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1、反馈式稳幅电路课 程 设 计 报 告题 目： 反馈式稳幅电路设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 11电子信息（2）班 任务书课题名称反馈式稳幅电路设计指导教师（职称） 执行时间2012 2013 学年 第 二 学期 第 15 周学生姓名学号承担任务孟志远1109121095整个方案的构思与实施及仿真许定可1109121112整个方案的构思与实施及仿真张书彪1109121119整个方案的构思与实施及文档整理王广鑫1109121104设计场效应管及计算U0参数徐进进1109121110制作电路CAD原理图及设计场效应管杜荣锦1109121077设计反相比例运算电路张松1109121120设计半
2、波精密整流电路吴昊1109121108设计二阶低通滤波器设计目的1、学习反馈式稳幅电路的设计方法；2、研究反馈式稳幅电路的设计方案。设计要求 1、技术指标：要求输入电压波动20%时，输出电压波动小于0.1%；输入信号频率从502000变换时，输出电压波动小于0.1%；负载电阻从10k变为5k，输出电压波动小于0.1%。 2、设计基本要求（1） 设计一个输出反馈式稳幅电路；（2） 拟定设计步骤； （3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4） 要求绘出原理图； （5） 撰写设计报告。反馈式稳幅电路摘 要 反馈电路在各种电子电路中都获得普遍的应用,反馈是将放大器输出信号(电压或电
3、流)的一部分或全部,回收到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程。 反馈式就是利用反馈电路控制电压变化，稳定电压的幅度变化，从而达到稳幅的作用。“稳幅”就是稳定幅度，例如4V直流电它的幅度是4，有的电路他的电压是不稳定的，在4 V左右变化，稳幅电路的作用就是使电压变化的幅度变小。本文设计的反馈式稳幅电路主要包括四个部分，分别是反相比例运算电路，半波精密整流电路，二阶低通滤波器电路和场效应管。 反馈式稳幅电路要求我们弄懂当输出电压变化时，输出电压基本不变。关键词：反馈；反馈式；稳幅。目 录第一章 绪论 4-第二章 电路框图的设计
4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2.1 设计原理框图5-2.2 设计分析5-第三章 电路原理图的设计6-3.1 反馈式稳幅电路的组成部分6-3.2 反相比例运算电路的设计6-3.3 半波精密整流电路的设计7-3.3.1 整流电路7-3.3.2 半波精密整流电路工作原理8-3.4 二阶低通滤波器电路的设计9-3.4.1 滤波电路9-3.4.2 有源滤波电路10-3.4.3 二阶低通滤波电路11-3.5 场效应管电路的设计11-3.5.1场效应管的
5、工作原理11-3.5.2 场效应管的主要作用12-3.6 总电路设计12-3.6.1 反馈式稳幅电路总设计图12- 3.6.2 反馈式稳幅电路的工作原理13-第四章 电路的仿真14- 4.1 反相比例运算电路14- 4.2 半波精密整流运算电路 16- 4.3 低通二阶滤波电路17- 4.4 反馈式稳幅电路18- 第五章 结论与心得29-5.1 结论与心得29-文献参考30-附录131-附录232- 第一章 绪论 当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。反馈式稳幅电路是一种非常有用的电路。反馈是稳幅电路是由四大部分组成，分别是反相比例运算
6、电路，半波精密整流电路，二阶低通滤波器，可变电阻。 反相比例运算电路:如果输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。反相比例运算电路具有反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运算共模抑制比要求低；输出电阻小，带负载能力强；要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差的特点。半波精密整流电路:选用半波整流电路是因为此电路简单，元件少，单输出电压值流成分小（只有半个波），脉动程度大，整流效率低，仅适用于输出电流小、允许脉动程度大、要求低的场合。所以这次我们选用半波精密整流电路。二阶低通滤波器电路:二阶低通滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路，也是高阶滤波器的基本组成单元。常用二阶有源
7、低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和二次型。本次设计采用二阶低通滤波器。场效应管:场效应管可应用于放大；具有很高的输入阻抗适合作阻抗变换；可以用作可变电阻；可以方便的用作恒流源；可以用做电子开关。我们根据场效应管可用作可变电阻将其等效为可变电阻。以上为本次设计的理论基础。第二章 电路框图的设计2.1 设计原理框图 设计原理框图如图2.1所示，主要包括反比例运算电路、半波精密整流电路、二介低通滤波器电路、场效应管电路四部分电路。上述四个电路在第一章有详细介绍。图2.1 设计原理框图2.2 设计分析 由设计原理可知直流稳压电源应由几部分组成，而且各个部分相对独立，因此，在进行设
