程控放大器课程设计

1、南华大学电气工程学院 电子技术课程设计任务书设计题目： 程控放大器 专 业： 电子信息工程 学生姓名: 李春猛 学 号: 20084470116 起迄日期: 2011 年1月6 日 2011 年 1月 12 日 指导教师: 李月华 教研室主任： 朱卫华 2010年12月28日电子技术课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：2、 设计并制作一个放大器倍数由数码管控制的放大器。2、 电压放大倍数N由两个十进制拨码开关给出，放大倍数应满足函数关系Vo=-NVI，N为设定值。2、 电压放大倍数的实际值与设定放大值N之差的绝对值不应超过(N%+2)，其条件是：1) 1

2、N99；2) Vo的绝对值在110V范围之内；3) 温度范围在1030；4) VI是缓慢变化的直流信号。4、输入电阻RI10M。5、输出电阻RO10M。6、用数字显示放大倍数。7、可用两个按键设定放大倍数，按键设定优先于拨码设定。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：1 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.2大学生

3、电子设计联盟 4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12010.12.25-12.27设计电路22010.12.28-12.31 安装调试32011.1.1-1.7 分析实验结果并写出设计说明书主指导教师李月华日期： 2010 年 11 月 28 日目 录第1章 程控增益放大器设计方案论证11.1程控增益放大器的应用意义11.2程控增益放大器设计的要求及技术指标11.3 设计方案论证11.4 总体设计方案框图及分析2第2章 程控增益放大器各单元电路设计2 2.1直流稳压电源设计2 2.2 拨码开关的设计62.3 放大电路的设计62.4 输出级电路设计7第3章 程控增益放大器整

4、体电路设计3.1 整体电路图及工作原理及LM741的工作原理73.2 电路参数计算83.3 整机电路性能分析8第4章 设计总结8参考文献9程控增益放大器设计方案论证1.1程控增益放大器的应用意义程控放大器使用方便、性能好，故可在数据采集系统、自动增益控制、动态范围扩展、远程仪表测试等方面使用尤为适宜，程控增益调整比手工调整更优越。在使用放大器的场合中，往往希望增益能够调整，以使波形显示更完美，数据采集更精确。而程 控增益调整比手工调整更优越。1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标设计任务：1、 设计并制作一个放大器倍数由数码管控制的放大器。2、电压放大倍数N由两个十进制拨码开关给出，放大倍数

5、应满足函数关系Vo=-NVI，N为设定值。3、 电压放大倍数的实际值与设定放大值N之差的绝对值不应超过(N%+2)，其条件是：（1）1N99；（2）Vo的绝对值在110V范围之内；（3）温度范围在1030；（4）VI是缓慢变化的直流信号。4、输入电阻RI10M。5、输出电阻RO10M。6、用数字显示放大倍数。7、可用两个按键设定放大倍数，按键设定优先于拨码设定。 设计要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。1.3设

6、计方案论证（1）电阻分压网络模拟开关+OP运放。这种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。此种方法所需无器件较多，电路庞大，而且精度受到限制（2）运放+数字电位器。采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。但现有的数字电位器分辨率有限，常见的32、64抽头，构成的放大器精度有限，无法满足10位甚至10位数据采集系统的要求。（3）集成芯片PGA102；PGA103；AD621。它们具有低漂移、低非线性、高共模抑制比和宽频带等优点，但其增益量程有限，只能实现特定的几种增益切换（4）利用放大器和模拟开关。次方法简单，该方法经过试验和事实考证，应用广泛，具有许多优点

7、，成本低，使用方便等。所以我选择次方法进行设计。1.4总体设计方案框图及分析拨动开关改变电压的放大倍数，最后射极跟谁器的不增益输出。直流稳压电源能提供稳定的电压，采用的是W7912的三端集成稳压器。 程控增益放大器各单元电路设计2.1 直流稳压电源设计整流电路设计整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。（1）工作原理电路如图，图中为电源变压器，它的作用是将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压，是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管接成电桥式

8、整流电路之称。图2-1-1在电源电压的正、负半周（设a端为正，b端为负时是正半周）内电流通路分别用图中表示负载上的直流电压和直流电流的计算：=式中恒定分量即为负载电压的平均值，因此有： =0.9 直流电流为 : 由式看出,最低次谐波分量的幅值为,角频率为电源频率的两倍,即。其他交流分量的角频率为、等偶次谐波分量。这些谐波分量总称为纹波，它叠加于直流分量之上。常用纹波系数来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即： = （2）整流元件参数的计算 在桥式整流电路中，二极管、和、是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为： 二级管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从图21看出。在的正半周时

9、，、导通，、截止。此时、所承受的最大反向电压均为的最大值，即： 同理，在的负半周，、也承受到同样大小的反向电压。滤波电路设计滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。 由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加时，它能把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。 电容

10、滤波电路如图，图2-1-2负载未接入时的情况：设电容器两端初始电压为零，接入交流电源后，当为正半周时，通过、向电容器C充电；为负半周时，经、向电容器C充电，充电时间常数为 其中包括变压器副绕组的直流电阻和二极管D的正向电阻。由于一般很小，电容器很快就充电到交流电压的最大值，极性如图所示。由于电容器无放电回路，故输出电压保持在，输出为一个恒定的直流。接入负载的情况：设变压器副边电压从0开始上升时接入负载，由于电容器在负载未接入前充了电，故刚接入负载时，二级管受反向电压作用而截止，电容器C经放电，放电的时间常数为 因一般比较大,故电容两端的电压按指数规律慢慢下降.其输出电压=。2.3稳压电路设计图

11、23图中整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，为基准电压，它由稳定管与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得，与组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJT与负载串联，故称为串联制调整管T的极间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。稳压原理可简述如下：当输入电压增加时，导致输出电压增加，随之反馈电压也增加（为反馈系数）。与基准电压相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使和减小，调整管T的极间电压增大，使下降，从而维持基本恒定。同理，当输入电压减小时，亦将使输出电压基本保持不变。 2.3拨号开关的设计2.4放大电路设计2.5输出级电路设

12、计射集 跟随器 图程控增益放大器整体电路设计3.1程控增益放大器整体电路图及工作原理直流稳压电源开关不同选择，可以对增益倍数调节。输出增益开关连接电阻数值X110KX220KX550KX10100KX50500KX99990K等等LM741的工作原理单运放LM741芯片引脚功能描述：1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚3.2电路参数计算输出增益=连接电阻/R83.3整机电路性能分析电路开关设计，不是很合理，有待改进，输出增益也开关连接电阻有关，形成开关控制增益的输出。利用射极跟随器，可以获得很低的输入的电阻。能够减轻信号源的负担，即信号源在

13、供给负载同样大小的信号电压时。所提供的电流可以减小。主要是作为阻抗变换电路。可以作为输出级，用来降低输出阻抗，提高放大器的带负载能力。第4章 设计总结通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。所以，一开始，我遇到了很多麻烦。通过老师和同学们的帮助，我渐渐的有了眉目。这样，在很大程度上提高了我考虑问题的全面性。这次电子课程设计,对于我来说,可谓是受益非浅啊!通过广泛的阅读相关资料及书籍,通过自己的刻苦学习与努力,我最终完成了他的设计及内部原理的设计.并且从中体会到了乐趣,增长了见识,扩大