開方運算電路

模擬電路課程設計報告設計課題：開方運算電路專業(yè)班級：電信本學生姓名： 學號：19指導教師： 設計時間：12-20開方運算電路一、 設計任務與要求用模擬乘法器設計一個開方運算電路用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計電路所需的正負直流電源（±12V）；二、 方案設計與論證：由設計任務與要求可知，本實驗設計電路分為兩個部分，分別為直流源電路部分和功能電路部分，其中直流源部分要求輸出端兩極直流電壓分別為+12V和-12V,而且要求其整流部分要采用橋式整流電路設計。功能電路部分要求分別用模擬乘法器設計一個開方運算電路。i.直流源電路部分：由以上設計要求可知，直流源整流部分要用橋式整流電路設計，后面連接用大容量電解電容做成的濾波電路，最后用集成穩(wěn)壓塊W7812和W7912保證輸出電壓為±12V，在大容量電解電容和集成穩(wěn)壓塊之間以及在集成穩(wěn)壓塊和輸出端之間，可以并聯(lián)上一些小電容，以消除高次諧波和電路的交流成分。在輸出端兩極分別接上1K電阻和一個發(fā)光二極管，用來分別電路是否正常。實驗原理圖如下所示：圖（1）ii?功能電路部分：方案一：用模擬乘法器設計一個開方運算電路實驗電路圖如下所述：

AlYxI 1JRE>lkuliiiiD.l-VA-1Ok0liiaV/VLlVvccXMM1■+US1

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-12VIviVT3p.Jx—TOD1ZV圖（2）方案二：用對數(shù)，指數(shù)運算電路實現(xiàn)開放運算電路。EJTNPNVIRTUALQ1EJTNPNVIRTUALQ1電路圖為：圖（3）Pl

-VA-

lkOhmU1IVI~電路圖為：圖（3）Pl

-VA-

lkOhmU1IVI~1VTIkOhm=—K'\10A"Vf令k=2（k+K）3 1 2 'v二=—K'\10A"Vf令k=2（k+K）3 1 2 'v二v,a=1，得：v=v2xy ox可得:對數(shù)運算電路如圖所示：U二0fi+R]〔5RJUInE-

tRI3REJTNPNVIRTUALQIlkOhmR1-VA-lkOlllLLU1對比案二要用到四個集成快,IVI~1EJTNPNVIRTUALQIlkOhmR1-VA-lkOlllLLU1對比案二要用到四個集成快,而且對于集成塊uA741所組成的電路很容易產(chǎn)生較大的誤差，而且一個UA741就需要引出四個夾子以上，如果結果沒有出來，檢查錯誤也好困難，必須要逐級檢查和調(diào)試才可能得出結果，所以比較方案一，方案二容易出錯，并且由多個運算電路組合的電路，誤差太大，而且必須一步調(diào)節(jié)電路，小信號不容易出來，而方案一比較簡單，焊接相對方案二比較簡單，誤差比較小，參數(shù)比較容易，簡單。誤差不會很大，而且結果比較容易出來，可以減少時間，等等，所以綜上所述，方案一比方案二更好，所以在焊接電路板時選擇方案一。、單元電路設計與參數(shù)計算:1?直流源電路部分電路設計以及參數(shù)計算：⑴整流電路部分電路圖、形圖及其參數(shù)設計:DIODEVIPTWEDEVIRTUAL'l-'IZZOV50HzUDeg-4rAL'l-'IZZOV50HzUDeg-4rALTPQ10DIODEDIODEVIRTUALR1lkOhm圖（5）圖（6）變壓器副邊電壓通過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電壓，單相橋式整流電路的輸出波形如圖所示?？梢钥闯?，它們均含有較大的交流分量，會影響負載電路的正常工作，所以為了減小電壓的脈動，需要通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。整流元件參數(shù)：在選擇整流二極管時，主要考慮兩個參數(shù)，即最大整流電流和反向擊穿電壓。在橋式整流電路中，二極管DI、D3和D2、D4是兩兩輪流導通的，所以流經(jīng)每個二極管的平均電流為原理中得出。在v2正半周時，DI、D3導通，D2、D4截止。此時D2、D4所承受的最大反向電壓均為v2的最大值，即%=磯同理，在v2的負半周，D1、D3也承受到同樣大小的反向電壓。所以，在選擇整流管時應取其反向擊穿電壓VBR>VRM。（2）濾波電路：

