步进式程控放大器设计.doc

模拟电子技术基础课程设计

步进式程控放大器

专业：电气工程及其自动化
班级：电本1254
姓名：李**
学号：12322454**
指导老师：陈因

日期：2014/6/23~2014/6/27

目录

一、 设计的目的········································1
二、 设计的内容················································6
三、 设计的任务和要求···············································3
四、 方案的选择············································4
五、 实验数据及处理··································5
六、 结论仿真图的展示···········································
七、 实际放大倍数计算································
八、 总结与心得····················································6

一、设计的目的：
设计一个采用步进方式进行放大倍数调整的放大器。通过设计使学生了解所学的电子技术课程的理论知识在生产实际中的综合应用。加深学生对所学的理论知识与实际的应用的结合，全面提高学生分析、判断、解决问题的能力，拓宽知识面，系统的进行电子电路的工程实践训练。使学生对所学知识的应用能力、查询资料能力及书写报告能力，有一个较大的提高，为毕业设计打下一定的基础。
二、设计的内容：
1.设计一个步进式程控放大器。
2.对给定的电路要求及参数指标，分单元进行设计。对电路参数进行必要的计算，选择元器件参数。
3.画出完整的电路原理图。
4.对设计的电路进行仿真验证（可分单元进行仿真）。
三、设计的任务和要求：
1.技术指标：
（1.）电压放大倍数范围：30~100，步进调节单位10。
（2.）电压放大倍数可由按键或开关控制，并满足Uo=-NUi。
（3.）Ui是缓慢变换的真流信号。
（4.）输入电阻≥10MΩ。
2.画出程控放大器的电原理图（电路及所用元器件自定）。
3.对设计的电路进行仿真验证（可分单元进行仿真），给出仿真验证的结果。
4.每一位学生对设计内容都应根据自己所学知识、水平及能力独立完成，不得有雷同。
5.写出完整的设计报告。
四、方案的选择
五、实验数据及处理
1、原理图展示

2、元器件的简介
LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。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。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有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相位相反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。
说明：LM324系列由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器，其中专为从单电源供电的电压范围经营。从分裂电源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。
应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器可以更容易地在单电源系统中实现的电路。例如，可直接操作的LM324系列，这是用来在数字系统中，轻松地将提供所需的接口电路，而无需额外的±15V电源标准的5V电源电压。
参数描述：
运放类型:低功率
放大器数目:4
带宽:1.2MHz
针脚数:14
工作温度范围:0°C to +70°C
封装类型:SOIC
3dB带宽增益乘积:1.2MHz
变化斜率:0.5V/μs
器件标号:324
器件标记:LM324AD
增益带宽:1.2MHz
电源电压 最大:32V
电源电压 最小:3V
芯片标号:324
表面安装器件:表面安装
输入偏移电压 最大:7mV
运放特点:高增益频率补偿运算
额定电源电压:+15V
特点编辑
1. 短路保护输出
2. 真差动输入级
3. 可单电源工作：3V-32V
4. 低偏置电流：最大100mA
5. 每封装含四个运算放大器
6. 具有内部补偿的功能
7. 共模范围扩展到负电源
8. 行业标准的引脚排列
9. 输入端具有静电保护功能
这个是最常用的运算放大器1，2，3脚是一组5，6，7脚是一组，8，9，10脚是一组，12，13，14脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7，8，14是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚。至于使用地方，那就是你需要比较器和运算放大器的所有地方你都可以用，只是当你所需要用到运算放大器的地方对运算放大器的性能要求很高的时候那你就得看看LM324是不是满足性能要求了！
单位增益内部频率补偿
大直流电压增益100 dB的
高带宽（单位增益）1兆赫（温度补偿）
电源范围宽：单电源3V至32V电源或双电源±1.5V至±16V
极低的电源漏电流（700μA）基本上是独立的电源电压
低输入偏置电流45 NA（温度补偿）
低的输入失调电压为2 mV和失调电流：5 NA
输入共模电压范围包括地面
差分输入电压范围的电源电压等于
大输出电压摆幅0V至V + - 1.5V
应用电路编辑
交流信号三分配放大器
此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极 小。因运放Ai 输入电阻高，运放A1-A4 均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放 大状态时Rf=0 的情况，故各放大器电压放大倍数均为1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。

3、元器件参数的计算
电压源：10mv 100Hz;
由电压跟随器的合适参数得、均为10。
LM324放大器单电压工作电压3~24V，我们选为5V；
在反相比例放大器中选为10则要实现步进调节单位10的电压放大倍数范围：30~100。
放大30倍：=-可求得=300K。=//=9.68k
放大40倍：=-可求得=400K。=//=9.76k
放大50倍：=-可求得=400K。=//=9.80k
放大60倍：=-可求得=400K。=//=9.84k
放大70倍：=-可求得=400K。=//=9.86k
放大80倍：=-可求得=400K。=//=9.88k
放大90倍：=-可求得=400K。=//=9.89k
放大100倍：=-可得=400K。=//=9.90k

综上所求反馈电阻Av=9.83 k。
六、结论仿真图的展示
电压跟随器图

峰峰值为28.047mv；
放大30倍

峰峰值为-815.866mv
放大40倍

峰峰值为-1.123v；
放大50倍

峰峰值为-1.372v；
放大60倍

峰峰值为-1.678v;
放大70倍

峰峰值为-1.946v；
放大80倍

峰峰值为-2.232v;

放大90倍

峰峰值为-2.527v;
放大100倍图

峰峰值为-2.787v;
七、实际放大倍数计算：
=300K Av==-29.09
=400K Av===-40.04
=500K Av===-48.92
=600K Av===-59.83
=700K Av===-69.38
=800K Av===-79.52
=900K Av===-90.11
=1000K Av===-99.37
由上述计算可得该电路设计放大倍数在误差允许范围内符合设计要求。
八、总结与心得