开方运算电路（精编版）

1、实用文档开方运算电路一、设计任务与要求。1. 用模拟乘法器设计一个开方运算电路；2. 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12v）；二、方案设计与论证根据设计要求，即要设计出一个可以把输入的电压ui进行开方运算后，成输出电压 uo 输出的电路，可以通过利用模拟乘法器集成块和集成块ua741 来实现这一功能。并且各个芯片的电源可用直流电源提供。方案一、1、 直流电源部分电路可把 220v 的交流电变成 +12v和-12v 的直流电：d51.v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mfc9 220nf1n4007u3lm7812ctli

2、nevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms050 hz0°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line5lm7912ctd621n40072、 开方运算电路部分电路可以把输入的电压v1（必须要小于零的值） 进行开方运算成输出电uo ：上图是防止闭锁的开方运算电路a1r14x1k y1 v/v 0 vvcc0r2112vvc

3、cxmm12 10k r31k 718u1033d1v1-4 v67621n400704op07hvddr4 1m0vdd-12v方案二、1、 直流电源部分电路可把 220v 的交流电变成 +12v和-12v 的直流电：1d5v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mfc9 220nf1n4007u3 lm7812ctlinevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms50 hz00°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4

4、007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line52、 开方运算电路部分lm7912ct d621n4007电路可以把输入的电压vx1( 可以是正值 )进行开方运算成输出电压vo：即先通过一个集成块ua741 的作用将原来的正电压vx1 变成负电压 vo1 再输入到后面的模拟乘法器中，从而实现所要的效果。方案三、1、 直流电源部分电路可把 220v 的交流电变成 +12v和-12v 的直流电： 原理电路图和上述两方案的一样。2、 开方运算电路部分电路可以把输入的电压vo1(可以是正值 )进行开方运算成输出电压vo：

5、同方案二中的作用一样，先将输入的正电压vo1 通过 ua741 变为负电压后输入到模拟乘法器中以实现功能。方案论证 :我选的是第一个方案， 上述三个方案均可以实验开放运算电路的功能。方案一的电路简洁利于焊接可以节省元器件，但是该方案在调试的时候输入端只能输入 负电压， 只有这样才进行开方运算，否则电路会变成正反馈。 方案二和三的电路过多焊接不方便而且这样浪费了很多元器件。不过在实验调试时， 输入端可以输入正电压。三个方案比较下， 方案二和三虽然可以是输入端电压是正值， 但是却浪费了不少的元器件。 而两个方案的最后结果是一样的， 为了节省支出， 所以选择了第一个方案。只需要在输入电压的时候将输入

6、端反接即可实现开方运算电路的功能。三、单元电路设计与参数计算1、直流电源的参数设计提供的是 220v 的交流电源要变为 12v 直流电， 变压器用 220v15v 规格的， 选的三端稳压器为： lm7812 、lm7912，整流用的二极管可用 1n4007 ，电解电容用 3300uf c2 和 c3 可用 0.47uf，c4、c5、c7、c8 可用 1uf ，发光二极管上的 r 用 1k 。2、集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算，同时也广泛用于信息传输系统作为调幅、解调、混频、鉴相和自动增益控制电路， 是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已

7、有多种形式、多品种的单片集成电路， 同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重要单元。（ 1）、模拟乘法器的基本特性模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流） 相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端，电路符号如图1 所示。图 1若输入信号为u x ,uy ,则输出信号uo 为：uo =k u x u y式中：k 为乘法器的增益系数或标尺因子，单位为v1 .根据两个输入电压的不同极性，乘法输出的极性有四种组合，用图2 所示的工作象限来说明。图 2若信号 u x 、uy 均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单象限乘法器；若信号ux 、uy 中一个能适应正、负两

8、种极性电压，而另一个只能适应单极性电压，则为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，称为四象限乘法器。（2） ）、模拟乘法器集成块的管脚以及分配上述图示就是模拟乘法器ad633jn 的结构示意图。上述图就是模拟乘法器ad633jn 的管脚分配。（ 3）、开方运算电路图 3开方运算电路图 3 所示为开方运算电路，所以有，显然， uo 是 ux 的平方根。因此只有当 u1 为负值时才能开平方，也就是说 u1 为负值电路才能实现负反馈的闭环。 图中的二极管即为保证这一点而接入的。四、总原理图及元器件清单1. 总原理图d51v1 3d1 1n40079t1d3 1n400710c1 3.3mf

9、c9 220nf1n4007u3 lm7812ctlinevreg voltagecommonc5 470nfc7 220uf4r11k 7u1 led_green_rated220 vrms050 hz0°8ts_pq4_10u2 led_green_ratedd2 1n4007d4 1n4007c2 3.3mfc10 220nfcommonvoltagec6 470nfc8 220uf6r21kvregu4line5lm7912ctd621n4007r11k a14xy1 v/v 0 vvcc012vxmm1r21r3vcc2 10k 1k 718u1033v1-4 v20d16

