两级交流放大电路 和多量程电压表设计

-6-
( 4 )频率特性分析：
图 4.41 频率下限 FL
图 4.42 频率上限 FH
分析： 题目要求为通频带为 20Hz-10KHz，总的来说测得的带宽基本是在这个范围之内的。 符合要求。 ( 5 )输入电阻和输出电阻： 在前两级的设计中 Ri=20 kΩ Ro=20 kΩ 输入电阻和输出电阻也是满足要求的。至此整个电路的设计以及测试完毕，符合要 求。
图 1.5 第一级输出电压
如图所示
Vo1=Vi2=500.098mv
增益及电压比较：根据增益 Av1=100，可以算得理论的第一级输出电压值应该是 Vo1=100×5=500mv 和实测值一样。
-2-
2.输出级
图 2 输出级放大电路
( 1 )输出级电阻的计算及选择： 根据理论值取 Vi2=Vo1=500mv
- 13 -
器重点放在提高测量准确度，故测量准确度一般比万用表高。 多量程电压表的核心设计思路是利用了串联分压电路，在表头显示相同 数值的情况下，通过调节电阻值大小，表笔间电压值不同，达到量程不 同、所测电压不同的目的。并通过测量实际电压值来检验所做电压表是 否能实际应用。 通过模拟多量程电压表的制作，我掌握了单量程直流电压表的扩程改装 技术，了解了多量程电压表的量程改装原理，学习到了电压表的调整和 检定方法。通过模拟多量程电压表的制作，既巩固了电路的基本知识， 达到学以致用的目的， 还学会了电表的扩程改装技术， 提高了实验技能。
年
月
日
两级交流放大器的设计
一、设计方案
( 1 )根据要求,本设计为选择用两个 741 集成运放来实现两级交流放大的效果. ( 2 )为了使得输入端在电源吸取能量的能力强，且使得输出端带负载的能力强，于是 采用第一级电路为串联负反馈。第二级采用电压负反馈。 ( 3 )在输入级电路采用同相输入的形式，输出端采用的是反相输入的形式。 ( 4 )要求增益为 Av=1000，因为第一级主要是起到放大的作用，所以可以使得第一级 增益为 Av1=100，第二级主要是体现出接负载的能力，使得 Av2=10。 ( 5 )反复调试电路，使之符合要求。 整体方案设计完毕。
四、小结
1、在本次两级交流放大电路的设计中，充分的将本学期所学到的东西运用到实践中 来，在设计这个电路的过程中，我们组遇到了不少难题，很是纠结，但经过我们的 反复调试和原件的选择，最终我们还是成功完成了。很好的锻炼了我们独立思考和 动手的能力。 2、进度还是有点慢，主要是缺乏对整个电路的整体把握，以至于很多东西一直是一 改再改，浪费了很多时间。 3、深刻体会到了团队合作的重要性，只有队员之间的相互配合和分工，才能使项目 快速的运转起来。
( 2 )第二级电容参数的选择及计算： 根据第一级的电容选择公式同样可以求出 C2、C3 的范围。
-3-
在这里取
C2=C3=C1=1uf
( 3 )调试后输出级的波形：
图 2.1 输出级波形
波形分析：可以看出由于是反相输入，因此输入和输出相位是相差 180°的，且输 出波形没有失真，符合要求。 ( 4 )输出级电压：
-5-
( 1 )输出波形：
图 4.1 输出波形
波形分析： 没有出现失真，符合要求。 ( 2 )输出电压及各级电压的比较：
图 4.21 输入电压
图 4.22 第一级输出输电压
图 4.23 输出电压
最大不失真输出电压 ( 3 )信号放大分析：
Vo=5v
三个电压分别如上，在输入为 Vi=5mv 的条件下，经过两级交流放大器在输出端得 到了要求的电压即： 第一级增益 第二级增益 整个电路的增益 Vo=5v Av1=500.098/5=100 Av2=5/0.5=10 Av= Av1×Av2=1000
通过校准， 测量出电表各个指示值 Ix 和标准电表对应的 指示值 Is，从而得到电表刻度的修正值 DIx= Is-Ix。以
Ix 为横坐标，DIx 为纵坐标，作出校准曲线 Ix～DIx，
两个校准点之间用直线连接，整个曲线如图 4-21-3 所 示，根据校准曲线可以修正电表的读数。
总结 直流多量程电压表是单一功能的电子仪表，比起万用表的多功能，该仪
五·心得体会 通过这次实验学会了如何设计实验， 加深了对两级交流放大电路的了解；
这次实验也让我们充分体会了团队合作的作用和力量，使我们在以后的学习和生活 更加的轻松和快乐。
-8-
多量程电压表的设计
一、摘要 应用表头串联分压电路和波段开关，开关掷向不同档位时，利用电阻大 小变化达到量程变化的目的：表头所串联的电阻越大，满偏时红黑表笔 两端电压越大，即量程越大；通过测量实际已知电压来调试校准自制多 量程电压表是否准确。 二、关键词 多量程、电压表、毫安表头、波段开关、电阻 三、目录
- 11 -
0.1v/10v=r0/(r0+r1+r2)，得 r2=9000Ω；接 50v 档时， 。 。 。r3=40000Ω。 根据上述原理和计算，可以得到仪表扩展量程的方法。 磁电式仪表用来测量直流电压、电流时，表盘上的刻度是均匀的（即 线性刻度） 。因而，扩展后的表盘刻度根据满量程均匀划分即可。
指导教师评语：
