低频小信号放大器的设计

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1、桂林电子科技大学课程设计（论文）专用纸1.设计任务及要求1.1设计任务：运用放大器原理等知识，设计一个低频小信号放大器。1.2设计要求：1）放大倍数≥1000（60db）；2）共模抑制比KCMR≥60db；3）输入阻抗Ri≥10M；4）频带范围0～100HZ；5）信噪比SNR≥40db；2.方案设计2.1.1同相放大电路输入电压ui接至同相输入端，输出电压uo通过电阻RF仍接到反相输入端。R2的阻值应为R2=R1//RF.根据虚短和虚断的特点，可知I-=I+=0,则有且u-=u+=ui，可得：同相比例运算电路输入电阻

2、为：输出电阻：Rof=0因此选择同相放大电路满足输入阻抗足够大2.1.2差分放大电路差动输入比例运算（即减法运算）在差动放大电路中，有两个输入端，当在这两个端子上分别输入大小相等、相位相反的信号，（这是有用的信号）放大器能产生很大的放大倍数，我们把这种信号叫做差模信号，这时的放大倍数叫做差模放大倍数。如果在两个输入端分别输入大小相等，相位相同的信号，（这实际是上一级由于温度变化而产生的信号，是一种有害的东西），我们把这种信号叫做共模信号，这时的放大倍数叫做共模放大倍数。由差模放大倍数和共模放大倍数可求差模增益Avd和

3、共模增益Acd，共模抑制比KCMR=20log(Avd/Acd)2.1.3仪表放大器10桂林电子科技大学课程设计（论文）专用纸　　图5是仪用放大器的结构，是分离和集成仪表放大器最常选的结构。整个增益的传输函数很复杂，当R1=R2=R3=R4时，传输函数可以简化为　　 　　　　　　　R5和R6设置为相同值（通常在10～50kΩ）。简单地调节RG的值，电路的整个增益可由单位值调至任意高的值。因此选择三运放仪用放大器满足电路的增益要求。2.2方案确定2.2.1主要器件选择芯片：OP07供电电压：＋12Ｖ直流稳压电源供电滤波

4、电路：0.1uF,10u电容反馈电路电阻：10K,1K调节增益电阻：1M滑动变阻器安捷伦示波器数字万用表信号发生器2.2.1最终电路选择10桂林电子科技大学课程设计（论文）专用纸使用两个运放同相输入组成第一级差分放大电路，使用第三个运放组成第二级差分放大电路，即两级共同构成了仪用放大器，在第二级接入滑动变阻器改变电路总增益。3.工作原理3.1工作原理简介OP07高精度运算放大器具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱信号的

5、精确放大。3.2系统框图从工作原理，设计出来的电路框图如图3.1所示。直流稳压电源提供电路工作电压，经过发光二极管可知电路是否通路；OP07作为一个主控芯片，实现输入信号放大功能；输入信号经过芯片会被放大，第一级差放电路的反馈网络形成了虚断，使输入阻抗Ri→∞；输入信号进入第二级差分电路，调节滑动变阻器可改变整个电路的增益；信号输出到示波器。系统框图如图3.1所示：OP07输入信号+12V直流电源OP07滑动变阻器10K+12V直流电源发光二极管发光二极管示波器OP07图3.1小信号放大器系统框4．硬件设计4．1直流

6、电源输入端设计直流电源输入三个OP07芯片使芯片正常工作，在输入前先通过二极管可直观显示电路是否通路。直流源输入端设计如下图：10桂林电子科技大学课程设计（论文）专用纸4．2第一级差分放大电路设计前已提及，输入信号分别从两个OP07同相输入，电路出现虚断现象，因而输入电路等于0，所以输入阻抗Ri→∞。具体电路见下图：图4.2第一级差分放大电路设计4.2第二级差分放大电路设计采用的是改变滑动变阻器阻值改变电路增益，电路图如图4.3所示：图4.3第二级差分放大电路4.3电流输出端率杂波电路设计10桂林电子科技大学课程设计

7、（论文）专用纸OP07输入电源接地部分加入电容可滤去杂波，电路设计图见图4.4。图4.4电源接地滤波电路5．调试方法与步骤1.连接好电路2.双端输入+12V电压，信号源输入10mv，1000HZ的小信号3.调节电阻R6改变输出电压大小，即可改变输出电压放大倍数4.测量输出不失真电压Uo,则差模增益Avd=20lg(Uo/10)5.输入输出信号端共地测输出电压大小vo,则共模增益Avc=20lg(vo/10),共模抑制比KCMR=20log(Avd/Acd)6.差模信号输入下，保持输入信号电压幅度不变，改变输入频率，测

8、量输出电压等于0.707Uo时不失真频率范围，可得频带7．输入端对地短路，测出输出噪声电压un8．差模信号输入下，改变输入信号电压幅度到最大不失真，测量输出电压Un,则信噪比S/N=20lg(Un/un)9.断开输入电源，用万用表测输入阻抗6,结论1.数据记录Uo=12.2Vvo=12mv，Avd=Uo/10=1.2un=14mv,Un=20.