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模电课程设计-测量放大器的设计与实现（含原理图及仿真图）.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.11M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1引言
    2 设计内容及要求
    3设计原理及实现
    3.1设计原理与方案
    3.1.1原理概述
    3.1.2方案设计与验证
    3.2 单元电路的设计和元件器件的选择
    3.2.1 直流稳压电源
    3.2.2 信号变换放大器
    3.3测量放大部分
    4 MULTISM仿真
    4.1 MULTISM软件简介
    4.2仿真结果
    6 收获，体会与总结
    7 元器件清单
    8 主要参考文献资料
    附录一：
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 测量放大器的设计与实现 初始条件：1.电子技术实验室 2.模拟电子基础知识 要求完成的主要任务: 1. 电路的理论设计 2. 电路的仿真，安装、调试 3. 设计报告的撰写 4.答辩 时间安排： 序号 阶段内容 所需时间 1 2 3 4 方案设计 电路仿真，安装调试 撰写报告 答辩 合 计 1 天 2 天 1 天 1 天 5 天 指导教师签名： 2010 年 1 月 17 日 系主任（或责任教师）签名： 2010 年 1 月 17 日
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 目 录 摘 要 .................................................... 3 1 引言 ..................................................... 4 2 设计内容及要求 .......................................... 5 3 设计原理及实现 ........................................... 6 3.1 设计原理与方案 ...................................... 6 3.1.1 原理概述 ....................................... 6 3.1.2 方案设计与验证 ................................. 6 3.2 单元电路的设计和元件器件的选择 ..................... 7 3.2.1 直流稳压电源 .................................. 7 3.2.2 信号变换放大器 ............................... 10 3.3 测量放大部分 ....................................... 11 4 MULTISM 仿真 ............................................ 13 4.1 MULTISM 软件简介 ................................... 13 4.2 仿真结果 ........................................... 13 6 收获，体会与总结 ....................................... 16 7 元器件清单 ............................................. 17 8 主要参考文献资料 ....................................... 18 附录一： ................................................. 19
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 摘 要 本设计主要由直流稳压电源，测量放大器，信号变换器三部分组成，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信号的 放大，要求有较高的共模抑制能力及较高的输入电阻，从而减少测量的误差及对被测电 阻的影响。 测量放大器又称数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶，应变电桥，流量计 生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。 测量放大器是一种高增益，直流耦合放大器，它具有差分输入，单端输出，高输入 阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。 本次设计通过采用仪表放大器的改造来实现设计一测量放大器及其所用的稳压电 源，并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求。 This design is mainly by a dc voltage stabilizer, measuring signal converter amplifier, three components, the measurement of micro amplifier is mainly the signal measurement, mainly through using op-amp integrated amplifier circuit composed for measuring weak signal amplifier, request higher common-mode rejection capability and higher input resistance, so as to reduce the measurement error and to be measured resistance. Measurement and data amplifier or amplifier instrumentation amplifier, often used for thermocouples, strain bridge, flow Measurement and other large bioelectricity of differential-mode interference tributary slowly weak signal detection. Measuring amplifier is a kind of high power gain, dc amplifier, it is coupled differential input and output, the list of high input impedance and high common mode rejection ratio etc, thus widely applied. This design by using the instrumentation amplifier to design a transformation and the measuring amplifier and meet impedance and common-mode rejection ratio, high frequency requirements. the manostat, high input
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 1 引言 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，因 而现在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。
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 2 设计内容及要求 2.1 任务 设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图 1。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 VI ¹ 0 的电压信号。测量 电路与放大器之间有 1 米长的连接线。 2.2 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）。
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 3 设计原理及实现 3.1 设计原理与方案 3.1.1 原理概述 放大器是电子系统的重要组成部分，了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有 很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器 和隔离放大器。 测量放大器是一种高增益，直流耦合放大器，它具有差分输入，单端输出，高输入 阻抗和高共模抑制比等特点。测量放大器的第一级只对差模信号有一定的放大作用，而 对共模信号几乎没有抑制作用，对共模信号几乎没有抑制作用主要由第二级电路来完 成，而且放大器的共模抑制比约为第一级电路的差模电压增和第二级电路的共模抑制比 的乘积。 3.1.2 方案设计与验证 方案一 该方案直接采用 3 个高精度 op 放大器，此电路的特点是简单，实现起来对结构工 图 2
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 艺要求不是很高。 缺点是：不能对放大电路的倍数进行改变。 方案 二 显然该方案是对方案一的改进，也是采用比较通用的仪表放大器，如图 3 所示。 图 3 优点是适当的选择电阻的阻值即可实现放大倍数的改变，然保持电路简单，元件较小的 特点。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 V1 和 V2 都是 A1，A2 的同相端输入，根据虚短和虚断，流入放大器的电流为 0 所以输 入电阻 Ri,并且要求两运放的性能完全相同，这样，线路除具有差模。共模输入电阻大 的特点外，两运放的共模增益。失调及其漂移产生的误差也相互抵消。鉴于以上原因， 将采用本电路。 3.2 单元电路的设计和元件器件的选择 3.2.1 直流稳压电源 直流稳压电源设计思路 ① 电网供电电压交流 220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变 压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
    武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计 ②降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 ③脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉， 保留其直流成份。 ④滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电 压输出，供给负载 RL。 直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要 变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图 1。 其中： ①电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V 交流电压变换成符合需要的交流电压， 并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 ②整流电路：利用单向导电元件，把 50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电 ③滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较 平滑的直流电压。 ④稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的 总体电路图 图 4
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