10、761n40074vddvddop07hr4 1m0-12v2. 元件清单元件序号型号主要参数数量备注（单价）普通电阻r11k40.1 元/个普通电阻r210k10.1 元/个大电阻r31m10.2 元/个电解电c13.3mf21.5 元/个容普通电容c20.22mf20.4 元/个普通电容c3470nf20.2 元/个普通电c4220nf20.2 元/个容整流二1n400770.1 元/个极管三端稳781211.0 元/个压管三端稳791211.0 元/个压管发光二红10.1 元/个极管发光二白10.3 元/个极管集成运放ua74111.0 元/个模拟乘ad633jnk=0.1112 元/个

11、法器底座20.2 元/个变压器输出电压15v15.0 元/个夹子红、黑110.15 元/个中电路11.8 元/个板大电路12.8 元/个板五、安装与调试1. 直流稳压电源（ 1）按所设计得电路图焊接好电路板。（ 2）用万用表测得变压器副边电压（交流电压）：+14v和-14v。集成块 7812 的输入电压 ui=18.3v输出电压 uo=11.9v电压差 u=6.1v集成块 7912 的输入电压 ui=-18.3v输出电压 uo=-11.9v电压差 u=-6.2v电路的输出电压： +11.9v 和-11.9v（3）测量期间曾老师明确提出变压器的副边电压是交流电，万用表应打至交流电压档。而集成块

12、7812 和 7912 的相关电压以及电路的输出电压都是直流电压，万用表打至直流电压档。2、开放运算电路（1）按所设计得电路图焊接好电路板。（2）用万用表测得即通过改变输入电压ui ，可改变输出电压uo .（ 3）测量期间曾老师抽测了当输入电压为4v时，输出电压为2v 。六、性能测试与分析1 直流稳压电源（ 1）数据记录：分别用万用表的相对的档测的以下数据, 如下,变压器副边电压（交流电压） ：+14v和-14v。集成块 7812 的输入电压 ui=18.3v输出电压 uo=11.9v电压差 u=6.1v集成块 7912 的输入电压 ui=-18.3v输出电压 uo=-11.9v电压差 u=-

13、6.2v电路的输出电压： +11.9v 和-11.9v（2）数据处理：a 集成块电压差的相对误差：lm7812:(18.3 - 11.9) - 6.1(18.3 - 11.9)100%4.6%-18.3 - -11.9(6.2)100%3.1%lm7912：- 18.3 - 11.9b 输出直流电压相对误差：正输出电压：1211.912100%0.8%负输出电压：1211.912100%0.8%相对误差应该在05%之间，而上面的结果都符合，所以结果合理。2. 开放运算电路（1）数据记录：用两个万用表分别测输入端和输出端的电压, 如下,（ 2）数据处理：根据公式u iuou i100%可算的相对

14、误差，可得上述数据的相对误差依次是：3.3% ，0 ，4%, 3.3% , 2.8% ，1% ，1.2% ，1% ，1.8% 。相对误差应该在05%之间，而上面的结果都符合，所以结果合理。3. 误差计算与分析（1） 、相对误差的计算在上面已经计算，相对误差都在5%之内，说明试验的结果符合试验要求，并没有太大的误差；（2） 、电路中的电阻并不一定是标准值的电阻；（3） 、 在做开方运算电路时，两个集成块输入电压并不是标准的正负12v 电压，导致开放运算电路的结果出现误差；（4） 、在读万用表的读数时，由于是人眼读的数，不是很精确造成的误差；（5） 、由于焊接的电路不是最佳的连接方式，导致后面的实

15、验结果出现误差。（6） 、输入的直流信号源带负载能力较差，当接上负载时输入会发生变化，同时随着时间会衰减。七、结论与心得1、结论：（1）、直流电源输出的电压不是严格的±12v，有一定的误差；（ 2) 、模拟乘法器是实现了两个模拟量相乘的非线性电子器件，利用它可以方便地实现乘、除、乘方和开方运算电路；（ 3）、利用乘方运算电路作为集成运放的负反馈通路，即可构成开方运算电路；极管。（4） ）、为了防止闭锁现象的出现， 实用电路中常在输出回路中串联一个二2、心得体会：经过本次的课程设计。我知道, 虽然平时上课了，对理论知识有了一点的了解，在课程设计时也有一定印象，但是真正到了要计算时才发现

16、有困难。由于缺少练习，有的地方分析起来不是很清晰， 以后一定要加强练习和理论知识的巩固。本次课程设计我运用了 multisim 这个软件来进行仿真电路 , 依然还有一些地方不是很懂。尤其是模拟乘法器上的运用， 看来以后要多去运用这些仿真软件， 加强对知识的理解。对于我们工科的学生来说，在今后的工作是一定要很强的实践动手能力的。 而这次课程设计就是为了考验我们自己的动手能力而进行的，所以这是一次很好的加强自己的动手能力的机会。在设计的过程中，运用到了大量书本上的内容， 并且还用了好多书本上之外的内容。通过这一次的课程设计， 我明白了要成功的设计好一个电路， 一定要有耐心和细心。 在整个的设计过程中， 原理的理解和原理图的设计是最重要也是很难的一个过程。要用到自己的课本上学到的知识，以及很多课