測(cè)控電路課程設(shè)計(jì)-- 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　測(cè)控電路</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目名稱： 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </

2、p><p>　　學(xué)生姓 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　測(cè)控電路</b></p>

3、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ：

4、</p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 ： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)地點(diǎn) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間： </p&g

5、t;<p>　　同 組 人 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：2</b></p><p>　　一、測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)2</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的任務(wù)2</p><p>　　

6、1.2設(shè)計(jì)的初始條件3</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的要求3</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)的基本原理3</p><p>　　二、方案的設(shè)計(jì)與論證4</p><p>　　2.1放大電路的設(shè)計(jì)與論證4</p><p>　　2.2信號(hào)變換電路的設(shè)計(jì)與改進(jìn)6</p><p>　　2.3直

7、流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.1降壓部分8</p><p>　　2.3.2整流部分9</p><p>　　2.3.3濾波電路9</p><p>　　2.3.4穩(wěn)壓電路10</p><p>　　三、設(shè)計(jì)原理及主要電路的參數(shù)計(jì)算11</p><p>　　3.1前端放

8、大電路11</p><p>　　3.2電源參數(shù)的計(jì)算12</p><p><b>　　四、仿真分析13</b></p><p>　　4.1各部分電路的仿真測(cè)試13</p><p>　　4.1.1電源的仿真測(cè)試13</p><p>　　4.1.2信號(hào)轉(zhuǎn)換器的仿真測(cè)試13</p>

9、;<p>　　4.1.3前端放大電路的仿真測(cè)試14</p><p>　　4.2測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)測(cè)試16</p><p>　　4.3仿真結(jié)果中遇到的問(wèn)題18</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)體會(huì)19</b></p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)20</b></

10、p><p><b>　　附件一21</b></p><p><b>　　附件二22</b></p><p><b>　　測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　測(cè)量放大器能夠?qū)⑽⑷醯?/p>

11、電信號(hào)進(jìn)行放大，在生活中應(yīng)用也十分廣泛，如在自動(dòng)控制領(lǐng)域，往往需要用電壓信號(hào)進(jìn)行控制，也就必然離不開(kāi)電壓測(cè)量放大器，由于測(cè)量放大器應(yīng)用十分廣泛，因而現(xiàn)在已經(jīng)有集成的測(cè)量放大器供使用了。本次課程設(shè)計(jì)就是圍繞測(cè)量放大器展開(kāi)的，同時(shí)還設(shè)計(jì)了放大器的一些外圍電路，如電源電路和信號(hào)變換電路。測(cè)量放大器主要是通過(guò)運(yùn)用集成運(yùn)放將所測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，并不對(duì)所測(cè)量的電路產(chǎn)生影響，這就需要測(cè)量放大器有較高的輸入電阻和較高的共模抑制比。</p

12、><p>　　一、測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)的任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)測(cè)量放大器及所用的直流穩(wěn)壓電源。如下圖1-1所示，輸入信號(hào)VI取自橋式測(cè)量電路的輸出。當(dāng)R1＝R2＝R3＝R4時(shí)，VI＝0。R2改變時(shí)，產(chǎn)生VI0的電壓信號(hào)。測(cè)量電路與放大器之間有1米長(zhǎng)的連接線。</p><

13、;p><b>　　圖1-1設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)</b></p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的初始條件</p><p>　?。?）功率為20W的變壓器220V--+18V~—18V；</p><p>　?。?）OP07的運(yùn)算放大器；</p><p>　　（3）穩(wěn)流二極管1N4007</p><p>　?。?

14、）三端集成穩(wěn)壓器7815，7915</p><p>　?。?）電阻、電容 若干</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　a. 差模電壓放大倍數(shù) AVD＝1～500，可手動(dòng)調(diào)節(jié)；</p><p>　　b. 最大輸出電壓為± 10V，非線性誤差 < 0.5％ ；</p&

15、gt;<p>　　c. 在輸入共模電壓+7.5V～－7.5V范圍內(nèi)，共模抑制比 KCMR >105 ；</p><p>　　d. 在AVD＝500時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰－峰值小于1V；</p><p>　　e. 通頻帶0～10Hz ；</p><p>　　f. 直流電壓放大器的差模輸入電阻≥2MW （可不測(cè)試，由電路設(shè)計(jì)予以保證）。</p&

