基準(zhǔn)電壓源及放大電路設(shè)計

1、基本電壓源及放大電路設(shè)計Page 2基本電壓源及放大電路設(shè)計指導(dǎo)老師：楊新艷指導(dǎo)老師：楊新艷小組成員：顧少燃、翟旭東小組成員：顧少燃、翟旭東 溫振、溫振、 王譜豪、王佳偉王譜豪、王佳偉Page 3方案方案3分析分析2 目標(biāo)目標(biāo)1仿真仿真4基本電壓源及放大電路設(shè)計5優(yōu)化優(yōu)化Page 4基本電壓源及放大電路設(shè)計目標(biāo)1設(shè)計一個基準(zhǔn)電壓的產(chǎn)生和放大電路設(shè)計一個基準(zhǔn)電壓的產(chǎn)生和放大電路1.采用基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生一個采用基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生一個5v的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓2.了解放大電路的基本原理并設(shè)計一個放大電路了解放大電路的基本原理并設(shè)計一個放大電路（倍程不限）（倍程不限）Page 5基本電壓源及放大電路設(shè)計分析2

2、如何產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓？如何產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓？理想基準(zhǔn)電壓源不隨負(fù)載、溫度、理想基準(zhǔn)電壓源不隨負(fù)載、溫度、時間的變化而改變，可以考慮利用時間的變化而改變，可以考慮利用二極管的導(dǎo)通壓降固定這一特性；二極管的導(dǎo)通壓降固定這一特性；或者利用或者利用MC1403芯片。芯片。如何設(shè)計放大電路如何設(shè)計放大電路考慮到基準(zhǔn)電壓源的輸出為直流考慮到基準(zhǔn)電壓源的輸出為直流信號，可以考慮使用集成運放進信號，可以考慮使用集成運放進行放大。行放大。Page 6基本電壓源及放大電路設(shè)計方案3Page 7基本電壓源及放大電路設(shè)計1.電阻分壓電阻分壓 2.普通正向二極管普通正向二極管3.齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）

3、4.溫度補償性齊納二極管溫度補償性齊納二極管5.帶隙基準(zhǔn)源（采用帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）等技術(shù)實現(xiàn)）基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓集成運放集成運放 LM358放大電路放大電路基本電壓源及放大電路設(shè)計方案分析方案分析方案一：電阻分壓方案一：電阻分壓根據(jù)安培定律根據(jù)安培定律U=IR，可以獲得所需基準(zhǔn)電，可以獲得所需基準(zhǔn)電壓。但這種方法獲得的基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性壓。但這種方法獲得的基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性取決于電源的穩(wěn)定性取決于電源的穩(wěn)定性方案二：普通正向二極管方案二：普通正向二極管不依賴于電源電壓的恒定基準(zhǔn)電壓，但其電壓的穩(wěn)不依賴于電源電壓的恒定基準(zhǔn)電壓，但其電壓的穩(wěn)定性并不高，且溫度系數(shù)是負(fù)的，約為定

4、性并不高，且溫度系數(shù)是負(fù)的，約為-2mV/，基準(zhǔn)電壓低?；鶞?zhǔn)電壓低?；倦妷涸醇胺糯箅娐吩O(shè)計方案分析方案分析方案三：齊納二極管（穩(wěn)壓管）方案三：齊納二極管（穩(wěn)壓管）電壓低于電壓低于56V的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，穩(wěn)壓值的溫度的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)為負(fù)系數(shù)為負(fù) ；電壓高于；電壓高于56V的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主，穩(wěn)的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主，穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)為正。但同一型號管子其擊穿電壓的離散壓值的溫度系數(shù)為正。但同一型號管子其擊穿電壓的離散性很大，穩(wěn)定性不夠高。性很大，穩(wěn)定性不夠高。方案四：溫度補償齊納二極管方案四：溫度補償齊納二極管串聯(lián)反接兩個穩(wěn)壓二極管可以起到溫度補償?shù)淖饔谩４?lián)

