用普通运算放大器设计一个放大倍数可变得直流放大电路

用普通运算放大器一个放大倍数可变得直流放大电路 题目 用普通运算放大器设计一个放大倍数可变得直流放大电路 系 别 物理与电子科学系 专 业 电子科学与技术 班 级 08(1) 学 号 050208116 学生姓名 王少泽 指导教师 范瑜 日 期 2010年6月27日 常熟理工学院课程设计(报告) 用普通运算放大器设计一个放大倍数可变得直流放大电路 一(课程设计的主要任务及一要求: 1 输入信号为0-50mv 时，放大100 倍;当输入信号为50mv-500mv 时，放大10 倍;当输入信号为0.5v-5v 时，放大1 倍; 2 根据信号的大小，自动改变放大倍数; 3 零点漂移及改进措施;输入阻抗提高措施;串模干扰、共模干扰抑制措施; 4 其它可任意发挥。 二(实验图: 1)流程图如下: 实验课题 设计实验 选择电路模型 设计电路 调试电路 写实验报告 2)实验分析: 要设计一个增益可变的直流放大电路,说明其在输入电压不同的情况下,电路的电压放大增益也随之不同。输入信号为0-50mv 时，放大100 倍;当输入信号为50mv-500mv 时，放大10 倍;当输入信号为0.5v-5v 时，放大1 倍。故需要一个选择结构对放大的电压进行有选择的放大，可用一个电压选择器(Voltage-Controlled-Switch)对其进行控制。 常熟理工学院课程设计(报告) 3)设计实验方案: a)抑制零漂作用，解决方案: 差动放大电路，并在末级放大器前加上一个同类型的放大器，实现抑制零点漂移。该方法可以实现高输入阻抗、高共模抑制比。 b)选择放大结构: 因为需要得到增益不同的放大结构，故需要一个选择结构，可用Voltage-Controlled-Switch来得到。当电压大于500mV时，此时选择器都是关闭的，此时放大部分与原电压相同，即放大比列为1;当电压介于50mV与500mV之间时，选择器一开一闭此时放大比例为10;当电压低于50mV时两连个选择器都是打开的此时放大比例为100。 4)系统电路设计和原理: 1.元件选择: a)设计电路中的元件LM324～选择其中的两个元件进行实验。其特点是:1.短跑保护输出; 2.真差动输入级; 3.可单电源工作:3V-32V ;4.低偏置电流:最大100nA(LM324A);5.每封装含四个运算放大器;6.具有内部补偿的功能;7.共模范围扩展到负电源 ;8.行业标准的引脚排列 ;9.输入端具有静电保护功能。 LM324是四运放集成电路～它采用14脚双列直插塑料封装～外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器～除电源共用外～四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示～它有5个引出脚～其中“+”、“-”为两个信号输入端～“V+”、“V-”为正、负电源端～“Vo”为输出端。两个信号输入端中～Vi-,-,为反相输入端～表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反,Vi+,+,为同相输入端～表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列如图所示: 常熟理工学院课程设计(报告) b)电压选择器部分，其图如下图所示: J1 50mV 0mV 2.电压输入部分如下图所示: 如图所示构成的电压跟随器，作为最初的输入电压，而输入电压可以进行更改和调节，以得到不同的电压值: V2U2AR113 4100k??4000mV LM324AD 0, 0R2100k?? 输入电压为40mV时～在4输出口出书出的电压值与原值相同～即也为40mV。 为了符合放大电路部分～再接入一个放大器两个电压比较器集成在同一个LM324中～失调电压及失调电压的温度特性基本相同。组成的电路图如图所示: 常熟理工学院课程设计(报告) V2U2AR113U4AR34100k??4000mV 10k?? LM324AD LM324AD 两个各放大器串联后组成一个次级输入电压源。 3.电压放大部分: U4A J1 LM324ADR7 50mV 0mV 100k??20 6J2 0 500mV 0mV R12 1M??5R10 10k?? 当电压小于50mV时两个选择器都不导通～故此时电路中的增益为100,同理,当电压 介于50-500mV时～J1导通～J2～关闭～此时的增益为10,当电压大于500mV时。电路中 的J1与J2皆导通～此时的电路电压增益为1。 4.完整的电路图如下所示: 常熟理工学院课程设计(报告) V2U2AR113U4AR34100k??4000mV 10k??Probe1,Probe1LM324AD LM324AD V: 3.99 V V(p-p): 0 V V(rms): 0 V V(dc): 3.99 VJ1 I: 4.55 pA0 I(p-p): 0 AR70, 0 I(rms): 4.33 pA2R2 I(dc): 4.32 pA100k??50mV 0mV 100k?? Freq.: 6 J20 500mV 0mV R125 1M??R1011 10k??0 三(电路中遇到的计算公式: 在电路中增益的计算如下: U1A 2 R2LM324AD10kΩ1 R1 1kΩ 0 如图所示所计算的电压增益为Av=R2/R1+1。该电路为负反馈电路，因为电路中R2与R1的相互作用可产生增益不同的放大电路。 四(实验与体会: 通过这次课程设计，我对电子技术基础这门学科有了进一步的认识和感知。以前只是单纯的上课，讲求理论知识的积累，忽略了它的实施用意义。通过这次的课程设计，我不仅学到了书本上已讲的内容，并且将它用到实践当中，做到了实验与理论的结合。 常熟理工学院课程设计(报告) 最初设计的时候，我们无从下手。不知道到底从哪里着手实验，抱着题目进行思考，倒是始终无法了解如何进行操作。并且由于不熟悉软件的运行，导致我们根本无法着手。后来参考了一些网上及书籍资料，再加上自己的思考让我们有了初步的设计方向。通过不停的摸索我们找到了最初的电路模型，并且不断地跟更改和简化得到了实验结果。 这次的实验，揭露出我们自身能力的不足，在实验设计的时候找不到设计的方向，以至于无从下手，实验设计无法进行。同时，我们所学到的理论知识不能很好的运用到实践当中来，理论与实践不能很好的结合在一起，这是我们实验过程中最大的缺陷。 通过这次实验，我们发现了自身能力的不足，同时也让我们了解到团队合作的重要性。不同的分工合作，是课程设计完成的一大因素。在实验中通过失败，与总结，再加上组员的提醒与纠正，这让我们走了不少的弯路。让实验的顺利进行奠定了基础。 完成了这次实验，我认识到不能单纯的学习上课所讲到的理论知识，我们需要通过实验来验证理论，通过论证，让理论与实践更好的结合。通过实验来创新，以理论来设计实验，从而达到理论结合实验的目的。 五(参考文献: 1.康华光 著《电子技术基础 模拟部分(第五版)》高等教育出版社; 2.顾江 鲁宏 著《电子电路基础实验与实践》东南大学出版社; 3.金凤莲 著《模拟电子技术基础实验及课程设计》清华大学出版社; 4.网络资源。