多级低频电压放大器.doc

2009级模拟电子技术课程设计 模拟电子技术课程设计报告书课题名称 多级低频放大电压器姓 名学 号 院、系、部电气工程系专 业电气工程及其自动化指导教师王振玉！2011年 6 月28日课程设计任务书题目多级低频电压放大器指导教师王振玉 李文娟学生姓名王宇宁学号20096570班级方0910-2专业电气工程及其自动化设计要求：选用运算放大器1要求电压放大倍数：2. 输出电压峰峰值： 3. 输入输出阻抗：4通频带：5kHz10kHz 研室主任签字时间 年 月 日目录一、 设计目的4二、 设计要求5三、 设计方案及原理框图5四、 单元电路设计及主要元器件参数计算8五、 电路图9六、 调试及故障分析10七、 设计总结10八、 参考文献11多级低频放大电压器20096570 王宇宁摘要（宋体，小四号字）（约200字）电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。 本课程设计是对放大器对电压放大的基本应用，我们设计的二级低频阻容耦合放大器严格按照实验要求设计，能够充分满足的电压放大倍数、频带宽、输入输出电阻等实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。设计时我设计了二级三极管放大电路、可变放大倍数的二级运算放大器电路等多种方案，由于考虑到器材的限制，我们最终采用了最为简洁的两级运算放大器电路，实现了用最少的元器件实现要求功能。一、设计目的1掌握多级晶体管电压放大器静态工作点的设置与调整方法，熟悉放大器的主要性指标及其测试方法。2掌握示波器、直流稳压电源、交流毫伏表、函数发生器和电子技术实验箱等仪器设备的使用方法。3综合运用相关课程所学到的理论知识去独立完成 题设计；4通过查询相关资料，培养学生独立分析解决问题 力；5学会电路的安装与调试；6熟悉电子仪器的正确使用；7学会撰写课程设计的总结报告二、设计要求 1.要求电压放大倍数：lAul=6002.输出电压峰峰值：Up-p=10V|（RL=1k欧）3.输入输出阻抗：Ri=100k欧，Ro=50欧4.通频带：5kHz到10kHz三、设计方案及原理框图设计方案：利用运算放大器实现多级低频电压放大器，通过闭环负反馈和反向闭环负反馈来实现二级放大，通过电容和电阻来实现低频限制，运用带通滤波器来实现频率的限制设计原理：考虑到放大倍数要求不是很高，两级基本就可以满足要求，二级低频阻容耦合放大器参考方案方框图如图2-1所示，它包括信号发生器、第一级、第二级、示波器。第一级第二级在电路中用芯片LM741完成。运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的 输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括 一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 闭环负反馈将运算放大器的反向输入 端与输出端连接起来，放大器电路就处在负反馈组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。闭环放大器依据输入讯号进入放大器的端点，又可分为反 相（inverting）放大器与非反相（non-inverting）放大器两种。 图1-3反相闭环放大器非反相闭环放大器如图1-4。假设这个闭环放大器使用理想的运算放大器，则因为其开环增益为无限大，所以运算放大器的两 输入端电压差几乎为零，其输出与输入电压的关系式如下： Vout = (R2 / R1) + 1) * Vin带通滤波器：带通滤波器的作用是允许某一段怕你带范围内的信号通过，而将次频带以外的信号阻断。带通滤波器经常用于抗干扰设备中，以便接受某一视频带范围内的有效信号，而消除高频段和低频段的干扰和噪声。图1-4非反相闭环放大器四、单元电路设计及主要元器件参数计算主要参考元器件元件名型号数目电阻100千欧2电阻100兆欧1电阻30千欧1电阻60千欧1电容2.5纳法2芯片7412其中带通滤波器的计算公式如下：Au=Auo/(3+Auo)+j(f/fo-fo/f)=Aup/1+jQ（f/fo-fo/f）fo=1/2*3.14RCAup=Auo/3-Auo=QAuoAuo=1+RF/R1Q=1/3-Auo同相比例运算放大电路的计算公式如下：R2=R1/RFuO=(1+RF/R1)uI带通滤波器：五、电路图输出波形：六、调试及故障分析电路的调试 调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错，再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分有无异常现象，如果出现异常，应立即关闭电源，排除故障后重试七、设计总结：本次实验是迄今为止本人觉得意义最大也是收获最大的一次实习，身为电气工程及其自动化的学生，设计是将来我们必需的技能，是生存立业的根本，而此次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的平台，使我们的书本知识不再只是局限于大脑而是用于实践。从理论设计到仿真软件的仿真，之后又经历了方案的确定，实验器材的领取，以及不断地调试直至成功。这些过程都需要我们积极动手动脑，借鉴书本知识，联合自己的电路图予以分析。本次实验设计可以说是对于以往所学的一次检测，过程不可谓不辛苦，收获不可谓不丰厚。本次实验设计，最重要的环节还是设计，设计的成功是实验成功的基础。所以设计环节必需积极动脑，动手，查阅相关资料，以求设计成功。前面的电路设计很令人头疼，而后面的调试则是真正考验一个人的耐心的过程。我组的实验电路相对并不是很复杂，仿真也相当的成功，但是从古至今就有一个不变的真理，理论与实践是有差距的果不其然，电路的调试过程反复碰壁，预期的结果不仅出不来，甚至一点像样的波形也没有。最终通过改变实验仪器的接法和更换更精确的实验仪器，终于实验成功。这之中的过程相当磨砺人的耐心。做好本次实验的前提就是对于书本知识掌握较熟练，这样才能对出现的问题做出一定的分析和解决。此次课程设计