8、计电路的时我们采用各个部分分别设计，独立选择器件，独立测试的方法，最后将这几部分进行组装、调试，达到设计完整直流稳压电源电目的。第三章 电路原理图的设计3.1 反馈式稳幅电路的组成部分 根据设计原理及要求可知反馈式稳幅电路主要四个部分组成，1、反比例运算电路，2、半波精密整流电路，3、二介低通滤波器电路，4、场效应管电路。3.2 反相比例运算电路的设计图3.2.1 反相比例运算电路 输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。如图3.2.1所示反相比例运算电路，输入信号经输入端电阻作用于集成运放的反相输入端，故输出电压与反相。同相输入端通过电阻接地，为补偿电阻，以保证集成运放输入级差分放大电
9、路的对称性；其值为（即将输入端接地）时反相输入端总等效电阻，即各支路电阻的并联，因此。电路中通过引入负反馈，故为“虚地”。节点1的电流方程为由于1点为虚地，整理得出 因此闭环电压放大倍数为： 上式表明，输出电压与输入电压是比例运算关系，或者说是比例放大的关系。如和的阻值足够精确，而且运算放大器的开环电压放大倍数很高，就可以认为与间的关系只取决于和的比值，而与运算放大器本身的参数无关。这就保证了比例运算的精确和稳定性。式中的负号表示与反相。 图中的是一静态平衡电阻，即在静态时（输入信号=0），两个输入端对地的等效电阻要相等，达到平衡状态。其作用是消除静态基极电流对输入电压的影响。因此。 从反馈类
10、型来看，在图中，反馈电路输出端引出而接到反相输入端。设为正，则为负，此时反相输入端的电位高于输出端的电位，输入电流和反馈电流的实际方向即如图中所示，差值电流，即消弱了净输入电流（差值电流），故为负反馈。反馈电流取自输出电压，并与之成反比，故为电压反馈。反馈信号在输入端是以电流的形式出现的，它与输入信号并联，故为并联反馈。因此，反相比例运算电路是一个并联电压负反馈电路。另外，电路的输入电阻不高，输出电阻很低。3.3 半波精密整流电路的设计3.3.1 整流电路整流：将交流电转换为直流电，称为整流。 精密整流电路的功能：将微弱的交流电压转换成直流电压。整流电路的输入保留输入电压的形状，而仅仅改变输入
11、电压的相位。当输入电压为正弦波时半波整流和全波整流输出波形如图3.3.1所示。 图3.3.1 半波整形与全波整形输出波形3.3.2 半波精密整流电路工作原理 当大于0时，必然使集成运放的输出0，从而导致二极管导通，截止；小于0时，必然使集成运放的输出0，从而导致二极管导通，截止。3.3 .2 半波精密整流电路原理图图 3.3.3 二极管的伏安特性曲线 在如图3.3.2所示的半波整流电路中，由于二极管的伏安特性曲线如图3.3.3所示，当输入电压幅值小于二极管的开启电压时，二极管在信号的整个周期均为截止状态，输入电压始终为零。即使幅值足够大，输入电压也只反映大于的那部分电压的大小。因此，该电路不能
12、对微弱信号整流。 半波精密整流电路如图所示，其工作原理： 当大于0时，必然使集成运放的输出0，从而导致二极管导通，截止，电路实现反相比例运算，输出电压=-(/)， 当小于0时，必然使集成运放的输出0，从而导致二极管导通，截止，中电流为零，因此输出电压=0。 二极管具有单向导电性，这在电子电路中应用非常广泛。例如整流电路就是二极管的典型应用之一。但由于二极管死区电压的存在，对于幅值小于死区电压的正弦信号来说， 二极管将不导通，故起不到整流作用。图3. 2所示的电路，就是一精密整流电路，它将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。3.4 二阶低通滤波器电路的设计3.4.1 滤波电路 滤波电路是一种能让需要
13、频段的信号顺利通过，而对其它频段信号起抑制作用的电路。这种电路中，能把顺利通过的频率范围，称之为“通频带”或“通带”；反之，受到衰减或完全被抑制的频率范围，称之为“阻带”；两者之间幅频特性发生变化的频率范围，称之为“过渡带”。理想滤波器的特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，两截止频率之间的幅频特性也非常数，故需用更多参数来描述。通带放大倍数。称通带中输出电压与输入电压之比为通带放大倍数。通带截止频率。幅频特性值等于0.707所对应的频率称为滤波器的截止频率。以为参考值，0.707对应于-3dB点，即相对于衰减3dB。若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半
14、功率点。图 3.4.1 低通滤波器的实际幅频特性 从到接近零的频段称为过渡带，是趋近于零的频段称为阻带。过渡带越窄，电路的选择性越好，滤波特性越理想。分析滤波电路就是求解电路的频率特性，对于LPF,HPF,BPF,BEF,APF就是求解出，和过渡带的斜率。3.4.2 有源滤波电路 此次设计我们所用的是有源滤波电路。有源滤波电路一般是由RC网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能起到滤波作用，与此同时还可以进行放大。组成电路时应选用带宽合适的集成运放。有源滤波电路不适用于高电压大电流的负载，只适用于信号处理。通常，直流电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时，应采用LC电感电容电路。 有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号
