高精度線性放大器畢業(yè)設計

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學 模擬電子技術根底課程設計論文題目：高精度線性放大器院系： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化122班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 簽字起止時間：課程設計論文任務及評語院系：電子與信息工程學院 教研室： 電子信息工程學 號學生姓名專業(yè)班級電氣122班課程設計論文題目高精度線性放大器課程設計論文任務設計參數：1設計并制作一臺高精度線性放大器。2線性失真度不大于0.5%。3放大倍數2000，輸入電阻2M，輸出電阻100。設計要求：1 .分析設計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應用環(huán)境等，廣開思路，構思出各種總體方案，繪制結構框圖。2 .確

2、定合理的總體方案。對各種方案進行比擬，以電路的先進性、結構的繁簡、本錢的上下及制作的難易等方面作綜合比擬，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成假設干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設計。4 .組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。進度方案第1天：集中學習；第2天：收集資料；第3天：方案論證；第4天：選擇器件進行單元電路設計；第5天：單元電路設計及仿真；第6天：整體電路設計并仿真；第7天：電路焊接制板；第8天：焊接調試；第9天：完善設計；第10天：辯論。指導教師評語及成績 平時： 論文質量： 辯論

3、： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質量60% 辯論20% 以百分制計算摘要本文是設計一個可以將微小并且變化非常緩慢的直流或是交流信號精確的放大的高精度線性放大器。設計采用的是用電橋放大電路為電路提供穩(wěn)定工作電壓。線性放大器由三局部組成：輸入級局部：這是由幾個電阻和電容組成的可以調節(jié)輸入信號大小的輸入端。兩個滑動變阻器調節(jié)輸入信號的變化。中間放大級：由AD507SH運放進行放大，配合電阻進行調節(jié)，將來自輸入級的信號放大。輸出級:輸出級放大由TLV2761IDBV放大器組成，進一步將信號精確放大并輸出。經過multisim軟件仿真后，驗證了輸入電阻2M，輸出電阻10

4、0的指標，波形顯示輸入和輸出的信號失真程度稍大于0.5%，放大倍數僅到達400倍，沒有到達設計所要求的性能指標。經過焊接調試，實測數據和和仿真數據吻合不太一致，示波器顯示放大倍數較小，沒有到達仿真的預期效果。關鍵字：電橋穩(wěn)壓電路，輸入級，中間放大級，輸出級，AD507SH放大器，TLV2761DBV放大器，multisime軟件目 錄 TOC o 1-3 f h z HYPERLINK l _Toc392847000 第1章 緒論 PAGEREF _Toc392847000 h 1 HYPERLINK l _Toc392847001 高精度線性放大器的實際應用意義 PAGEREF _Toc39

5、2847001 h 1 HYPERLINK l _Toc392847002 高精度放大器的設計要求和指標 PAGEREF _Toc392847002 h 1 HYPERLINK l _Toc392847003 第2章 高精度線性放大器電路設計 PAGEREF _Toc392847003 h 2 HYPERLINK l _Toc392847004 高精度放大器設計方案論證 PAGEREF _Toc392847004 h 2 HYPERLINK l _Toc392847005 高精度放大器具體電路設計 PAGEREF _Toc392847005 h 3 HYPERLINK l _Toc392847

6、006 輸入級電路設計 PAGEREF _Toc392847006 h 3 HYPERLINK l _Toc392847007 中間放大電路設計 PAGEREF _Toc392847007 h 3 HYPERLINK l _Toc392847008 輸出級放大電路設計。 PAGEREF _Toc392847008 h 4 HYPERLINK l _Toc392847009 高精線性放大器設計總體方案 PAGEREF _Toc392847009 h 6 HYPERLINK l _Toc392847010 2.4 Multisim仿真、數據分析 PAGEREF _Toc392847010 h 7

