項(xiàng)，可根據(jù)實(shí)際情況考慮選

7、用。適用與否取決于用戶(hù)系統(tǒng)的輸入與輸出如何連接。若輸出設(shè)有直流補(bǔ)償，那么便需要增設(shè)C1輸入電容器，以便阻塞直流電信號(hào)。輸出電容器也可發(fā)揮相同的作用。仿真實(shí)驗(yàn)電路圖（四）實(shí)驗(yàn)記錄信號(hào)交換放大器：實(shí)際電路圖差動(dòng)放大器波形圖前置放大器總電路圖：仿真實(shí)驗(yàn)圖實(shí)際電路圖（五）收獲體會(huì)測(cè)量放大器涉及到了上學(xué)期學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)的內(nèi)容，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深了我對(duì)模擬電路知識(shí)的理解和掌握。為了完成設(shè)計(jì)任務(wù)，我們通過(guò)翻閱教材和資料，鞏固了之前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，并在實(shí)踐中進(jìn)一步加深了對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握和應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們組遇到了幾個(gè)問(wèn)題： 1 差動(dòng)放大器未達(dá)到理想放大倍數(shù)。我們通過(guò)調(diào)試電路發(fā)現(xiàn)是電阻的阻值不合理。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的阻值，最終電路達(dá)到了理想的放大倍數(shù)。 2 輸出波形嚴(yán)重失真。最初第三部分前置放大器的波形嚴(yán)重失真，我們猜測(cè)是輸入電壓不合理。最終通過(guò)調(diào)試輸出波形恢復(fù)正常。我認(rèn)為自己最大的不足便是調(diào)試、分析電路的能力不足，連好電路經(jīng)常出不來(lái)結(jié)果就一籌莫展。通過(guò)這次課設(shè)，我們排查電路故障的能力得到了很大提高。在電路連接完成卻不能實(shí)現(xiàn)預(yù)