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《模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告》
目錄 設(shè)計(jì)課題一 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)放大器 3 設(shè)計(jì)課題二 設(shè)計(jì)集成直流穩(wěn)壓電源 10
設(shè)計(jì)課題一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)放大器 一、數(shù)據(jù)放大器 二、RC有源濾波器 帶外衰減速率大于-30dB/10倍頻 三、差分放大器 一、數(shù)據(jù)放大器基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，分為兩個(gè)部分：（橋式電路）差分放大器、RC有源濾波器。 1-1 二、具體設(shè)計(jì)方案如圖1-2所示。 ①橋式電路： 交流源通過(guò)橋式電路，各電阻分壓產(chǎn)生差模信號(hào)輸入到放大電路進(jìn)行放大。 ②差分放大器： 如圖1-3所示，兩級(jí)差分放大器，第一級(jí)是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，類似儀用放大器，雙端輸入，雙端輸出，提高共模抑制比，并有一定的差模電壓放大。第二級(jí)為差動(dòng)式輸出，雙端輸入，單端輸出，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。 1-3 ③RC有源濾波器 如圖1-4，為RC有源濾波器，RC電路通過(guò)低通濾波以實(shí)現(xiàn)整流作用，對(duì)輸出波形穩(wěn)定的信號(hào)有著重要的作用。在本次電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了同相輸入運(yùn)算放大器，同向運(yùn)放具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點(diǎn)。  其閉環(huán)增益為  截止頻率 1-4 ①橋式電路 交流源通過(guò)橋式電路，各電阻分壓產(chǎn)生差模信號(hào)， 故選擇R1=1.2kΩ R3=1.2kΩ R2=2kΩ R5=1.2kΩ ②差分放大電路 本實(shí)驗(yàn)需要四個(gè)運(yùn)算放大器，因此我們選擇包含四個(gè)運(yùn)放的集成運(yùn)算放大器LM324.如圖1-5所示。 1-5 兩級(jí)差分放大器中，為避免失真，第一級(jí)的增益 =1+ 不宜過(guò)大，因此選用 R13=R16=1.5kΩ R14=100Ω 第二級(jí)增益 = ,因此選用 R4=R9=100Ω R10=R12=2kΩ ③RC有源濾波器 截止頻率 =1KHZ 因此選擇 R6=R8=15.9KΩ C1=C2=0.01uF 放大倍數(shù) = 因此選擇 R7=R11=10KΩ 根據(jù)以上參數(shù)，選擇相應(yīng)元件 - 硬件調(diào)試過(guò)程和測(cè)試指標(biāo)
1）電路搭接與儀器調(diào)試 依據(jù)原理圖在面包板上搭接實(shí)驗(yàn)電路，確認(rèn)連接無(wú)誤后接通電源測(cè)試。 2）性能參數(shù)測(cè)試 2.1差模增益的測(cè)量 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)橋式電路，根據(jù)電阻的分壓能夠產(chǎn)生一個(gè)差模信號(hào)。電路由差分放大電路以及有源濾波器兩部分組成，兩部分都有放大差模信號(hào)的能力。分別測(cè)量?jī)杉?jí)的差模增益。 測(cè)量步驟：使函數(shù)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)有效值10mV，頻率100Hz的正弦交流信號(hào)，加在橋式電路的輸入端。使用交流毫伏表測(cè)量橋式電路輸出端差模信號(hào)值Vo1，繼續(xù)測(cè)量有源濾波器的輸出端差模信號(hào)值Vpp。 差模增益即=  測(cè)試結(jié)果： =21.2/0.01=2120db
2.1測(cè)量截止頻率 將有效值10mV，頻率100Hz的正弦交流信號(hào)接到輸入端，調(diào)節(jié)交流信號(hào)頻率，逐漸增大頻率至波形失真，記錄此時(shí)的輸入信號(hào)頻率。 測(cè)得截止頻率f=995HZ Vpp’ =12.6 2.2帶外衰減速率測(cè)量 將有效值10mV，頻率10kHz的正弦交流信號(hào)接到輸入端，此時(shí)輸出電壓Vpp’’=200v 帶外衰減速率= = =63>30db 2.2共模抑制比的測(cè)量 共模增益是差模增益與共模增益的比值。共模增益是指差分放大電路輸入共模信號(hào)，電路輸出端的輸出信號(hào)的比值。 測(cè)試結(jié)果：Vpp’’’=0.73v  =20lg| |>60db - 實(shí)驗(yàn)儀器、參考文獻(xiàn)
與設(shè)計(jì)課題二相比，這個(gè)實(shí)驗(yàn)較復(fù)雜，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中花費(fèi)的精力也更多。一開(kāi)始我們對(duì)如何設(shè)計(jì)電路毫無(wú)頭緒，也參考了很多相關(guān)書籍。之后漸漸理清了思路，明確了電路每一部分要達(dá)到的目的，由此我們?cè)O(shè)計(jì)出了初步的電路設(shè)計(jì)稿，并進(jìn)行了結(jié)果預(yù)測(cè)和估算。在實(shí)際操作中，我們知道了如何測(cè)量各個(gè)指標(biāo)，但是也發(fā)現(xiàn)了一些電路中存在的問(wèn)題。比如，我們一開(kāi)始運(yùn)行電路時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出沒(méi)有正弦信號(hào)，于是我們開(kāi)始排查，在哪一部分出現(xiàn)了問(wèn)題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在橋式電路輸出端就無(wú)法檢測(cè)到正弦波，進(jìn)一步用測(cè)量發(fā)現(xiàn)有接觸不良的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一些調(diào)整，電路終于設(shè)計(jì)成功。這次實(shí)驗(yàn)也讓我學(xué)會(huì)了如何自查電路問(wèn)題，以及復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)課題二設(shè)計(jì)集成直流穩(wěn)壓電源 已知條件 集成穩(wěn)壓器CW317 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電流、濾波電路組成。在設(shè)計(jì)方案中 2-1 2-2 - 如圖2-1所示，首先選用合適的電源變壓器將電網(wǎng)電壓降到所需要的電壓值
