测量放大器_课程设计(编辑修改稿)

测量放大器_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

桥差动放大器： 利用一个放大器将双端输入信号转变成单端输出，然后通过电阻与下一级反向比例放大器进行耦合，放大主要通过后一级 的比例放大器获得，此电路的特点是简单，实现起来对结构工艺要求不高，但是其输入阻抗低，共模抑制比．失调电压和失调电流等参数亦受到放大器本身性能限制不易进一步提高，且无法抑制放大器本身的零漂及共模信号产生，虽然电路十分简单，元器件较少，但仍将其舍弃。 图一 方案一电路图 方案二： 采用比较通用的仪用放大器，如图二所示，它是由运放 A1A2按同相输入法组成第一级差分放大电路。 运放 A3组成第二级差分放大电路。 在第一级电路中， v1v2分别加到 A1和 A2的同相端 ,R1和两个 R2组成的反馈网络，引入了负反馈，两运放 A A2 的两输入端形成虚短和虚断，通过计算可以得到电路的电压增益，适当的选择电阻的阻值即可实现放大倍数的改变，并且可以将 R1用一个适当阻值的电位器代替，通过调节电位器即可实现对《模拟电子技术基础》课程设计说明书 8 放大倍数的控制。 该电路的优点是，电路简单，原件较少， A1 和 A1 两个放大器组成差分放大电路，可以有效地抑制共模信号，并且为双端输出，其共模放大倍数理论为 0，因而可以大大的提高共模抑制比，并且由于输入信号 V1 和 V2 都是 A A2 的同相端输入，根据虚短和虚断，流入放大器的电流为 0 所以输入电阻 Ri，并且要求两运放的性能完全相同，这样，线路 除具有差模．共模输入电阻大的特点外，两运放的共模增益、失调及其漂移产生的误差也相互抵消，但由于本实验要求放大倍数可以调节，通过电位器调节放大倍数，电位器的阻值无法准确获得，因而放大倍数无法准确得到，因而，本方案并不能完全满足实验要求，故舍弃本方案。 图二 方案二电路图 《模拟电子技术基础》课程设计说明书 9 方案三： 主要是对第二种方案的合理改造，如图三所示，电路前级放大仍然采用差分式输入的方式，采用双端输入双端输出，能有效的提高抑制共模抑制比，并且由于，电路了零漂的影响主要来自第一级放大，因而第一级采用了差分式输入的方式，就能有效的提高整 个电路的共模抑制能力，然后再通过 A3 进行信号变换，将双端输入信号转变成为单端出，为提高电路的共模抑制能力， A3 为节约成本仍采用 OP07，为提高其共模抑制能力以及精准度，为其加入了调零电路，并且为保证电路对称，用固定电阻 R6 与可变电阻 R7 串联后与R5 进行匹配，从而提高电路的对称性，减少温度漂移的影响，然后再接一级比例放大，通过调节 R12 的阻值即可改变整个电路的放大倍数，经过仿真测试，基本能满足实验要求，并且对于扩展部分，可以将 R12 用一个电阻网络代替，用单片机对其阻值进行控制即可满足放大倍数的调节，并且经过理 论分析基本可以满足步进为 1 的要求，鉴于以上原因，将采用本电路。 OP07 作为常用的运放主要以下特点 ： 1) 低的输入噪声电压幅度 — μ VPP ( ～ 10Hz) 2) 极低的输入失调电压 — 10 μ V 3) 极低的输入失调电压温漂 — μ V/ ℃ 4) 具有长期的稳定性 — μ V/MO 5) 低的输入偏置电流 — 177。 1nA 6) 高的共模抑制比 — 126dB 7) 宽的共模输入电压范围 — 177。 14V 8) 宽的电源电压范围 — 177。 3V ～177。 22V 9) 可替代 72 108A、 74 AD510 等电路 《模拟电子技术基础》课程设计说明书 10 图三 方案三电路图 电源电路的设计 ： 电源电路主要由变压部分，整流部分，滤波部分，稳压部分组成，在能满足实验要求的基础上，尽可能简化电路，采用的是比较常用的稳压电源电路，主要利用两个稳压芯片，LM7815 及 LM7915 产生所需要的 V15 的电压输出，其电路如图四所示： 图四 直流稳压电源电路 《模拟电子技术基础》课程设计说明书 11 由于运放需要双电源供电，因而采用双输出的变压器实现双电源的输出，运放所需要的电源为所以采用 15V 输出的变压器足以满足 要求，对于该稳压电源的基本原理简要说明如下： 图五 电路各个部分图 降压部分 ： 降压部分主要由变压器组成，由于要为双电源的运放供电，因此要采用三抽头的变压器从而可以得到相位相反的两个 15V 的交流源，输入到下一级的整流桥，变压器的型号为15V 的输出，功率要大于 10W。 整流部分： 整流部分主要由四个二极管组成的整流桥组成，依据二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利 图六 整流电压波形 《模拟电子技术基础》课程设计说明书 12 用，效率较高。 经过整流后电路中的电流及电压的波形变化如右图所示。 整流部分采用的 是成品的整流堆，耐压值要高于 45V。 滤波部分 ： 滤波部分主要有两个容量很大的电容构成，利用的是大电容充放电时间较长的原理，将整流后的波形进一步平整化，为后一级的稳压部分提供近似于直流 图七 滤波后波形 的电源，滤波后的波形如右图所示。 实验电路中电容的容量取 3300uF，足以满足实验的要求。 稳压部分 ： 稳压部分主要有稳压芯片组成，在稳压芯片两端各加一个用于频率补偿的电容，防 止产生自激，经过稳压芯片稳压后，输出基本为稳定的直流，能够满足设计电路的供电要求。 稳压芯片选用的是常用的 LM7815和 LM7915，其中， LM7815输出的是正的 15V，而 LM7915输出的是负的 15V。 尾端加的 47uF 的电容主要是用于滤除电路中可能存在的高频影响。 稳压芯片 lm7815 的主要参数： 输出电流可达 1A 输出电压有： 15V 输出晶体管 SOA 保护 7815 极限值（ Ta=25℃） VI输入电压 (VO。