该生具有查阅文献资料和手册的能力，了解与课题有关的电子电路 以及元器件的工程技术规范。能够把课堂理论知识用于实际，按照任务 书的要求完成设计任务。设计思路明确，概念清晰，设计的电路正确， 分析计算合理，仿真结果满足性能指标要求，论文内容详尽，格式满足 报告要求。
评定成绩为：
指导教师签名：
-1-
( 2 )输入信号： 根据要求输入信号幅值为 5mv，频率为 1kHZ 的信号。 ( 3 )电容参数的计算及选择： 根据公式 可以选取 C1= [(1～10)]/(2π f L Ri) C1=1uf
( 4 )调试后的输入级波形：
图 1.4 输入级波形
波形分析：输入级输出电压波形和输入电压相位是相同的，且调试之后没有失真。 ( 5 )第一级输出电压：
- 14 -
0
G0
K1 E R0 A RH C B K2 R
G
RG R0
。 图1
-9-
多量程电压表由表头和测量电路组成。表头通常选 用磁电式仪表，其满量程和内阻用 Im 和 R0 表示。 多量程（如 1V、10V）电压表的测量电路如图 16－1 所示，图中 R1、R2 称为倍压电阻，它们的阻值与表头参 数应满足下列方程： (1)Im(R0+R1)=1V
四、实验目的 (1) 理解掌握分压电路在仪器仪表中的应用； (2) 培养智力因素中思维和想象力，提高工程设计能力 五、 设计 a) 用半偏法测定表头内阻 原理如图 1， K 2 断开时，调节 RH，使 G 指示满偏 I G ,此时 G0 的读 数
I G0
1 IG 闭合 K 2 ，在保证 I G 不变的情况下，调节 R ，使指示在 2 处，则
-7-
( 6 )两级交流放大电路元件清单： 表 1： 元件 交流电压源 运算放大器 电容 C1.C2.C3 R1 Rp1 Rf1 R2 Rp2 Rf2 R3 型号 普通 LM741 1uF 19.86 KΩ 20KΩ 2 MΩ 1 KΩ 10KΩ 10KΩ 20KΩ
表 1 元件清单
数量 1个 2个 3个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个
图 2.4 输出级电压
增益以及电压分析： 符合题目要求。
最大不是真输出为 5v
增益 Av2=5/0.5=10
-4-
三、总体设计
总体电路设计如下：
图 3 两级交流放大原理图
总体调试： 根据前边两级电路接好的图进行调试，保持参数值不变，在输波形不失真的情况下， 记录电压数值，以及波形和幅频特性图。
图 4 两级交流放大电路测试图
(2)Im(R0+R1+R2)=10V (3)Im(R0+R1+R2+R3)=50V
- 10 -
因为有三个量程，开关选用单刀三掷开关。 当表头参数确定后，倍压电阻和分流电阻均可计算出来。表头选择 Im=1mA，Ro=100Ω 的毫安表头。 表针满偏时，表头两端电压为 1mA*100Ω=0.1V。当接 1v 档时，因为电 压表并联在元器件两端，所以元器件两端电压应与红黑表笔间，即表头 与 R1 总电阻两端电压相等，所以指针满偏时电压为 1v。由分压定理， 0.1v/1v=R0/(R0+R1)=100/(100+R1),得 R1=900Ω；同理，接 10v 档时，
六、 装配 按照电路图，将表头负极连接黑表笔，表头正极串联 r1、r2、r3，并分 别将 r1、r2、r3 另一端接至开关的三个掷，开关刀接红表笔
七、 调试 ① ①
② ②
机械调零， 校准量程，将改装表与标准表串联，通电后使标准表指示
SmΒιβλιοθήκη 为 I m ，观察被改装表 G 是否刚好满刻度。若不是，调节电阻箱 R（ R ） ， 使改装表指针在满刻度处。这时，若标准表的读数偏离了 I 值，则应调 节电路电流，使标准表的指针回到原来的读数 I 值，并再调节电阻箱 R， 使改装表 G 的指针刚好指在满刻度处。如此反复，逐步逼近，直至标准 表为 I 值的同时，改装表 G 也刚好满刻度为止。记下此时的电阻箱上的
二、单元电路的设计和计算
1.输入级
图 1 输入级放大电路图
( 1 )输入级电阻参数的计算及选择： 根据要求输入为 20kΩ 的电阻，有，Rp1=Ri=20 kΩ 而 反馈网络中增益 可以联合求出 Ri=R1//Rf1 Av1=1+Rf/R1=100 R1=20.2 kΩ，Rf=2000 kΩ。
经过调试后输出电压不够理想，为了使测得的增益符合要求，所以决定取 R1=19.86 kΩ，Rf=2000 kΩ
课程设计题目：
两级交流放大器的设计
要求完成的内容： 使用集成运算放大器设计一个两级交流放大器。 技术指标要求为： 中频电压放大增益为 1000，输入电阻为 20kΩ，通频带为 20Hz-10KHz，最大不失 真输出电压为 5V， 负载电阻为 20kΩ。 所使用的元器件要求为： 运算放大器 （LM741 或 LM353） ，电容（瓷片电容） ，电阻（0.25 瓦）等。 要求： （1）根据设计要求，确定电路的设计方案，计算并选取电路的元件参数。 ( 2 )分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。 ( 3 )综合分析计算电路参数，满足设计要求后，认真完成设计报告。