基于運(yùn)放的方波放大電路

1、方波放大電路的設(shè)計(jì) 學(xué)院：_專業(yè)：_學(xué)號(hào)：_姓名：_指導(dǎo)老師：_ 高頻放大電路的設(shè)計(jì)方波放大電路 專業(yè)：信息工程 學(xué)號(hào)：1328405023 姓名：劉勝金一、 設(shè)計(jì)原理運(yùn)算放大器（Operational Amplifier,簡(jiǎn)稱OP、OPA、OPAMP是一種直流耦合差模（差動(dòng)模式）輸入、通常為單端輸出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）電壓放大器，因?yàn)閯傞_(kāi)始主要用于加法，乘法等運(yùn)算電路中，因而得名。一個(gè)理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：無(wú)限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無(wú)限大的開(kāi)回路增益、無(wú)限大的共模排

2、斥比的部分、無(wú)限大的頻寬。一個(gè)運(yùn)算放大器模組一般包括一個(gè)正輸入端(OP_P)、一個(gè)負(fù)輸入端(OP_N)和一個(gè)輸出端(OP_O)。 通常使用運(yùn)算放大器時(shí)，會(huì)將其輸出端與其反相輸入端（inverting input node）連接，形成一個(gè)負(fù)反饋（negative feedback）組態(tài)。原因是運(yùn)算放大器的電壓增益非常大，范圍從數(shù)百至數(shù)萬(wàn)倍不等，使用負(fù)反饋方可保證電路的穩(wěn)定運(yùn)作。但是這并不代表運(yùn)算放大器不能連接成正回饋（positive feedback），相反地，在很多需要產(chǎn)生震蕩訊號(hào)的系統(tǒng)中，正回饋組態(tài)的運(yùn)算放大器是很常見(jiàn)的組成元件。 

3、;  閉環(huán)負(fù)反饋 將運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來(lái)，放大器電路就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況，此時(shí)通?？梢詫㈦娐泛?jiǎn)單地稱為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號(hào)進(jìn)入放大器的端點(diǎn)，又可分為反相（inverting）放大器與非反相（non-inverting）放大器兩種。  反相閉環(huán)放大器如圖1。假設(shè)這個(gè)閉環(huán)放大器使用理想的運(yùn)算放大器，則因?yàn)槠溟_(kāi)環(huán)增益為無(wú)限大，所以運(yùn)算放大器的兩輸入端為虛接地（virtual ground），其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：  Vout = -(Rf / Rin

4、) * Vin 圖1通過(guò)Rf與Rin的值就可以控制放大的倍數(shù)。為了保證電路的穩(wěn)定工作，我們采用兩級(jí)放大來(lái)達(dá)到所需要的增益要求。二、 設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)方波放大電路，輸入信號(hào)頻率在上下限頻率之間。2.設(shè)計(jì)指標(biāo)增益：217下限頻率： 460kHz上限頻率： 4.6MHz輸出幅度：>10Vpp三、所需元器件1.電阻若干2.電容若干3.電感若干4.運(yùn)算放大器MAX4107兩片四、根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)電路1.進(jìn)行在multisim中設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行仿真，設(shè)計(jì)模塊包括放大和濾波兩個(gè)部分。實(shí)驗(yàn)采用芯片MAX4107，雙電源供電2.放大部分仿真電路圖如圖1示一級(jí)放大為22倍，二級(jí)

5、放大為10倍，兩級(jí)一共放大為220倍 圖1仿真設(shè)置： 圖2仿真結(jié)果與分析：如圖3所示，可以看到，仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)要求符合，放大倍數(shù)到達(dá)要求，只是輸出的電壓較小，這跟所選擇的芯片有關(guān)。之所以選擇這個(gè)是因?yàn)?，該電路的仿真結(jié)果最好。輸出波形失真較小，能達(dá)到放大倍數(shù)要求。圖33.濾波部分仿真電路如圖4圖4濾波部分采用三階LC無(wú)源帶通濾波器，一個(gè)高通加一個(gè)低通形成帶通濾波器。仿真結(jié)果與分析：如圖5，圖6所示為濾波器的下、上限頻率，如仿真可以看到，上、下限頻率與設(shè)計(jì)目標(biāo)接近。圖7為濾波器的仿真輸出波形。 圖5圖6 圖74，實(shí)物電路的焊接依照所設(shè)計(jì)的電路，準(zhǔn)備所需要的元器件，合理布局，按照每一部分的電路進(jìn)行焊

6、接。 下面給出實(shí)際焊接電路圖如圖7、圖8所示，焊接時(shí)才用焊錫當(dāng)導(dǎo)線，以減少信號(hào)傳輸時(shí)的所受到的干擾。有的地方避免不了再用導(dǎo)線連接。注意焊接時(shí)不要出現(xiàn)短路，虛焊，接錯(cuò)等。 圖8 圖9五、實(shí)測(cè)結(jié)果將焊接好的電路板接上信號(hào)發(fā)生器，電源，示波器即可開(kāi)始測(cè)試。以下為實(shí)測(cè)結(jié)果 圖10雖然有了輸出，但是波形失真較大， 圖11結(jié)果分析： 在不同輸入信號(hào)的頻率下輸出的波形失真都比較嚴(yán)重，放大的倍數(shù)基本接近，可能問(wèn)題出在焊接板的連接，布局，也可能是元器件的問(wèn)題。一些特定的電容，電感，只能通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)來(lái)獲得，導(dǎo)致衰減比較大。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)花了大半個(gè)學(xué)期，可以說(shuō)對(duì)于我們還是有難度的，從網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)仿真電路圖，仿真有了結(jié)果。然后開(kāi)始準(zhǔn)備元器件，焊接電路板，進(jìn)行調(diào)試，修改，再調(diào)試，在止步不前的時(shí)候，