測(cè)量放大器設(shè)計(jì)

1、集成電路作業(yè) 測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)一、 題目：測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)超低噪聲、高阻、浮地輸入的測(cè)量放大器，要求：a) 遠(yuǎn)程輸入：b) 增益：；c) 輸出：，非線性誤差；d) 共模抑制比：；e) 通頻帶：，阻帶衰減大于：；推薦芯片：二、方案設(shè)計(jì)1）題目分析題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)超低噪聲、高阻、浮地輸入的測(cè)量放大器，同時(shí)要求具有較高增益，高共模抑制比，低通頻帶，阻帶衰減大于等。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，參考相關(guān)資料，決定前級(jí)采用具備超低噪聲、高阻、浮地輸入、高增益、高共模抑制比等優(yōu)良屬性的儀用放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，后級(jí)采用二階低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的濾波，使其滿(mǎn)足頻帶約束。2）具體方案A放大電路 結(jié)合我們要實(shí)現(xiàn)的測(cè)量

2、放大器參數(shù)，選取OP07型集成運(yùn)算放大器。表格 1 OP07芯片參數(shù)參數(shù) CMRR 正常值 120dB 100dB分析電路要實(shí)現(xiàn)的最大增益80dB，也即閉環(huán)增益要求最大達(dá)到10000倍。考慮運(yùn)放的交流動(dòng)態(tài)特性，以及非線性失真等因素 非線性失真： 交流動(dòng)態(tài)特性： 將OP07芯片的具體參數(shù)帶入求得在保證電路性能穩(wěn)定可靠的情況下，OP07芯片單級(jí)最大可實(shí)現(xiàn)的放大倍數(shù)大約為100倍。因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)最大放大80dB的參數(shù)要求我決定采用兩級(jí)放大，即前級(jí)采用儀用放大器，對(duì)信號(hào)最大放大100倍，保證系統(tǒng)對(duì)超低噪聲、高阻、浮地輸入的要求，第二級(jí)采用反相放大器，最大放大100倍，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)穩(wěn)定可靠放大

3、80dB。圖1是采用OP07型運(yùn)算放大器搭接的儀用放大器，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rg對(duì)信號(hào)穩(wěn)定可靠的放大10100倍，作為第一級(jí)放大電路。（注：電路所采用的電阻，電容參數(shù)如圖中所示）。圖1儀用放大器增益計(jì)算公式：圖2是第二級(jí)反相放大器電路，考慮到信號(hào)的最大輸入1000mv，如果直接對(duì)其放大80dB必定發(fā)生飽和失真，因此設(shè)置可調(diào)電阻R10根據(jù)輸入信號(hào)的大小來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)穩(wěn)定可靠放大10100倍。圖2第二級(jí)放大器增益計(jì)算公式：當(dāng)電路中各電阻取如圖阻值時(shí)可實(shí)現(xiàn)最大增益80dBB濾波電路分析題目要求通頻帶為0100Hz，阻帶衰減大于，所以考慮采用二階低通濾波器，如下圖所示電路。（圖中C1=C2

4、=C，R13=R）零頻放大倍數(shù)：截止頻率計(jì)算公式：將圖中電阻電容值帶入上述公式，即可實(shí)現(xiàn)截止頻率為100Hz，而中頻增益約等于1。C整體電路圖系統(tǒng)整體共模抑制比分析：共模抑制比計(jì)算公式如下：注：CMRR1,CMRR2分別是儀用放大器差分輸入級(jí)的兩個(gè)運(yùn)放的共模抑制比。由于本電路全部芯片均采用OP07，所以理想狀態(tài)下器共模抑制比可達(dá)到無(wú)窮大。在實(shí)際情況下，假使CMRR1=100dB，CMRR2=97dB，計(jì)算得其共模抑制比為3233dB遠(yuǎn)大于題目要求的120dB。三、 仿真檢驗(yàn)A)分立檢驗(yàn)當(dāng)輸入頻率10Hz，振幅1mVpp，如下圖所示正弦信號(hào)時(shí)，設(shè)置放大器放大倍數(shù)為最大即80dB，即設(shè)置Rg=0，

5、R13=90k觀察第二級(jí)放大器輸出波形，如下圖所示分析對(duì)比上述讀數(shù)可以算出增益約為80dB當(dāng)輸入信號(hào)為頻率為10Hz，振幅為10mVpp時(shí)，如下圖所示正弦信號(hào)時(shí)，為了避免飽和失真，設(shè)置系統(tǒng)增益為60dB，即設(shè)置Rg=0，R13=0。觀察第二級(jí)放大器輸出波形，如下圖所示分析對(duì)比上述讀數(shù)可以算出增益約為60dB當(dāng)輸入頻率100Hz，振幅1mVpp，如下圖所示正弦信號(hào)時(shí)，設(shè)置放大器放大倍數(shù)為最大即80dB，即設(shè)置Rg=0，R13=90k觀察第二級(jí)放大器輸出波形，如下圖所示 分析對(duì)比上述讀數(shù)可以看出增益約為80dB當(dāng)輸入頻率100Hz，振幅1mVpp，如下圖所示正弦信號(hào)時(shí)，設(shè)置放大器放大倍數(shù)為最大即80dB，即設(shè)置Rg=0，R13=90k觀察濾波器端輸出波形，如下圖所示分析對(duì)比上述讀數(shù)可以計(jì)算出增益不足80dB，這是由于100hz是截止頻率點(diǎn)，即-3dB衰減點(diǎn)。B)系統(tǒng)整體波特圖分析通過(guò)波特測(cè)試儀進(jìn)行輸入輸出分析如下圖所示: 通帶波特圖 截止頻率點(diǎn)100Hz分析上述圖像可知系統(tǒng)基本符合題目要求的增益80dB,通頻帶為0100Hz。四、 分析總結(jié)由上述三中的仿真結(jié)果可知，該電路基本實(shí)現(xiàn)了題目給定的