模拟电子技术课程设计报告.doc

重庆科技学院

模拟电子技术课程设计成果

院（系）:_电子信息工程学院_ 班级:自普本2008－01

学生姓名:袁小敏学号: 2008440910 设计地点（单位）____ I404_ ____________

设计题目:_______________________________________

完成日期： 2010 年 7 月 9 日

指导教师评语: _______________________________________

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成绩(五级记分制):______ __________

教师签名:_________________________

一、设计任务和指标要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

二、设计框图及整机概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

三、各单元电路的设计方案及原理说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

四、仿真调试过程及结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

五、设计、安装及调试中的体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

六、对本次课程设计的意见及建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

七、参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

八、附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11附件1 整机逻辑电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11附件2 元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

一 设计任务

设计时间：2010-7-5到2010-7-9

设计地点：I404

设计任务：设计一个由集成运放组成的测量放大器。

设计的性能指标：

（1）输入信号 Ui ，P-P=1mV 时，输出电压信号Uo,p-p=1V ；

（2）输入阻抗 Ri ＞1M Ω；

（3）频带宽度 BW=1HZ~1KHZ ；

（4）共模抑制比 KCMR ＞70dB

二 设计框图及整机概述

设计框图：

整机概述：

在测量放大器的输入端输入要测量的微弱信号，经过测量放大器的前端同相并联

差动放大器，在抑制共模信号输出的同时将差模信号放大并输入到下一级，在经

过测量放大器的放大部分将信号再一次放大。后经过由高通与低通串联构成的有

源滤波器进行滤波，选择频率在1到1000Hz 的波形进行检测。

三 各单元电路的设计方案及原理说明

1.测量放大电路

测量放大器由两个同相放大器和一

个差动放大器组成，如图1所示。该电 路具有输入阻抗高，电压放大倍数容易 调节，输出不包含共模信号等优点。 测量放大器的第一级由两个同相放 大器采用并联方式，组成同相并联差动 放大器，如图2所示。该电路的输入电 阻很大。若不接R 时，该电路的差模输 入电阻Rid ≈2ric 。共模输入电阻Ric ≈ric/2。

由于运放的共模输入电阻ric 很大，当接

入电阻R 后，由于R 小，则R 与Rid 或 图1 测量放大器电路

Ric 并联后，该电路的输入电阻就近似等于R 。

图2电路的差模电压放大倍数为：

12

010202121R R u u u A i u +=-=

由上式可知，改变R1的值就能改变电路的电压放大倍数。通常用一个电位器与

一个固定电阻串联来代替R1。这样调节电位器的值，就能改变电路的电压放大

倍数。

图2电路的优点是输入电阻很大，电压放大倍

数调节简单，适用于不接地的“浮动”负载。缺点 是把共模信号按1：1的比例传送到输出端。 测量放大器的第二级由运算放大器A3与电阻R3、 R4、R5、Rw 一起组成基本差动放大器。如图3所示。 ui 该电路的差模输入电阻： Rid=2R3。 共模输入电Ric=R3+R4。

差模电压放大倍数为：343R R A uo =

因此图1测量放大器的输入阻抗由R 的值决定。 图2 同相并联差动放大

器

差模电压放大倍数为： 1 R4

341231221R R R R A A A uo uo uo ????? ??+=?=

2.带通电路图

要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：

通带中心频率 Z H fo 500= ;

通带中心频率处的电压放大倍数：Au=1;

带宽：Z H f 1000=? 。

选用附录中图8电路。

F F F f C μμμ02.0)(500

10)(100===该电路的传输函数：

22)(o o

o uo

u s Q s s Q A s A ωωω++=

（20）

品质因数：

f f Q ?=0

（21） 通带的中心角频率：

50021112123?=???? ??+=πωR R C R o （22）

通带中心角频率

o ω处的电压放大倍数： 1213-=-=R R A uo （23）

30

2CR Q

=ω （24） 取

，

则： Ω?=??-??-=-=-36011092.155002)10(1002.010πωuo CA Q R

032ωC Q R =Ω?=????=-36105.31850021002.0102π

Ω=-?????=+=

-838)10102(50021002.010)2(26202πωuo A Q C Q R

四、仿真调试过程及结果分析

1、实验现象描述或实验数据记录

整个实验的现象是当在输入端输入有一定差异并频率在要求的频带内的微弱正弦信号源，在输出端经过示波器的追踪时进会出现一个被放大了1000倍的正弦波形，在频率为1Hz与1000Hz的正弦信号时，波形将会有所下降，下降大约3dB左右，也就是放大倍数由1000下降到707倍。在远小于1Hz的信号几乎不会输出，同样远大于1000Hz的信号也不会有输出。

