设计指标

内蒙古工业大学信息工程学院
课程设计报告(A9)
课程名称： 模拟电子技术 班 级： 学生姓名： 指导教师：
成 绩：
学校代码： 10128 学 号：
内蒙古工业大学信息工程学院课程设计任务书（9A）
课程名称：模拟电子技术专业班级：通信12-1
一、设计题目模拟传感器信号调理电路设计
二、设计目的
1．掌握基本电子电路的分析和设计方法，培养学习专业知识能力。

2．掌握基本电子电路故障识别与诊断基本方法，培养分析问题、解决问题能力。

3．掌握学习总结报告和设计说明书的基本书写方法，培养技术交流能力。

三、设计内容和要求
1．设计内容
选用一个U S=（5-10）mV、I S=100μA、R S=2kΩ的毫伏级缓慢连续变化信号（小直流电压信号）来模拟传感器信号。

（1）设计一个模拟传感器信号调理电路，要求信号调理电路的增益（放大倍数）在2-10倍之间分5档可调。

（2）调理电路的输入电阻不低于1MΩ，输出电阻不高于10Ω。

（3）调理电路有加法运算功能，实现对U S信号的1-2V直流偏移。

（4）设计应体现实用性好、成本低、功耗小特点。

（5）设计实验测试方案，通过实测U O、输入电阻、输出电阻等参数，验证设计的正确性。

2．设计要求
（1）查找资料，比较实现基本功能的几种设计方法（要求至少2种，主要根据器件选型不同来进行对比分析，例如，一种方案是实验室现有可提供器件；一种方案是查找资料得到的性价比更高的器件），理解原理，比较它们的优缺点，完成框架设计。

要求从设计任务分析、设计方案选择、选取器件材料、设计制作、测试分析等方面归纳阐述并总结成文，列出参考文献目录清单。

（2）确定电路设计方案，绘制原理框图或流程图，简述所选电路设计方案的工作原理；确定电路结构，给出具体参数。

（3）搭建Multisim仿真电路，完成所设计电路的仿真测试。

（4）进行功能仿真，安装、调试实测电路，完成电路性能指标测试，记录并分析实验测试结果。

完成实验报告。

（5）得出结论（是否针对设计任务完成电路设计，通过什么方式验证设计的正确性，设计电路的性能如何，还可以在哪些方面做进一步改进等）。

（6）写出设计说明和实验报告，分析说明实验过程中出现故障的原因及排除方法。

（7）创意设计或自主扩展设计。

想一想自己的设计作品具有哪些方面的市场竞争力，是否可以通过进一步拓展和深化，开展项目开发，参加创新性设计，怎样才能销售出去等。

主要参考文献
[1] 童诗白，模拟电子技术基础（第4 版）高等教育出版社2006
[2] 阎石，数字电子技术基础（第5版）高等教育出版社2006
[3] 课程设计专栏，内蒙古工业大学“模拟电子技术”精品课程公共网站
1.1. 设计指标及工作原理
1.设计指标
1）设计一个模拟传感器调理电路。

2）设计应体现实用性好，成本低，功耗小特点。

3）设计参数-----性能指标要求：
①信号调理电路的增益（放大倍数）在2-10，分5档可调；
②调理电路的输入电阻 R i ≥1MΩ, 输出电阻 R 0≤10Ω;
③调理电路有加法远算功能，实现对U S信号的1-2V直流偏移。

2. 模拟传感器的工作原理
根据模拟传感器对性能指标的要求，模拟传感器的原理框图如图1-1所示，由小直流电压信号作为模拟传感器信号，保证输入电阻网络( Ri≥1MΩ)采用晶体管共集电路，加减远算网络采用电压偏移电路，信号放大网络，反馈网络和保证输出电阻网络（Ro≤10Ω)采用电压串联负反馈电路。

图1-1 模拟传感器的原理框图
1.2. 单元电路设计
1. 晶体管共集放大电路
（1）晶体管共集放大电路的工作原理
根据放大电路地组成原则，晶体管应该工作在放大区，即u
BE >Uon,u
CE
≥u BE所以
在图1-2所示的晶体管共集放大电路中，晶体管的输入回路V1,R S , C1等，由于输出电压由发射极获得，故也共集放大电路为射极输出器。

