高輸入阻抗放大器設(shè)計(jì)報(bào)告講解

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名: 專業(yè)班級(jí):電信0902指導(dǎo)教師:劉運(yùn)茍 工作單位:信息工程學(xué)院題目：高輸入阻抗放大器設(shè)計(jì)初始條件：具備模擬電子電路的理論知識(shí)；具備模擬電路基本電路的設(shè)計(jì)能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件；可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)試。要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）1、 輸入電壓和輸出電壓函數(shù)關(guān)系為：v100vo i2、 輸入信號(hào)頻率不大于100HZ3、 在室溫下，若信號(hào)源內(nèi)阻在100KQ至1MQ變化時(shí)，信號(hào)源開路電壓為50mv~100mv時(shí)，放大器誤差不大于1%4、 要求共模抑制比$60dB5、 設(shè)計(jì)電源；6、 焊接：采用實(shí)驗(yàn)板完成，不得使用面包板。4、安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書時(shí)間安排：十八周一周，其中3天硬件設(shè)計(jì)，2天硬件調(diào)試指導(dǎo)教師簽名： 年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"1原理與器件的選擇 1\o"CurrentDocument"LM7815、LM7915的簡(jiǎn)介 1\o"CurrentDocument"0P07CP集成芯片的介紹 2\o"CurrentDocument"2工作原理及原理圖 3\o"CurrentDocument"2.1框圖 3\o"CurrentDocument"2.2直流電源的電路圖及原理 32.3高輸入阻抗差動(dòng)放大器的電路圖及原理 5\o"CurrentDocument"3Protues仿真與結(jié)果分析 7\o"CurrentDocument"3.1仿真波形圖 7\o"CurrentDocument"3.2結(jié)果分析 7\o"CurrentDocument"4電路焊接 8\o"CurrentDocument"5心得體會(huì) 9\o"CurrentDocument"6致謝 10\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 11摘要要實(shí)現(xiàn)高輸入阻抗一個(gè)重要的任務(wù)就是要能夠抑制零點(diǎn)漂移，另一個(gè)重要的任務(wù)就是能夠放大偏差信號(hào)。抑制零點(diǎn)漂移的可以采用下面幾種方法：（1）利用直流負(fù)反饋，穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。（2）采用溫度特性較好的高性能器件。（3）采用溫度補(bǔ)償法，利用熱敏器件的參數(shù)隨溫度變化而變化的特性，抵消電路隨溫度變化而變化的影響。采用差分放大電路，利用特性相同的對(duì)管，使它們的溫度漂移互相抵消。本實(shí)驗(yàn)是以集成芯片OPO7C設(shè)計(jì)的高輸入阻抗放大電路。為了提高輸入阻抗，電路采用同相輸入端加信號(hào)電壓的方法，同時(shí)為了保證兩個(gè)信號(hào)源都加到運(yùn)放的同相輸入端，采用兩個(gè)同相放大電路組成第一級(jí)放大。電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，除了具有高輸入阻抗外，還具有很高的共模抑制比性能，第二級(jí)為差動(dòng)放大電路。該電路可用于信號(hào)源有公共地端和不接地兩種情況。直流電壓源采用的是LM7815、LM7915，型號(hào)的集成穩(wěn)壓芯片組成的具有同時(shí)輸出的+15V、-15V電壓的穩(wěn)壓電路。并用PROTUES仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行仿真。關(guān)鍵字：0P07C；LM7815；LM7915；高輸入阻抗；高共模抑制1原理與器件的選擇1.1LM7815、LM7915的簡(jiǎn)介D-FAK2TO-220GND外殼接地D-FAK2TO-220GND外殼接地131.Input輸入1.Input輸入1 23 2.GND接地3.Output輸出Para>eter參數(shù)Symbol符號(hào)Value數(shù)值單童InputVoltage輸人電壓(forVO=5Vto18V)VI35V(forVO=24V)VI40VThermalResistanceJunction-Cases熱陰(結(jié)到殼)(TO-220)R9JC5■C/WThermalResistanceJunction-Air^阻(結(jié)到空氣)(TO-220)R9JA65■C/WOperatingTemperatureRange工作溫度范圍TOPR0心+125■CStorageTemperatureRange儲(chǔ)存溫度范圍TSTG-652+150■C圖1.1LM7815的引腳圖三端穩(wěn)壓集成電路極限參數(shù):TO-220GND1.GND接地1 2 3 