16、gt;<p>　　1.4設(shè)計(jì)的基本原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要由測(cè)量放大器、信號(hào)變換器、直流穩(wěn)壓電源三部分組成。</p><p>　　測(cè)量放大器主要是實(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)微弱電信號(hào)的放大，要求有較高的輸入電阻，從而減少測(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)以實(shí)現(xiàn)對(duì)比較大的范圍的被測(cè)信號(hào)的測(cè)量，因而測(cè)量放大器的

17、前級(jí)主要采用差分輸入的方式，然后經(jīng)過(guò)雙端信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)比較放大器進(jìn)行放大。</p><p>　　信號(hào)變換電路將函數(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)，主要采用的是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的差分式放大電路，信號(hào)變換在本設(shè)計(jì)中的用途主要是用作測(cè)量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號(hào)。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源電路主要用于為運(yùn)放供電，包括測(cè)量放大電路及信號(hào)變化器中的運(yùn)放。

18、</p><p>　　二、方案的設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　2.1放大電路的設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　方案一：如圖2-1所示，直接采用高精度OP放大器結(jié)成懸置電橋差動(dòng)放大器：利用一個(gè)放大器將雙端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變成單端輸出，然后通過(guò)電阻與下一級(jí)反向比例放大器進(jìn)行耦合，放大主要通過(guò)后一級(jí)的比例放大器獲得，此電路的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工藝要求不高，但是其輸入阻

19、抗低，工模擬之比、失調(diào)電壓和失調(diào)電流等參數(shù)亦受到放大器本身性能限制，不易進(jìn)一步提高，且無(wú)法抑制放大器本身的零漂及共模信號(hào)產(chǎn)生，雖然電路十分簡(jiǎn)單，元器件較少，但仍將其舍棄。</p><p>　　圖2-1方案一電路圖</p><p>　　方案二：采用比較通用的儀用放大器，如圖2-2所示，它是由運(yùn)放A1、A2按同相輸入法組成第一級(jí)差分放大電路。運(yùn)放A3組成第二級(jí)差分放大電路。在第一級(jí)電路中，V1

20、和V2分別加到A1、A2的兩輸入端形成虛短和虛斷，通過(guò)計(jì)算可以得到電路的電壓增益，適當(dāng)?shù)倪x擇電阻的阻值即可實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的改變，并且可以將R1用一個(gè)適當(dāng)阻值的電位器代替，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)放大倍數(shù)的控制。</p><p>　　該電路的優(yōu)點(diǎn)是，電路簡(jiǎn)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(hào)，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(hào)V

21、1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(wú)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(guò)電位器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，電位器的阻值無(wú)法準(zhǔn)確獲得，因而放大倍數(shù)無(wú)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>　　圖2-2方案二電路

22、圖</p><p>　　方案三：主要是對(duì)第二種方案的合理改造，如圖2-3所示，電路前級(jí)放大仍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(lái)自第一級(jí)放大，因而第一級(jí)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(guò)A3進(jìn)行信號(hào)變化，將雙端輸入信號(hào)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

23、準(zhǔn)度，為其加入了調(diào)零電路，并且為保證電路對(duì)稱，用固定電阻R6與可變電阻R7串聯(lián)后與R5進(jìn)行匹配，從而提高電路的對(duì)稱性，減少溫度漂移的影響，然后再接一級(jí)比例放大，通過(guò)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(guò)仿真測(cè)試，基本能滿足實(shí)驗(yàn)要求，并且對(duì)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(duì)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(guò)理論分析基本可以滿足步進(jìn)為1的要求，鑒于以上原因，將采用本電路。由于時(shí)間的關(guān)系，將不完成發(fā)揮不

24、部分的內(nèi)容。</p><p>　　圖2-3方案三電路圖</p><p>　　2.2信號(hào)變換電路的設(shè)計(jì)與改進(jìn)</p><p>　　信號(hào)變換電路將函數(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)，主要采用的是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的差分式放大電路，信號(hào)變換在本設(shè)計(jì)中的用途主要是用作測(cè)量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號(hào)，如圖2-4所示。</p><p&g

25、t;　　圖2-4信號(hào)變換電路</p><p>　　為了使信號(hào)不失真，就須保證電路的對(duì)稱性。所以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。同時(shí)用高精度、低漂移的運(yùn)放來(lái)代替警惕三極管。本電路采用的運(yùn)放是OP07，如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5信號(hào)變換電路</p><p>　　同相放大器接成跟隨器，前端輸入進(jìn)行分壓，從而使Vo(+)=(1/2)Vin

