基準(zhǔn)電壓源及放大電路設(shè)計實用教案

1、Page 1基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計指導(dǎo)老師：楊新艷小組成員：顧少燃、翟旭東 溫振、 王譜豪、王佳偉第1頁/共24頁第一頁，共24頁。Page 2方案3分析2 目標(biāo)目標(biāo)1仿真4基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計5優(yōu)化第2頁/共24頁第二頁，共24頁。Page 3基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計目標(biāo)1設(shè)計一個基準(zhǔn)電壓(diny)的產(chǎn)生和放大電路1.采用基準(zhǔn)電壓(diny)源產(chǎn)生一個5v的穩(wěn)定電壓(diny)2.了解放大電路的基本原理并設(shè)計一個放大電路（倍程不限）第3頁/共24頁第三頁，共24頁。Page 4基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計分析(fnx)2如何產(chǎn)生基準(zhǔn)(jzh

2、n)電壓？理想基準(zhǔn)(jzhn)電壓源不隨負(fù)載、溫度、時間的變化而改變，可以考慮利用二極管的導(dǎo)通壓降固定這一特性；或者利用MC1403芯片。如何設(shè)計放大電路考慮到基準(zhǔn)電壓源的輸出為直流信號，可以考慮使用集成運放進(jìn)行放大。第4頁/共24頁第四頁，共24頁。Page 5基本(jbn)電壓源及放大電路設(shè)計方案(fng n)3第5頁/共24頁第五頁，共24頁。Page 6基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計1.電阻分壓 2.普通正向(zhn xin)二極管3.齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）4.溫度補(bǔ)償性齊納二極管5.帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）基準(zhǔn)(jzhn)電壓集成運放 LM358放大電路第

3、6頁/共24頁第六頁，共24頁?；倦妷?diny)源及放大電路設(shè)計方案分析方案一：電阻分壓根據(jù)安培定律(dngl)U=IR，可以獲得所需基準(zhǔn)電壓。但這種方法獲得的基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性取決于電源的穩(wěn)定性方案二：普通正向二極管不依賴于電源電壓的恒定基準(zhǔn)(jzhn)電壓，但其電壓的穩(wěn)定性并不高，且溫度系數(shù)是負(fù)的，約為-2mV/，基準(zhǔn)(jzhn)電壓低。第7頁/共24頁第七頁，共24頁?；倦妷?diny)源及放大電路設(shè)計方案分析方案三：齊納二極管（穩(wěn)壓管）電壓低于56V的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)(xsh)為負(fù) ；電壓高于56V的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主，穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)(xsh)為正。但同一

4、型號管子其擊穿電壓的離散性很大，穩(wěn)定性不夠高。方案四：溫度補(bǔ)償齊納二極管串聯(lián)反接兩個穩(wěn)壓二極管可以起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。從而減小溫度系數(shù)對穩(wěn)壓值的影響(yngxing)。 但是其基準(zhǔn)電壓比較大、噪聲系數(shù)大，不適合做基準(zhǔn)電壓源。第8頁/共24頁第八頁，共24頁?；?jbn)電壓源及放大電路設(shè)計方案分析方案五：帶隙基準(zhǔn)(jzhn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）Bandgap voltage reference，常常有人簡單地稱它為Bandgap。是利用一個與溫度成正比的電壓與二極管壓降之和，二者溫度系數(shù)相互抵消，實現(xiàn)與溫度無關(guān)的電壓基準(zhǔn)(jzhn)。因為其基準(zhǔn)(jzhn)電壓與硅的帶隙電壓差

5、不多，因而稱為帶隙基準(zhǔn)(jzhn)。實際上利用的不是帶隙電壓?，F(xiàn)在有些Bandgap結(jié)構(gòu)輸出電壓與帶隙電壓也不一致。優(yōu)點：產(chǎn)生基準(zhǔn)(jzhn)的目的是建立一個與電源和工藝無關(guān)，具有確定溫度特性的直流電壓 第9頁/共24頁第九頁，共24頁?；?jbn)電壓源及放大電路設(shè)計MC1403第10頁/共24頁第十頁，共24頁?；?jbn)電壓源及放大電路設(shè)計MC1403根據(jù)(gnj)虛短虛斷，可知即所以(suy)當(dāng) 時 第11頁/共24頁第十一頁，共24頁?；倦妷?diny)源及放大電路設(shè)計最佳方案 。 (2)再利用LM358AD對2.5V電壓進(jìn)行同向放大，放大兩倍后就得到5.0V電壓。 (1)先

6、用MC1403U基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生2.5V穩(wěn)壓第12頁/共24頁第十二頁，共24頁。Page 13基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計仿真(fn zhn)4第13頁/共24頁第十三頁，共24頁?；?jbn)電壓源及放大電路設(shè)計仿真模塊第14頁/共24頁第十四頁，共24頁?；倦妷?diny)源及放大電路設(shè)計仿真整體第15頁/共24頁第十五頁，共24頁。基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計仿真指標(biāo)測試序號輸入電壓/V輸出電壓/V12.5003.43924.5005.000310.0005.000420.0005.001530.0005.002640.0005.003780.0005.007結(jié)論：當(dāng)

7、輸入電壓在4.5V45V內(nèi)時，輸出電壓穩(wěn)定在5V左右，誤差極小，整個系統(tǒng)符合設(shè)計要求。第16頁/共24頁第十六頁，共24頁。Page 17基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計優(yōu)化5第17頁/共24頁第十七頁，共24頁。Page 18基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化 問題：實際情況中，輸入信號中必然混有交流信號。這會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。優(yōu)化方案：加入電容(dinrng)通交阻直，以及電感通直阻交的特性，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。第18頁/共24頁第十八頁，共24頁。Page 19基本(jbn)電壓源及放大電路設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化 利用函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生頻率f=50kHz，Vp=5V的噪聲,則輸入(s

8、hr)信號如圖所示。第19頁/共24頁第十九頁，共24頁。Page 20基本(jbn)電壓源及放大電路設(shè)計優(yōu)化前 可以看出，輸出信號中存在(cnzi)交流成分。第20頁/共24頁第二十頁，共24頁。Page 21基本(jbn)電壓源及放大電路設(shè)計優(yōu)化后 在系統(tǒng)(xtng)中加入電容C=100uF，電感L=100mL第21頁/共24頁第二十一頁，共24頁。Page 22基本電壓(diny)源及放大電路設(shè)計優(yōu)化后輸出信號中的交流 成分完全(wnqun)被抑制。第22頁/共24頁第二十二頁，共24頁。第23頁/共24頁第二十三頁，共24頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)Page 1。小組成員：顧少燃、翟旭東 溫振、。2.了解放大電路的基本原理并設(shè)計一個放大電路（倍程不限）。理想基準(zhǔn)電壓源不隨負(fù)載、溫度、時間的變化而改變，可以考慮利用二極管的