分貝測(cè)量電路的設(shè)計(jì)

第第#頁(yè)分貝測(cè)量電路的設(shè)計(jì)摘要：測(cè)量實(shí)踐中，常用分貝來(lái)表示放大器的增益、噪聲的電平等參數(shù)。分貝值被定義為被測(cè)量對(duì)某同一類基準(zhǔn)比值的對(duì)數(shù)值。本實(shí)驗(yàn)就通過(guò)設(shè)計(jì)的電路測(cè)量電壓的分貝值。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)分貝測(cè)量電路，電路由對(duì)書運(yùn)算電路，差動(dòng)放大電路和通向放大電路組成，能夠?qū)﹄妷旱姆重愡M(jìn)行測(cè)量。關(guān)鍵字：分貝測(cè)量；對(duì)數(shù)運(yùn)算電路；差動(dòng)減法電路1.概述電平”，指的是電路中的兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量的相對(duì)比值在電路中如果要準(zhǔn)確地了解某一點(diǎn)或某一處的電平，則需要借助于一個(gè)測(cè)量電平的單位，這個(gè)測(cè)量單位便是“分貝”。分貝是無(wú)線電電子技術(shù)中一個(gè)較為特殊的測(cè)量單位，它既可表示功率，又可表示電壓，它是這樣得來(lái)的：假定一個(gè)放大電路，它的輸出功率為P2，輸入功率為P1，將P2/P1的比值取常用對(duì)數(shù)，即lg(P2/Pl),所得結(jié)果用“貝爾”作單位，即貝爾數(shù)二lg(P2/P1)。由于貝爾這個(gè)單位太大，我們?nèi)∷?/10作為單位，稱為“分貝”，并用符號(hào)“dB”來(lái)表示。其結(jié)果為：分貝數(shù)=10Xlg(P2/P1)；分貝是用來(lái)表示電平高低的單位，也是用來(lái)表示電信號(hào)增減程度的計(jì)量單位，分貝這個(gè)單位也可由兩個(gè)電壓的比值通過(guò)取“對(duì)數(shù)”而得來(lái)。即：分貝數(shù)=20Xlg(V2/V1)。本實(shí)驗(yàn)主要要求設(shè)計(jì)一個(gè)分貝測(cè)量的電路，由實(shí)驗(yàn)電路原理框圖分析：該實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)兩個(gè)對(duì)數(shù)運(yùn)算電路，一個(gè)差動(dòng)放大電路，以及一個(gè)同向放大電路來(lái)測(cè)量出電壓的分貝值。2.方案設(shè)計(jì)其原理框圖如下：圖1原理框圖電路工作原理及設(shè)計(jì)說(shuō)明電路沿著傳輸線進(jìn)行傳輸時(shí)，其能量會(huì)衰減(有放大器時(shí)會(huì)產(chǎn)生放大，即增益)。用對(duì)數(shù)來(lái)表示這種關(guān)系非常方便，常表示為輸入功率P1與輸出功率P2之比的常用對(duì)數(shù)，其單位為分貝(db)；分貝數(shù)=101g(P2/P)在實(shí)際測(cè)量中,測(cè)量電壓U1,U2比較方便，這時(shí)根據(jù)P=U2/Z的關(guān)系，在阻抗一定的情況下，S二20lg(U/U)。零電平作為計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，通常規(guī)定600Q的負(fù)載電阻輸出O1O21mW的功率的電平。根據(jù)以上關(guān)系可計(jì)算出零分貝使對(duì)應(yīng)的電壓為0.775V。在電路中，U5,U1為對(duì)數(shù)放大器，V2為被測(cè)電平，V1為基準(zhǔn)電壓。U5和U1的輸出分別與V2和V1為對(duì)數(shù)關(guān)系。U4為差動(dòng)放大器，其輸出與V2同V1之比為對(duì)數(shù)關(guān)系，U2為同相放大器，其輸出數(shù)值等于被測(cè)功率的增益。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)了三個(gè)電

