如何进行放大倍数可变的直流放大器设计.pdf

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如何进行放大倍数可变的直流放大器设计pdf,各种传感器采集的电信号必须经过放大,故信号的放大,是测量系统的重要环节。在实际工程应用中,有时需要在同样的信号输入的情况下,根据输入范围的不同输出的电压也不同,即电流放大增益不同。而本文即采用不需换档自动调节直流的增益放大器来实现信号的放大。
电子信息工程_专业模拟电路课程设计任务书 学生姓名 专业班级 学号 题目 放大倍数可变的直流放大器 课题性质 A 课题来源 D 指导教师 利用二极管的基本特性、三极管的基本特性、运算放大器等知识 主要内容 设计相应的模拟电路,设计制作放大倍数可变的直流放大器。 (1)输入信号为0~50mV时,放大倍数100倍 (2)输入信号为50~500mV时,放大倍数10倍: (3)输入信号为0.5V~5V时,放大倍数1倍 任务要求(4)根据输入信号的大小,自动改变放大倍数 (5)设计电路所需的直流电源; (6)实现硬件电路设计、仿真并成功焊接和调试; 7)电路焊接规范,美观 (8)撰写课程设计报告,报告结构完整、排版美观 []童诗白模拟电子技术基础,高等教育出版社 [2]康华光电子电路基础一模拟部分高等教育出版社 [3]姚素芬.电子电路实训与课程设计,清华大学出版社,北京,2013 参考文献[4付扬.电路电子技术实验与课程设计,机械工业出版社,北京,2015 [5]刘斌电子电路课程设计基础实训,机械工业出版社,北京,2013 [6]www.21icsearch.com 7www.alldatasheet.com 指导教师签字: 审查意见 教研室主任签字: 2017年6月20日 说明:本表由指早教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页 摘要: 各种传感器采集的电信号必须经过放大,故信号的放大,是测量系统的重要 环节。在实际工程应用中,有时需要在同样的信号输入的情况下,根据输入范围 的不同输出的电压也不同,即电流放大增益不同。而本文即采用不需换档自动调 节直流的增益放大器来实现信号的放大。 整个电路部分可以分解成三个部分,一是比较器,二是放大器,三是模拟开 关。比较器的作用是将输入电压与设置电压做比较,从而来选择模拟开关的哪路 导通,放大器的作用放大信号,模拟开关的作用是相当于一个开关,通过它可以 选择不同的反馈电阻,从而控制放大倍数 Abstract ee⊥eCLr⊥C al signals collected by various sensors must be amplified, so the amplification of signals is an important part of the measurement system. In practical engineering applications, the same signal input is sometimes required, and the voltage output varies according to the input range, that is, the current amplification gain is different In this paper, the signal amplification is realized by using a gain amplifier that does not automatically adjust dc without changing gears The whole circuit can be divided into three parts, one s the comparator, two is the amplifier, and three is the analog switch. The role of the comparator is set as the input vollage and vollage, which road to select analog switch conduction, the role of the amplified signal amplifier, analog switch equivalent to a switch, it allows you to choose a different feedback resistance, so as to control the magnification 实验目的 1.掌握 Multisim的基本使用方法及PCB的制作方法 2.学习放人器的工作原理和特性 3.培养自主学习和独立设计电路的能力 A.掌握制作电路板的整体工序。 设计要求与内容 (1)输入信号为0~50mV时,放大倍数100倍 2)输入信号为50~500mV时,放大倍数10倍 (3)输入信号为0.5v5V时,放大倍数1倍 (4)根据输入信号的大小,自动改变放人倍数 (5)设计电路所需的直流电源; (6)实现硬件电路设计、仿真并成功焊接和调试: (7)电路焊接规范,美观; (8)撰写课程设计报告,报告结构完整、排版美观 三、设计思路及原理 3.1直流稳压源设计: 直流稳压电源采用7812、7912、7805、7905三端稳压器实现正负电源的产 生,输入电压为正负15V,输出电压为正负12V和正负5V 3.2电路设计 3.2.1设计思路 利用LM324放大器构成的窗口比铰器,将模电信号转化为数字电路中的高低 电平.设定门限电压为0.5V和0.05V,当输入不同的电压就将信号转化为高低 电平.当输入为大于0.5V时,B端输出为高电平,A端输出为低电平。电压Ui 介于于0.5V与0.05之间时,B端输出为低电平,A端输出为低电平。当输入电 压Ui小于0.05V时,B端输出为低电平,A端输出为高电平。在利用CD4051 八选一数据选择器,选择不同的电阻值实现不同的放大, 3.2.2设计框图 模数转换模块 数据选择器 电压放大模块 窗口比较器 CD4051八选 LM324放大器 LM324放大器 数据选择器 输入电压 输出电压 3.2.3各部分作用 1.电源指示灯模块 利用发光二极管作为电源指示灯,批示电源是否接通 RV2 BAT1 ECUE 100k U3 7Q5 2.模数转换模块(窗口比较器) 当输入电压Ui大于0.5V时,B端输岀为高电平,A端输出为低电平 当输入电压Li介于于0.5V与0.05之间时,B端输出为低电平,A端输出为 低电平 当输入电压Ui小于0.05V时,B端输出为低电平,A端输出为高电平 输入电压 Ui<0.05V 10 0.05<Ui<0.5 Ui>0.5 0 U2:A E口 LM324 voids s U2: B D2 L24 3.模拟开关(八选一数据选择器) 此次设计选用CD405作为数据选择器.CD4051/CC4051是单8通道数字 控制模拟电子开关,有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻 抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟 信号。例如,若VD=+5V,VSS=0,VE=-13.5V,则0~5V的数字信号可控制 13.5~A.5V的模拟信号。这些廾关电路在整个VDD-VSS和VD-VEE电源范围内 具有极低的静态功耗,与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时, 所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道,可连接该输入端至输 出. CD4051真值表: INH禁止端 B00 CD4051选择位 000000 C0000111 0011* A0101010 0123456 水 JP1 13 X F3 1k R9 R10 R4e ik INH 4051 正相比例放大模块 本次设计最后一个模块采用LM324集成运放将输入电压进出行放大。设 计采用同相比例运算电路。因为此次设计供电模式采用-5V单电源供电,LM324 集成运放只能工作在电压正半轴,因此只能选择正相比例放人 电路引入了电压中联负反馈,故可以认为输入电阻为无穷大,输出电阻为零 根捃“虚短”与“虚断”的概念,集成运放的净输入电压为零。由此可以得到: Lo=(1+Rf/r)Ui 经综合考虑选取反馈电阻为100K 当电压放人倍数为1倍时,选取用R为2的电阻此时:Av=1+Rf/R=1 当电压放大倍数为10倍时,选取用R为10K的电阻此时:Av=1+Rf/R=10 当电压放大倍数为100倍时,选取用R为1k的电阻此时:Av=1+Rf/R=100 U1: C Uo LN324 R6 00K R 10K□ 6 四、电路仿真 1.窗口比较器的仿真 U2-A RV1 D1 2 LED 050 1k LM324 RV5 U2-B EM32 Volts 图4.1窗口比较器的电压选择比较 2.整体仿真 L1. c LLb A +Message(s): ANNATING 30: 00D4200000(CPUload 图A.2仿真结果的整体显小 五、实物测试结果及分析 图5.1电源模块电压输出测量 图5.2窗口选择器的电压测量 8

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