基准电压源和电压放大实验设计样本

基准电压源及电压放大实验设计

学号：姓名：张强强

一、实验目

1．采用基准电压源产生一种2.0V稳定电压。

2. 采用运放对基准电压源进行放大。

二、实验原理

1.基准电压源

抱负电压基准源应当具备完美初始精度，并且在负载电流、温度和时间变化时电压保持稳定不变。实际应用中，设计人员必要在初始电压精度、电压温漂、迟滞以及供出/吸入电流能力、静态电流(即功率消耗)、长期稳定性、噪声和成本等指标中进行权衡与折衷。

两种常用基准源是齐纳和带隙基准源。齐纳基准源普通采用两端并联拓扑；带隙基准源普通采用三端串连拓。

齐纳二极管可克服正向二极管作为基准电压某些缺陷，但其温度系数是正，约为+2mV/℃

温度补偿性齐纳二极管体积小、重量轻、构造简朴便于集成;但存在噪声大、负荷能力弱、稳定性差以及基准电压较高、可调性较差等缺陷。这种基准电压源不合用于便携式和电池供电场合。

带隙基准源（采用CMOS，TTL等技术实现）运用半导体集成电路技术制成基准电压源种类较多，如深埋层稳压管集成基准源、双极型晶体管集成带隙基准源、CMOS集

成带隙基准源等。由于带隙基准源具备高精度、低噪声、长处，因而广泛应用于电压调节器、数据转换器(A/D，D/A)、集成传感器、大器等，以及单独作为精密电压基准件，低温漂等许多微功耗运算放。

实验所用基准电压源为MC1403,其参数、内部构造及引脚图如下：

MC1403内部原理图

运用MC1403可以获得2.5V稳压，但实验规定获得2V电压。采用电阻分压原理，在器件输出端加滑动变阻器，调节阻值获得2V稳压，并在电阻两端并联一旁路电容，消除干扰。

2.放大电路

集成电路运算放大器是一种电子器件，她是采用一定制造工艺将大量半导体三极管、电阻、电容等元件及它们之间连线制作在一块单晶体硅芯片上，并具备一定功能电子电路。

运算放大器具备增益大、传播损耗小特点，但其带宽为零，也就意味着其无法进行信号传播，因而采用反馈实现其对信号放大。

运算放大器分为同向运算放大器和反向运算放大器。同向运算放大器输出电压与输入电压同向，反向运算放大器输出电压与输入电压反向。

实验用同相比例放大器。同相放大器工作电路原理图为：

当输入信号电压u i瞬时电位变化极性如图中（+）号所示，由于u i(u p)加到同向端，输出电压u o极性与u i相似。反向输入端电压u n为反馈电压，极性亦为（+），而净输入电压u id=u i-u f=u p-u n比无反馈时反而减小了，放大电路电压增益Av=u o/u i也减小。但当|u p-u n|>60uV时，运放进入非线性区。

同相比例放大器增益为：

实验用同相放大器LM358,其特性及引脚图如下：

三、实验仪器与器件：

1.MC1403基准电压源（1个）

2.LM358P运算放大器（2个）

3.100nF电容（1个）

4.1K电阻（1个）

5.1KΩ滑动变阻器（1个）

6.5KΩ滑动变阻器（1个）

7.直流稳压源（1台）

8.万用表

四、实验内容

测量电阻阻值为997Ω

电容大小为94nF

依照规定在multisim中设计基准电压源和电压放大仿真图如图所示：

2V基准电压源电压放大电路

通过仿真得到当滑动变阻器为798Ω时，基准电压源为2.01V。在电路板上按仿真图焊接实际电路。焊接电路和pcb板电路如下图所示：

正面反面

pcb板

记录实验数据如下。

五、数据记录与分析

仿真数据

反馈电阻R/Ω1000 3000 4000 5000 输出电压U/V 4.01 6.02 8.03 10.03 12.04

实测数据

反馈电阻R/Ω1000 3000 4000 5000 输出电压U/V 4.04 6.06 8.21 10.17 12.23

反馈电阻与输出电压关系如图：

误差分析：

1.实际所用器件并不抱负，电阻阻值不能正好调节到所要值。