開方運算電路（精編版）

1、實用文檔開方運算電路一、設(shè)計任務(wù)與要求。1. 用模擬乘法器設(shè)計一個開方運算電路；2. 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計電路所需的正負直流電源（±12v）；二、方案設(shè)計與論證根據(jù)設(shè)計要求，即要設(shè)計出一個可以把輸入的電壓ui進行開方運算后，成輸出電壓 uo 輸出的電路，可以通過利用模擬乘法器集成塊和集成塊ua741 來實現(xiàn)這一功能。并且各個芯片的電源可用直流電源提供。方案一、1、 直流電源部分電路可把 220v 的交流電變成 +12v和-12v 的直流電：d51.v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mfc9 220nf1n4007u3lm7812ctli

2、nevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms050 hz0°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line5lm7912ctd621n40072、 開方運算電路部分電路可以把輸入的電壓v1（必須要小于零的值） 進行開方運算成輸出電uo ：上圖是防止閉鎖的開方運算電路a1r14x1k y1 v/v 0 vvcc0r2112vvc

3、cxmm12 10k r31k 718u1033d1v1-4 v67621n400704op07hvddr4 1m0vdd-12v方案二、1、 直流電源部分電路可把 220v 的交流電變成 +12v和-12v 的直流電：1d5v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mfc9 220nf1n4007u3 lm7812ctlinevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms50 hz00°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4

4、007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line52、 開方運算電路部分lm7912ct d621n4007電路可以把輸入的電壓vx1( 可以是正值 )進行開方運算成輸出電壓vo：即先通過一個集成塊ua741 的作用將原來的正電壓vx1 變成負電壓 vo1 再輸入到后面的模擬乘法器中，從而實現(xiàn)所要的效果。方案三、1、 直流電源部分電路可把 220v 的交流電變成 +12v和-12v 的直流電： 原理電路圖和上述兩方案的一樣。2、 開方運算電路部分電路可以把輸入的電壓vo1(可以是正值 )進行開方運算成輸出電壓vo：

5、同方案二中的作用一樣，先將輸入的正電壓vo1 通過 ua741 變?yōu)樨撾妷汉筝斎氲侥M乘法器中以實現(xiàn)功能。方案論證 :我選的是第一個方案， 上述三個方案均可以實驗開放運算電路的功能。方案一的電路簡潔利于焊接可以節(jié)省元器件，但是該方案在調(diào)試的時候輸入端只能輸入 負電壓， 只有這樣才進行開方運算，否則電路會變成正反饋。 方案二和三的電路過多焊接不方便而且這樣浪費了很多元器件。不過在實驗調(diào)試時， 輸入端可以輸入正電壓。三個方案比較下， 方案二和三雖然可以是輸入端電壓是正值， 但是卻浪費了不少的元器件。 而兩個方案的最后結(jié)果是一樣的， 為了節(jié)省支出， 所以選擇了第一個方案。只需要在輸入電壓的時候?qū)⑤斎?/p>

6、端反接即可實現(xiàn)開方運算電路的功能。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1、直流電源的參數(shù)設(shè)計提供的是 220v 的交流電源要變?yōu)?12v 直流電， 變壓器用 220v15v 規(guī)格的， 選的三端穩(wěn)壓器為： lm7812 、lm7912，整流用的二極管可用 1n4007 ，電解電容用 3300uf c2 和 c3 可用 0.47uf，c4、c5、c7、c8 可用 1uf ，發(fā)光二極管上的 r 用 1k 。2、集成模擬乘法器是實現(xiàn)兩個模擬信號相乘的器件，它廣泛用于乘法、除法、乘方和開方等模擬運算，同時也廣泛用于信息傳輸系統(tǒng)作為調(diào)幅、解調(diào)、混頻、鑒相和自動增益控制電路， 是一種通用性很強的非線性電子器件，目前已

