模拟电子技术课程设计报告

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: 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。 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：343

R 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