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本科实验报告课程名称： 智能仪器设计 实验项目： 直线方程设计法设计放大电路及仿真实验地点： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2015年10月25日实验二：直线方程设计法设计放大电路及仿真一、实验目的二、运放电路的直线方程设计法（1）联立方程在线性放大范围内，运算放大电路的传递函数是一条直线方程：y=mxb。电路结构取决于m和b的符号，对不同的m和b的符号，可以得到4个方程，因此可以由4种不同结构的运放电路实现。VOUT= mVIN+b VOUT= mVINbVOUT=mVIN+b VOUT=mVINb对于每个方程，若要解出m和b，需要两个数据点。 例如，传感器输出的电压范围为0.10.2V，而AD转换器需要的输入电压范围为14V，则需要放大器将0.10.2V的输入信号，放大成14V的输出信号。因此有VOUT=1V对应VIN=0.1V，VOUT=4V对应VIN=0.2V，也就是如下的两个方程：1=m（0.1）+b4=m（0.2）+b联立求解，得到m=30，b=2。所以运放电路实现的直线方程为VOUT=30VIN2。（2）运放电路结构A：VOUT=mVIN+b该电路如图所示。其输出电压表达式为:（3）运放电路结构B：VOUT=mVINb该电路如图所示。输出电压表达式为：（4）运放电路结构C：VOUT=mVIN+b该电路如图所示。输出电压表达式为：（5）运放电路结构D：VOUT=mVINb该电路如图所示。输出电压表达式为：三、实验内容四、实验步骤在输入信号VIN=0.01V时，输出VOUT=1V；在VIN=1V时，输出VOUT=4.5V，VDD=5V，使用VDD作为参考电压，设计该放大器。使用运放电路结构A，将上述数据代入VOUT=+mVIN+b，得到两个直线方程：1=m（0.01）+b4.5=m（1）+b解出b=0.9646，m=3.535。因此可用运放电路结构A的电路实现。由m和b的表达式，消去（RF+RG）/RG后，有：代入m和b的值后，可以得到R1和R2之间的关系如下式表示：如果使用5%的电阻，选择R1=10k，则R2的数值应该是183.16k，最接近的阻值是180k，所以选择R1=10 k，R2=180k。得到R1和R2的数值之后，就可以由下式计算RF和RG的数值。可以得到RF=2.73RG。增益电阻RG选择10k，RF选择27k，电阻选择完毕后，将数值代回m和b的方程中，可以得到输出电压的近 似表达式为：VOUT=3.5VIN+0.97该设计中选择满摆幅运放TLV2471。该设计完成后的电路如图所示。五、实
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