測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 大器 、 信號(hào)轉(zhuǎn)換器 、 穩(wěn)壓電源三部分組成。信號(hào)變換電路主要是是將一端信號(hào)輸出轉(zhuǎn)變成兩端信號(hào)輸出，主要采用的是經(jīng)過改進(jìn)的差分放大電路，在本設(shè)計(jì)中主要用 以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量放大電路頻率的測(cè)試。這個(gè)電路主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但其對(duì)結(jié)構(gòu)工藝要求不高，輸入阻抗低，失調(diào)電壓和失調(diào)電流等參數(shù)也會(huì)因?yàn)榉糯笃鞅旧硇阅艿南拗茻o(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，并且該方案無(wú)法抑制放大器本身的零漂及共模信號(hào)產(chǎn)生，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，雖然設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)單，但仍然放棄該方案。在第一級(jí)差分放大電路中，通過將 V1加到 A1輸入端形成虛短， V1V2 加到 A2形成虛斷，通過計(jì)算可以得到電路的電壓增益，可以適當(dāng)?shù)淖儞Q電阻的阻值以可實(shí)放大倍數(shù)的改變，可以用一個(gè)可調(diào)節(jié)阻值的電位器代替R1來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)放大倍數(shù)的控制。 方案三： 方案三是基于方案二上進(jìn)行的優(yōu)化改造，電路前級(jí)放大仍采用兩運(yùn)放相同輸入法組成，采用雙端輸出雙端輸入，能有效地控制共模抑制比。同時(shí)加入了凋零電路來(lái)提高其共模抑制能力以及精準(zhǔn)度，用可本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 變電阻 R7 與固定電阻 R6 串聯(lián)后與 R5 進(jìn)行匹配，保證了電路的對(duì)稱性，從而減少溫度漂移對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，然后再接一級(jí)比例放大，通過對(duì)電阻 R12 的的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路的放大倍數(shù)的改變。一般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。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 電源電路的設(shè)計(jì) 電源電路主要由變壓部分、整流部分、濾波部分和穩(wěn)壓部分組成，這里直接采用比較常用的穩(wěn)壓電源電路，既能簡(jiǎn)化電路，又能滿足實(shí)驗(yàn)要求。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 降壓部分 降壓部分主要由變壓器組成，直接采用三抽頭的變壓器為雙電源運(yùn)放供電，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，變壓器為 18V 的型號(hào)輸出，功率大于 10W。整流部分采用的是耐壓值高于 45V的成品整流堆。 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓部分主要由穩(wěn)壓芯片組成。 穩(wěn)壓芯片 LM7815 的主要參數(shù)： 輸出電流可以按照要求達(dá)到 1A 輸出晶體管 SOA 保護(hù) 輸出電壓有： 15V 7815 極限值（ Ta=25℃） VI輸入電壓 (VO=24V)40V (V0=5~18V)35V 引腳 1輸入 INPUT 2地 GND 3輸出 OUTPUT 7915 系列為三端負(fù)穩(wěn)壓電路，有不同的固 定輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。 第一級(jí)差模放大的電壓放大倍數(shù)計(jì)算： 運(yùn)放 A A2 均滿足虛短和虛斷，流入 A A2 的電流可視為零，所以 VA=Vi1 VB=Vi2 VR10=Vi1Vi2 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 1098211010 RRR VVRV ooR ?? ?? 運(yùn)算可以得出 : ))(1(2110 9810 109821 10 iiRoo VVR RRVR RRRVV ???????? A3 運(yùn)放構(gòu)成求差電路滿足關(guān)系式 : )(21353 OOO VVRRV ?? 帶入得 ))(()(2110 10983521353 iiooo VVR RRRRRVVRRV ???????? A4 運(yùn)放構(gòu)建反向比例放大器 ,滿足關(guān)系式 : 31112 oout VRRV ?? 最后得到運(yùn)算放大器倍數(shù)為： )(101098311512 R RRRRR RRA V ??? 由以上結(jié)果可以得出通過調(diào)節(jié) R12 的值就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量放大器放大倍數(shù)的調(diào)節(jié) ,放大器的前級(jí)只起到了抑制共模信號(hào)和提高輸入電阻的作用， ,放大任務(wù)主要由最后一級(jí)比例放大器來(lái)完成 ,考慮到這些因素，本設(shè)計(jì)前級(jí)放大器放大倍數(shù) 5050 1005010010100)(101098351 ??? ?????????????? k kkkk kR RRRRRA V 最后一級(jí)放大倍數(shù) 11122 RRAV ?? 電阻 R12 是一個(gè) 100k? 的電位器， R11 阻值為 10k? 的常用電阻 ，所以最后一級(jí)的最小增益可以小于 1，最高增益可調(diào)至 500 倍，基本上可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，但考慮到發(fā)揮部分的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中將 R12 改為 200k? 或者更高阻值的電位器，就可以實(shí)現(xiàn)手調(diào)放大 倍數(shù) 1~1000 倍的要求。 4 仿真分析 在設(shè)計(jì)好方案后，按照方案在仿真軟件 MULTISIM 中進(jìn)行仿真，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。 分別調(diào)整 R R7 的阻值直到輸出端 1與輸出端 2 的輸出電壓值大小都為 1mV。再根據(jù)表達(dá)式 當(dāng)放大倍數(shù)為 1~1000 倍 R12 調(diào)至 50kΩ 時(shí)， 放大倍數(shù) Av= 設(shè)置輸出電壓峰峰值 VPP=1mV，頻率 F=1Hz ，用示波器觀察輸入輸出端的波形，然后計(jì)算比較。 設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果為 下表為頻率響應(yīng)記錄： )1( 10 98311 512 R RRRR RRViV outA V ???? ??? mVmVV i nV outAv本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 頻率響應(yīng)記錄表格 輸入頻率 （ hz） 函數(shù)發(fā)生器 電壓峰峰值 信號(hào)轉(zhuǎn)換器 輸出電壓 預(yù)置的 放大倍數(shù) 輸 出電壓 放大倍數(shù) 計(jì)算值 1 1 mV mV 250 mV 5 10 mV 250 V 10 20 mV 250 V 100 10 mV mV 250 V 1000 20 mV mV 250 V 用仿真軟件軟件的 AC Analysis 對(duì)電路進(jìn)行響應(yīng)測(cè)試，結(jié)果如圖： 由上表與圖可以看出此測(cè)量放大電路的 通頻帶展寬為 0～ 100Hz 以上 ，能夠完成實(shí)驗(yàn)要求。 設(shè)計(jì)開始時(shí)有很多沒有使用過 的芯片，還有不常用到的仿真軟件以及淡忘的模電知識(shí)都成了設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的絆腳石，所以就不斷的查閱以前的書籍，包括到圖書閱覽室還有網(wǎng)上不斷豐富自己這些方面的知識(shí)，必須要詳細(xì)的知道每個(gè)元件的用途及使用方法后進(jìn)行電路組建，不斷的更換元件直到達(dá)到最佳效果，還有差分放大器，一定要理解各項(xiàng)指標(biāo)以及應(yīng)用。 這個(gè)過程 確實(shí)是挺艱辛的，但是一段時(shí)間下來(lái)，不僅自己的專業(yè)知識(shí)得到補(bǔ)充，自己的學(xué)習(xí)態(tài)度也有了好的轉(zhuǎn)變，一開始的一籌莫展到最后有點(diǎn)欣慰，這個(gè)過程是難以忘懷的，自己在以后的學(xué)習(xí)工作中一定會(huì)牢記這段時(shí)間學(xué)到的，爭(zhēng)取日后會(huì)逐漸的走向優(yōu)
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