三运放高共模抑制比放大电路设计

EASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY三运放高共模抑制比放大电路设计学号：4姓名：L班级：专业：测控技术与仪器2015年7月2日目录一.设计目的二•设计材料设计原理3.1设计原理图3.2关于R7,R8,Rp作用3.3设计电路的相关计主要设计步骤.调试内容设计心得一、设计目的熟悉UA741cp运算放大器的性能和封装掌握三运放高共模抑制比放大电路的放大原理锻炼焊接技巧和整体布局能力二、设计材料UA741cp运算放大器（3个）、电阻100KQ（6个）电阻20KQ（2个）、最大阻值20KQ电位器（2个）、面包板（一块）、导线若干、测控试验箱OFFSETN1[8]NCIN-[27]Vcc+IN+[36]OUT▼cc-[45]OFFSETN2UA741cp运算放大器引脚图UA741cp有八个引脚其中：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空脚三、设计原理3.1三运放高共模抑制比放大电路原理图三运放高共模抑制比放大电路是由三个集成运算放大器组成，其中N1，N2,为两个性能一致（主要是指输入阻抗、共模抑制比和增益）的同相输入通用集成运算放大器，构成平衡对称（或称同相并联型）差动放大输入级，N3构成双端输入单端输出的输出级，用来进一步抑制N1，N2的的共模信号，并适应接地负载的需要。3.2关于R7,R8,Rp的作用：在仪表类放大电路中，因为是差分输入，所以需要调零网络，即需要给定一个参考电压，这个参考电压作为一个偏移量累加到输出里面。如集成仪表放大器ad623，有一个管教ref，外部可以接参考电压来调整输出大小。而上图中的R7，R8，Rp应该也是这个作用，其中Rp应该远小于R7,R8来保证不怎么影响放大电路的增益，但是可调范围就没那么宽了。其实还有一种调整零点的方法，即不使用R7,R8,Rp，直接让日6接地改为R6后面接一个参考电压(即集成仪表放大器的调零网络)3.3设计电路的相关计算:由输入级电路可写出流过R1，R0和R2的电流IR为：/%垢UMUK】TOC\o"1-5"\h\zRy———I———•RRT；由此可求得Uo1=(1+M，\-RUi2；R0R0RRUo2=(1+^)Ui2-Uii；R0R0于是，输入级的输出电压，即运算放大器N2与N1输出之差为：Uo2-Uo\=(1+R\+R2)(Ui2-Uii)；R0其差模增益Kd为：Kd=Uo^=1+R1R*dUi2-Ui1其输出与输入关系为：Uo=(Uo2-U01)R=(1+R+R2)(Ui2-Ui1)RR3R0R3可见，当N1，N2性能一致时，输入级的差动输出及其差模增益只与差模输入电压有关，而其共模输出、失调及漂移均在R0两端相互抵消，因此电路具有良好的抑制能力，同时不要求外部电阻匹配。但是为了消除N1，N2偏置电流等的影响，通常去R1=R2。此外，电路还具有增益调节能力，调节R0可以改变增益而不影响电路的对称性。根据共模抑制比定义，课求得输入级的共模抑制比为CMRR12=CMRR1*CMRR2ICMRR1-CMRR21式中，CMRR1、CMRR2分别为N1，N2的共模抑制比可知，如果N1，N2的共模抑制比不相等，将会引入附加的共模误差，使电路的共模抑制能力下降。CMRR12=输出级的共模抑制比为:CMRR3=CMRR3*CMRRrCMRR3+CMRRr式中，CMRR3——运算放大器N3的共模抑制比CMRR3=CMRRR——外接不对称电阻而限制的共模抑制比总的共模抑制比为：CMRR=K*CMRR3*CMRR12IKd*CMRR1+CMRR121为了获得更高的共模抑制比，令R1=R2,R3=R4，R5=R6四、设计步骤根据实验电路图，选择电子元器件，并对电路板进行整体布局；依次焊接元件，遵循先小后大，先矮后高的原则焊接；焊接完毕后，检查电路是否有短路，虚焊等焊接问题，并给予及时调整；对电路板进行调试并分析结果。五、调试内容5.1理想放大倍数R1=R2=100KQ、R0=10KQ、R3=R4=20KQ、R5=R6=100KQ、R7=R8=10KQ,Rp=20KQ,电位器R0阻值大小调节为10KQ。根据对三运放高共模抑制比放大电路的分析:Uo=(Uo2-Uoi)R=(1+R1：R2)(U12-Un)籍R3R0R3=10.5(Ui2-Ui1)5.2输入信号Ui1、Ui2的选取选取函数信号发生器A输出口输出为Ui1,选取函数信号发生器B输出口输出为Ui2。调节函数发生器使其A口输出为峰峰值为1.0V、频率为1.0KHz的正弦波，B口输出为峰峰值为2.0V、频率为1.0KHz的正弦波。5.3读取示波器输出输出Uo为正弦波，峰峰值为1.6v，频率为1.0kHz，周期为1ms。5.4实际放大倍数与理想放大倍数关系对比理想放大倍数10.5实际放大倍数1.6造成原因如下：Rp电阻过大，焊接时共地出现问题等，导致放大倍数变小5.5实验结果图Ui1Ui2U0六、设计心得这次的课程设计使我得动手能力得以进一步提高，从一开始拿到题目，我对三运放高共模抑制比放大电路的认识不是很深，只局限于书本上的知识，根本不知道到底有什么用途，到后来从网上查阅确定了自己的设计方向，就是通过自己学的测控电路知识是可以解决的，通过进一步仔细的计算，基本上在第二天就确定了自己的电路图。本次课程设计在实际焊板操作中，必须先对板子进行一个整体的焊接布局设计，这样不仅会使板子焊接时更加方便也会使焊接后的成品更具层次感；焊接时需要注意正确的焊接方法，避免虚焊、短路和元件的损坏；还要很细心，防止引脚焊接出错。这次课设我深深的体会到光掌握课本上的知识是远远不够的，我们还应该多了解一些应用方面的知识，尤其是实际操