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1、课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信0902指导教师:刘运苟工作单位:信息工程学院题 目：高输入阻抗放大器设计初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备 模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求）1、输入电压和输出电压函数关系为：v 100voi2、输入信号频率不大于100HZ3、在室温下，若信号源内阻在100KQ至1MQ变化时，信号源开路电压为 50mv 100mv时，放大器误差不大于1 %4、要求共模抑制比$60dB5、设计电源；6、焊接：采用实验板
2、完成，不得使用面包板。4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年 月 日系主任（或责任教师）签名：年 月 日目录摘要I1原理与器件的选择11.1 LM7815、LM7915 的简介11.2 0P07CP集成芯片的介绍22工作原理及原理图32.1框图32.2直流电源的电路图及原理32.3高输入阻抗差动放大器的电路图及原理53 Protues仿真与结果分析73.1仿真波形图73.2结果分析74电路焊接85心得体会96致谢10参考文献11摘要要实现高输入阻抗一个重要的任务就是要能够抑制零点漂移，另一个重要的任务就是 能够放大偏差信号
3、。抑制零点漂移的可以采用下面几种方法：（1）利用直流负反馈，稳定 电路的静态工作点。（2）采用温度特性较好的高性能器件。（3）采用温度补偿法，利用热 敏器件的参数随温度变化而变化的特性，抵消电路随温度变化而变化的影响。采用差分放 大电路，利用特性相同的对管，使它们的温度漂移互相抵消。本实验是以集成芯片OPO7C设计的高输入阻抗放大电路。为了提高输入阻抗，电路采 用同相输入端加信号电压的方法，同时为了保证两个信号源都加到运放的同相输入端，采 用两个同相放大电路组成第一级放大。电路结构对称，除了具有高输入阻抗外，还具有很 高的共模抑制比性能，第二级为差动放大电路。该电路可用于信号源有公共地端和不接
4、地 两种情况。直流电压源采用的是LM7815、LM7915，型号的集成稳压芯片组成的具有同时输 出的+15V、-15V电压的稳压电路。并用PROTUES仿真软件对实验电路进行仿真。关键字：0P07C； LM7815； LM7915；高输入阻抗；高共模抑制1原理与器件的选择1.1 LM7815、LM7915 的简介D-FAK2TO-220GND外壳接地1 31. Input 输入12 32. GND 接地3. Output 输出D-PAKParaet er 参数Symbol符号Value数值单童Input Volt age输人电压(for VO =5V to 18V)VI35V(for VO =
5、24V)VI40VThermal Resistance Junction-Cases 热阴(结到壳)(TO-220)R9JC5C/WThermal Resistance Junction-Air阻(结到空气)(TO-220)R9JA65C/WOp er at ing Temperature Range 工作溫度范围TOPR0 心 +125CStorage Temperature Range储存温度范围TSTG-65 2 +150C图1.1 LM7815的引脚图三端稳压集成电路极限参数:TO-220GND1.GND接地1232. Input 输人图1.2 LM7915的引脚图3. Output
6、输出三端稳压集成电路极限卷数:Parapet er 参数Symbol符号Value数值单僅Input Volt age输入电压(for VO =5V to 18V)VI35V(for VO =24V)VI40VThermal Resistance Junction-Cases 熱阻(结到壳)(TO-220)R9JC5C/WThermal Resistance Junction-Air热阻(结到空气)(TO-220)R9JA65C/WOperating Temperature Range工作温度范围TOPR0 +125CStorage Temperature Range储存温度范围TSTG-65
7、 +150CLM7815输出为+15V，最大电流为2.2A。LM7915输出为-15V，最大电流为2.2A。 三端集成稳压器LM7815、LM7915引脚及参数如图所示。1.2 0P07CP集成芯片的介绍1.3 0P07CP的实物图0P07CP共有八个引脚，引脚图如图1.4所示Offset Null 11IInverting Input2|Jon-inverting Input3|心4匚J/8 Offset Null 2 J 沁*6 Output / 5N-.1.4OP07CP的引脚图0P07集成运算放大器属于低温度漂移型集成运放，0P07失调电压小且不随温度变化而变化。0P07主要性能参数见
