【正文】 波動(dòng)（或負(fù)載電阻的變化）使輸出電壓上升時(shí)，取樣電壓增大，由于穩(wěn)壓管的電壓不變，運(yùn)放的輸入電壓增大，使 調(diào)整管的基極電位降低 ，而使調(diào)整管 T 的 ce 壓降低增大，從而調(diào)節(jié)輸出電壓減小。穩(wěn)壓芯片選用的是常用的 LM7812 和LM7912，其中， 7812 輸出的是正的 12V，而 7912 輸出的是負(fù)的 12V。信號(hào)檢測(cè)中的放大電 路有很多種類型，實(shí)際系統(tǒng)中常采用的有放大 儀用 器和隔離放大器。 儀用 放大器是在差動(dòng)放大器的基礎(chǔ)上產(chǎn)生 的，它可分解成并聯(lián)差值比例放大輸入級(jí)和差動(dòng)放大輸出級(jí)兩部分，儀用 放大器的失調(diào)與漂移，主要決定于差值比例放大電路。差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用，在參數(shù)完全對(duì)稱的情況下，共模輸出 為零。 ②高共模抑制比，以抑制各種共模干擾引人的誤差。用集成運(yùn)算放大器放大信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)：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；由于運(yùn)放儀用放大電路的設(shè)計(jì) 5 得開(kāi)環(huán)增益都很高，用其構(gòu)成的放 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?。哼\(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。儀用放大器主要實(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)放組成儀用 放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的放大，要求有較高的共模抑制能力及較高的輸入電阻，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)已實(shí)現(xiàn)對(duì)比較大的范圍的被測(cè)信號(hào)的測(cè)量。但是，用單級(jí)晶體 管搭建的電路，放大倍數(shù) 不夠大，同時(shí)有很多的參數(shù)達(dá)不到要求。因此，提高放大倍數(shù)和降低零點(diǎn)漂移是 直接耦合放大電路的主要矛盾。這樣就給分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)一定的困難。在分立元件組成的電路中常用二極管補(bǔ)償方式來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。但是阻容耦合方式的低頻特性很差，不能放大直流信號(hào)。 二、 用集成電路搭建電路 電子集成化的最初設(shè)想是在晶體管興起不久后由英國(guó)科學(xué)家達(dá)默于 1952 年提出的。 電子集成電路是一種將“管”和“路”緊密結(jié)合的器件，它以半導(dǎo)體單晶硅為芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電路制作在一起，實(shí)現(xiàn)了放大器的功能。集成運(yùn)放廣泛用于模擬信號(hào)的處理和發(fā)生的電路之中，因其高性能、低價(jià)位，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)取代了分立元件放大電路。 R10 與 R R9 組成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入了負(fù)反饋，這樣不但增益穩(wěn)定，而且噪聲、失真、輸出阻抗都降低了，輸入阻抗也增大了，滿足放大電路的性能指標(biāo)。 通過(guò)以上兩種方案的比較選擇方案二。 集成運(yùn)放按供電方式可被分為雙電源供電和單電源供電，在雙電源供電中又分為單運(yùn)放、雙運(yùn)放和四運(yùn)放。 （一） OP07 芯片 引腳 功能說(shuō)明： 1 和 8 為偏置平衡 (調(diào)零端 )， 2 為反向輸入端， 3 為正向輸入端， 4 接地， 5 空腳 6 為輸出，7 接電源 + 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 9 （二 ） OP07 作為常用運(yùn)放的功能 特點(diǎn) OP07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于 OP07A 為 300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。在第一級(jí)電路中， i1V , i2V 分別加到 1A 和 2A 的同向端， gR 和 5R , 6R 組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，引入了負(fù)反饋。30 V Vi 輸入電壓 177。如圖 ，通過(guò)仿真，可得出：最大輸出電壓為 177。在本次課程設(shè)計(jì)中，需滿足通頻帶為 0～ 10Hz。連接正確的 電路板不一定可靠性好，例如板材選擇不合理，板厚及安裝固定不正確，元器件布局布線不當(dāng)?shù)榷伎赡軐?dǎo)致 PCB 不能可靠地工 作，早期失效甚至根本不能正確工作。一個(gè)印制板組件，從印制板的制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)試到整機(jī)裝配、調(diào)試，直到使用維修，無(wú)不與印制板的合理與否息息相關(guān)，例如板子形狀選得不好加工困難，引線孔太小裝配困難 ，沒(méi)留試點(diǎn)高度困難，板外連接選擇不當(dāng)維修困難等等。它需要設(shè)計(jì)者的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，以及實(shí)踐中為斷總結(jié)、提高的經(jīng)驗(yàn)。 “必須 ”則是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的原則。最好的走向是儀用放大電路的設(shè)計(jì) 15 按直線，但一般不易實(shí)現(xiàn)，最不利的走向是環(huán)形，所幸的是可以設(shè)隔離 帶來(lái)改善。一般情況下要求共點(diǎn)地，如：前向放大器的多條地線應(yīng)匯合后再與干線地相連等等。如能針對(duì)具體的電路板來(lái)解釋就容易理解。 線條有講究：有條件做寬的線決不做細(xì)；高壓及高頻線應(yīng)園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。同向并行的線條密度太大，焊接時(shí)很容易連成一片。所以，焊點(diǎn)的最小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。導(dǎo)線太細(xì)，而大面積的未布線區(qū)又沒(méi)有設(shè)置敷銅，容易造成腐蝕不均勻。 根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。低頻電 路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。 PCB 設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荨? 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 17 (3)對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如 RAM、 ROM 存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。 (6) CMOS 的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 對(duì)目前高密度的 PCB 設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過(guò)程完成得更加方便，更加流暢，更為完善， PCB 板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì)，才能得到其中的真諦。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號(hào)儀用放大電路的設(shè)計(jì) 18 線，通常信號(hào)線寬為： ～ ,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá) ～ ,電源線為 ～ mm 對(duì)數(shù)字電路的 PCB 可用寬的地導(dǎo)線組 成一個(gè)回路 , 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用 (模擬電路的地不能這樣使用 )用大面積銅層作地線用 ,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用。 數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對(duì)信號(hào)線來(lái)說(shuō)，高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電 路器件，對(duì)地線來(lái)說(shuō)，整人 PCB 對(duì)外界只有一個(gè)結(jié) 點(diǎn)，所以必須在 PCB 內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連，只是在 PCB 與外界連接 的接口處（如插頭等）。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（ heat shield）俗稱熱焊盤（ Thermal），這樣，可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。而有些通路是無(wú)效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（ DRC） 布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面： 線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。后加在 PCB 中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信號(hào)短路。 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 20 第五章 工藝實(shí)習(xí) 一 、 實(shí)習(xí)目的 ，通過(guò)具體的電路圖，初步掌握焊接技術(shù)，簡(jiǎn)單電路元器件裝配，對(duì)故障的診斷和排除以及對(duì)收音機(jī)原理工作的一般原理。 ,熟悉焊接工具以及焊接材料的選擇 .并了解工業(yè)生產(chǎn)中的電子焊接技術(shù)的發(fā)展 ,焊接的流程以及裝配整機(jī)的生產(chǎn)流程。 2)螺絲刀、鑷子等必備工具。根據(jù)電阻的工作特性及在電路中的作用，可分為固定電阻、可變電阻（電位器）、敏感電阻三大類。在其內(nèi)部有兩種載流子參與器件的工作過(guò)程，所以稱為雙極型三極管。要使它們的阻抗匹配，使信號(hào)輸出最大，就必須適當(dāng)選擇 l1 與 l2 的圈數(shù)比，一般取 l1 為 60～80 圈， l2 取 l1 的十分之一左右。來(lái)自 l2 經(jīng)輸入調(diào)諧回路選擇的信號(hào)電壓一端接 bg1 的基極，另一端經(jīng) c2旁路到地，再由地經(jīng)本振回路 b2 次級(jí)下半繞組，然后由 c3 耦合送 bg1 的發(fā)射極。只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整 bg1 的上偏置電阻 r，使 bg。