模擬電子技術課程設計報告

1、<p>　　模擬電子技術課程設計成果</p><p>　　院（系）:_電子信息工程學院_ 班 級: 自普本2008－01 </p><p>　　設計地點（單位）____ I404_ ____________設計題目:_______________________________________</p><p>　　完成日期：

2、 2010 年 7 月 9 日 </p><p>　　指導教師評語: _______________________________________</p><p>　　________________________________________________________________________________________________________

3、_________________________________________________________________________________________________ __________ _ </p><p>　　成績(五級記分制):______ __________ 教師簽名:_________________________</p

4、><p>　　一、設計任務和指標要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　二、設計框圖及整機概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　三、各單元電路的設計方案及原理說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　四、仿真調(diào)試過程及結(jié)果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　五、設計、安裝及調(diào)試中的體會．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　六、對本次課程設計的意見

6、及建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　七、參考資料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　八、附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

7、．．．．．．11</p><p>　　附件1 整機邏輯電路圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11</p><p>　　附件2 元器件清單．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p><b>　　一 設計任務

8、</b></p><p>　　設計時間：2010-7-5到2010-7-9</p><p><b>　　設計地點：I404</b></p><p>　　設計任務：設計一個由集成運放組成的測量放大器。</p><p><b>　　設計的性能指標：</b></p><p&

9、gt;　?。?）輸入信號 Ui，P-P=1mV時，輸出電壓信號Uo,p-p=1V；</p><p>　?。?）輸入阻抗 Ri＞1MΩ；</p><p>　?。?）頻帶寬度 BW=1HZ~1KHZ；</p><p>　　（4）共模抑制比 KCMR ＞70dB</p><p>　　二 設計框圖及整機概述</p><p>&

10、lt;b>　　設計框圖：</b></p><p><b>　　整機概述：</b></p><p>　　在測量放大器的輸入端輸入要測量的微弱信號，經(jīng)過測量放大器的前端同相并聯(lián)差動放大器，在抑制共模信號輸出的同時將差模信號放大并輸入到下一級，在經(jīng)過測量放大器的放大部分將信號再一次放大。后經(jīng)過由高通與低通串聯(lián)構成的有源濾波器進行濾波，選擇頻率在1到1000

11、Hz的波形進行檢測。 </p><p>　　三 各單元電路的設計方案及原理說明</p><p><b>　　1.測量放大電路</b></p><p>　　測量放大器由兩個同相放大器和一</p><p>　　個差動放大器組成，如圖1所示。該電 A1 u 路具有輸入

12、阻抗高，電壓放大倍數(shù)容易 R2 R3 </p><p>　　調(diào)節(jié)，輸出不包含共模信號等優(yōu)點。 uo1 測量放大器的第一級由兩個同相放 </p><p>　　大器采用并聯(lián)方式，組成同相并聯(lián)差動

13、 </p><p>　　放大器，如圖2所示。該電路的輸入電 </p><p>　　阻很大。若不接R時，該電路的差模輸 </p><p>　　入電阻Rid≈2ric。共模輸入電阻Ric≈ric/2。</p>

14、<p>　　由于運放的共模輸入電阻ric很大，當接</p><p>　　入電阻R后，由于R小，則R與Rid或 圖1 測量放大器電路</p><p>　　Ric并聯(lián)后，該電路的輸入電阻就近似等于R。</p><p>　　圖2電路的差模電壓放大倍數(shù)為：</p><p>　　由上式可知，改變R1的值就能改變電路

15、的電壓放大倍數(shù)。通常用一個電位器與一個固定電阻串聯(lián)來代替R1。這樣調(diào)節(jié)電位器的值，就能改變電路的電壓放大倍數(shù)。</p><p>　　圖2電路的優(yōu)點是輸入電阻很大，電壓放大倍</p><p>　　數(shù)調(diào)節(jié)簡單，適用于不接地的“浮動”負載。缺點 A1 </p><p>　　是把共模信號按1：1的比例傳送到輸出端。

16、 R R2 </p><p>　　測量放大器的第二級由運算放大器A3與電阻R3、 R1</p><p>　　R4、R5、Rw一起組成基本差動放大器。如圖3所示。 ui </p><p>　　該電路的差模輸入電阻： Rid=2R3。

17、 </p><p>　　共模輸入電Ric=R3+R4。 </p><p>　　差模電壓放大倍數(shù)為： </p><p>　　因此圖1測量放大器的輸入阻抗由R的值決定。 圖2 同相并聯(lián)差動

18、放大器</p><p>　　差模電壓放大倍數(shù)為： 1 R4</p><p><b>　　2.帶通電路圖</b></p><p>　　要求設計一個有源二階帶通濾波器，指標要求為：</p><p><b>　　通帶中心頻

19、率 ;</b></p><p>　　通帶中心頻率處的電壓放大倍數(shù)：Au=1;</p><p><b>　　帶寬： 。</b></p><p>　　選用附錄中圖8電路。</p><p><b>　　該電路的傳輸函數(shù)：</b></p><p><b>　　

20、（20）</b></p><p><b>　　品質(zhì)因數(shù)： </b></p><p><b>　?。?1）</b></p><p><b>　　通帶的中心角頻率：</b></p><p><b>　　（22）</b></p>&l

21、t;p>　　通帶中心角頻率處的電壓放大倍數(shù)：</p><p>　?。?3） </p><p><b>　?。?4）</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　，<

