模拟电路程控放大器设计.docx

模拟电路课程设计报告 设计课题：程控放大器设计 目 录 一 、 内容提要 二 、 设计任务和要求 三、 总体方案选择的论证 四、 单元电路的设计、元器件选择和参数计算 五、 绘出总体电路图，并说明电路的工作原理 六、 组装与调试，内容含 七、 所用元器件的编号列表 八、 设计总结 九、 列出参考文献 原创力文档 下 载 高 清 无 水 印 程控放大器设计 一 内容提要 本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器 的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。 二 、 设计任务和要求 设计和实现一程控放大器，增益在10～60dB 之间，以10dB步 进可调；当增益为40dB 时， - 3dB 带宽≥40kHz.电压增益误差 ≤10%,最大输出电压≤10V。不可用专用集成块 三、 总体方案选择的论证 用模拟开关来控制运算放大器的反馈网络 简要原理：通过开关的闭合和断开开来获得6种不同的增益。 优点：电路简单，易于焊接 缺点：频率稳定度不高 四、 单元电路的设计、元器件选择和参数计算 1、单元电路的设计 (1)通过CC4051 模拟开关对输出电阻进行控制选择 原创力文档 下 载 高 清 无 水 印 CC4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3 位地址码ABC 来决定。 C、B、A 为二进制控制输入端(9、10、11端)改 变C、B、A 的数值，可以译出8种状态，并选中其中之一，使输入 输出接通。 (CC4051 管脚见元器件附表) 该单元电路的设计依据主要是根据CC4051 模拟开关能对输出电阻进 行控制和选择，从而实现接入电路的电阻阻值的改变，以实现相应 的功能。 (2)利用三运放构成的数据放大器(仪表放大器)对信号进行放大 仪表放大器主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1,A2 为 同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减 小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号 放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号 与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运 放A3 为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变情况下， 可明显降低对电阻R3 和 R4,Rf 和 R5 的精度匹配要求，从而使仪表 放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在 R1=R2,R3=R4,Rf=R5 的条件下，图1电路的增益为： G=(1+2R1/Rg) (Rf/R3)。 由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg 阻值实现。 其电路图如下： 图 1 仪表放大器典型结构 结合设计要求指标给出： 2、元器件选择 (1)电阻类(1%精度金属膜电阻): 150kQ 电阻(2个); 100kQ 电阻(3个); 10 kQ 电阻(4个); 20kQ 电阻(2个)。 (2)电位器类(3296立式电位器): 50kQ 电位器(1个);10kQ 电位器(1个); 5kQ 电位器(1个); 2kQ 电位器(1个);500Q 电位器(1个); 50 Q 电位器(1个); (3)芯片类： 运放芯片 (OP^07,3 片); CC4051模拟开关(1片) (4)其他元件： 万能板1块 3位微动开关1个 DIP16 管座1个 DIP8 管座3个 锡条 漆包线等。 3、参数计算(放大器增益) 增益：Av=(1+(2R1/Rg))*(-R3/R2) 选择R3/R2=3使得A3 实现对输入数据信号的三倍放大。因此可取 R3=10kQ,R2=150kQ, 同时，可选取R1=150kQ, 便于进行进一步的计算。 五、 绘出总体电路图，并说明电路的工作原理 总体电路图如下： R4 R4 Al R R3 IN- Rg1 Ra R1 R 3 11 A2 R4 三运放约成的现放大器 Vee t 5 CC4051 模抓开关 816 10 o 0 a V A3 激动 开关 R2 R IN- R3 0 原创力文档 电路的工作原理：根据CC4051 模拟开关能对输出电阻进行腔制和选8.com 下 载 高 清 无 水 印 择，从而实现接入电路的电阻阻值的改变，实现相应的功能。电路 的增益： Av=(1+(2R1/Rg))*(-R3/R2), 由公式可见，电路增益 的调节可以通过改变Rg 阻值实现。 六、 组装与调试，内容含： 调试时部分波形如下 a a ~1000 | | pp YB4320G oacot 2015-6-2611:12 Rg6=297Q 原创力文档 下 载 高 清 无 水