除法運(yùn)算電路(模擬電路課程設(shè)計(jì))

1、模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： 除法運(yùn)算電路 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 目 錄第一 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3第二 方案設(shè)計(jì)與論證3第三 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算4第四 總原理圖及元器件清單9第五 安裝與調(diào)試11第六 性能測(cè)試與分析12第七 結(jié)論與心得14第八 參考文獻(xiàn)15 題目4：除法運(yùn)算電路（4）一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 設(shè)計(jì)一個(gè)二輸入的除法運(yùn)算電路。2 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。二、方案設(shè)計(jì)與論證該課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)二輸入的除法電路，而因此需要利用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)或者用模擬乘法器在集成運(yùn)放反饋通路中的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。在

2、產(chǎn)生正、負(fù)電源的實(shí)用電路中，多采用全波整流電路，最常用的是單向橋式整流電路，即將四個(gè)二極管首尾相連，引出兩根線接變壓器，另外兩個(gè)接后面電路，并將橋式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電阻相連接，且連接點(diǎn)接地。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。方案一：除法電路的輸出電壓正比于其兩個(gè)輸入電壓相除所得的商，所以利用對(duì)數(shù)電路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路，可得除法運(yùn)算電路的方塊圖：差分比例運(yùn)算電路uI1lnuI1-lnuI2lnuI1對(duì)數(shù)電路 指數(shù)電路lnuI2uI2 對(duì)數(shù)電路方案二： 利用反函數(shù)型運(yùn)算電路的基本原理，將模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中，便可構(gòu)成除法運(yùn)算電路。

3、比較：方案一：該方案是利用對(duì)數(shù)電路、差分比例運(yùn)算電路和指數(shù)電路的組合來(lái)設(shè)計(jì)的，運(yùn)算放大器uA741要四個(gè)，電阻也很多，對(duì)焊接有很大的要求，要焊的器件比較多，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。方案二：該方案是利用模擬乘法器放在集成運(yùn)放的反饋通路中的應(yīng)用，uA741只要一個(gè)，電阻也很少，焊接起來(lái)比較方便。我選擇方案二。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.對(duì)數(shù)運(yùn)輸電路（1）電路原理圖由二極管方程知 當(dāng) uD >>UT 時(shí)， 或：利用“虛地”原理，可得：用三極管代替二極管可獲得較大的工作范圍。2、差分比例運(yùn)算電路 （1）電路原理圖電路只有二個(gè)輸入，且參數(shù)對(duì)稱，則 3、指數(shù)運(yùn)算電路（1）電路原理圖 當(dāng) uI &g

4、t; 0 時(shí)，根據(jù)集成運(yùn)放反相輸入端 “虛地”及“虛斷”的特點(diǎn)，可得：所以：可見(jiàn)，輸出電壓正比于輸入電壓的指數(shù)。4、橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路 （1）電路原理圖 穩(wěn)壓電路濾波電路單相橋式整流電路C2440nFC3440nFU1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC41uFC51uFD11N4007D21N4007D31N4007D41N40078R11k?R21k?C13.3mFC63.3mFLED1LED218D51N4007D61N4007510T1TS_AUDIO_10_TO_1V1220 Vrms

5、50 Hz 0° 7932064該直流源采用單相橋式整流法進(jìn)行整流，用電容濾波電路進(jìn)行濾波，采用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。原理分析：直流電源的輸入電壓為220v的電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值與電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過(guò)電源變壓器降壓后，在對(duì)交流電壓進(jìn)行處理。變壓器副邊電壓有效值決定后面電路的需要。變壓器副邊電壓通過(guò)整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓。為了減小電壓的脈動(dòng)，需通過(guò)低通濾波電路的濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出機(jī)僅為直流電壓。1) 單相橋式整流電路1. u2 >0時(shí)，電