22、;/b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　四、仿真調(diào)試過程及結(jié)果分析</p><p>　　1、實驗現(xiàn)象描述或?qū)嶒灁?shù)據(jù)記錄</p><p>　　整個實驗的現(xiàn)象是當在輸入端輸入有一定差異并頻率在要求的頻帶內(nèi)的微弱正弦信號源，在輸出端經(jīng)過示波器的追蹤時進會出現(xiàn)一個被放大了1000倍的正弦波形

23、，在頻率為1Hz與1000Hz的正弦信號時，波形將會有所下降，下降大約3dB左右，也就是放大倍數(shù)由1000下降到707倍。在遠小于1Hz的信號幾乎不會輸出，同樣遠大于1000Hz的信號也不會有輸出。</p><p>　　2、實驗調(diào)試排故等描述</p><p>　　有設計性能指標要求放大倍數(shù)要為1000倍，而放大倍數(shù)由R1,R2,R3,R4四個電阻決定。即 </p><

24、p>　　Au=(1+2R2/R1)*R4/R3=1000</p><p>　　確定R2=100K,R3=10K,為達到要求，經(jīng)過調(diào)試R4=38K,R1=650</p><p>　　在濾波電路段，低通的電容C=0.01u，由中心頻率計算公可得低通出的電阻為16K，高通的電容C=0.1u，有中心頻率計算公式可得高通的電阻為875K。通過仿真軟件的仿真，對算出的理論值進行檢測，通過查看電路

25、輸出的波形進行調(diào)試，最終達到指標要求</p><p>　　五、設計、安裝及調(diào)試中的體會</p><p>　　經(jīng)過一周的模電課程設計，雖然時間是短了一點，設計的沒有那么仔細，但我還是感覺收獲很多。我們這次設計的是一個測量放大電路，為了實現(xiàn)檢測微弱的差異信號。經(jīng)過查閱資料與組員的商討，最終我們形成了兩套方案進行設計。上面的整合電路就是我們在一周內(nèi)設計的結(jié)果。它是由四個集成運放和幾個電阻與電容組

26、成的，基本功能是抑制共模信號，放大差模信號，在進行選頻，實現(xiàn)對一定頻帶的信號進行檢測。</p><p>　　我們結(jié)合測量放大器的原理圖，利用實驗室的元件進行了設計仿真。在這過程中，我們對不同運放進行了對比調(diào)試，實現(xiàn)了不同的效果，從中對集成運放的功能差異有了進一步的了解，同時掌握了集成運放的工作原理。整個元件的放大倍數(shù)容易實現(xiàn)，通過對前端的電阻的調(diào)試更換，我們實現(xiàn)了放大倍數(shù)接近1000倍。在調(diào)試的過程中，我們對模電

27、中對放大電路放大倍數(shù)的計算有了很好的鞏固。我也從中理解了一直迷惑的問題，就是反饋的作用。</p><p>　　在對濾波那段電路的設計，我們花了很多時間。為達到指標要求的頻帶，我們先經(jīng)過了假設與理論計算，得出了一組數(shù)據(jù)，我將其安在電路中，進行了比較，到與預想相差很大，我們進過分析調(diào)試，我們終于實現(xiàn)了目標，雖然沒有那么精確，但已經(jīng)達到效果。我們很欣慰，我們也感受到動手操作的好處，將在課堂上學的不好的部分幾乎弄明白了。

28、我們將仿真的出的數(shù)據(jù)再次進行軟件仿真，效果明顯的顯示出來。值得強調(diào)的是我又掌握了如何用軟件仿真設計的模電，數(shù)電電路圖，這為我們以后的學習，共工作都有好處。</p><p>　　以前我對設計實習類的安排都不夠重視，認為那學不到什么東西。隨著這次課程設計，我認識到我們應該認真對待每一次自己動手的機會，從中學習一些在課堂上得不到的東西。</p><p>　　六、對本次課程設計的意見及建議<

29、/p><p>　　我認為本次課程設計整體不錯，只是時間太過于緊，只有一周的時間，我們沒有更好的設計出更理想的結(jié)果。還有實驗室的原件型號不多，供調(diào)試的選擇不多，不利于實驗的調(diào)試。我建議以后盡量讓設計的時間充沛一些，從而我們可以有更多的時間參考資料與處理消化設計的每一個環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　1.電

30、子技術基礎（模電部分） （康華光主編 高等教育出版社出版第五版）</p><p>　　2.測試技術基礎【M】（韓云臺主編 國防工業(yè)出版社 1989年5月第一版）</p><p>　　3.測量技術——理論與應用【M】（黃唯一黃均芳德等編 國防工業(yè)出版社 1988年第一版）</p><p>　　4.自動測檢技術【M】(宋文緒主編 冶金工業(yè)出版社 2000年第

31、一版)</p><p>　　5.檢測與轉(zhuǎn)換技術【M】 梁森編 北京出版社 2004年7月）</p><p><b>　　6.其他網(wǎng)上資料</b></p><p>　　八、附錄（包括：整機邏輯電路圖和元器件清單）</p><p>　　附錄一：整機邏輯電路圖</p><p><b>　　附

32、錄二：元件清單</b></p><p>　　集成運放OP07CD 4件</p><p>　　電阻 14件</p><p>　　電容 2件</p><p>　　雙綜示波器 1件 </p><p>　　信號發(fā)生器