電源變壓器：將交流電網(wǎng)電壓U1變?yōu)楹线m的交流電壓。本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使電壓通過(guò)變壓器，下降至20V左右。 - 降壓后的交流電壓通過(guò)整流電路變換為單向脈動(dòng)電壓。運(yùn)用橋式電路，之所以能整流，是因?yàn)樗麄兌季哂袉蜗驅(qū)щ姷墓残浴?/font>
橋式整流電路：將交流電壓U2變?yōu)橹绷麟妷篣3。橋式整流屬于全波整流，它不是利用副邊帶有中心抽頭的變壓器,而是用四個(gè)二極管接成電橋形式，使在電壓V2的正負(fù)半周均有電流流過(guò)負(fù)載，在負(fù)載形成單方向的全波脈動(dòng)電壓。 2-3 - 整流后的電壓再經(jīng)過(guò)濾波器減小其脈動(dòng)程度以符合負(fù)載的需要。濾波電路作用是把脈動(dòng)電壓中大部分紋波加以濾除得到較平滑的直流電壓。將脈動(dòng)直流電壓U3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷篣4。整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠(yuǎn)。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等。本實(shí)驗(yàn)中就采用電容濾波電路
- 將濾波后的直流電壓通過(guò)穩(wěn)壓電路以得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。穩(wěn)壓電路的作用是在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)使直流輸出穩(wěn)定。
將電路進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真計(jì)算結(jié)果如圖2-4所示。 2-4 - 硬件調(diào)試過(guò)程和測(cè)試指標(biāo)
首先應(yīng)在變壓器的輸出端接入保險(xiǎn)絲，以防電路短路損壞變壓器或其他器件，選擇保險(xiǎn)絲的熔斷電為1A。 對(duì)于穩(wěn)壓電路則主要測(cè)試集成穩(wěn)壓器是否能正常工作。其輸入端加直流電壓Vi 12V，調(diào)節(jié)RP1，輸出電壓Vo隨之變化，說(shuō)明穩(wěn)壓電路正常工作。 整流濾波電路主要注意檢查整流二極管是否接反，安裝前應(yīng)該先用萬(wàn)用表測(cè)量其正反向電阻。接入電源變壓器，整流輸出電壓Vi應(yīng)為正。 斷開(kāi)交流電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接，再接通電源，輸出電壓Vo為規(guī)定值，說(shuō)明各級(jí)電路均正常工作，可以進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試。 硬件電路連接圖如2-5所示： 2-5 測(cè)試結(jié)果如圖： - 實(shí)驗(yàn)儀器、參考文獻(xiàn)
- 參考文獻(xiàn)：
- 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試. 武昌: 華中理工大學(xué)出版社
章忠全. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). 北京: 中國(guó)電力出版社 6、工作總結(jié)及心得體會(huì) 相對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一，設(shè)計(jì)二比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)過(guò)程也還算順利。我們很快就設(shè)計(jì)好了電路，進(jìn)行調(diào)整后，又進(jìn)行了仿真計(jì)算，仿真結(jié)果也符合課題標(biāo)準(zhǔn)。在組裝電路過(guò)程中，一開(kāi)始我們操作不熟練，在面包板上搭電路前，沒(méi)有合理布局，導(dǎo)致后來(lái)線路混亂，沒(méi)有地方搭了，只能拆掉重裝。在成功組裝電路并檢查后，我們接通電源。發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)電位器，輸出電壓沒(méi)有變?cè)挕Ｊ紫任覀冋J(rèn)為可能是電位器斷路，在用萬(wàn)用表測(cè)試后發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有斷路，而是電位器接入電路的引腳不對(duì)，經(jīng)過(guò)調(diào)整，電路終于可以正常運(yùn)行，輸出值也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。從這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，我學(xué)習(xí)到了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。
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模電課設(shè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx
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2018-6-28 23:15 上傳
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