6、流由+流出，經(jīng)D1、RL、D2流入-。2. u2 <0時(shí)，電流由-流出，經(jīng)D3、RL、D4流入+。2）電容濾波電路濾波電路輸出電壓波形當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)當(dāng)RLC（35)T/2時(shí)考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電容的耐壓值應(yīng)大于1.1脈動(dòng)系數(shù) S 約為 10% 20%電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。3) 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路內(nèi)阻 Ro 穩(wěn)壓系數(shù) Sr 圖10.5.21正、負(fù)輸出穩(wěn)壓電路實(shí)際中用的電路圖方案一的總原理圖：均為uA741，均為2N2219四、總原理圖及元器件清單1總原理圖（選擇用的方案） 因?yàn)?i1 = i2 ，所以則：參數(shù)計(jì)算： 選，則2、仿真電路圖分析：根據(jù)仿真圖知 ， 即 則

7、 即K=0.23元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注（單價(jià)）R1、R2、R各1個(gè)A1C13300uF25角（舊）C20.1uF2 C3220uF2 5角C40.22uF2二極管1N400761角發(fā)光二極管2 三端穩(wěn)壓管W7812W7912各1個(gè)1塊放大集成塊uA74141塊變壓器副邊電壓為30V1五、安裝與調(diào)試1.除法運(yùn)算電路的安裝（1）按照原理圖正確焊接電路，焊接時(shí)各器件布局合理，導(dǎo)線之間無(wú)交叉現(xiàn)象，焊點(diǎn)要實(shí)，不能虛焊，否則電路處于開(kāi)路狀態(tài)，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成功。（2）晶體管安裝時(shí)各管腳不要接錯(cuò)。（3）注意集成塊的7號(hào)和4號(hào)腳要接直流電源，其中7號(hào)腳接+12v,4號(hào)腳接-12v，其他不要接的腳均

8、要焊上而不能懸空。2.除法運(yùn)算電路的調(diào)試（1）由于該實(shí)驗(yàn)使用的是小信號(hào)直流電源，故在接線時(shí)將兩輸入端接在直流小信號(hào)區(qū)域。注意三個(gè)地要接上。（2）線路接好后，慢慢調(diào)節(jié)輸入信號(hào)，用萬(wàn)用表的直流檔測(cè)試輸出電壓U0.（3）若開(kāi)始不成功，再試幾次，不行的話就要檢查電路是否有問(wèn)題?？梢园凑找韵虏襟E測(cè)試：1）用萬(wàn)用表檢測(cè)輸入電壓UI1和UI2兩處電壓是否在理論范圍內(nèi)。2）用萬(wàn)用表測(cè)量直流電源是否有12v.+12v。3）若上述兩者均正常再測(cè)試U01、U02，看兩處是否有電壓，若有再進(jìn)行下步。4）測(cè)U03處的輸出電壓，為零，說(shuō)明正常。最后歸結(jié)原因是輸入電壓沒(méi)調(diào)好的問(wèn)題。（4）在正確的電路條件下至少測(cè)量5次輸入和

9、與之對(duì)應(yīng)的輸出。3.直流的安裝（1）各元器件按理論電路圖正確焊接，注意布局緊密，不出現(xiàn)虛焊或漏焊。（2）注意7812和7912管腳的接法4.直流電源的調(diào)試接通電源后，靜置一會(huì)待電路穩(wěn)定后沒(méi)出現(xiàn)任何故障（如芯片被燒等）再進(jìn)行測(cè)量，若出現(xiàn)類似狀況應(yīng)立即斷開(kāi)直流電源，檢查問(wèn)題所在再進(jìn)行測(cè)量。用示波器觀察輸出波形。用萬(wàn)用表分別測(cè)量變壓器原、副邊線圈的輸出電壓，濾波后的輸出電壓，7812，7912的輸入和輸出電壓。六、性能測(cè)試與分析1測(cè)試（1）除法電路部分測(cè)試：接通電源后，將電路板的各管腳接好，、分別接兩個(gè)輸入端。由于有兩個(gè)變量對(duì)觀察帶來(lái)不變，在研究的變化趨勢(shì)是常常用控制變量法，即、中的一個(gè)不變，一個(gè)變