8、表1.5所示，表1.5 OP07集成运放特性VCC+=15V， VCC-=-15V,TA=25C参数OP07CP型集成运放失调电压Vo (uV)150失调电流I0 (nA)6共模输入电压范围VICR (V) 15开环差模增益AVD( dB)100共模抑制比Kcmr( dB)100单位增益带宽BWg( MH Z)0.52工作原理及原理图2.1框图2.2直流电源的电路图及原理集成稳压器构成的 15输出电压的稳压电源电路如图2.1所示,5-图2.1输出正负电压的直流电源电路图直流电源的原理框图及波形图如图2.2所示,图2.2直流电压源框图及波形正负直流稳压电源原理1、 电源变压器的作用是将来自电网的
9、220V交流电压u1变换成为整流电路所需要的交流 电压u2。2、整流和滤波电路。在稳压电源中用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是 将交流电压u2变换成脉动直流电压u3。滤波电路一般是由电容组成，其作用是把脉动直 流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U1。U1与交流电压u2的 有效值U2的关系为U1 二 1.2U 2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为URM=dU 2。3. 稳压电路。由于输入电压u1发生波动、负载和温度变化时，滤波电路输出的直流电压 U1会随着变化。为了维持稳定的输出，采用稳压器LM7815、LM7915和一些外部元件构成 稳压电路。元器
10、件选择1） 集成稳压器选择LM7815、LM7915其输出电压+15V和-15V，最大输出电流I二2.2A，o max滤波电容 C=1000uF,C1=0.33uF，C2=0.1uF,C3=220uF。2）选择变压器。计算可知，变压器的功率选择12W。3）选用整流二极管和滤波电容，二极管选择IN4001，滤波电容选择1000uF的电解电容。2.3高输入阻抗差动放大器的电路图及原理1、高输入阻抗三运放放大电路原理，该电路常用于监测信号的前置放大和各种数据放大, 因而有时也称数据放大电路。采用OPO7CP集成芯片，采用同相输入端提高输入阻抗，为 了保证两个信号源都加到运放的同相输入端，采用两个同相
11、放大电路组成第一级放大。第 一级电路结构对称，除了具有高输入阻抗外，还具有很高的共模抑制比性能，第二级为差 动放大电路。电路图如图2.3.1所示,U1(V+)VALUE=15.U.1AMP=50m 7 ObFFSET=0FREQ=10PHASE=0 THETA=0 32coR4in cv-) VALL E=-15二 OP07CR 2兮.R5 - IVALL z=-15200k- R1 10k 20k 10k ;63r- 丁U3 I |2(V-iVALL ：=-15 R6 OP07C u吒灯汶罷#2 一3OP07C- 10k “ R7 .200k-图2.3.1高输入阻抗放大电路图第一级放大主要用
12、来提高整个放大电路的输入阻抗，第二级采用差动电路用以提高共模抑制比。电路优点是差模信号按差模增益放大，远高于共模成分。决定增益的电阻R1，R2，R5, R4理论上对共模抑制没有影响。运放差分放大电路的特点: 1）高输入阻抗。被提取的信号时不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的 影响，必须提高放大器的输入阻抗。若信号源的内阻为100K，则放大器的输入阻抗应大于 1MQ。2）高共模抑制比。信号工频干扰以及所测量的参数以外信号的干扰一般为共模干扰，前 置级必须采用kcm较高的差动放大形式，减小共模信号的干扰。3) 低漂移、低噪声。组要作用是对信号源影响小，获得信号能力强，以及能够使输出稳
13、定。运放差分放大电路放大倍数计算。设输入电压：VI二匕厂V2则 VI = R1 /(R1 + R 2 + R3)(V 01 - V 02)所以第一级放大倍数 AV1 = (V 01 - V 02)/ VI = 1 + (R 2 + R3)/ R1第二级输出电压放大倍数为VO = (1 + R6/R 4)( R 7/R5 + R 2)V 02 - (R 6 / R 4)V 01当 R7 = R6, R 4 = R5 日寸VO = - R 6/R 4(V 01 - V 02)所以第二级电压放大倍数为AV 2 二-R 6/R 4当R 4 = R5, R7 = R6, R 2 = R3时，第一级和两级
14、总的电压放大倍数为AV1 二 1 + 2 R 2/R1AV = AV1 AV 2 = - R6 / R 4(1 + 2 R 2 / R 2)输入信号为共模信号时VI1 = VI2 = VIC, AVC = VO /(VI1 - VI2) = 0kcmR= |AVD/ AVC | = 本实验取R5=R6=10K,R4=R7=200K,R2=R3=20K, R1=1OK。两级放大的总增益为两个差模增益 的乘积 Avd = -(R 4 / R5)(1 + 2 R 2 / R1) =100所以此电路具有输入阻抗高，共模抑制比高的特点。3 Protues仿真与结果分析3.1仿真波形图在protues仿真软件中运行如2.3.1所示的电路图，得到的波形图如图3.1所示图3.1电路图输入输出波形仿真时输入信号幅值为50mV,频率为50Hz的正弦信号，输出波形的幅值为5V的正弦信号, 放大倍数为100倍。3.2结果分析
