高输入阻抗放大器设计报告讲解Word文件下载.docx
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4、要求共模抑制比≥60dB
5、设计电源;
6、焊接:
采用实验板完成,不得使用面包板。
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书
时间安排:
十八周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
摘要·
·
I
1原理与器件的选择·
1
1.1LM7815、LM7915的简介·
1.2OP07CP集成芯片的介绍·
2
2工作原理及原理图·
3
2.1框图·
2.2直流电源的电路图及原理·
2.3高输入阻抗差动放大器的电路图及原理·
5
3Protues仿真与结果分析·
7
3.1仿真波形图·
3.2结果分析·
4电路焊接·
8
5心得体会·
9
6致谢·
10
参考文献·
11
摘要
要实现高输入阻抗一个重要的任务就是要能够抑制零点漂移,另一个重要的任务就是能够放大偏差信号。
抑制零点漂移的可以采用下面几种方法:
(1)利用直流负反馈,稳定电路的静态工作点。
(2)采用温度特性较好的高性能器件。
(3)采用温度补偿法,利用热敏器件的参数随温度变化而变化的特性,抵消电路随温度变化而变化的影响。
采用差分放大电路,利用特性相同的对管,使它们的温度漂移互相抵消。
本实验是以集成芯片OP07C设计的高输入阻抗放大电路。
为了提高输入阻抗,电路采用同相输入端加信号电压的方法,同时为了保证两个信号源都加到运放的同相输入端,采用两个同相放大电路组成第一级放大。
电路结构对称,除了具有高输入阻抗外,还具有很高的共模抑制比性能,第二级为差动放大电路。
该电路可用于信号源有公共地端和不接地两种情况。
直流电压源采用的是LM7815、LM7915,型号的集成稳压芯片组成的具有同时输出的+15V、-15V电压的稳压电路。
并用PROTUES仿真软件对实验电路进行仿真。
关键字:
OP07C;
LM7815;
LM7915;
高输入阻抗;
高共模抑制
1原理与器件的选择
1.1LM7815、LM7915的简介
的引脚图1.1LM7815图
图1.2LM7915的引脚图
2.2A。
LM7915输出为-15V,最大电流为LM7815输出为+15V,最大电流为2.2A。
引脚及参数如图所示。
LM7915三端集成稳压器LM7815、集成芯片的介绍1.2OP07CP
的实物图1.3OP07CP所示1.4OP07CP共有八个引脚,引脚图如图
1.4OP07CP的引脚图失调电压小且不随温度变化集成运算放大器属于低温度漂移型集成运放,OP07OP07所示,OP07主要性能参数见表1.5而变化。
1.5OP07表集成运放特性℃,VCC+=15VVCC-=-15V,TA=25型集成运放参数OP07CP2
uV)(失调电压VIOnA)失调电流(II0(V)共模输入电压范围VICR)(开环差模增益dBAVD()共模抑制比dBKCMR)
(单位增益带宽BWMHGZ
150615±
1001000.5
工作原理及原理图2
框图2.1
高输入阻抗一级放大输入电压信号
共模抑制二级差动放大
直流电压输入
信号输出
直流电源的电路图及原理2.2
所示输出电压的稳压电源电路如图集成稳压器构成的±
152.1
2.1图输出正负电压的直流电源电路图3
所示,直流电源的原理框图及波形图如图2.2
2.2直流电压源框图及波形图正负直流稳压电源原理变换成为整流电路所需要的交流交流电压u11、电源变压器的作用是将来自电网的220V。
u2电压、整流和滤波电路。
在稳压电源中用四个二极管组成桥式整流电路,整流电路的作用是2。
滤波电路一般是由电容组成,其作用是把脉动直u3将交流电压u2变换成脉动直流电压的u2。
U1与交流电压流电压u3中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压U1的关系为有效值U222UU1?
1.在整流电路中,每只二极管所承受的最大反向电压为。
U2U2?
RM3.稳压电路。
由于输入电压u1发生波动、负载和温度变化时,滤波电路输出的直流电压U1会随着变化。
为了维持稳定的输出,采用稳压器LM7815、LM7915和一些外部元件构成稳压电路。
元器件选择
1)集成稳压器选择LM7815、LM7915其输出电压+15V和-15V,最大输出电流,A.2I?
2maxo滤波电容C=1000uF,C1=0.33uF,C2=0.1uF,C3=220uF。
2)选择变压器。
计算可知,变压器的功率选择12W。
3)选用整流二极管和滤波电容,二极管选择IN4001,滤波电容选择1000uF的电解电容。
4
2.3高输入阻抗差动放大器的电路图及原理
1、高输入阻抗三运放放大电路原理,该电路常用于监测信号的前置放大和各种数据放大,因而有时也称数据放大电路。
采用OP07CP集成芯片,采用同相输入端提高输入阻抗,为了保证两个信号源都加到运放的同相输入端,采用两个同相放大电路组成第一级放大。
第一级电路结构对称,除了具有高输入阻抗外,还具有很高的共模抑制比性能,第二级为差动放大电路。
电路图如图2.3.1所示,
图2.3.1高输入阻抗放大电路图
第一级放大主要用来提高整个放大电路的输入阻抗,第二级采用差动电路用以提高共模抑制比。
电路优点是差模信号按差模增益放大,远高于共模成分。
决定增益的电阻R1,R2,R5,R4理论上对共模抑制没有影响。
运放差分放大电路的特点:
1)高输入阻抗。
被提取的信号时不稳定的高内阻源的微弱信号,为了减少信号源内阻的影响,必须提高放大器的输入阻抗。
若信号源的内阻为100K,则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。
2)高共模抑制比。
信号工频干扰以及所测量的参数以外信号的干扰一般为共模干扰,前置级必须采用较高的差动放大形式,减小共模信号的干扰。
KCMR5
3)低漂移、低噪声。
组要作用是对信号源影响小,获得信号能力强,以及能够使输出稳定。
运放差分放大电路放大倍数计算。
设输入电压:
V?