10、化引起變化并觀察它的變化趨勢(shì)。在該實(shí)驗(yàn)中讓不變，橫為5V，逐級(jí)改變的值分別測(cè)出并做好筆記。記錄如下： （V）（V）（V）0.55-1 1 5 -1.8 15 5 -2.7 2 5 -3.7 2.5 5 -4.7 3 5 -5.7 3.5 5 -6.7 4 5 -7.7 4.5 5 -8.7 5 5 -9 5.5 5 -9.2 6 5 -9.4（2）直流電源部分測(cè)試： 將自己焊好的直流電源電路板插上220V交流電源，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況判斷直流電源的好壞。接著進(jìn)行一系列測(cè)量：三端穩(wěn)壓管7812、7912的輸出電壓分別為 ； 副邊電壓； 變壓器輸出電壓；2分析與誤差計(jì)算 根據(jù)除法電路輸入電壓與

11、輸出電壓的關(guān)系有 代入數(shù)據(jù)可得 理論值K=0.1 七、結(jié)論與心得 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與操作，學(xué)到了很多實(shí)驗(yàn)操作的方法與技巧，如檢查錯(cuò)誤的方法、一些變量的測(cè)量方法。也鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)，當(dāng)然也得出了一些總結(jié)與心得。 第一天上午，很期待地帶著調(diào)試好的電路板到了實(shí)驗(yàn)室，接好了各個(gè)管腳并插上電源，結(jié)果大失所望，輸出電壓為一個(gè)固定值。拿起萬(wàn)用表檢查發(fā)現(xiàn)反饋電壓很大，與接近。于是出現(xiàn)的問(wèn)題是反饋電壓過(guò)大，形成正反饋，與要求相反，集成塊輸出飽和，電壓固定不變。下午，這個(gè)問(wèn)題卻被輕易解決了，答案是集成塊燒壞了，在新的集成塊的運(yùn)轉(zhuǎn)下很快有了示數(shù)，下午調(diào)試了電路板。晚上將數(shù)據(jù)整理上交了，整體來(lái)說(shuō)整個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)

12、考驗(yàn)過(guò)程，檢驗(yàn)?zāi)愕哪托摹⑻幚砟芰σ约靶判?，做事所需要的素質(zhì)。八、參考文獻(xiàn)1現(xiàn)代電子學(xué)及應(yīng)用，童詩(shī)白、徐振英編，高等教育出版社，1994年2電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 彭介華編，高等教育出版社，1997年3電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，何小艇等編，浙江大學(xué)出版社，2000年4集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程，鄭家龍、王小海、章安元編，高教出版社，2002年5新編555集成電路應(yīng)用800例 陳永甫編著 電子工業(yè)出版社 2000年6實(shí)用電子電路手冊(cè)（模擬電路分冊(cè)）編寫組編，高教出版社，1991年7國(guó)產(chǎn)集成電路應(yīng)用500例，周仲編，電子工業(yè)出版社，1992年 8新編555集成電路應(yīng)用800例 陳永甫編著 電子工業(yè)出版社 2000年9電

13、子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第三版） 謝自美主編 華中科技大學(xué)出版社 2006年 10. 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）M.第五版.北京：高等教育出版社，2006.414-42411. 稻葉保.振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京：科學(xué)出版社，2004.29-9912. 王立欣，楊春玲.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.98-9913. 何寶祥，朱正偉，劉訓(xùn)飛，儲(chǔ)開(kāi)斌.模擬電路及其應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2008.104-195物理與電子信息學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 課題名稱設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 設(shè)計(jì)一個(gè)二輸入的除法運(yùn)算電路。2 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：有合理的方案設(shè)計(jì)和論證、電路參數(shù)的計(jì)算、總原理圖和清單。（0-20分）電路板制作、調(diào)試規(guī)范，有詳細(xì)制作和調(diào)試過(guò)程。（0-10分）電路板測(cè)試合