7、HYPERLINK l _Toc392847012 2.5 焊接、調試與實物測試 PAGEREF _Toc392847012 h 9 HYPERLINK l _Toc392847013 第3章 課程設計總結 PAGEREF _Toc392847013 h 11 HYPERLINK l _Toc392847014 參考文獻 PAGEREF _Toc392847014 h 12 HYPERLINK l _Toc392847015 元器件清單 PAGEREF _Toc392847015 h 13緒論高精度線性放大器的實際應用意義隨著近年來電子產品的迅速開展，高精度放大器越來越受消費者的喜愛和青睞。高

8、精度放大器是模電局部一個重要的模塊，其性能直接影響到電路及系統(tǒng)的整體性能。同時，現在集成電路的特征尺寸越來越小，也導致集成電子產品的工作電壓和功耗越來越小。導致處理信號越弱，而通用放大器那么不能滿足。高精度運放主要是指失真和噪音非常低，增益和共模抑制比非常高的運算放大器，因為通過這樣，才能使放大器的等效輸入誤差的綜合值減少，到達高精度運放的目的。高精度線性放大器的應用范圍很廣，在產業(yè)領域中可用于量測儀器、控制系統(tǒng)、HAVC、程序控制，資料擷取系統(tǒng)、ATEAumatic Test Equipment,自動檢測設備等。在醫(yī)療領域中也用在超聲波、氣體分析、診斷器、醫(yī)療影像系統(tǒng)等。此外，汽車的引擎系統(tǒng)

9、、傳動系統(tǒng)管理，以及實驗室測度計，都需要應用高精度放大器。高精度線性放大器主要面向測試與測量儀表，電子系統(tǒng)及工業(yè)控制系統(tǒng)產品市場。為人們的生活生產帶來了極大的方便。高精度放大器的設計要求和指標設計要求：1 .分析設計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應用環(huán)境等，廣開思路，構思出各種總體方案，繪制結構框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比擬，以電路的先進性、結構的繁簡、本錢的上下及制作的難易等方面作綜合比擬，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成假設干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設計。4 .組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常

10、是按信號的流向，采用左進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。高精度線性放大器電路設計 高精度放大器設計方案論證經過幾種方案比照，我們采用如下總體方案：高精度放大器有很多種，而我所采用的是電橋放大電路來做。應用電路電橋可以提高電路穩(wěn)定性。選擇TLV2761IDB集成運算放大器，該放大器具有低漂的特點。將電橋放大電路和各級放大器組合，可以減少線性失真和增大精度的目的。總體設計方案程序框圖設計電壓放大器穩(wěn)壓電路變壓器整流濾波輸出級放大中間放大器輸出放大器輸入級總體方案分析：變壓器將市電變?yōu)檎魉桦妷?，把電壓降低。整流將交流電變成為直流電。濾波電路將帶有紋波的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷??？傮w方案

11、分為三局部，輸入級，中間放大級，輸出級。輸入級將信號準確送入中間放大級，并提供2M輸入電阻，中間放大級將輸入信號放大并傳遞輸出級。輸出級將輸出信號輸出并提供給負載，并提供100偶輸出電阻，電源供給電路為主題各級電路提供穩(wěn)定直流偏置，確保電路穩(wěn)定工作。采用這個方案，因為本設計輸入級，通過兩個滑動變阻器可以平穩(wěn)的調節(jié)輸入信號的大小。中放級經過AD507SH運放的放大，配合電位器的調節(jié)，將輸入信號放大。輸出級經過TLV2761IDVB放大器兩級放大，并有電壓并聯負反應調節(jié)作用，將來自中放級分放大信號精確放大并輸出，可以到達設計的性能指標要求。高精度放大器具體電路設計輸入級電路設計電橋電路為放大器提供

12、穩(wěn)定的電壓、電流。然后輸入運算放大器進行放大。下面為輸入級電路如圖圖輸入信號通過調節(jié)R1和R7兩個電位器進行調節(jié)，可以得到較為平穩(wěn)的輸入信號。中間放大電路設計中間放大電路： 如圖圖運算放大器主要是由低漂的集成的運算放大器AD507SH構成，引入的是電壓并聯負反應，應用AD507SH運算放大器可以減少線性失真。輸出級放大電路設計。輸出級放大電路主要是由兩個LM741EH放大器構成，且為電橋提供電壓，兩個放大器所輸出的電壓即為橋電壓，該數值大小相等，方向相反，它的大小與基準電壓有關，同時也受LM741EH運算放大器的輸出電壓影響輸入端通過兩塊放大器經反向放大后，產生的電壓。但前一級反響放大器的輸入

