高輸入阻抗放大器設(shè)計(jì)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名:專業(yè)班級(jí):電信0902指導(dǎo)教師:劉運(yùn)茍工作單位:信息工程學(xué)院題目：高輸入阻抗放大器設(shè)計(jì)初始條件： 具備模擬電子電路的理論知識(shí)；具備模擬電路基本電路的設(shè)計(jì)能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件；可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)試。要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）1、輸入電壓和輸出電壓函數(shù)關(guān)系為：2、輸入信號(hào)頻率不大于100HZ3、在室溫下，若信號(hào)源內(nèi)阻在100KΩ至1MΩ變化時(shí)，信號(hào)源開(kāi)路電壓為50mv～100mv時(shí)，放大器誤差不大于1％4、要求共模抑制比≥60dB5、設(shè)計(jì)電源；6、焊接：采用實(shí)驗(yàn)板完成，不得使用面包板。4、安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書時(shí)間安排：十八周一周，其中3天硬件設(shè)計(jì)，2天硬件調(diào)試指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄摘要·······································································I1原理與器件的選擇··························································11.1LM7815、LM7915的簡(jiǎn)介··················································11.2OP07CP集成芯片的介紹··················································22工作原理及原理圖··························································32.1框圖··································································32.2直流電源的電路圖及原理················································32.3高輸入阻抗差動(dòng)放大器的電路圖及原理····································53Protues仿真與結(jié)果分析·····················································73.1仿真波形圖····························································73.2結(jié)果分析······························································74電路焊接··································································85心得體會(huì)··································································96致謝·····································································10參考文獻(xiàn)···································································11PAGEPAGE1LM7815輸出為+15V，最大電流為2.2A。LM7915輸出為-15V，最大電流為2.2A。三端集成穩(wěn)壓器LM7815、LM7915引腳及參數(shù)如圖所示。1.2OP07CP集成芯片的介紹1.3OP07CP的實(shí)物圖OP07CP共有八個(gè)引腳，引腳圖如圖1.4所示1.4OP07CP的引腳圖OP07集成運(yùn)算放大器屬于低溫度漂移型集成運(yùn)放，OP07失調(diào)電壓小且不隨溫度變化而變化。OP07主要性能參數(shù)見(jiàn)表1.5所示，表1.5OP07集成運(yùn)放特性VCC+=15V，VCC-=-15V,TA=25℃參數(shù)OP07CP型集成運(yùn)放失調(diào)電壓（uV)失調(diào)電流（nA)共模輸入電壓范圍(V)開(kāi)環(huán)差模增益（)共模抑制比（）單位增益帶寬（)1506±151001000.52工作原理及原理圖2.1框圖輸入電壓信號(hào)信號(hào)輸出共模抑制二級(jí)差動(dòng)放大高輸入阻抗一級(jí)放大輸入電壓信號(hào)信號(hào)輸出共模抑制二級(jí)差動(dòng)放大高輸入阻抗一級(jí)放大直流電壓輸入直流電壓輸入2.2直流電源的電路圖及原理集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的±15輸出電壓的穩(wěn)壓電源電路如圖2.1所示,圖2.1輸出正負(fù)電壓的直流電源電路圖直流電源的原理框圖及波形圖如圖2.2所示，圖2.2直流電壓源框圖及波形正負(fù)直流穩(wěn)壓電源原理電源變壓器的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換成為整流電路所需要的交流電壓u2。整流和濾波電路。在穩(wěn)壓電源中用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動(dòng)直流電壓u3。濾波電路一般是由電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U1。U1與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為。3.穩(wěn)壓電路。由于輸入電壓u1發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓U1會(huì)隨著變化。為了維持穩(wěn)定的輸出，采用穩(wěn)壓器LM7815、LM7915和一些外部元件構(gòu)成穩(wěn)壓電路。元器件選擇集成穩(wěn)壓器選擇LM7815、LM7915其輸出電壓+15V和-15V，最大輸出電流，濾波電容C=1000uF,C1=0.33uF，C2=0.1uF,C3=220uF。選擇變壓器。計(jì)算可知，變壓器的功率選擇12W。選用整流二極管和濾波電容，二極管選擇IN4001，濾波電容選擇1000uF的電解電容。2.3高輸入阻抗差動(dòng)放大器的電路圖及原理1、高輸入阻抗三運(yùn)放放大電路原理，該電路常用于監(jiān)測(cè)信號(hào)的前置放大和各種數(shù)據(jù)放大，因而有時(shí)也稱數(shù)據(jù)放大電路。