2、实验调试排故等描述

有设计性能指标要求放大倍数要为1000倍，而放大倍数由R1,R2,R3,R4四个电阻决定。即

Au=(1+2R2/R1)*R4/R3=1000

确定R2=100K,R3=10K,为达到要求，经过调试R4=38K,R1=650

在滤波电路段，低通的电容C=0.01u，由中心频率计算公可得低通出的电阻为16K，高通的电容C=0.1u，有中心频率计算公式可得高通的电阻为875K。通过仿真软件的仿真，对算出的理论值进行检测，通过查看电路输出的波形进行调试，最终达到指标要求

五、设计、安装及调试中的体会

经过一周的模电课程设计，虽然时间是短了一点，设计的没有那么仔细，但我还是感觉收获很多。我们这次设计的是一个测量放大电路，为了实现检测微弱的差异信号。经过查阅资料与组员的商讨，最终我们形成了两套方案进行设计。上面的整合电路就是我们在一周内设计的结果。它是由四个集成运放和几个电阻与电容组成的，基本功能是抑制共模信号，放大差模信号，在进行选频，实现对一定频带的信号进行检测。

我们结合测量放大器的原理图，利用实验室的元件进行了设计仿真。在这过程中，我们对不同运放进行了对比调试，实现了不同的效果，从中对集成运放的功能差异有了进一步的了解，同时掌握了集成运放的工作原理。整个元件的放大倍数容易实现，通过对前端的电阻的调试更换，我们实现了放大倍数接近1000倍。在调试的过程中，我们对模电中对放大电路放大倍数的计算有了很好的巩固。我也从中理解了一直迷惑的问题，就是反馈的作用。

在对滤波那段电路的设计，我们花了很多时间。为达到指标要求的频带，我们先经过了假设与理论计算，得出了一组数据，我将其安在电路中，进行了比较，到与预想相差很大，我们进过分析调试，我们终于实现了目标，虽然没有那么精确，但已经达到效果。我们很欣慰，我们也感受到动手操作的好处，将在课堂上学的不好的部分几乎弄明白了。我们将仿真的出的数据再次进行软件仿真，效果明显的显示出来。值得强调的是我又掌握了如何用软件仿真设计的模电，数电电路图，这为我们以后的学习，共工作都有好处。

以前我对设计实习类的安排都不够重视，认为那学不到什么东西。随着这次课程设计，我认识到我们应该认真对待每一次自己动手的机会，从中学习一些在课堂上得不到的东西。

六、对本次课程设计的意见及建议

我认为本次课程设计整体不错，只是时间太过于紧，只有一周的时间，我们没有更好的设计出更理想的结果。还有实验室的原件型号不多，供调试的选择不多，不利于实验的调试。我建议以后尽量让设计的时间充沛一些，从而我们可以有更多的时间参考资料与处理消化设计的每一个环节。

七、参考资料

1.电子技术基础（模电部分）（康华光主编高等教育出版社出版第五版）

2.测试技术基础【M】（韩云台主编国防工业出版社 1989年5月第一版）

3.测量技术——理论与应用【M】（黄唯一黄均芳德等编国防工业出版社 1988年第一版）

4.自动测检技术【M】(宋文绪主编冶金工业出版社 2000年第一版)

5.检测与转换技术【M】梁森编北京出版社 2004年7月）

6.其他网上资料

八、附录（包括：整机逻辑电路图和元器件清单）附录一：整机逻辑电路图

附录二：元件清单

集成运放OP07CD 4件电阻 14件电容 2件双综示波器 1件信号发生器 1件