模拟电路课程设计--程控放大器设计

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1、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

2、.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

3、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

4、。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：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）：150kΩ电阻（2个）；100kΩ电阻（3个）；10kΩ电阻（4个）；20kΩ电阻（2

5、个）。（2）电位器类（3296立式电位器）：50kΩ电位器（1个）；10kΩ电位器（1个）；5kΩ电位器（1个）；2kΩ电位器（1个）；500Ω电位器（1个）；50Ω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=10kΩ，R2=150kΩ,

6、同时，可选取R1=150kΩ，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：电路的工作原理：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，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Rg1=470kΩRg2=78.4kΩRg3=19.6kΩRg4=5.0kΩRg5=1.4kΩRg6=297Ω误差分析：由于本次设计实验购买

7、的元器件为OP07运放芯片，不是预想中的OP37芯片，因此性能不是很好，导致最终的带宽和放大倍数不能达到相应的要求，因此测量的数据主要为10dB-40dB之间；关于电路电阻方面，由于电路焊接时产生的多余阻值（如开关的电阻和焊锡的电阻等），使得最终测定的Rg的值普遍比计算值小，这是本实验的主要误差。组装与调试的方法、技巧和注意事项(1)组装与调试的方法将电路进行分块焊接，分别进行组装与调试，由于电路具有一定的复杂性，因此进行分块组装与调试有利于让实验更顺利的进行。(2)电路焊接技巧及注意事项1、首先是要准备好所有所需的

8、元器件，分清电阻与电位器的大小，确保焊接时不会搞错对象。2、排版问题，在焊接元器件之前要整体规划好整体布局，从前级再到后一级，以保证工艺上的美观。3、焊接过程中，要注意焊接到技巧，锡块不要太大影响美观，也不能太小，防止虚焊。电阻尽量卧式放置。焊接过程要尽量减少引线。4、接地线不能贪图省事，要把所有的地线统一用锡连接在一起，尽量不用导线作为引线。