采用OP07CP集成芯片，采用同相輸入端提高輸入阻抗，為了保證兩個(gè)信號(hào)源都加到運(yùn)放的同相輸入端，采用兩個(gè)同相放大電路組成第一級(jí)放大。第一級(jí)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，除了具有高輸入阻抗外，還具有很高的共模抑制比性能，第二級(jí)為差動(dòng)放大電路。電路圖如圖2.3.1所示，圖2.3.1高輸入阻抗放大電路圖第一級(jí)放大主要用來(lái)提高整個(gè)放大電路的輸入阻抗，第二級(jí)采用差動(dòng)電路用以提高共模抑制比。電路優(yōu)點(diǎn)是差模信號(hào)按差模增益放大，遠(yuǎn)高于共模成分。決定增益的電阻R1，R2，R5，R4理論上對(duì)共模抑制沒(méi)有影響。運(yùn)放差分放大電路的特點(diǎn)：高輸入阻抗。被提取的信號(hào)時(shí)不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的微弱信號(hào)，為了減少信號(hào)源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器的輸入阻抗。若信號(hào)源的內(nèi)阻為100K，則放大器的輸入阻抗應(yīng)大于1MΩ。高共模抑制比。信號(hào)工頻干擾以及所測(cè)量的參數(shù)以外信號(hào)的干擾一般為共模干擾，前置級(jí)必須采用較高的差動(dòng)放大形式，減小共模信號(hào)的干擾。低漂移、低噪聲。組要作用是對(duì)信號(hào)源影響小，獲得信號(hào)能力強(qiáng)，以及能夠使輸出穩(wěn)定。運(yùn)放差分放大電路放大倍數(shù)計(jì)算。設(shè)輸入電壓：則所以第一級(jí)放大倍數(shù)第二級(jí)輸出電壓放大倍數(shù)為當(dāng)時(shí)所以第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為當(dāng)時(shí)，第一級(jí)和兩級(jí)總的電壓放大倍數(shù)為輸入信號(hào)為共模信號(hào)時(shí)本實(shí)驗(yàn)取R5=R6=10K,R4=R7=200K,R2=R3=20K，R1=10K。兩級(jí)放大的總增益為兩個(gè)差模增益的乘積=100所以此電路具有輸入阻抗高，共模抑制比高的特點(diǎn)。3Protues仿真與結(jié)果分析3.1仿真波形圖在protues仿真軟件中運(yùn)行如2.3.1所示的電路圖，得到的波形圖如圖3.1所示圖3.1電路圖輸入輸出波形仿真時(shí)輸入信號(hào)幅值為50mV，頻率為50Hz的正弦信號(hào)，輸出波形的幅值為5V的正弦信號(hào)，放大倍數(shù)為100倍。3.2結(jié)果分析由仿真波形知，高輸入阻抗放大電路輸入幅值為50mV的正弦信號(hào)時(shí)，由于放大電路的輸入阻抗很高，拾取信號(hào)能力強(qiáng)，所以輸如信號(hào)電壓經(jīng)放大后，輸出幅值為5V的正弦波形，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。在輸入共模信號(hào)時(shí)，輸出波形幾乎是一條直線,則共模放大倍數(shù)。所以本放大電路具有高輸入阻抗和高共模抑制特點(diǎn)。4電路焊接焊接工具電烙鐵，焊錫，烙鐵架，導(dǎo)線，松香，鉗子，電路板焊接步驟第一，先對(duì)電路圖中各個(gè)的器件要完全了解它們的極性和每個(gè)引腳的作用；第二，對(duì)照電路圖在電路板上放上元器件，大概了解各器件布局和位置；第三，根據(jù)器件位置，設(shè)計(jì)焊接路線走向，適當(dāng)用鉛筆做記號(hào)；第四，對(duì)照電路圖焊接實(shí)物；第五，檢查電路及連線。5心得體會(huì)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了自己的理論水平，提高了自己的動(dòng)手能力。在制作電路的過(guò)程中更是學(xué)到了許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如電路板的布線、元器件的識(shí)別和整機(jī)的調(diào)試等各方面的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)到了許多課本上沒(méi)有的知識(shí)，得到了很大的鍛煉。實(shí)習(xí)了兩個(gè)星期的，我們學(xué)會(huì)了很多東西，培養(yǎng)了動(dòng)手能力也為我們以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這兩周的課程設(shè)計(jì)，先不說(shuō)其他，就天氣而言，確實(shí)很艱苦。受副熱帶高氣壓影響，江南大部這兩周都被高溫籠罩著。人在高溫下的反應(yīng)是很遲鈍的，簡(jiǎn)言之，就是很難靜坐下來(lái)動(dòng)腦子做事。天氣本身炎熱，加之機(jī)房里又沒(méi)有電扇、空調(diào)，故在上機(jī)仿真時(shí)，真是艱熬，坐下來(lái)才一會(huì)會(huì)，就全身濕透，但是炎炎烈日擋不住我們求知、探索的欲望。通過(guò)我們不懈的努力與切實(shí)追求，終于做完了課程設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)終于完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問(wèn)題。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這三星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過(guò)程中我感觸頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)電路的設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電、數(shù)電的理論知識(shí)，而且也培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設(shè)計(jì)、類似這樣的鍛煉機(jī)會(huì)能更多些!6致謝實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們遇到了不少的問(wèn)題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問(wèn)題一一解決，那種心情別提有多高興啦。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問(wèn)題，有些理論知識(shí)還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形，講解知