2.Input輸人圖1.2LM7915的引腳圖3.Output圖1.2LM7915的引腳圖三端穩(wěn)壓集成電路極限卷數(shù):Parapeter參數(shù)Symbol符號(hào)Value數(shù)值單僅InputVoltage輸入電壓(forVO=5Vto18V)VI35V(forVO=24V)VI40VThermalResistanceJunction-Cases熱阻(結(jié)到殼)(TO-220)R9JC5■C/WThermalResistanceJunction-Air熱阻(結(jié)到空氣)(TO-220)R9JA65■C/WOperatingTemperatureRange工作溫度范圍TOPR0"+125■CStorageTemperatureRange儲(chǔ)存溫度范圍TSTG-65"+150■CLM7815輸出為+15V，最大電流為2.2A。LM7915輸出為-15V，最大電流為2.2A。三端集成穩(wěn)壓器LM7815、LM7915引腳及參數(shù)如圖所示。1.20P07CP集成芯片的介紹1.30P07CP的實(shí)物圖0P07CP共有八個(gè)引腳，引腳圖如圖1.4所示OffsetNull1 1 I"InvertingInput 2 |■Jon-invertingInput 3 |心4匚J/']8OffsetNull2J沁*]6Output/]5 N^-.1.4OP07CP的引腳圖0P07集成運(yùn)算放大器屬于低溫度漂移型集成運(yùn)放，0P07失調(diào)電壓小且不隨溫度變化而變化。0P07主要性能參數(shù)見表1.5所示，表1.5OP07集成運(yùn)放特性VCC+=15V，VCC-=-15V,TA=25°C參數(shù)OP07CP型集成運(yùn)放

失調(diào)電壓Vo(uV)150失調(diào)電流I[0(nA)6共模輸入電壓范圍VICR(V)±15開環(huán)差模增益AVD(dB)100共模抑制比Kcmr(dB)100單位增益帶寬BWg(MHZ)0.52工作原理及原理圖2.1框圖2.2直流電源的電路圖及原理集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的±15輸出電壓的穩(wěn)壓電源電路如圖2.1所示,5-圖2.1輸出正負(fù)電壓的直流電源電路圖直流電源的原理框圖及波形圖如圖2.2所示,圖2.2直流電壓源框圖及波形正負(fù)直流穩(wěn)壓電源原理1、電源變壓器的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換成為整流電路所需要的交流電壓u2。2、 整流和濾波電路。在穩(wěn)壓電源中用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動(dòng)直流電壓u3。濾波電路一般是由電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U1。U1與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為U1二1.2U2在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為URM=dU2。穩(wěn)壓電路。由于輸入電壓u1發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓U1會(huì)隨著變化。為了維持穩(wěn)定的輸出，采用穩(wěn)壓器LM7815、LM7915和一些外部元件構(gòu)成穩(wěn)壓電路。元器件選擇1）集成穩(wěn)壓器選擇LM7815、LM7915其輸出電壓+15V和-15V，最大輸出電流I 二2.2A，omax濾波電容C=1000uF,C1=0.33uF，C2=0.1uF,C3=220uF。2） 選擇變壓器。計(jì)算可知，變壓器的功率選擇12W。3） 選用整流二極管和濾波電容，二極管選擇IN4001，濾波電容選擇1000uF的電解電容。

2.3高輸入阻抗差動(dòng)放大器的電路圖及原理1、高輸入阻抗三運(yùn)放放大電路原理，該電路常用于監(jiān)測(cè)信號(hào)的前置放大和各種數(shù)據(jù)放大,因而有時(shí)也稱數(shù)據(jù)放大電路。采用OPO7CP集成芯片，采用同相輸入端提高輸入阻抗，為了保證兩個(gè)信號(hào)源都加到運(yùn)放的同相輸入端，采用兩個(gè)同相放大電路組成第一級(jí)放大。第一級(jí)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，除了具有高輸入阻抗外，還具有很高的共模抑制比性能，第二級(jí)為差動(dòng)放大電路。電路圖如圖2.3.1所示,U1(V+)VALUE=15.U.1AMP=50m7ObFFSET=0'''FREQ=10'PHASE=0'''°'THETA=0?32coR4incv-)￡VALLE=-15^二OP07CR'2兮..R5-?IVALLz=-15200k-<TEXT>R1?10k?<TEXT>20k?<TEXT>10k??AMP=50m7ObFFSET=0'''FREQ=10'PHASE=0'''°'THETA=0?32coR4incv-)￡VALLE=-15^二OP07CR'2兮..R5-?IVALLz=-15200k-<TEXT>R1?10k?<TEXT>20k?<TEXT>10k??<TEXT>;63'r-U3■■I|2(V-iVALL：=-15??R6??OP07C?u吒燈汶罷#2一3OP07C<TEX-T>-■■10k■?