电工电子技术课程设计1

景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

2、运算放大器. . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

3、双电源供电电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

4、放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

5、精密检波器电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

6、加法器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

7、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

8、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

9、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

10、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

11、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1、总体方案与原理说明

总体方案

1、查阅相关资料，了解运算放大器绝对值电路的原理与作用。

2、通过文献了解各种运算放大器绝对值电路设计方案。

3、自行设计一种运算放大器绝对值电路。

4、使用仿真软件multisim仿真绝对值电路。

5、列出元件清单。

6、搜集各元件、材料、仪器。

8、根据电路图组装电路。

9、对实际电路进行检测。

10、在电路成功的基础上测量记录电路相关数据。

11、根据实验数据绘出传输特性曲线。

原理说明

绝付值电路即全波整流电路是基本的电子线路之一。用普通的二极管组成的整流电路受二极管的正向压降、非线性伏安特性和温度的影响,误差很大。把二极管置于运算放大器的反馈回路中,由于运算放大器具有很高的增益,信一号损失小,检波性能精确,且可对很小的输入信号进行整流,因而广泛应用在对交流信号的检波,同时也用于对其它信一号的绝对值检测。

运放绝对值电路一共由运算放大器、供电电路、放大电路、检波电路、反相加法等电路单元组成，其大致电路图如下

2、运算放大器

运放如下图有两个输入端a（反相输入端）,b(同相输入端)和一个输出端o.也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端.

当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际方向从a 端高于公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反.当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别用

一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。

运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0 是运放的低频开环增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的输入信号电压，E2 是反相端的输入信号电压。

3、双电源供电电路

由于采用霍尔器件且为双向电流，故单电源没有优点，下图为双电源供电电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

。

4、放大电路

放大电路有两个基本类型：同相放大器和反相放大器。他们的交流耦合版本如下图所示。对于交流电路，反向的意思是相角被移动180度。这种电路采用了耦合电容 ――Cin 。Cin被用来阻止电路产生直流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。如果在直流电路中，Cin被省略，那么就必须对直流放大进行计算。

在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。实际应用中，一级放大电路的增益通常是100倍(40dB)，再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板的时候就非常注意。如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。

5、精密检波器电路

用普通检波二极管作检波器时，由于其正向伏安特性不是线性的，因此在小信号下，检波失真相当严重。另外，二极管的正向压降随温度而变，所以检波器的特性也受温度影响。

用运算放大器构成的精密检波器，能克服普通二极管的缺陷，得到与理想二极管接近的检波性能。而且检波器的等效内阻及温度敏感性也比普通检波器好得多。

如上图所示：当Usr为负时，经放大器反相，U'sc>0，D2截止，D1导通。D1的导通为放大器提供了深度负反馈，因此，放大器的反相输入端2为虚地点，检波器从虚地点经过R2输出信号。所以Usc=0。

当Usr为正时，U'sc

Usc=-Usr(uSR>0)。

6、加法器

下图是一个基本反相加法器，特点：两个加量都从反相端输入。

依据：

UUoIio

Ui1

可知：

I1I2If



Ui2R2



UoRf

RfR

UoUi11

R2R1——输出电压为各输入电压按不同系数相加

Uo

RfR

当R1R2R时，当

RRf

Ui1Ui2

时，

Uo[Ui1Ui2]

实现相加，但反相。

7、总体电路原理相关说明

如下图为绝对值电路，该电路是正输出绝对值电路。以A1为中心组成的电路是精密检波器电路，以A2为中心组成的电路是加法器。其工作原理如下：

当输入信号为负时，检波器A1的输出电压vo1=0，加法器A2的输出电压为

vo

R5R3

(vi)vi

（1）

当输入信号为正时，检波器A1的输出电压vo1

R1R2

vi，加法器A2的输出电压为

vo(

R5R3

vi

R5R4

vo1)

R5R3

vi

R5R4



R1R2

（2）

令R1=R2=R3=R5=2R4，则 vo=vi

综上所述，图的传输特性和理想特性曲线为：

vi,(vi0)vo

v,(v0)ii

8、总体电路原理图

9、元件清单

10、参考文献

1、

2、

3、

4、《运算放大器应用技术手册》

5、《运算放大器集成电路手册》

6、《电子技术基础》

7、《运算放大器应用电路设计》

11、设计心得体会

以往每做一次课程设计，感觉自己的收获总会不少，这次也不例外。做课程设计是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。

通过这次运算放大器绝对值电路设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关运算放大器的原理与设计理念，要设计一个电路总要先仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

在做课程设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到知识的有限，明白了只学好课本上的知识是不够的，要通过图书馆和互联网等各种渠道来扩充自己的知识。同时还要对资料进行分析和整理，找到对实验有用的内容。在实验的过程中曾经因一个芯片没有接地而导致电路无法运行，由于不知道原因，只好用万用表测每个节点的电压来找出故障，但我们没有沮丧,最终解决了问题。从中我们学习到了如何对待遇到的困难，进一步培养了我们一丝不苟的科学态度和不厌其烦的耐心。

追后忠心感谢王老师在实验过程中给我们的谆谆教导；忠心感谢学校给我们提供这次实验机会。