測量放大器的設計與實現的畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 r supply. Measuring amplifier is derived from the operational amplifier, specifically precision differential amplifier integrated circuit microelectrical signal amplification, micro signal measurement, high input resistance to reduce measurement error and the circuit under test. And require multiples of adjustable amplifier in order to achieve a larger range of signal measurements. Measurement of the differential input of the preamplifier stage with doubleended signal to a singleended signal conversion, and then amplified through the amplifier. The signal converting circuit is one end of the signal output is converted into a signal output at both ends, is mainly used in the improved differential amplifier circuit, the amplifying circuit frequency measurement test is primarily used in this design. The power supply circuit for measuring amplifier and signal changes of the opamp power supply. Key words: Measuring amplifier, signal converters, power supply 本科畢業設計 2 測量放大器的設計 低噪聲前置放大器 方案一： 直接采用高精度 op 放大器結成置懸電橋差動放大器。利用放大器 實現雙端輸入信號到單端輸出的轉變，放大主要通過電阻與下一級反向比例放大器進行耦合獲得。這個電路主要特點是設計簡單，但其對結構工藝要求不高，輸入阻抗低，失調電壓和失調電流等參數也會因為放大器本身性能的限制無法達到實驗要求，并且該方案無法抑制放大器本身的零漂及共模信號產生，嚴重影響實驗的準確性，雖然設計及操作簡單，但仍然放棄該方案。 方案二： 采用實驗室常用放大器。第一級差分放大電路是由運放 A A2 按同相輸入法組成。再將運放 A3組成第二級差分放大電路。在第一級差分放大電路中，通過將 V1加到 A1輸入端形成虛短， V1V2 加到 A2形成虛斷，通過計算可以得到電路的電壓增益，可以適當的變換電阻的阻值以可實放大倍數的改變，可以用一個可調節阻值的電位器代替R1來實現對放大倍數的控制。 這個方案的優點是，電路設計簡單，所需要的元器件較少， A1 和 A2兩個放大器本科畢業設計 3 所形成的第一級差分放大電路為雙端輸出，共模放大倍數理論為 0，可以大大的提高共模抑制比，有效地抑制共模信號，并且 A A2 的同相端輸入信號 V1V1 形成虛短和虛斷 ，可以得到流入放大器的電流為 0，所以輸入電阻 Ri 為無窮大。設計需要兩運放的性能完全相同 ,該方案除輸入電阻無窮大的特點外， A A2 的共模增益、失調及漂移產生的誤差也相互抵消。由于本設計要求放大的倍數可以調節，但是調節后電位器的阻值無法準確獲得，因而該方案不能滿足實驗要求，舍棄該方案。 方案三： 方案三是基于方案二上進行的優化改造，電路前級放大仍采用兩運放相同輸入法組成，采用雙端輸出雙端輸入，能有效地控制共模抑制比。第一級放大采用差分輸入，減少了電路零漂的影響，能夠有效地提高電路的共模抑制能力。 然后再通過 A3 信號實現雙端輸入信號到單端輸出的轉變。為了在節約成本同時提高電路的共模抑制能力， A3 仍采用 OP07。同時加入了凋零電路來提高其共模抑制能力以及精準度，用可本科畢業設計 4 變電阻 R7 與固定電阻 R6 串聯后與 R5 進行匹配，保證了電路的對稱性，從而減少溫度漂移對實驗的影響，然后再接一級比例放大，通過對電阻 R12 的的調節實現對整個電路的放大倍數的改變。經過實驗仿真，基本符合要求。對于擴展部分，可以將用一個電阻網絡替換電阻 R12，用單片機控制其阻值即可大道放大倍數的調節，經過理論研究分析，該方案基本可以滿足步進為 1的要求 ，將采用本電路。 信號轉換器 設計要求將單端輸入信號不失真地轉換為雙端輸出信號，用作測量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號。一般采用單端輸入雙端輸出的差動放大器進行信號的變化。為了保證電路的精度，必須保證電路的對稱性，所以仍采用高精度低漂移的 OP07 作為運放。將同相放大器接成射隨器，把前端輸入分壓，使 Vo(+)=(1/2)Vin，反向放大器的AV=R6/R2=50/100=1/2，使得 Vo()=(1/2)Vin，實現信號不失真轉換。經過反復研究設計確定如下電路圖，此電路從同相端入，滿足 輸入高阻抗的要求。 本科畢業設計 5 電源電路的設計 電源電路主要由變壓部分、整流部分、濾波部分和穩壓部分組成，這里直接采用比較常用的穩壓電源電路，既能簡化電路，又能滿足實驗要求。主要利用穩壓芯片LM7915 及 LM7815 產生所需要的177。 15V 的電壓輸出。 運放需要雙電源供電，所以采用雙輸出的變壓器實現， 18V輸出的變壓器就能滿足要求，電源各部分組成如圖。 本科畢業設計 6 降壓部分 降壓部分主要由變壓器組成，直接采用三抽頭的變壓器為雙電源運放供電，可以得到相位相反的兩個 18V 的交流源，輸入到下一級 的整流橋，變壓器為 18V 的型號輸出，功率大于 10W。 整流部分 整流部分主要由二極管組成的整流橋組成，利用二極管的單向導電性將四個二極管分為兩組，與變壓器副邊極性分別導通，將變壓器負極性端與負載電阻的下端相連，副邊電壓的正極性端與負載電阻的上端相連，以便負載上始終有一個單方向的脈動電壓。橋式整流電路的優點是波形平穩，電源利用率高。整流后電路電流電壓波形如圖。整流部分采用的是耐壓值高于 45V的成品整流堆。 濾波電路 整流后的直流輸出電壓不穩定，通常在整流電路后有濾波電路，減少整流后的單向脈動直流電壓中脈動性，過濾掉整流后的波紋使其成為平滑的直流電。一般電路中電容濾波電路，濾波電容 C 直接并聯在負載 RL 兩端，形成電容濾波電路。利用電容儲能的作用，使輸出直流電脈動成分降低，電壓波形更加平滑，輸出直流電壓