“<TEXT>R7.200k-<TEXT>圖2.3.1高輸入阻抗放大電路圖第一級(jí)放大主要用來(lái)提高整個(gè)放大電路的輸入阻抗，第二級(jí)采用差動(dòng)電路用以提高共模抑制比。電路優(yōu)點(diǎn)是差模信號(hào)按差模增益放大，遠(yuǎn)高于共模成分。決定增益的電阻R1，R2，R5,R4理論上對(duì)共模抑制沒(méi)有影響。運(yùn)放差分放大電路的特點(diǎn):1）高輸入阻抗。被提取的信號(hào)時(shí)不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的微弱信號(hào)，為了減少信號(hào)源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器的輸入阻抗。若信號(hào)源的內(nèi)阻為100K，則放大器的輸入阻抗應(yīng)大于1MQ。2）高共模抑制比。信號(hào)工頻干擾以及所測(cè)量的參數(shù)以外信號(hào)的干擾一般為共模干擾，前置級(jí)必須采用kcm較高的差動(dòng)放大形式，減小共模信號(hào)的干擾。低漂移、低噪聲。組要作用是對(duì)信號(hào)源影響小，獲得信號(hào)能力強(qiáng)，以及能夠使輸出穩(wěn)定。運(yùn)放差分放大電路放大倍數(shù)計(jì)算。設(shè)輸入電壓：VI二匕廠V2則VI=[R1/(R1+R2+R3)](V01-V02)所以第一級(jí)放大倍數(shù)AV1=(V01-V02)/VI=[1+(R2+R3)/R1]第二級(jí)輸出電壓放大倍數(shù)為VO=(1+R6/R4)(R7/R5+R2)V02-(R6/R4)V01當(dāng)R7=R6,R4=R5日寸VO=-R6/R4(V01-V02)所以第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為AV2二-R6/R4當(dāng)R4=R5,R7=R6,R2=R3時(shí)，第一級(jí)和兩級(jí)總的電壓放大倍數(shù)為AV1二1+2R2/R1AV=AV1?AV2=-R6/R4(1+2R2/R2)輸入信號(hào)為共模信號(hào)時(shí)VI1=VI2=VIC,AVC=VO/(VI1-VI2)=0kcmR=|AVD/AVC|=^本實(shí)驗(yàn)取R5=R6=10K,R4=R7=200K,R2=R3=20K,R1=1OK。兩級(jí)放大的總增益為兩個(gè)差模增益的乘積Avd=-(R4/R5)(1+2R2/R1)=100所以此電路具有輸入阻抗高，共模抑制比高的特點(diǎn)。

3Protues仿真與結(jié)果分析3.1仿真波形圖在protues仿真軟件中運(yùn)行如2.3.1所示的電路圖，得到的波形圖如圖3.1所示圖3.1電路圖輸入輸出波形仿真時(shí)輸入信號(hào)幅值為50mV,頻率為50Hz的正弦信號(hào)，輸出波形的幅值為5V的正弦信號(hào),放大倍數(shù)為100倍。3.2結(jié)果分析由仿真波形知，高輸入阻抗放大電路輸入幅值為50mV的正弦信號(hào)時(shí)，由于放大電路的輸入阻抗很高，拾取信號(hào)能力強(qiáng)，所以輸如信號(hào)電壓經(jīng)放大后，輸出幅值為5V的正弦波形，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。在輸入共模信號(hào)時(shí)，輸出波形幾乎是一條直線，則共模放大倍數(shù)AyC0。所以本放大電路具有高輸入阻抗和高共模抑制特點(diǎn)。4電路焊接焊接工具電烙鐵，焊錫，烙鐵架，導(dǎo)線，松香，鉗子，電路板焊接步驟第一，先對(duì)電路圖中各個(gè)的器件要完全了解它們的極性和每個(gè)引腳的作用;第二，對(duì)照電路圖在電路板上放上元器件，大概了解各器件布局和位置；第三，根據(jù)器件位置，設(shè)計(jì)焊接路線走向，適當(dāng)用鉛筆做記號(hào)；第四，對(duì)照電路圖焊接實(shí)物；第五，檢查電路及連線。5心得體會(huì)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了自己的理論水平，提高了自己的動(dòng)手能力。在制作電路的過(guò)程中更是學(xué)到了許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如電路板的布線、元器件的識(shí)別和整機(jī)的調(diào)試等各方面的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)到了許多課本上沒(méi)有的知識(shí)，得到了很大的鍛煉。實(shí)習(xí)了兩個(gè)星期的，我們學(xué)會(huì)了很多東西，培養(yǎng)了動(dòng)手能力也為我們以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這兩周的課程設(shè)計(jì)，先不說(shuō)其他，就天氣而言，確實(shí)很艱苦。受副熱帶高氣壓影響，江南大部這兩周都被高溫籠罩著。人在高溫下的反應(yīng)是很遲鈍的，簡(jiǎn)言之，就是很難靜坐下來(lái)動(dòng)腦子做事。天氣本身炎熱，加之機(jī)房里又沒(méi)有電扇、空調(diào)，故在上機(jī)仿真時(shí)，真是艱熬，坐下來(lái)才一會(huì)會(huì)，就全身濕