26、，反向放大器的AV=-R6/R2=-50/100=-1/2，使得Vo(-)=-(1/2)Vin，從而實(shí)現(xiàn)不失真變換。在圖2-5所示的電路中，電路輸入阻抗太低，約為20kΩ，所以選擇了改進(jìn)后的電路見(jiàn)圖2-6 。此電路從同相端入，因此輸入阻抗高，滿足題目提出的要求。</p><p>　　圖2-6改進(jìn)后的信號(hào)變換電路</p><p>　　2.3直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)</p><

27、;p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流、濾波電路以及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?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)主要在能滿足實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，盡可能簡(jiǎn)化電路，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，如圖2-7所示。</p><p>

28、　　（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　?。?）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。</p><p>　　（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>

29、　　（4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。</p><p>　　由于運(yùn)放需要雙電源供電，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18V輸出的變壓器足以滿足要求。</p><p>　　圖2-7直流穩(wěn)壓電路</p><p><b>　　2.3.1降壓部分</b&

30、gt;</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)18V的交流源，輸入到下一級(jí)的整流橋，變壓器的型號(hào)為18V的輸出，功率要大于10W。</p><p><b>　　2.3.2整流部分</b></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

31、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(dòng)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)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。經(jīng)過(guò)整流后的電流及電壓的波形變化如圖2-8所示。整流部分使用4個(gè)1N4007搭建的整流橋。

32、</p><p>　　圖2-8整流部分波形圖</p><p><b>　　2.3.3濾波電路</b></p><p>　　經(jīng)整流后的直流輸出電壓脈動(dòng)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路。濾波電路的主要任務(wù)是將整流后的單向脈動(dòng)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

33、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(chǔ)能作用，使得輸出直流電壓波形比較平滑，脈動(dòng)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4700μF的電解電容足以滿足電路的要求。</p><p><b>　　2.3.4穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　穩(wěn)壓部分主要由穩(wěn)壓芯片組成，在穩(wěn)壓芯片兩端各加一個(gè)用于頻率補(bǔ)償?shù)碾娙荩乐巩a(chǎn)生自激，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)

34、壓后，輸出基本為穩(wěn)定的直流，能夠滿足設(shè)計(jì)電路的宮殿要求。穩(wěn)壓芯片選用的是常用的LM7815和LM7915。其中，LM7815輸出的是正的15V，而LM7915輸出的是負(fù)的15V。尾端加上470μF的電容主要是用于濾除電路中可能存在的高頻影響。</p><p>　　穩(wěn)壓芯片LM7815的主要參數(shù)：</p><p>　　輸出電流可達(dá)1A ，輸出電壓有：15V</p><p&

35、gt;　　輸出晶體管SOA保護(hù)，7815極限值（Ta=25℃）</p><p>　　VI--輸入電壓(V0=5~18V)35V (VO=24V)40V</p><p><b>　　相關(guān)引腳 ：</b></p><p>　　1--輸入 INPUT</p><p><b>　　2--地GND</b>

36、</p><p>　　3--輸出 OUTPUT </p><p>　　穩(wěn)壓芯片LM7815引腳圖如下圖2-9所示 ：</p><p>　　圖2-9穩(wěn)壓芯片引腳圖</p><p>　　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。如圖2-10，78系列和79系列的經(jīng)典接法如下：</p><

37、p>　　圖2-10 78系列和79系列的經(jīng)典接法</p><p>　　穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫TjM，當(dāng)T< TjM時(shí)穩(wěn)壓器才能正常工作。因此，穩(wěn)壓器的散熱能力愈強(qiáng), 結(jié)溫就愈低，它所能承受的功率也愈大。因此，選取了較大的散熱片，以達(dá)到較好的散熱效果。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)原理及主要電路的參數(shù)計(jì)算</p><p><b&g

38、t;　　3.1前端放大電路</b></p><p>　　用集成運(yùn)算放大器放大信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　(1)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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..</p><p>　　(2)由于運(yùn)放得開(kāi)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。</p>

39、<p>　　(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(hào)的放大。又因其具有很高的共模抑制比，對(duì)溫度的變化，電源的波動(dòng)以及其他外界干擾獨(dú)有很強(qiáng)的抑制能力。</p><p>　　第一級(jí)差模放大的電壓放大倍數(shù)計(jì)算：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><b>　　得到：</b></p>

40、;<p>　　運(yùn)放A3實(shí)際構(gòu)成求差電路,滿足關(guān)系式：</p><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(cè)量放大器的放大倍數(shù)為:</p><p>　　從式子中可以看到通過(guò)調(diào)節(jié)R12的值即可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量放大器放大