?
VV2II1I则)V02)](V01?
R1?
R2?
R3[VI?
R1/(所以第一级放大倍数]R13)/1?
(R2?
RVIAV1?
(V01?
V02)/?
[第二级输出电压放大倍数为
01VR4)02?
(R6//R4)(R7R5?
R2)VRVO?
(1?
6/当时54?
R?
R6,RR7)02?
VR4(V01VO?
R6/所以第二级电压放大倍数为
4R6/2?
RAV当时,第一级和两级总的电压放大倍数为3R,R2?
R5,R7?
R64R?
1/R2R2AV1?
1?
)2/RR(1?
226AVAV?
AV2?
R/R4输入信号为共模信号时0)?
VI2VIC2?
AVC?
VO/(VI?
VI1VI
?
AVD/AVC?
KCMR本实验取R5=R6=10K,R4=R7=200K,R2=R3=20K,R1=10K。
两级放大的总增益为两个差模增益的乘积=100
)R/12)(R(/R1?
A5VD4所以此电路具有输入阻抗高,共模抑制比高的特点。
6
3Protues仿真与结果分析
3.1仿真波形图
在protues仿真软件中运行如2.3.1所示的电路图,得到的波形图如图3.1所示
电路图输入输出波形图3.1
的正弦信号,5V的正弦信号,输出波形的幅值为,仿真时输入信号幅值为50mV频率为50Hz100放大倍数为倍。
3.2结果分析
的正弦信号时,由于放大电路50mV由仿真波形知,高输入阻抗放大电路输入幅值为的正弦5V的输入阻抗很高,拾取信号能力强,所以输如信号电压经放大后,输出幅值为则共模放大倍数,波形,达到实验要求。
在输入共模信号时,输出波形几乎是一条直线。
0A?
VC所以本放大电路具有高输入阻抗和高共模抑制特点。
4电路焊接
焊接工具
电烙铁,焊锡,烙铁架,导线,松香,钳子,电路板
焊接步骤
第一,先对电路图中各个的器件要完全了解它们的极性和每个引脚的作用;
第二,对照电路图在电路板上放上元器件,大概了解各器件布局和位置;
第三,根据器件位置,设计焊接路线走向,适当用铅笔做记号;
第四,对照电路图焊接实物;
第五,检查电路及连线。
5心得体会通过本次设计,加强了自己的理论水平,提高了自己的动手能力。
在制作电路的过程
中更是学到了许多实践经验,如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。
学到了许多课本上没有的知识,得到了很大的锻炼。
实习了两个星期的,我们学会了很多东西,培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这两周的课程设计,先不说其他,就天气而言,确实很艰苦。
受副热带高气压影响,江南大部这两周都被高温笼罩着。
人在高温下的反应是很迟钝的,简言之,就是很难静坐下来动脑子做事。
天气本身炎热,加之机房里又没有电扇、空调,故在上机仿真时,真是艰熬,坐下来才一会会,就全身湿透,但是炎炎烈日挡不住我们求知、探索的欲望。
通过我们不懈的努力与切实追求,终于做完了课程设计。
这次课程设计终于完成了,在设计中遇到了很多专业知识问题。
同时,在老师的身上我们学也到很多实用的知识,在次我们表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
为期三个星期的课程设计已经结束,在这三星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过对电路的设计,焊接方法;
熟悉了常用的仪器仪表;
我掌握了常用元件的识别和测试;
了解了电路的连接、以及如何提高电路的性能等等。
这次课程设计让我学到了很多,不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识,而且也培养了我的动手能力,更令我的创造性思维得到拓展。
希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些!
6致谢
实验过程中,我们遇到了不少的问题。
在老师和同学的帮助下,把问题一一解决,那种心情别提有多高兴啦。
实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题,有些理论知识还处于懵懂状态,老师们不厌其烦地为我们调整波形,讲解知识点,实在令我感动。
我们学会了很多东西,在此,衷心的感谢老师们和同学们。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分).高等教育出版社,2003.03
[2]曾建唐.电工电子实践教程[M].北京:
机械工业出版社,2002
[3]路勇.电子电路实验及仿真[M].清华大学出版社,2003
[4]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:
高等教育出版社,2000
[5]周跃庆.模拟电子技术基础教程[M].天津大学出版社,2001
[6]曾建唐.电工电子实践教程[M].北京:
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