路實(shí)現(xiàn)了分貝的測(cè)量，下面就這幾個(gè)電路做出逐一的分析。3.1對(duì)數(shù)運(yùn)算電路在忽略晶體管基區(qū)體電阻壓降且認(rèn)為晶體管的共基電路放大系數(shù)a=l的情況下，計(jì)算出輸出電壓，和二極管構(gòu)成的對(duì)數(shù)運(yùn)算電路一樣，運(yùn)算關(guān)系仍受溫度的影響，而且在輸入電壓較小或較大的情況下，運(yùn)算精度變差。在此運(yùn)算電路中使用了U和U兩個(gè)型號(hào)為741的運(yùn)算放大器，以及Q和Q兩只型號(hào)都為2N17111512三極管，1加上5幾個(gè)定值的電阻。12輸出電壓（1）：U=-U=-UInVIRO1BETrS1圖一對(duì)數(shù)運(yùn)算電路（1）輸出電壓（2）：U=-U=-UInVIRO2BET2S2圖2運(yùn)算電路(2)3.2差動(dòng)放大電路因?yàn)殡娐酚袃蓚€(gè)輸入，且參數(shù)對(duì)稱，則U二RR(U-U)電路實(shí)現(xiàn)實(shí)O353O2O1現(xiàn)了對(duì)輸入差模信號(hào)的比例運(yùn)算。U14VS2637R6+5174112kohmIkohm12kohm]V9-^-15V12kohmU14VS2637R6+5174112kohmIkohm12kohm]V9-^-15V12kohm9nnnhmKey=訂50%|R14V5-=_-15V'12kohm圖3差動(dòng)放大電路

3.3同相比例放大電路此電路引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故可以認(rèn)為輸入電阻無(wú)窮大，輸出電阻為零，根據(jù)虛短虛斷的概念，集成運(yùn)放的凈輸入為零，即U二U二U說(shuō)明集成運(yùn)放有共模輸入電壓。所以U=(1+RR)U。上式表P1NO421O3明U和U同相且前者大于后者。O4309080U209080U2R15圖三同相比例放大電路電路性能指標(biāo)的測(cè)試4.2理論計(jì)算因?yàn)閁>>U，得到BETi=ai沁IeuBEutcESU=UIni:iBETc's輸出電壓U=-U=-UInVIR=14.150VO1BE1T2'S2同理u=-U=-UInVIR=881.740mVO2BE2T1'S2U二RR(U-U)=881.740mV-14.150V=-13.16826vO353O2O1

(3)L=-20lg750.775=-39.82dB4.3實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄uuuBE2o1o2BE1uIclultiieter-...Ef-872.313mVA|pTTG|dB|rf-涸…Iu分貝值■56.904dBAuuuBE2o1o2BE1uIclultiieter-...Ef-872.313mVA|pTTG|dB|rf-涸…Iu分貝值■56.904dBA|V|G|pF■+3?159護(hù)

尺jJ■凹r=-|Set...u結(jié)論通過(guò)對(duì)分貝測(cè)量電路的仿真，能夠求得相對(duì)電壓電平，與計(jì)算值相比較存在一定的誤差，通過(guò)調(diào)節(jié)同向比例的放大可減小，這主要由器件的本身特性所決定的，在電路的配置方面存在不合理性！有待進(jìn)一步改進(jìn)。性價(jià)比實(shí)驗(yàn)中采用的都是廉價(jià)的器件，主要是為了節(jié)省電路的成本，是在不失效果的情況下，做好分貝的測(cè)量。課設(shè)體會(huì)及合理化建議已經(jīng)大二下了，我也經(jīng)歷過(guò)三次課設(shè)了。但這次課設(shè)給我留下了最深的印象。因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)完全由自己動(dòng)手做成，而且在這期間學(xué)會(huì)了Multisim軟件的運(yùn)用。這一切都不開(kāi)老師的幫忙，孫老師不光借軟件的盤，還有書給我，對(duì)我們提出的問(wèn)題也很細(xì)心的解答。希望以后的課設(shè)題能更貼近實(shí)際生活，讓學(xué)生能更好的置

身其中！附錄I元件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1U,U,U,241U5運(yùn)算放大器74142V,V,V,V3467電源15V53V1電源75V14V2電源0.775V15V,V85電源-1526R,R,R,R,R916131415電位器47kQ57Q,Q12三極管2N171128R,R1011定值電阻1kQ29R,R,R,R,R,R123456定值電阻12kQ610R8定值電阻80Q1附錄II整體電路原理圖參考文獻(xiàn)［1］童詩(shī)白、華成英主編者。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。［M］北京：高等教育出版社，2006年［2］張永瑞等編著。電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)。［M］西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002年,P68［3］張?jiān)伱?，陳凌霄編著。電子測(cè)量與電子電路實(shí)驗(yàn)。［M］北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000.9.P31［4］林占江主編。電子測(cè)量技術(shù)。［M］北京：電子工業(yè)出版社，2003.9.P111.［5］譚博學(xué)主編.集成電路原理與應(yīng)用。［M］北京：電子工業(yè)出版社，2003年［6］趙淑范、王憲偉主編電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。［M］