7、有多種形式、多品種的單片集成電路， 同時它也是現(xiàn)代一些專用模擬集成系統(tǒng)中的重要單元。（ 1）、模擬乘法器的基本特性模擬乘法器是一種完成兩個模擬信號（連續(xù)變化的電壓或電流） 相乘作用的電子器件，通常具有兩個輸入端和一個輸出端，電路符號如圖1 所示。圖 1若輸入信號為u x ,uy ,則輸出信號uo 為：uo =k u x u y式中：k 為乘法器的增益系數(shù)或標尺因子，單位為v1 .根據(jù)兩個輸入電壓的不同極性，乘法輸出的極性有四種組合，用圖2 所示的工作象限來說明。圖 2若信號 u x 、uy 均限定為某一極性的電壓時才能正常工作，該乘法器稱為單象限乘法器；若信號ux 、uy 中一個能適應(yīng)正、負兩

8、種極性電壓，而另一個只能適應(yīng)單極性電壓，則為二象限乘法器；若兩個輸入信號能適應(yīng)四種極性組合，稱為四象限乘法器。（2） ）、模擬乘法器集成塊的管腳以及分配上述圖示就是模擬乘法器ad633jn 的結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖就是模擬乘法器ad633jn 的管腳分配。（ 3）、開方運算電路圖 3開方運算電路圖 3 所示為開方運算電路，所以有，顯然， uo 是 ux 的平方根。因此只有當 u1 為負值時才能開平方，也就是說 u1 為負值電路才能實現(xiàn)負反饋的閉環(huán)。 圖中的二極管即為保證這一點而接入的。四、總原理圖及元器件清單1. 總原理圖d51v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mf

9、c9 220nf1n4007u3 lm7812ctlinevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms050 hz0°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line5lm7912ctd621n4007r11k a14xy1 v/v 0 vvcc012vxmm1r21r3vcc2 10k 1k 718u1033v1-4 v20d16

10、761n40074vddvddop07hr4 1m0-12v2. 元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注（單價）普通電阻r11k40.1 元/個普通電阻r210k10.1 元/個大電阻r31m10.2 元/個電解電c13.3mf21.5 元/個容普通電容c20.22mf20.4 元/個普通電容c3470nf20.2 元/個普通電c4220nf20.2 元/個容整流二1n400770.1 元/個極管三端穩(wěn)781211.0 元/個壓管三端穩(wěn)791211.0 元/個壓管發(fā)光二紅10.1 元/個極管發(fā)光二白10.3 元/個極管集成運放ua74111.0 元/個模擬乘ad633jnk=0.1112 元/個

11、法器底座20.2 元/個變壓器輸出電壓15v15.0 元/個夾子紅、黑110.15 元/個中電路11.8 元/個板大電路12.8 元/個板五、安裝與調(diào)試1. 直流穩(wěn)壓電源（ 1）按所設(shè)計得電路圖焊接好電路板。（ 2）用萬用表測得變壓器副邊電壓（交流電壓）：+14v和-14v。集成塊 7812 的輸入電壓 ui=18.3v輸出電壓 uo=11.9v電壓差 u=6.1v集成塊 7912 的輸入電壓 ui=-18.3v輸出電壓 uo=-11.9v電壓差 u=-6.2v電路的輸出電壓： +11.9v 和-11.9v（3）測量期間曾老師明確提出變壓器的副邊電壓是交流電，萬用表應(yīng)打至交流電壓檔。而集成塊

12、7812 和 7912 的相關(guān)電壓以及電路的輸出電壓都是直流電壓，萬用表打至直流電壓檔。2、開放運算電路（1）按所設(shè)計得電路圖焊接好電路板。（2）用萬用表測得即通過改變輸入電壓ui ，可改變輸出電壓uo .（ 3）測量期間曾老師抽測了當輸入電壓為4v時，輸出電壓為2v 。六、性能測試與分析1 直流穩(wěn)壓電源（ 1）數(shù)據(jù)記錄：分別用萬用表的相對的檔測的以下數(shù)據(jù), 如下,變壓器副邊電壓（交流電壓） ：+14v和-14v。集成塊 7812 的輸入電壓 ui=18.3v輸出電壓 uo=11.9v電壓差 u=6.1v集成塊 7912 的輸入電壓 ui=-18.3v輸出電壓 uo=-11.9v電壓差 u=-

