测控电路课程设计-- 测量放大器的设计

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1、测控电路课程设计测控电路课程设计题目名称：测量放大器的设计专业班级：学生姓学号：指导教师：成绩：评语：指导老师签名：日期：测控电路课程设计测控电路课程设计课程设计名称：测量放大器的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点课程设计时间：同组人[键入文字]测控电路课程设计目录摘要：2一、测量放大器的设计21.1设计的任务21.2设计的初始条件31.3设计的要求31.4设计的基本原理3二、方案的设计与论证42.1放大电路的设计与论证42.2信号变换电路的设计与改进62.3直流稳压电源电路的设计82.3.1降压部分82.3.2整流部分92.3.3滤波电路92

2、.3.4稳压电路10三、设计原理及主要电路的参数计算113.1前端放大电路113.2电源参数的计算12四、仿真分析134.1各部分电路的仿真测试134.1.1电源的仿真测试134.1.2信号转换器的仿真测试134.1.3前端放大电路的仿真测试144.2测量放大器的频率响应测试164.3仿真结果中遇到的问题18五、设计体会19六、参考文献20附件一21附件二2221测控电路课程设计测量放大器的设计摘要：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛

3、，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次课程设计就是围绕测量放大器展开的，同时还设计了放大器的一些外围电路，如电源电路和信号变换电路。测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并不对所测量的电路产生影响，这就需要测量放大器有较高的输入电阻和较高的共模抑制比。一、测量放大器的设计1.1设计的任务设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。如下图1-1所示，输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，VI＝0。R2改变时，产生VI0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。图1-1设计要求简1.2设计的初始条

4、件（1）功率为20W的变压器220V--+18V~—18V；（2）OP07的运算放大器；21测控电路课程设计（3）稳流二极管1N4007（4）三端集成稳压器7815，7915（5）电阻、电容若干1.3设计的要求a.差模电压放大倍数AVD＝1～500，可手动调节；b.最大输出电压为±10V，非线性误差<0.5％；c.在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比KCMR>105；d.在AVD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；e.通频带0～10Hz；f.直流电压放大器的差模输入电阻≥2MW（可不测试，由电路设计予以保证）。1.4设计的基本原理本设

5、计主要由测量放大器、信号变换器、直流稳压电源三部分组成。测量放大器主要是实现对微信号的测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱电信号的放大，要求有较高的输入电阻，从而减少测量的误差及对被测电路的影响，并要求放大器的放大倍数可调以实现对比较大的范围的被测信号的测量，因而测量放大器的前级主要采用差分输入的方式，然后经过双端信号到单端信号的转换，最后经比较放大器进行放大。信号变换电路将函数发生器单端输出的正弦电压信号，不失真地转换为双端输出信号，主要采用的是经过改进的差分式放大电路，信号变换在本设计中的用途主要是用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。直

6、流稳压电源电路主要用于为运放供电，包括测量放大电路及信号变化器中的运放。二、方案的设计与论证2.1放大电路的设计与论证方案一：如图2-1所示，直接采用高精度OP放大器结成悬置电桥差动放大器：利用一个放大器将双端输入信号转变成单端输出，然后通过电阻与下一级反向比例放大器进行耦合，放大主要通过后一级的比例放大器获得，此电路的特点21测控电路课程设计是简单，实现起来对结构工艺要求不高，但是其输入阻抗低，工模拟之比、失调电压和失调电流等参数亦受到放大器本身性能限制，不易进一步提高，且无法抑制放大器本身的零漂及共模信号产生，虽然电路十分简单，元器件较少，但仍将其舍弃。图2

7、-1方案一电路图方案二：采用比较通用的仪用放大器，如图2-2所示，它是由运放A1、A2按同相输入法组成第一级差分放大电路。运放A3组成第二级差分放大电路。在第一级电路中，V1和V2分别加到A1、A2的两输入端形成虚短和虚断，通过计算可以得到电路的电压增益，适当的选择电阻的阻值即可实现放大倍数的改变，并且可以将R1用一个适当阻值的电位器代替，通过调节电位器即可实现对放大倍数的控制。该电路的优点是，电路简单，元件较少，A1和A2两个放大器组成差分放大电路，可以有效地抑制共模信号，并且为双端输出，其共模放大倍数理论为0，因而可以大大的提高共模抑制比，并且由于输入信号V

8、1和V2都是A1、A2的