可编程仪器放大器设计.doc

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1、可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文一.实验概述采用通用运放LM324设计和模拟开关CD4051构成一个可编程增益放大器,其中放大器由仪器放大器(测量放大器)构成,增益控制部分由CD4051模拟开关和电阻构成。二.技术指标1.电压放大倍数:1.、2、4、8、16五档可控。2.输入电阻:Ri>=100KΩ。3.输入信号电压:正弦波,有效值50mv。4.电源电压:±12v范围内可任选。三.实验仪器1.熟悉电

2、路的工作原理。2.根据技术指标通过分析计算确定电路行驶和元器件参数。3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。4.计算机仿真。四.实验仪器函数信号发生器、数字万用表、交流电压表、直流稳压源、LM324芯片、CD4051芯片、面包板、导线、电阻。五.设计原理1.模拟开关CD4051芯片1)芯片原理CD4051芯片在电路中起模拟开关的作用,在电路中通过对开关A到G的控制实现对输入信号不同倍数的放大。CD4051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

3、止漏电流。C、B、A依次为高、中、低位,控制X0到X7的输出。幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-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。2)芯片管脚CD4051芯片引脚图12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文1)管脚功能说明引脚号符号功能124512131415IN/OUT输入/输出端91011ABC地址端3OU

4、T/IN公共输出/输入端6INH禁止端7VEE模拟信号接地端8Vss数字信号接地端16VDD电源+2.放大电路LM3241)芯片原理LM324是一个四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一个放大器有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号

5、输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。2)芯片管脚LM324芯片引脚图12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文1)电路放大部分选择①单运放电路A.原理电路LM324单运放五档可变电路B.参数确定当开关S1闭合时,;当开关S2闭合时,;当开关S3闭合时,;当开关S4闭合时,;当开关S5闭合时,。当、、、、分别为1、2、4、8、16时,就可以确定的值,从而实现电路不同倍数的放大。②三运放电路A

6、.原理电路12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文三运放集成电路A.确定参数根据运算放大器的工作原理,可确定的值。由可得:;,;由叠加原理可得:;当,,时,有;;当=1、2、4、8、16时可分别确定的值来实现放大。一.实验内容1.电路仿真1)方针电路参数,,,可得:当=1、2、4、8、16时,12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文;取即可。1)仿真电路图12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文2)仿真波形一倍放大12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文二倍放大12

7、可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文四倍放大12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文八倍放大12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文十六倍放大12可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计论文*放大器编选运用可编程放大器的基本电路,即运用一个运算放大器实现放大功能,因为此电路精度差,输入电阻小等缺点被摒弃。运用仪器放大器三运放实现,其特点为:(1)输入电阻极高由于输入级均为同相输入,对于理想运放,输入电阻为无穷大。(2)共模抑制比极高因为电路对称性好,其共模抑制比高于普通差放

8、,可有效抑制共模信号,大大减小外部感应噪声的影响。(3)增益调节方便1)仿真数据分析放大倍数输入电压(mV)输出电压(mV)15050.063250100.032450199.965850400.7321650798.9652.电路设计=1、2、4、8、16时,所接分别为;在面包板上按电路图将电路连接起来(CD4051代替开关);将交流电压表直接与信号发生器连接,调节信号

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