畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用-限幅電路

1、天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院函授部畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題：集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用限幅電路設(shè)計(jì)人：專 業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育學(xué) 制：三年函授站：廣東省輕工技校目錄前言-1一般限幅電路-2高輸入阻抗限幅電路-8高精度限幅電路-10輸出能帶載限幅電路-12電路板制作圖-14材料名細(xì)表-15實(shí)驗(yàn)報(bào)告-16總結(jié)-20前言運(yùn)算放大器原先是電子模擬計(jì)算機(jī)的一種基本部件，它本質(zhì)上是一種高增益放大器，在外部反饋網(wǎng)絡(luò)的配合下，它的輸出與輸入電壓（或電流）之間可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系，因而具有不同信號(hào)進(jìn)行組合、運(yùn)算和處理等功能。 集成運(yùn)算放大器的出現(xiàn)，使電路設(shè)計(jì)人員從此擺脫了制作一般放大器所必需從電路設(shè)計(jì)、元件選配

2、直到組裝調(diào)整的繁重負(fù)擔(dān)，現(xiàn)在集成運(yùn)算放大器已經(jīng)作為一種商品可供設(shè)計(jì)人員直接選用了，如今運(yùn)算放大器的應(yīng)用遍及自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、計(jì)算技術(shù)、電信和無線電等幾乎一切領(lǐng)域。 集成運(yùn)算放大器主要有三種：反相運(yùn)算放大器、同相運(yùn)算放大器、差動(dòng)運(yùn)算放大器。在集成運(yùn)算放大器的各種應(yīng)用情況分別為：信號(hào)運(yùn)算電路、信號(hào)處理電路、信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)變換電路、測(cè)量電路、有源校正電路和調(diào)節(jié)器。限幅電路正是集成運(yùn)算放大器在信號(hào)處理電路中的非線性應(yīng)用。限幅電路可分為四種：基本限幅電路、高精度限幅電路、高輸入阻抗限幅電路、輸出能帶載限幅電路。在此只介紹四種限幅電路的特點(diǎn)、輸入與輸出的關(guān)系、電路的計(jì)算，四種電路的電路板的設(shè)計(jì)，元件

3、的選用、電路板的制作、并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，用實(shí)驗(yàn)來證明限幅電路的特點(diǎn)、輸入與輸出的關(guān)系，繪出限幅電路的輸入與輸出的曲線圖?；鞠薹娐菲胀ǘO管限幅電路一、限幅電路當(dāng)輸入信號(hào)進(jìn)入限幅區(qū)后，輸出信號(hào)不再跟隨輸入信號(hào)變化，而保持在某個(gè)固定值上。二、普通二極管限幅電路1、普通二極管限幅電路的組成把二極管和電阻分壓器組合起來，并接在運(yùn)算放大器的反饋回路中，就組成了普通的二極管雙向限幅器。2、電路原理圖3、電路原理的分析當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，二極管D1和D2被外接電源封鎖，處于截止態(tài)，電路可簡化為（a）圖這時(shí)電路進(jìn)行反相比例運(yùn)算，閉環(huán)增益為（2）隨著輸入信號(hào)正向增大，輸出電壓變得愈來愈負(fù)，當(dāng)U1下降到-UD1

4、時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止，簡化電路圖為(b)D1剛導(dǎo)通時(shí)的輸出電壓為則輸入輸出特性斜率為 又因?yàn)镽FR2所以 （3）當(dāng)輸入信號(hào)愈來愈負(fù)，將使D2導(dǎo)通，D1截止，電路可簡化為(c)D2開始導(dǎo)通時(shí)的輸出電壓為則輸入輸出特性斜率為 又因?yàn)镽FR4所以 （4）輸入輸出特性（5）電路的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：限幅電壓調(diào)節(jié)方便，二極管的極間電容較小，工作頻率高。缺點(diǎn)：限幅電壓受環(huán)境溫度的影響較大，二極管處于反向偏置狀態(tài)時(shí)它的漏電流將影響閉環(huán)增益?；鞠薹娐冯p向穩(wěn)壓管限幅電路1、電路原理圖2、原理分析：當(dāng)輸出電壓Usc末達(dá)到Dw的穩(wěn)定電壓Ew時(shí)，應(yīng)用電路處于反相比例運(yùn)算狀態(tài)，當(dāng)Usc達(dá)到Ew時(shí)，Dw投入工作將輸出電壓限幅

5、，則限幅電壓為：Eg=Ew KF=Ed=-Ew3、限幅特性斜率DW的動(dòng)態(tài)電阻為rw，則限幅區(qū)特性斜率為：4、限幅特性曲線圖5、電路的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，限幅區(qū)的特性平坦的缺點(diǎn)：放大區(qū)斜率受穩(wěn)壓管漏電流的影響，反向擊穿特性不陡直，限幅電壓不準(zhǔn)，正負(fù)限幅電壓不對(duì)稱，限幅電壓調(diào)節(jié)不便。高阻抗限幅電路1、電路原理圖2、反饋電阻：RF=RF1+RF2+RF1RF2/RF33、閉環(huán)增益：4、限幅電壓：5、限幅斜率：6、電路特點(diǎn)：利用T型網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)小電阻可獲得很大的反饋電阻，從而提高較高的增益幅值。又可避免采用高值電阻。高性能限幅電路 要使限幅電路的工作特性斜率比較陡直的線段上，并在限幅電壓的極性變化時(shí)，工

6、作電流方向保持不變，無凝能提高限幅的精度和改善對(duì)稱性，將穩(wěn)壓管橋式電路并接在運(yùn)算放在器的反饋電路中就能達(dá)到這個(gè)目的。電路原理圖：2、閉環(huán)增益：KF=3、限幅電壓：Eg=Ew+UD2+UD4Ed=-（Ew+UD1+UD4）當(dāng)四只二極管正向壓降相等時(shí)則UD1=UD2=UD3=UD4=UD則Eg=-Ed=Ew+2UD4、特性斜率：5、輸入輸出特性曲線輸出能帶負(fù)載限幅電路1、電路原理圖：RF=RF1+RF2+RF1RF2/RF32、閉環(huán)增益：3、限幅電壓：Eg=-Ed=2（Ew+2UD）4、特性斜率：5、閉環(huán)增益：KF=6、限幅電壓Eg=-Ed=2(Ew+2Ud)7、特性斜率：8、輸入輸出特性曲線電路板設(shè)計(jì)原理