41、倍數(shù)的調(diào)節(jié),其前級(jí)主要用于抑制共模信號(hào)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),放大主要由最后一級(jí)比例放大器來(lái)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(jí)放大器的放大倍數(shù)：</p><p><b>　　最后一級(jí)放大倍數(shù)：</b></p><p>　　而R12是一個(gè)100k的電位器，R11阻值為10k，故最后一級(jí)的增益最高可達(dá)500倍，最小增益可以小于1，

42、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甚至更高阻值的電位器，即可滿足放大倍數(shù)1~1000且手動(dòng)可調(diào)的要求。</p><p>　　3.2電源參數(shù)的計(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

43、Ud。輸出±15V時(shí)，設(shè)計(jì)輸出電流至少達(dá)到500 mA，在0.01 s內(nèi)電壓變化為△Umax=U×√2(1-15%)-Ud-15=3.38V</p><p>　　C=△Q/△U=I*t/△U=0.5×0.01/3.38=1478μF</p><p>　　其中U=18V（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=2000μF（在實(shí)物

44、上直接焊接4700μF），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(méi)有超出三端穩(wěn)壓器的耐壓范圍。</p><p><b>　　四、仿真分析</b></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(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.1各部分電路的仿真測(cè)試<

45、;/p><p>　　4.1.1電源的仿真測(cè)試</p><p>　　對(duì)電源的測(cè)試，仿真結(jié)果如圖4-1所示，具體數(shù)據(jù)如表一所示。</p><p>　　圖4-1電源電路的仿真結(jié)果</p><p>　　表4-1電源部分測(cè)試參數(shù)</p><p>　　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(cè)試需要。<

46、;/p><p>　　4.1.2信號(hào)轉(zhuǎn)換器的仿真測(cè)試</p><p>　　把信號(hào)變換器的電路部分單獨(dú)拿出，接上函數(shù)發(fā)生器輸出，函數(shù)發(fā)生器輸出電壓峰峰值VP-P=1mV，頻率F=2Hz 。用示波器觀察兩端輸出的波形，并測(cè)量其大小。</p><p>　　分別調(diào)整R6、R7的阻值來(lái)改變輸出端1與輸出端2的輸出電壓值，直至輸出電壓的大小都為1mV。</p><

47、p>　　仿真結(jié)果如圖4-2所示，看到兩個(gè)個(gè)方向相反，幅值相等（V=1mV）的波形。</p><p>　　圖4-2信號(hào)轉(zhuǎn)換電路仿真結(jié)果</p><p>　　由上圖可知，此信號(hào)變換電路的設(shè)計(jì)符合題目要求，能很好的把函數(shù)發(fā)生器的單端輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡p端輸出，為下一級(jí)電路提供了測(cè)試的輸入方式。</p><p>　　4.1.3前端放大電路的仿真測(cè)試</p>&l

48、t;p>　　仿真電路如圖4-3，可選擇放大倍數(shù)為1、100、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(cè)量。</p><p>　　圖4-3前端放大電路的仿真電路圖</p><p>　　用萬(wàn)用表測(cè)電橋的輸出電壓及測(cè)量放大器放大后的電壓。</p><p>　　有表達(dá)式：A_V=(R_5 R_12)/(R_3 R_11 ) ((R_8+R_

49、9+〖R 〗_10)/R_10 )，選擇放大倍數(shù)為1~1000倍時(shí)，當(dāng)R12調(diào)至50KΩ，放大倍數(shù)AV =250，仿真結(jié)果如下圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4前端放大電路的仿真結(jié)果</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)R19=5kΩ時(shí)，Vi=5V ， Vout=1.25kV ， 放大倍數(shù) ：</p><p>　　仿真得出的結(jié)果與測(cè)量值完全一樣，由此證明了測(cè)

50、量放大電路的設(shè)計(jì)是正確的。</p><p>　　4.2測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)測(cè)試</p><p>　　首先要對(duì)信號(hào)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(hào)源，然后將輸出信號(hào)通過(guò)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)置電壓及測(cè)量放大器的放大倍數(shù)，然后示波器1端接信號(hào)變換器的輸出端，另一端接電路的輸出端，并改變函

51、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)量放大器的頻率相應(yīng)。仿真電路如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5測(cè)量放大器的頻率響應(yīng)的仿真電路圖</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器輸出電壓峰峰值VP-P=1mV，頻率F=1Hz 。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(jiàn)圖4-6所示。</p><p>　　圖4-