13、6.2v電路的輸出電壓： +11.9v 和-11.9v（2）數(shù)據(jù)處理：a 集成塊電壓差的相對誤差：lm7812:(18.3 - 11.9) - 6.1(18.3 - 11.9)100%4.6%-18.3 - -11.9(6.2)100%3.1%lm7912：- 18.3 - 11.9b 輸出直流電壓相對誤差：正輸出電壓：1211.912100%0.8%負輸出電壓：1211.912100%0.8%相對誤差應(yīng)該在05%之間，而上面的結(jié)果都符合，所以結(jié)果合理。2. 開放運算電路（1）數(shù)據(jù)記錄：用兩個萬用表分別測輸入端和輸出端的電壓, 如下,（ 2）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)公式u iuou i100%可算的相對

14、誤差，可得上述數(shù)據(jù)的相對誤差依次是：3.3% ，0 ，4%, 3.3% , 2.8% ，1% ，1.2% ，1% ，1.8% 。相對誤差應(yīng)該在05%之間，而上面的結(jié)果都符合，所以結(jié)果合理。3. 誤差計算與分析（1） 、相對誤差的計算在上面已經(jīng)計算，相對誤差都在5%之內(nèi)，說明試驗的結(jié)果符合試驗要求，并沒有太大的誤差；（2） 、電路中的電阻并不一定是標準值的電阻；（3） 、 在做開方運算電路時，兩個集成塊輸入電壓并不是標準的正負12v 電壓，導致開放運算電路的結(jié)果出現(xiàn)誤差；（4） 、在讀萬用表的讀數(shù)時，由于是人眼讀的數(shù)，不是很精確造成的誤差；（5） 、由于焊接的電路不是最佳的連接方式，導致后面的實

15、驗結(jié)果出現(xiàn)誤差。（6） 、輸入的直流信號源帶負載能力較差，當接上負載時輸入會發(fā)生變化，同時隨著時間會衰減。七、結(jié)論與心得1、結(jié)論：（1）、直流電源輸出的電壓不是嚴格的±12v，有一定的誤差；（ 2) 、模擬乘法器是實現(xiàn)了兩個模擬量相乘的非線性電子器件，利用它可以方便地實現(xiàn)乘、除、乘方和開方運算電路；（ 3）、利用乘方運算電路作為集成運放的負反饋通路，即可構(gòu)成開方運算電路；極管。（4） ）、為了防止閉鎖現(xiàn)象的出現(xiàn)， 實用電路中常在輸出回路中串聯(lián)一個二2、心得體會：經(jīng)過本次的課程設(shè)計。我知道, 雖然平時上課了，對理論知識有了一點的了解，在課程設(shè)計時也有一定印象，但是真正到了要計算時才發(fā)現(xiàn)

16、有困難。由于缺少練習，有的地方分析起來不是很清晰， 以后一定要加強練習和理論知識的鞏固。本次課程設(shè)計我運用了 multisim 這個軟件來進行仿真電路 , 依然還有一些地方不是很懂。尤其是模擬乘法器上的運用， 看來以后要多去運用這些仿真軟件， 加強對知識的理解。對于我們工科的學生來說，在今后的工作是一定要很強的實踐動手能力的。 而這次課程設(shè)計就是為了考驗我們自己的動手能力而進行的，所以這是一次很好的加強自己的動手能力的機會。在設(shè)計的過程中，運用到了大量書本上的內(nèi)容， 并且還用了好多書本上之外的內(nèi)容。通過這一次的課程設(shè)計， 我明白了要成功的設(shè)計好一個電路， 一定要有耐心和細心。 在整個的設(shè)計過程中， 原理的理解和原理圖的設(shè)計是最重要也是很難的一個過程。要用到自己的課本上學到的知識，以及很多課