分贝测量电路的设计

第第#页分贝测量电路的设计摘要：测量实践中，常用分贝来表示放大器的增益、噪声的电平等参数。分贝值被定义为被测量对某同一类基准比值的对数值。本实验就通过设计的电路测量电压的分贝值。本文设计了一个分贝测量电路，电路由对书运算电路，差动放大电路和通向放大电路组成，能够对电压的分贝进行测量。关键字：分贝测量；对数运算电路；差动减法电路1.概述电平”，指的是电路中的两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值在电路中如果要准确地了解某一点或某一处的电平，则需要借助于一个测量电平的单位，这个测量单位便是“分贝”。分贝是无线电电子技术中一个较为特殊的测量单位，它既可表示功率，又可表示电压，它是这样得来的：假定一个放大电路，它的输出功率为P2，输入功率为P1，将P2/P1的比值取常用对数，即lg(P2/Pl),所得结果用“贝尔”作单位，即贝尔数二lg(P2/P1)。由于贝尔这个单位太大，我们取它的1/10作为单位，称为“分贝”，并用符号“dB”来表示。其结果为：分贝数=10Xlg(P2/P1)；分贝是用来表示电平高低的单位，也是用来表示电信号增减程度的计量单位，分贝这个单位也可由两个电压的比值通过取“对数”而得来。即：分贝数=20Xlg(V2/V1)。本实验主要要求设计一个分贝测量的电路，由实验电路原理框图分析：该实验主要通过两个对数运算电路，一个差动放大电路，以及一个同向放大电路来测量出电压的分贝值。2.方案设计其原理框图如下：图1原理框图电路工作原理及设计说明电路沿着传输线进行传输时，其能量会衰减(有放大器时会产生放大，即增益)。用对数来表示这种关系非常方便，常表示为输入功率P1与输出功率P2之比的常用对数，其单位为分贝(db)；分贝数=101g(P2/P)在实际测量中,测量电压U1,U2比较方便，这时根据P=U2/Z的关系，在阻抗一定的情况下，S二20lg(U/U)。零电平作为计算的标准，通常规定600Q的负载电阻输出O1O21mW的功率的电平。根据以上关系可计算出零分贝使对应的电压为0.775V。在电路中，U5,U1为对数放大器，V2为被测电平，V1为基准电压。U5和U1的输出分别与V2和V1为对数关系。U4为差动放大器，其输出与V2同V1之比为对数关系，U2为同相放大器，其输出数值等于被测功率的增益。实验中通过了三个电

路实现了分贝的测量，下面就这几个电路做出逐一的分析。3.1对数运算电路在忽略晶体管基区体电阻压降且认为晶体管的共基电路放大系数a=l的情况下，计算出输出电压，和二极管构成的对数运算电路一样，运算关系仍受温度的影响，而且在输入电压较小或较大的情况下，运算精度变差。在此运算电路中使用了U和U两个型号为741的运算放大器，以及Q和Q两只型号都为2N17111512三极管，1加上5几个定值的电阻。12输出电压（1）：U=-U=-UInVIRO1BETrS1图一对数运算电路（1）输出电压（2）：U=-U=-UInVIRO2BET2S2图2运算电路(2)3.2差动放大电路因为电路有两个输入，且参数对称，则U二RR(U-U)电路实现实O353O2O1现了对输入差模信号的比例运算。U14VS2637R6+5174112kohmIkohm12kohm]V9-^-15V12kohmU14VS2637R6+5174112kohmIkohm12kohm]V9-^-15V12kohm9nnnhmKey=訂50%|R14V5-=_-15V'12kohm图3差动放大电路

3.3同相比例放大电路此电路引入电压串联负反馈，故可以认为输入电阻无穷大，输出电阻为零，根据虚短虚断的概念，集成运放的净输入为零，即U二U二U说明集成运放有共模输入电压。所以U=(1+RR)U。上式表P1NO421O3明U和U同相且前者大于后者。O4309080U209080U2R15图三同相比例放大电路电路性能指标的测试4.2理论计算因为U>>U，得到BETi=ai沁IeuBEutcESU=UIni:iBETc's输出电压U=-U=-UInVIR=14.150VO1BE1T2'S2同理u=-U=-UInVIR=881.740mVO2BE2T1'S2U二RR(U-U)=881.740mV-14.150V=-13.16826vO353O2O1

(3)L=-20lg750.775=-39.82dB4.3实验测量数据记录uuuBE2o1o2BE1uIclultiieter-...Ef-872.313mVA|pTTG|dB|rf-涸…Iu分贝值■56.904dBAuuuBE2o1o2BE1uIclultiieter-...Ef-872.313mVA|pTTG|dB|rf-涸…Iu分贝值■56.904dBA|V|G|pF■+3?159護

尺jJ■凹r=-|Set...u结论通过对分贝测量电路的仿真，能够求得相对电压电平，与计算值相比较存在一定的误差，通过调节同向比例的放大可减小，这主要由器件的本身特性所决定的，在电路的配置方面存在不合理性！有待进一步改进。性价比实验中采用的都是廉价的器件，主要是为了节省电路的成本，是在不失效果的情况下，做好分贝的测量。课设体会及合理化建议已经大二下了，我也经历过三次课设了。但这次课设给我留下了最深的印象。因为这次实验完全由自己动手做成，而且在这期间学会了Multisim软件的运用。这一切都不开老师的帮忙，孙老师不光借软件的盘，还有书给我，对我们提出的问题也很细心的解答。希望以后的课设题能更贴近实际生活，让学生能更好的置

身其中！附录I元件清单序号编号名称型号数量1U,U,U,241U5运算放大器74142V,V,V,V3467电源15V53V1电源75V14V2电源0.775V15V,V85电源-1526R,R,R,R,R916131415电位器47kQ57Q,Q12三极管2N171128R,R1011定值电阻1kQ29R,R,R,R,R,R123456定值电阻12kQ610R8定值电阻80Q1附录II整体电路原理图参考文献［1］童诗白、华成英主编者。模拟电子技术基础。［M］北京：高等教育出版社，2006年［2］张永瑞等编著。电子测量技术基础。［M］西安：西安电子科技大学出版社，2002年,P68［3］张咏梅，陈凌霄编著。电子测量与电子电路实验。［M］北京：北京邮电大学出版社，2000.9.P31［4］林占江主编。电子测量技术。［M］北京：电子工业出版社，2003.9.P111.［5］谭博学主编.集成电路原理与应用。［M］北京：电子工业出版社，2003年［6］赵淑范、王宪伟主编电子技术实验与课程设计。［M］