52、6整體電路的仿真結(jié)果</p><p>　　示波器1端接信號(hào)變換器的輸出端，另一端接電路的輸出端。測(cè)量放大電路的放大倍數(shù) 。</p><p>　　當(dāng)R12=50kΩ時(shí)，Av=250，由仿真結(jié)果計(jì)算出:</p><p><b>　　誤差為0.26%。</b></p><p>　　表4-2頻率響應(yīng)記錄表格</p>

53、<p>　　并使用軟件的AC Analysis對(duì)電路進(jìn)行響應(yīng)測(cè)試，如圖4-7所示。</p><p><b>　　圖4-7</b></p><p>　　由上表與上圖可知，此測(cè)量放大電路的通頻帶展寬為0～100Hz以上，很好的完成了題目的要求。</p><p>　　4.3仿真結(jié)果中遇到的問(wèn)題</p><p>　　

54、在放大器仿真中,當(dāng)輸入電壓比較大時(shí),輸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。但OP07運(yùn)放在效果上稍差，大概輸出電壓為13.8V。所以這種不受限制的放大只能在仿真軟件的理想狀況下出。</p><p><

55、;b>　　五、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我確實(shí)學(xué)習(xí)到了很多東西，讓我懂得首先要對(duì)設(shè)計(jì)原理搞懂，才能在設(shè)計(jì)內(nèi)容方面游刃有如。對(duì)于測(cè)控電路所學(xué)的差動(dòng)放大器，以及模擬集成運(yùn)算放大器有了更深一步的理解，并學(xué)會(huì)了將理論知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。加深了對(duì)差分放大器的各項(xiàng)指標(biāo)的理解與應(yīng)用，例如它的共模抑制比，輸入輸出阻抗的大小，通頻帶與增益之間的關(guān)系。</p><

56、p>　　本次課程設(shè)計(jì)中，我還學(xué)會(huì)了去查閱各種資料，包括各種沒(méi)有使用過(guò)的芯片，都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱到相關(guān)的使用手冊(cè)，十分方便，也加速了課程設(shè)計(jì)的速度，少走了好多彎路，避免了將時(shí)間花在空洞的想象中。在仿真調(diào)試過(guò)程中，我進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MULTISIM仿真軟件的使用，為電路設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的仿真平臺(tái)。同時(shí)，也加深了模電課中所學(xué)到的有關(guān)于電路的頻率相應(yīng)特性的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)，看到自己設(shè)計(jì)的電路在經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試后終于達(dá)到預(yù)期的效果而感到十分的新會(huì)

57、與自豪。</p><p>　　最重要的是我能不斷嘗試，由不了解該軟件的用法而變得了解，并且還不斷換元件、改參數(shù)，如OP07、ina128、UA741等等,以及對(duì)電源的設(shè)置來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。其次，在實(shí)驗(yàn)前要作好充分的預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)記錄，在實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到問(wèn)題要保持冷靜，要注重聯(lián)系書(shū)本知識(shí)積極思考，例如我在對(duì)電路的MULTISIM仿真過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)波形一直不符合理論上期望，連靜態(tài)工作點(diǎn)都不對(duì),后來(lái)才發(fā)現(xiàn)原來(lái)我沒(méi)有給運(yùn)

58、算放大器提供直流偏置，即沒(méi)有提供直流電源。 另外，對(duì)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也能做出評(píng)估正確與否，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)估，看得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)有時(shí)候并不是與實(shí)際結(jié)果相符合，很多時(shí)候得到的結(jié)果與理論值有很大的差距，這時(shí)就需要自己耐心地去找到錯(cuò)誤的地方來(lái)修改，找出原因，從理論上進(jìn)行分析，過(guò)程雖然很累很繁瑣，但是收獲卻很大的。 除了對(duì)課本知識(shí)的有效應(yīng)用外，也學(xué)會(huì)了與同學(xué)之間的相互交流，相互合作，遇到不懂的地方向同學(xué)請(qǐng)教或者上網(wǎng)查資料，使自

59、己知識(shí)的薄弱面得到了加強(qiáng)，豐富了自己的知識(shí)面，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　這過(guò)程中曲折可謂一語(yǔ)難盡。從開(kāi)始時(shí)滿腹激情到最后汗流浹背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)窮。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].《測(cè)控電路》.張國(guó)雄.

60、機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[2].《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，吳友宇 主編，清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[3].《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)出版社</p><p>　　[4].《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 [5].實(shí)用單元電

61、路及其應(yīng)用，黃繼昌、張海貴，人民郵電出版社</p><p>　　[6].《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 [7].《電路與電子簡(jiǎn)明教程》，王槐斌、吳建國(guó)、周?chē)?guó)平，華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[8].《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><b>