高輸入阻抗放大器設計報告

課程設計任務書學生姓名:專業(yè)班級:電信0902指導教師:劉運茍工作單位:信息工程學院題目：高輸入阻抗放大器設計初始條件： 具備模擬電子電路的理論知識；具備模擬電路基本電路的設計能力；具備模擬電路的基本調試手段；自選相關電子器件；可以使用實驗室儀器調試。要求完成的主要任務：（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、輸入電壓和輸出電壓函數(shù)關系為：2、輸入信號頻率不大于100HZ3、在室溫下，若信號源內阻在100KΩ至1MΩ變化時，信號源開路電壓為50mv～100mv時，放大器誤差不大于1％4、要求共模抑制比≥60dB5、設計電源；6、焊接：采用實驗板完成，不得使用面包板。4、安裝調試并完成符合學校要求的設計說明書時間安排：十八周一周，其中3天硬件設計，2天硬件調試指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）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高輸入阻抗差動放大器的電路圖及原理····································53Protues仿真與結果分析·····················································73.1仿真波形圖····························································73.2結果分析······························································74電路焊接··································································85心得體會··································································96致謝·····································································10參考文獻···································································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的實物圖OP07CP共有八個引腳，引腳圖如圖1.4所示1.4OP07CP的引腳圖OP07集成運算放大器屬于低溫度漂移型集成運放，OP07失調電壓小且不隨溫度變化而變化。OP07主要性能參數(shù)見表1.5所示，表1.5OP07集成運放特性VCC+=15V，VCC-=-15V,TA=25℃參數(shù)OP07CP型集成運放失調電壓（uV)失調電流（nA)共模輸入電壓范圍(V)開環(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框圖輸入電壓信號信號輸出共模抑制二級差動放大高輸入阻抗一級放大輸入電壓信號信號輸出共模抑制二級差動放大高輸入阻抗一級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直流穩(wěn)壓電源原理電源變壓器的作用是將來自電網(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變換成脈動直流電壓u3。濾波電路一般是由電容組成，其作用是把脈動直流電壓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、負載和溫度變化時，濾波電路輸出的直流電壓U1會隨著變化。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高輸入阻抗差動放大器的電路圖及原理1、高輸入阻抗三運放放大電路原理，該電路常用于監(jiān)測信號的前置放大和各種數(shù)據(jù)放大，因而有時也稱數(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，為了保證兩個信號源都加到運放的同相輸入端，采用兩個同相放大電路組成第一級放大。第一級電路結構對稱，除了具有高輸入阻抗外，還具有很高的共模抑制比性能，第二級為差動放大電路。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放大主要用來提高整個放大電路的輸入阻抗，第二級采用差動電路用以提高共模抑制比。電路優(yōu)點是差模信號按差模增益放大，遠高于共模成分。決定增益的電阻R1，R2，R5，R4理論上對共模抑制沒有影響。運放差分放大電路的特點：高輸入阻抗。被提取的信號時不穩(wěn)定的高內阻源的微弱信號，為了減少信號源內阻的影響，必須提高放大器的輸入阻抗。若信號源的內阻為100K，則放大器的輸入阻抗應大于1MΩ。高共模抑制比。信號工頻干擾以及所測量的參數(shù)以外信號的干擾一般為共模干擾，前置級必須采用較高的差動放大形式，減小共模信號的干擾。低漂移、低噪聲。組要作用是對信號源影響小，獲得信號能力強，以及能夠使輸出穩(wěn)定。運放差分放大電路放大倍數(shù)計算。設輸入電壓：則所以第一級放大倍數(shù)第二級輸出電壓放大倍數(shù)為當時所以第二級電壓放大倍數(shù)為當時，第一級和兩級總的電壓放大倍數(shù)為輸入信號為共模信號時本實驗取R5=R6=10K,R4=R7=200K,R2=R3=20K，R1=10K。兩級放大的總增益為兩個差模增益的乘積=100所以此電路具有輸入阻抗高，共模抑制比高的特點。3Protues仿真與結果分析3.1仿真波形圖在protues仿真軟件中運行如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輸入信號幅值為50mV，頻率為50Hz的正弦信號，輸出波形的幅值為5V的正弦信號，放大倍數(shù)為100倍。3.2結果分析由仿真波形知，高輸入阻抗放大電路輸入幅值為50mV的正弦信號時，由于放大電路的輸入阻抗很高，拾取信號能力強，所以輸如信號電壓經放大后，輸出幅值為5V的正弦波形，達到實驗要求。在輸入共模信號時，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。4電路焊接焊接工具電烙鐵，焊錫，烙鐵架，導線，松香，鉗子，電路板焊接步驟第一，先對電路圖中各個的器件要完全了解它們的極性和每個引腳的作用；第二，對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，設計焊接路線走向，適當用鉛筆做記號；第四，對照電路圖焊接實物；第五，檢查電路及連線。5心得體會通過本次設計，加強了自己的理論水平，提高了自己的動手能力。在制作電路的過程中更是學到了許多實踐經驗，如電路板的布線、元器件的識別和整機的調試等各方面的經驗。學到了許多課本上沒有的知識，得到了很大的鍛煉。實習了兩個星期的，我們學會了很多東西，培養(yǎng)了動手能力也為我們以后的工作打下了良好的基礎。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這兩周的課程設計，先不說其他，就天氣而言，確實很艱苦。受副熱帶高氣壓影響，江南大部這兩周都被高溫籠罩著。人在高溫下的反應是很遲鈍的，簡言之，就是很難靜坐下來動腦子做事。天氣本身炎熱，加之機房里又沒有電扇、空調，故在上機仿真時，真是艱熬，坐下來才一會會，就全身濕透，但是炎炎烈日擋不住我們求知、探索的欲望。通過我們不懈的努力與切實追求，終于做完了課程設計。這次課程設計終于完成了，在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！為期三個星期的課程設計已經結束，在這三星期的學習、設計、焊接過程中我感觸頗深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過對電路的設計，我掌握了常用元件的識別和測試；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。這次課程設計讓我學到了很多，不僅是鞏固了先前學的模電、數(shù)電的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，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計、類似這樣的鍛煉機會能更多些!6致謝實驗過程中，我們遇到了不少的問題。在老師和同學的幫助下，把問題一一解決，那種心情別提有多高興啦。實驗中暴露出我們在理論學習中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調整波形，講解知