13、信號參與相加，但電壓是變化的。圖.1直流穩(wěn)壓電源設計如下：市值電壓交流220V、50Hz經過變壓器T2的降壓，到達電路工作所需大致交流電壓，然后經過電橋電路的穩(wěn)壓作用，濾波電路的過濾二次諧波和一些雜波，最后經過穩(wěn)壓管U1、U2的穩(wěn)壓，到達所需穩(wěn)定的直流電壓+12V、-12V。圖.2高精線性放大器設計總體方案 圖總體電路圖：三局部連接到一起，然后外接+12v、-12穩(wěn)壓電源來提供電路整體工作電壓，由供放A1進行將輸入信號放大，在經過A2、A3的繼續(xù)兩級放大，Q1和Q2將放大信號繼續(xù)放大并減少線性失真，最后將信號精確放大并穩(wěn)定輸出。三局部電路具體電路性能分析：輸入級電路：由設定的參數，把電容短路，

14、然后外接電壓法，計算可得輸入電阻Ri2M，符合設計的要求。中間放大級電路：中間局部一次放大，電路采用電壓串聯負反應組態(tài)連接方式。根據參數，Av1=1+10k/101000 同樣增益Av2=1+100/100=2故Av=Av1*Av22000考慮到后續(xù)放大電路對信號有影響，電路中的參數可做局部調整，以確保A3放大器得到較為穩(wěn)定的輸入信號。輸出級放大電路：輸出電阻:Rc1=10k10k=5k歐 ,Rc=(Rc1+Rbe)/100110歐，和輸出參數接近，故運放根本到達實驗所需的性能指標。并且，由輸入、輸出波形可知，信號輸出精度較高，失真程度非常小，符合設計指標要求。Multisim仿真、數據分析在

15、工作電壓+12V和-12V的作用下，外加信號發(fā)生器，將總體電路用multisim軟件進行仿真，得到如圖。圖 輸入信號波形圖 輸出信號波形由示波器顯示數據可知，輸入電壓-22.365mV，經電壓放大后，輸出信號為-28.840mV，放大倍數為1.29倍，沒有到達指標要求的2000倍，但經過調節(jié)滑動變阻器，放大倍數最大到達了400多倍，和預期有一定差距。 焊接、調試與實物測試圖1圖2圖1，圖2為實際焊接和調試測試圖。示波器型號為GDS-1062，圖2中通道1波為輸入信號波，通道2波為輸出波形，波形效果不好，是是正旋波 。輸入電壓為688mV，輸出電壓為4.04V，實現了放大效果，放大倍數為5.9倍

16、。調節(jié)電位器后，輸出信號變大，放大倍數到達了400倍，和仿真數據很吻合。和設計所要求的指標還有差距，本沒有實現要求。課程設計總結本次高精度線性放大器設計，主要運用了兩類線性放大器AD507SH和TLV2761IDBV,為了更好地到達本次設計要求的性能指標，設計參考了教材上根本的線性放大電路。三局部電路組成總體電路圖，輸入級局部經計算，輸入電阻到達了2M，總體電路輸出電阻為110，接近100。經過multisim軟件仿真后，放大倍數最大到達了400倍，沒有到達所需的2000倍。經過焊接調試測試，實測放大倍數和仿真十分的吻合。但整體沒有到達預想的放大倍數，但實現了放大。總結下來，本次設計即成功又是失敗的，還需繼續(xù)努力。參考文獻1 康華光主編.電子技術根底模擬局部.第五版.北京：高等教育出版社,2005.2 劉維恒主編.實用電子電路根底 ，北京：電子工業(yè)出版社，20043 李杰等編著.電子技術根底.北京：清華大學出版社，2021.4 鄭家龍主編.集成電子技術根底教程. 北京：高等教育出版社,