T1NLTPQ4162 DI、褊— 1r1 1pinn3 1B4B42 -H—luF>lkOhm圖（7）（切（切(C)(8)電容濾波電路輸出電壓平均值分析圖:UOAVTT~1(C)(8)電容濾波電路輸出電壓平均值分析圖:UOAVTT~17TT當負載開路時：UU Omax Omin2圖（9）當RLC=（3~5）T/2時：考慮電網(wǎng)電壓波動，電容的耐壓值應大于所以在選擇電容時其耐壓值應大于1.2U2，電容越大越好，其級別應在千uF以上。接入濾波電路理想情況下，應該將交流分量全部慮掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而，于濾波電路為無源電路，所以接入負載后勢必會影響其濾波效果，所以要通過穩(wěn)壓電路，使輸出電壓具有一定的穩(wěn)定性.⑶穩(wěn)壓電路部分：圖（10）交流電壓通過整流、濾波電路后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當電網(wǎng)波動或者負載變化時，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能就是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得較高的穩(wěn)定性。

元件參數(shù)：由于本實驗要產(chǎn)生±12V的恒流源，所以在選擇集成塊時選7812和7912。其中LM7812和LM7912的管腳示意圖如下所示正電壓（7800系列）LM7912II正電壓（7800系列）LM7912II輸公輸公驗輸輸公輸公驗輸入共出洪入出入共出洪入出圖（11）2?功能電路部分電路設計以及參數(shù)計算:電路圖如圖所示:圖（11）2?功能電路部分電路設計以及參數(shù)計算:電路圖如圖所示:^lkOhnR1H'L10kOhmVI^_-ZSVVI^_-ZSV~TJP3lkOhm<1ZV模擬乘法器使用：模擬乘法器除了自身能夠?qū)崿F(xiàn)兩個模擬信號的乘法和平方運算外，還可以和其他電路相配合構成除法，開方，等等運算電路。若電路引入的是負反饋，則u=u=0

為虛地，i=i為虛地，i=i，即:12—u U, 1=—0-R R12R2*URiiRu二Ku2U=—TOo* *KR* i故’為了使根號下的為正數(shù)，U1和k必須符號相反’因此’由于U1和U0極性相反，故當U<0,k>0時運算關系式應為：u=■-R2U1根據(jù)模擬乘法器同相比1 0VRk'1R例系數(shù)K=0.1,且由u=U得=1令R=1k0 即R=10k0o'1Rk 1 21R=R//R=10kG3 1 2四、總原理圖及元器件清單：1.總原理圖：⑴橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路:DIODE_VIRTUALDIODE_VIPTUAL330q)uF-P0LC3CIODIODEVIRTUALU3L1I7812CTalkOhmIJ.：J：.：：uF-PULDIODE_ffIRTnALID4LED丄IkOhiaDIODEVIRTUALClDIODE_VIRTUALDIODE_VIPTUAL330q)uF-P0LC3CIODIODEVIRTUALU3L1I7812CTalkOhmIJ.：J：.：：uF-PULDIODE_ffIRTnALID4LED丄IkOhiaDIODEVIRTUALClXMM20.luF-POL圖(13)(2)開方運算電路:

nx1OkOhmIkOhmJlr丄_?Al-x-SvVLD12Vnx1OkOhmIkOhmJlr丄_?Al-x-SvVLD12V圖（14）2.元件清單：元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注（單價）變壓器原邊幅邊電壓15元D1D2D3D4D5D6普通二級管60.2元C1電容C=3300uf20.5元C2電容C=O.1uf20.2元C3電容C=220uf20..2元C4電容C=0.33uf20.2元781211元791211元R1R2電阻1k20.1元D發(fā)光二級管20.5元模擬乘法器AD633JN120元R3電阻10k10.5元R1電阻1k20.1元R2電阻1k10.2元圖(15)五、安裝與調(diào)試：安裝：準備好所有的元件后，先在萬能板上做個大概的排位，布局好了以后，將元件一個一個焊好，注意不要有虛焊點。接著用萬用表的歐姆檔逐個焊點測試看有無虛焊點，再檢查因一次電路，在確定一切都正常后就可以進行通電了。首先，從最后的輸出端進行測試看看電壓或電流符不符合要求，如符合要求說明電路成功。如不符合，則需要檢查看看是哪里出了問題。最初看看有無電壓，如果有就是數(shù)值不正確，最好從最后面查起。如果連電壓都沒有，則應該從電壓查起。并逐步檢查到穩(wěn)壓塊附近。調(diào)試步驟：⑴橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路的調(diào)試步驟：接通電源后，首先靜態(tài)幾分鐘，如無異常，無怪味，方可進入正常測試。否則應斷開220V電源，排除故障。電路無故障，測量相應點波形，一般為變壓器輸出或橋堆輸入交流波形及大小，整流濾波輸出或穩(wěn)壓器輸入波形及電壓大小，最后輸出電壓大小及紋波電壓大小，測量時在額載荷下進行，速度要快。若要觀察濾波電容變化對輸出影響，可在斷開電源后更換。波形如所示：

圖(16)⑵功能電路部分調(diào)試步驟：根據(jù)所設計的電路圖焊接電路板，將安裝焊接好的電路，按電路圖用萬用表調(diào)節(jié)好電位器在一定的阻值內(nèi)，應注意不要有虛焊點。進入正常測試，接通電源，然后通過改變直流小信號來觀察輸出電壓，使得輸出的數(shù)據(jù)與輸入端的數(shù)據(jù)符合設計要求，如若有錯則應整改，然后再進行以上調(diào)試，直至得到想要的結果，調(diào)試要非常有耐心和細心，盡量調(diào)節(jié)得到最理想的結果。就可以進行對該電路的性能測試了。(1)開方運算電路：輸入電壓為-25V：

2.輸入電壓為-IV：3.輸入電壓為-2V：2.輸入電壓為-IV：3.輸入電壓為-2V：圖（17）圖（18）圖（19）六、性能測試與分析:1?橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊正負直流電源電路的測試及分析:⑴測試的數(shù)據(jù)：變壓器原邊電壓：變壓器的副邊電壓：穩(wěn)壓器輸入電壓：穩(wěn)壓后的輸出電壓：⑵數(shù)據(jù)及誤差處理：變壓器副邊：濾波電壓：穩(wěn)壓電壓：開放運算電路的測試及分析：數(shù)據(jù)如下：誤差處理：誤差分析：?在焊接直流源時，不能做到所有器件都做到絕對對稱，使得最終直流源的輸出電壓不對稱。?焊點存在毛刺，導致信號通過時存在一定的阻力，或出現(xiàn)虛焊。?調(diào)試時，可調(diào)電位器不可能調(diào)到絕對理想的位置，導致結果存在偏差。?測試時電表內(nèi)阻串入回路造成的誤差。?儀器的精度不夠，無法精確的測出結果。?正負12V的電源不對稱，電阻不是標準的電阻。七、結論與心得：(1)結論：?通過上面的數(shù)據(jù)可以得出開方運算電路可以實現(xiàn)開方的功能。?通過直流電壓源可以得出，任意改變電路板上的電容，可以輸出電壓在0V—220V之間。心得：八、參考文獻：童詩白、華成英編《模擬電子技術基礎》高等教育出版社彭介華編《電子技術實驗與課程設計》高等教育出版社青木英彥(日)著周難生譯《模擬電路設計與制作》科學出版社王港元編《電工電子實踐指導》江西科學技術出版社陳立王、趙薇薇編《模擬電子技術基礎實驗與課程設計》清華大學出版社許素貞、杜群羊、吳海青等編《模擬電子技術基礎與應用實例》北京航空航天大學出版社清華大學出版社勞五一?勞佳.編《模擬電子電路分析、設計與仿真》

清華大學出版社專業(yè)：電子信息工程班級：電信本學號:19姓名:設計任務與要求土源電流路席電電算>運竝方牖開賊個曲計儺設冶