模拟电子线路设计 实验报告

实现一个测量放大器，并完成附加电路信号变换器的设计（将单电源信号转换为差模信号作为测量放大器的输入

差模增益AVD=100～ 1000，可调。

通频带：fL≤30Hz,fH ≥3kHz；

最大输出电压：±10V ；

增益的非线性误差≤5% ；

差模输入电阻≥2MΩ(由电路设计保证) 。

设计一信号变换器将信号源输出的单路信号变换为一对大小相等、方向相反的差模信号提供给测量放大器；用以测试放大器的性能指标。

利用通用运放芯片μA741、μA747、LM324 进行电路设计，采用双入 单出的线路。

面包板一片；

LM324 两片；

（3）10k、22k、20k、300k 电阻各两个；

（4）20k 滑动变阻器一个；

函数发生器；

示波器；

杜邦线若干。

2、总体电路图

3.设计思路分析：

电压跟随器：获得同相电压信号； 反向放大器：获得反向电压信号；

三运放测量放大器：两级放大电路，对差模信号进行放大；

电路图分析：函数发生器产生单电源信号后，通过电压跟随器和反向放大器，产生两路信号形成差模输入，为确保是输入的是一对差模信号，单电源信号必须通过一个和反向放大器完全相同的运放构成的电压跟随器，否则两路信号会产生相位差，无法构成差模信号。差模信号形成后，通过三运放构成的两级测量放大电路，最后输出。

4.参数选择

在实验过程中，一定增益指标下，为保证每一级的运放都工作在较为合适的放大状态，要尽可能使每一级放大的倍数相差不大，而不会使某个管子因放大倍数太大而失真。

据此原则，我均衡分配了两级放大电路中的三个运放的放大倍数，每一个运放都放大二十几倍，最终能完成增益 1000 倍左右的指标。选择的电阻参数如上图仿真电路中所示：10k、22k、20k、300k 电阻各两个；20k 滑动变阻器一个。

（2）在接好示波器探头和信号源后，通过调节滑动变阻器，改变三运放放大电

路第一级的放大倍数，当增益能在100-1000的变化范围内变化，且改变输入波

形频率，使之在30Hz-3kHz范围内波形不失真，即调试成功。

（3）调试成功后，如下图所示：

a.增益为100时：

b.增益为1000时：

c.频率为20Hz时

d.频率为7000Hz时：

2.调试中出现的问题及解决方法

（1）最开始电路无法正常工作，以为是连接失误，重新连接了一遍电路，后发现还是出不了波形，然后通过观察示波器波形对每一个运放进行单独检测，后发现有三个运放由于芯片坏了无法正常工作，后更换芯片后波形正常；

（2） 最开始，由于电阻参数没有设计好，导致最大增益只能达到 500，后通过分析公式和电路，调整了部分电阻值，才达到了理想的增益。

3.实验结果分析

由调试过程中所示实验结果截图可得：该设计满足实验技术指标要求，可完成增益为 100-1000、频率范围 30-3000Hz 的要求，最终设计结果频率范围为 20Hz-1MHz,满足预期要求。

将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称 A/D 转换器或ADC，Analog to Digital Converter），A/D 转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。

A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码 4 个过程。

采样保持：

100Hz 正弦波信号作为测试源信号（必要时进行放大，峰值为 8V。）

取样保持电路采样频率为 200Hz，此部分电路通过示波器观察所检测正弦波信号波形基本不失真。

观察所检测正弦波信号正峰值幅度为 8±0.5V。

量化：

将 8V 电压信号转化成 4 位数字信号。

最多采用 8 个单元的集成运放，量化精度