收音機(jī)波段低端的覆蓋范圍調(diào)整是調(diào)節(jié) b2 本機(jī)振蕩線圈的磁心，當(dāng)將 b2 中的磁心越往下旋 (用無(wú)感螺絲刀順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)磁心 )，線圈的電感量就越大，這時(shí)本機(jī)振蕩頻率就越低，對(duì)應(yīng)接收的信號(hào)頻率也越低。b b4 和 b5 分別是第一中頻變壓器、第二中頻變壓器和第三中頻變壓器，它們都是單調(diào)諧中頻變壓器，初級(jí)繞組分別與各自電容器組成并聯(lián)諧振電路，諧振頻率為 465khz。來(lái)自 bg3 集電極已經(jīng)過(guò)兩級(jí)中頻放大的中頻信號(hào)，經(jīng) b5 再一次選頻后，由 b5次級(jí)繞組輸出，送往檢波電路進(jìn)行解調(diào)處理。收音機(jī)的檢波輸出音頻信號(hào)強(qiáng)度也能自動(dòng)地在一定范圍內(nèi)保持不變。由于電路上下是完全對(duì)稱的，來(lái)自輸入變壓器的音頻信號(hào)，經(jīng) bg bg8 功率放大后送往喇叭。 2） 加熱焊件；烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個(gè)焊件全體，時(shí)間大約為 1～ 2 秒鐘。方向移開(kāi)焊絲。 有字元件的有字一面要盡量在同一方向。 焊接工程中，一定要注意焊接面的清潔！ 八、 收音機(jī)的安裝 （ 1） 整機(jī)電路分析，熟悉元件在印刷板上安裝位置。 b．檢查各級(jí)中周的安裝順序，初次級(jí)的引出線是否正確。 以上檢查無(wú)誤后，方能接通 伏電源。信號(hào)檢測(cè)中的放大 電路有很多種類型，實(shí)際系統(tǒng)中常采用的有測(cè)量放大器和隔離放大器。 其電源部分實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是：?jiǎn)蜗嘟涣麟娊?jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換正穩(wěn)定的直流電壓 。穩(wěn)壓電路的作用就是將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 由于自己對(duì)模擬電子技術(shù)知識(shí)掌握有限，所以選擇了較為簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，希望自己在今后的日子里加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí) ，從而可以設(shè)計(jì)出更加完美的作品。 其次我要感謝湖南文理學(xué)院、電氣與信息工程學(xué)院 。在我們工作期間還不時(shí)來(lái)看望我們，親手教我如何畫(huà)圖，所以真心感謝我的指導(dǎo)老師 —— 王文虎老師。 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 28 附錄 1 儀用放大電路元件明細(xì)表 序號(hào) 代號(hào) 名稱 元件規(guī)格 數(shù)量 備注 1 R1， R2 電阻 200KΩ 2 2 R3， R4 電阻 10 KΩ 2 3 R6 電阻 91 KΩ 1 4 R8， R9 電阻 100 KΩ 2 5 R10 電阻 50 KΩ 1 6 C1 電容 1 nF 1 7 R5 電位器 100 KΩ 1 8 U1， U2， U3 集成運(yùn)放 OP07 3 9 T2 變壓器 220V 1 10 U1,U2 穩(wěn)壓器 7812,7912 2 11 C5， C6， C1，C2 電容 100 nF 4 12 C3， C4 電解電容 2200uF/35mV 2 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 29 附錄 2 儀用 放大電路的電路圖 R5100 KX F G 1X S C 1R1200 KR2200 KC11nFR 1050KR8100 KR9100 KR310KR410KR691K 12 V 12 V12V12V 12 V71683452U1O P 07 C P 271682453A?O P 07 C P71682453U3O P 07 C P 12 V 儀用放大電路的設(shè)計(jì) 30 附錄。感謝不厭其煩教我如何仿真，幫 我裝軟件的賀鐵梅同學(xué)，感謝 我的室友康文尚和李曉焱同學(xué)教我文檔的格式及如何畫(huà) Protel 圖，感謝曹卓同學(xué)在生活上給予的理解。 接著我要感謝我的指導(dǎo)老師 —— 王文虎老師。 首先我要感謝生我養(yǎng)我的父母，是他們賦予了我生命，二十多年來(lái)給予了我無(wú)微不至的照顧，才使我有機(jī)會(huì)跨入大學(xué)的門檻，學(xué)習(xí) 更 多的人文科學(xué)知識(shí)。 R10 與 R R9 組成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入了負(fù)反饋，這樣不但增益穩(wěn)定，而且噪聲、失真、輸出阻抗都降低了，輸入阻抗也增大了，滿足放大電路的性能指標(biāo)。 電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的電壓，整流電路 的作用是將交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓。 此次設(shè)計(jì)重點(diǎn)是為了完成由 OP07CP 構(gòu)成的儀用放大器各性能指標(biāo)及由單相 220V 交流電給電路提供177。必須通過(guò)調(diào)整才能滿足性能指標(biāo)的要求，其調(diào)整內(nèi)容有：調(diào)整各級(jí)晶體管的工作點(diǎn)，調(diào) 整中頻頻率，調(diào)整覆蓋（即對(duì)刻度）統(tǒng)調(diào)（調(diào)整頻率跟蹤即靈敏度）。 d．分段繞制的磁性 天線線圈的初次級(jí)安裝位置是否正確。 （ 3） 檢查電路，將安裝好的收音機(jī)和電路原理圖對(duì)照檢查下列內(nèi)容。 焊接所用時(shí)間盡量短，焊好后不要撥弄元件以免焊盤脫落 ！ 焊點(diǎn)大小均勻，表面光亮，無(wú)毛刺無(wú)虛焊。方向移開(kāi)烙鐵，結(jié)束焊接。 3） 送入焊絲；焊件的焊接面被加熱到一定溫