5、反接兩個穩(wěn)壓二極管可以起到溫度補償?shù)淖饔?。從而減小溫度系數(shù)對穩(wěn)壓值的影響。從而減小溫度系數(shù)對穩(wěn)壓值的影響。 但是其基準(zhǔn)電但是其基準(zhǔn)電壓比較大、噪聲系數(shù)大，不適合做基準(zhǔn)電壓源。壓比較大、噪聲系數(shù)大，不適合做基準(zhǔn)電壓源?；倦妷涸醇胺糯箅娐吩O(shè)計方案分析方案分析方案五：帶隙基準(zhǔn)源（采用方案五：帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）等技術(shù)實現(xiàn)）Bandgap voltage reference，常常有人簡單地稱它為，常常有人簡單地稱它為Bandgap。是利用一個與溫度成正比的電壓與二極管壓降。是利用一個與溫度成正比的電壓與二極管壓降之和，二者溫度系數(shù)相互抵消，實現(xiàn)與溫度無關(guān)的電壓基準(zhǔn)。之和，二者

6、溫度系數(shù)相互抵消，實現(xiàn)與溫度無關(guān)的電壓基準(zhǔn)。因為其基準(zhǔn)電壓與硅的帶隙電壓差不多，因而稱為帶隙基準(zhǔn)。因為其基準(zhǔn)電壓與硅的帶隙電壓差不多，因而稱為帶隙基準(zhǔn)。實際上利用的不是帶隙電壓?，F(xiàn)在有些實際上利用的不是帶隙電壓?，F(xiàn)在有些Bandgap結(jié)構(gòu)輸出結(jié)構(gòu)輸出電壓與帶隙電壓也不一致。電壓與帶隙電壓也不一致。優(yōu)點：產(chǎn)生基準(zhǔn)的目的是建立一個與電源和工藝無關(guān)，具有優(yōu)點：產(chǎn)生基準(zhǔn)的目的是建立一個與電源和工藝無關(guān)，具有確定溫度特性的直流電壓確定溫度特性的直流電壓 基本電壓源及放大電路設(shè)計MC1403基本電壓源及放大電路設(shè)計MC1403根據(jù)虛短虛斷，可知根據(jù)虛短虛斷，可知即即所以當(dāng)所以當(dāng) 時時 基本電壓源及放大電路

7、設(shè)計最佳方案最佳方案 。 (2)再利用再利用LM358AD對對2.5V電壓進行同向放大，電壓進行同向放大，放大兩倍后就得到放大兩倍后就得到5.0V電電壓。壓。 (1)先用先用MC1403U基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生電壓源產(chǎn)生2.5V穩(wěn)壓穩(wěn)壓Page 14基本電壓源及放大電路設(shè)計仿真4基本電壓源及放大電路設(shè)計仿真仿真模塊模塊基本電壓源及放大電路設(shè)計仿真仿真整體整體基本電壓源及放大電路設(shè)計仿真仿真指標(biāo)測試指標(biāo)測試序號輸入電壓/V輸出電壓/V12.5003.43924.5005.000310.0005.000420.0005.001530.0005.002640.0005.003780.0005.007結(jié)論

8、：當(dāng)輸入電壓在結(jié)論：當(dāng)輸入電壓在4.5V45V內(nèi)時，輸出電壓內(nèi)時，輸出電壓穩(wěn)定在穩(wěn)定在5V左右，誤差極小，左右，誤差極小，整個系統(tǒng)符合設(shè)計要求。整個系統(tǒng)符合設(shè)計要求。Page 18基本電壓源及放大電路設(shè)計優(yōu)化5Page 19基本電壓源及放大電路設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化 問題：問題：實際情況中，輸入信號中必實際情況中，輸入信號中必然混有交流信號。這會對系然混有交流信號。這會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。優(yōu)化方案：優(yōu)化方案：加入電容通交阻直，以及電加入電容通交阻直，以及電感通直阻交的特性，對系統(tǒng)感通直阻交的特性，對系統(tǒng)進行優(yōu)化。進行優(yōu)化。Page 20基本電壓源及放大電路設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化 利用函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)利用函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生頻率生頻率f=50kHz，Vp=5V的噪聲的噪聲,則輸入則輸入信號如圖所示。信號如圖所示。Page 21基本電壓源及放大電路設(shè)計優(yōu)化前優(yōu)化前 可以看出，輸出信號中可以看出，輸出信號中存在