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可编程仪器放大器设计 低频电子线路课程设计论文 可编程仪器放大器设计 低频电子线路课程设计论文 一 实验概述 采用通用运放LM324设计和模拟开关CD4051构成一个可编程增益放大器，其中放大器由仪器放大器（测量放大器）构成，增益控制部分由CD4051模拟开关和电阻构成。二 技术指标1. 电压放大倍数：1.、2、4、8、16五档可控。2. 输入电阻：Ri=100K。3. 输入信号电压：正弦波，有效值50mv。4. 电源电压：12v范围内可任选。三 实验仪器1 熟悉电路的工作原理。2 根据技术指标通过分析计算确定电路行驶和元器件参数。3 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。4 计算机仿真。四 实验仪器函数信号发生器、数字万用表、交流电压表、直流稳压源、LM324芯片、CD4051芯片、面包板、导线、电阻。五 设计原理1 模拟开关CD4051芯片1） 芯片原理CD4051芯片在电路中起模拟开关的作用，在电路中通过对开关A到G的控制实现对输入信号不同倍数的放大。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。C、B、A依次为高、中、低位，控制X0到X7的输出。幅值为4.520V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。2） 芯片管脚CD4051芯片引脚图3） 管脚功能说明引脚号符号功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT输入/输出端9 10 11A B C地址端3OUT/IN公共输出/输入端6INH禁止端7VEE模拟信号接地端8Vss数字信号接地端16VDD电源+2 放大电路LM3241） 芯片原理LM324是一个四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一个放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。2） 芯片管脚LM324芯片引脚图3） 电路放大部分选择 单运放电路A 原理电路LM324单运放五档可变电路B 参数确定当开关S1闭合时，；当开关S2闭合时，；当开关S3闭合时，；当开关S4闭合时，；当开关S5闭合时，。当、分别为1、2、4、8、16时，就可以确定的值，从而实现电路不同倍数的放大。 三运放电路A 原理电路三运放集成电路B 确定参数根据运算放大器的工作原理，可确定的值。由可得：；，；由叠加原理可得：；当，时，有；当=1、2、4、8、16时可分别确定的值来实现放大。六 实验内容1 电路仿真1） 方针电路参数 ，可得： 当=1、2、4、8、16时，； 取即可。2） 仿真电路图2） 仿真波形一倍放大 二倍放大 四倍放大八倍放大十六倍放大 *放大器编选 运用可编程放大器的基本电路，即运用一个运算放大器实现放大功能，因为此电路精度差，输入电阻小等缺点被摒弃。 运用仪器放大器三运放实现，其特点为： （1）输入电阻极高 由于输入级均为同相输入，对于理想运放，输入电阻为无穷大。 （2）共模抑制比极高 因为电路对称性好，其共模抑制比高于普通差放，可有效抑制共模信号，大大减小外部感应噪声的影响。 （3）增益调节方便4） 仿真数据分析放大倍数输入电压（mV）输出电压（mV）1505006325010003245019996585040073216507989653 电路设计 =1、2、4、8、16时，所接分别为；在面包板上按电路图将电路连接起来（CD4051代替开关）；将交流电压表直接与信号发生器连接，调节信号发生器，使交流电压表的读数为20mV，将信号发生器与面包板中放大器相连；用模拟开关CD4051控制A到G开关的闭合来实现不同倍数的放大；发现数据有所偏差所以修改部分的电阻，已达到放大的效果。放大倍数输入有效电压（mV）实际修改的电阻（）输出电压(mV)120R1=22018.9220R2= 4040.2420R3= 1577.0820R4= 6161.21620R5=2.54312.4七 实验总结本次课程设计让我认识了LM324芯片及CD4051芯片，而且我明白了在电脑上仿真的并不是完全正确的，通过上网查找资料，链接线路，只能初步了解仪器和实验内容，以及做法，最主要的是在面包板上进行连线，实地的操作，在过程中我遇到很多困难，但最终在讨论之中（因为有多个人是同时选中一个题目的），指出了我的不足之处，并且顺利的完成了实验，对低频器件，一些电阻电容能我也能较好的辨认，为今后的学习工作打好了基础，培养了动手能力。八 参考资料1. 大二低频课本低频电子线路-