增益直流放大器电子设计报告.doc

电子系统设计报告 课程名称 电子系统设计 系部： 控制工程学院 专业班级： 测控技术与仪器091 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成时间： 2011-6-13 增益可变直流放大器设计报告 设计要求 实验目的： 1.掌握protel99的基本使用方法及PCB的制作方法； 2.掌握制作电路板的整体工序； 3．培养自主学习和独立设计电路的能力； 4.增强团队合作的能力。 5.用普通运算放大器设计一个放大倍数可变的直流放大器 （1）．输入信号为0～50mV时，放大100倍；当输入信号为50mV～500mV时，放大10倍；当输入信号为0.5V～5V时，放大1倍； （2）．根据输入信号大小，自动改变放大倍数； （3）．论文（作品说明书）要有如下内容：零点漂移及改进措施；输入阻抗及提高措施；串模干扰、共模干扰及抑制措施。 二．方案选择及电路的工作原理 方案一：利用LM393构成窗口比较器,将模电信号转化为数字电路中的高低电平，设定门限电压为0.5V和0.05V,当输入不同的电压就将信号转化为高低电平。 当输入Ui0.5V时, B端输出为高电平，A端输出为低电平； 电压0.05V Ui 0.5V之间时,B端输出为低电平，A端输出为低电平； 当输入电压Ui 0.05V时,B端输出为低电平，A端输出为高电平。 再利用CD4051八选一数据选择器,选择不同的电阻值实现不同的放大。 方案二：利用LM324放大器构成窗口比较器,将模电信号转化为数字电路中的高低电平，设定门限电压为0.5V和0.05V,当输入不同的电压就将信号转化为高低电平。 （1）当输入Ui0.5V时, B端输出为低电平，A端输出为高电平； （2）电压0.05V Ui 0.5V之间时,B端输出为低电平，A端输出为低电平； （3）当输入电压Ui 0.05V时,B端输出为高电平，A端输出为低电平。 再利用CD4051八选一数据选择器,选择不同的电阻值实现不同的放大。 因为实验室所提供的芯片为LM324放大器，同时在精度要求不是很高的条件下，我们选择了第二套方案。 其系统框图如图所示： 电路设计计算元器件的选择 2.系统工作原理介绍： 系统接入5V的正电源时，电源指示灯LED1亮，则说明电源电路工作正常； 1：当输入端Ui输入一个信号Ui=0.030.05V时，信号通过由LM324集成运算放大器构成的窗口比较器时，比较器的1号位输出一个低电平， 2号位输出一个高电平，此时LED3灯也亮了。1号位的低电平进入CD4051数据选择器的A输入端，2号位的高电平进入CD4051数据选择器的B输入端，此时CD4051数据选择器的INH禁止端始终置0。此时CD4051数据选择器13号位连接一个1K的固定电阻（同时此电阻并联了一个最大阻值为1K的变阻器，使得固定电阻的阻值达到1K）。由X输出端口连接的正向比例放大电路，正好成为一个放大倍数为一百倍增益直流放大器； 2：当输入端Ui输入一个信号0.05VUi0.5V时，信号通过由LM324集成运算放大器构成的窗口比较器时，比较器的1号位输出一个低电平，2号位输出一个低电平，此时LED2、LED3灯同时熄灭。1号位的低电平进入CD4051数据选择器的A输入端，2号位的低电平进入CD4051数据选择器的B输入端，此时CD4051数据选择器的INH禁止端始终置0。此时CD4051数据选择器15位连接一个10K的固定电阻（同时此电阻并联了一个最大阻值为10 K的变阻器，使得固定电阻的阻值达到10 K）。由X输出端口连接的正向比例放大电路，正好成为一个放大倍数为十倍增益直流放大器； 3：当输入端Ui输入一个信号Ui0.5V时，信号通过由LM324集成运算放大器构成的窗口比较器时，比较器的1号位输出一个高电平，2号位输出一个低电平，此时LED3熄灭、LED2灯亮。1号位的高电平进入CD4051数据选择器的A输入端，2号位的低电平进入CD4051数据选择器的B输入端，此时CD4051数据选择器的INH禁止端始终置0。此时CD4051数据选择器14位悬空。由X输出端口连接的正向比例放大电路，正好成为一个放大倍数为一倍增益直流放大器。 3. 系统原理框图 单元电路设计、仿真与分析 1. 电源指示灯模块： 利用发光二极管作为电源指示灯，批示电源是否接通。 电路原理图如右图所示：发光二极管的压降Uon约为1.8V,通过二极管的电流I=(Vcc-Uon)/R≈0.63mA ； ??? 2. 模数转换模块(窗口比较器)： (