高输入电阻、高增益反相比例运算电路

《模拟电路课程设计》高输入电阻、高增益反相比例运算电路院系：物理与电气工程学院班级：姓名：学号：指导老师：李建法老师成绩：日期：2011年12月20日高输入电阻、高增益反相比例运算电路一、设计任务与要求设计一个电压增益1000,输入电阻500M欧反相比例放大电路。用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。我们知道直流电源可由四部分构成，变压器，桥式整流电路，电容滤波电路及集成稳压电路构成。通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。二、方案设计与论证（一）设计一个T型网络与逆函数型相结合的电路，通过选择合适的输入电阻Ri及反馈电阻Rf，使得输入电阻及电压倍数达到实验要求其原理图为：U1UA741CP3247651U2UA741CP3247651R1100k¦¸Rf22100k¦¸R100k¦¸R11100k¦¸R1220k¦¸Rf2100k¦¸Rf1110k¦¸Rf3100¦¸Rf10k¦¸Rp1k¦¸Rf11300k¦¸1320570VDD12VVDD12VVDDVDDXMM140XFG1XMM20VEE-12VVEE-12VVEEVEE986稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。+电源+整流+滤波+稳压+u1u2u3uIU0_变压器_电路_电路_电路_（a）稳压电源的组成框图u1u2u3uIU00t0t0t0t0t（b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程稳压电路原理图：T1TS_AUDIO_10_TO_1D11N4007D21N4007D31N4007D41N4007C13.3mFC23.3mFC3220nFC4220nFC5470nFC6470nFC7220uFC8220uFU1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGELED1LED2D51N4007D61N40071324R11kΩR21kΩ1213V1220Vpk50Hz0°X1FUSE5690811三、单元电路设计与参数计算（一）高输入，高增益反相比例运算电路设计T形网络反相比例运算电路及原理电路图如图U1OPAMP_3T_VIRTUALR11kΩR21kΩR41kΩR31kΩR51kΩ201034电路中电阻R2、R3、R4构成T形节点1的电流方程为312iUURR3点电位231RUiURR3和R4的电流分别为341313URiURRR423iii输出电压2244oUiRiR整理得出242413(1)ioRRRUURR总电路图中A2为主放大器，即具有高增益的反相放大器；A1为辅助放大器，接成反相器，A2输出通过它经T型电阻网络向主放大器提供输入回路电流，以便提高电阻的输入电阻。电路的闭环增益可表示为1）放大倍数Au的计算2123()/fFFFFOVIfRRRRRVAVR补偿电阻Rp为123123[(//)](//)fFFFpfFFFRRRRRRRRR电路的输入电阻为231[(//)]fFFIfFRRRRRRRR通常R》（RF2//RF3），则2）输入电阻Ri的近似计算：1fIfFRRRRRR为了保证应用电路不发生震荡，应使（Rf+R）》RF1。利用瞬时极性法可以判断出电路中除了通过倒T形网络接反相输入端引入负反馈外,还采用了逆函数型反馈。当信号源为有内阻的电压源时,正反馈的结果使输入端的动态电位升高。这种通过反馈使输入端动态电位升高的电路,称为自举电路。（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）。直流源四个组成部分分析：1、电源变压器。1、电源变压器。其电路图如下：由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于15V，由现有的器材可选变压后副边电压u2为-15V和+15V的变压器。为了确保电路的安全，在电路前先安装保险管。2、整流电路。其电路图如下：桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。3、滤波电路。其电路图如下：滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。4、稳压电路。三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由于本课程设计要求±12V的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管，要注意对稳压块的保护，所以安装保护二极管，最后的输出部分应装发光二极管，观察电路是否导通。四、Ⅰ、直流源动态调试将变压器插头插至220V交流电后，开始测变压器的副边电压U2及滤波输出电压U1、U2还有稳压管输入电压Ui1和Ui2，最后测试Uo1和Uo2。这几个步骤应按顺序进行，若其中某一个步骤出现问题，应及时停下进程，切断电源，查找和想法排解故障。Ⅱ、高输入、高增益反相比例运算电路动态调试1、先用仿真软件将原理图仿真，观察其是否符合理论结果。仿真结果如下：输入波形如下：输出波形如下：可知原理图符合实验要求，达到预期结果。五、总结本次的课程设计，培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力；我觉得课程设计对我们的帮助是很大的，它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来，加强我们对学过的知识的实际应用能力！在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，同学们共同协作，解决了许多个人无法解决的问题；在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。但是由于水平有限，课程设计难免会有一些错误和误差，还望老师批评指正。八、参考文献[1]华成英童诗白，模拟电子技术基础，北京，高等教育出版社，2006[2]陈大钦,电子技术基础实验，北京，华中理工大学电子学教研室,2007