(1)求解Q 点： 32.3(1)CC BEQ BQ b e
V U I A
R R μβ-=
≈++ (1)2EQ BQ I I mA β=+≈
7CEQ CC EQ e U V I R V =-≈ (2)求解放大倍数和输入、输出电阻：
R L =∞时；(1)0.996
(1)e
u
be e R A r R ββ+=≈++
//[(1)]1i b be e R R r R k β=++≈Ω 输出电阻：////371s b be
o e R R r R R β+=≈Ω
+ 图1-2 晶体管共集放大电路（射极输出器）
所以很显然此电路图（共集）只能放大电流不能放大电压，是相比其他晶体管单管放大电路的输入电阻最大，输出电阻最小的电路，又并具有电压跟随的特点。

常用于输入输出级。

2. 电压偏移电路（同相求和运算电路） 当多个输入信号同时作用
于集成运放的同相输入端时，就构成了同相求和远算电路，当输入信号为两个，其中一为直流信号，电路就成了另一个的电压偏移电路，如图1-3电压偏移电路（同相求和运算电路）所示。

调整电路参数即可完成偏移电压（1—2V ）。

图1-3电压偏移电路（同相求和运算电路）
3.电压串联负反馈电路
集成运放组成的四种组态
负反馈放大电路，由于它们均引 入了深度负反馈。

故集成运放 的两个输入端都都有虚断，虚 短的特点，在图1-4所示电压 串联负反馈电路中，由于输入 电压U i 等于反馈电压U f ,R S 的 电流等于R1+1K 的电流，所 以输出电压U O =R 1/R S 。

电压 负反馈减小输出电阻。

当调节R1（反馈电阻）阻值 图1-4 电压串联负反馈电路
为0%，放大倍数2倍，R1 的阻值10%，放大倍数4倍，以此下去6倍，8倍，1倍，分5档调。

1.3 整机电路及仿真
整机电路如图1-5所示，通过调整电阻，实现对US 信号的2V 直流偏移，实现电路增益（放大倍数）在2-10倍之间分5档可调，如图1-6所示。

图1-5 整机电路
图1-6 输入-输出数据结果（电压2v 的偏移，放大倍数6倍）
（1）输入电阻：断开信号源将万用表接入电路得出，如图1-7所示。

图1-7输入电阻测试电路和结果
Ii
Ui
R
0=60MOhm,(ohm 就是电阻单位“欧姆”,M 表示一百万,符合设计要求)
（2）输出电阻0
I U Ri
，如图1-8所示。

图1-8,输出电阻（XMM3,外电压，XMM4流入电流）
1.4 电路的安装与调试（实验测试）
在实验板上组装整机电路，要注意先把所有的电子元件全部测试一遍，安装时要集成电路的方向要保证一致，检查无误后接通电源进行调试。

调试要分部，先单 元，在整体调试。

1. 晶体管共集放大电路的调试
先调试外加电源是否为2v ，再看晶体管是否处于放大状态在看输入，输出是否符合要求。

（在实际当中用交流小信号代替直流信号，效果要好的多，实际输出电压要小于10mV ）
2.电压偏移电路调试（同相求和运算电路）
先调基本同相求和电路，在给变阻值到所需电路。

（基本没有问题，能有很好
的现象）
3. 电压串联负反馈电路调试
4. 整体调试
将以上调好后，分别从示波器上看出电压放大，万用表看出电压偏移。

在测输入电阻时因为万用表的电阻量程限制，和万用表不能测小电流。

所以用在原电路加一个小测试电阻（不影响原电路的输入输出特性的情况下）。

用电压和已知测试电阻阻值来转化测电流。

从而测出输出电阻。

1.5实验器件参数： 1. 晶体管 2N2712
型号:2N2712
生产厂家:美国通用电器公司，SEM，美国史普拉各电气公司
制作材料:Si-NPN
性质:通用型（Uni）
封装形式:直插封装
极限工作电压:18V
最大电流允许值:0.1A
最大工作频率:<1MHZ或未知
引脚数:3
可代换的型
号:BC108,BC168,BC172,BC183,BC208,BC238,BC383,BC548,BC583,2N2220,2N222 1,2N2222,3DG120C,
最大耗散功率:0.12W
放大倍数:β>75
2.集成运放 NE5532中文资料(引脚图,特点及电气参数介绍)
（1）简介：
NE5532中文资料(引脚图,特点及电气参数介绍) NE5532功能特点简介: NE5532/SE5532/SA5532/NE5532A/SE5532A/SA5532A是一种双运放高性能低噪声运算放大器。

相比较大多数标准运算放大器，如1458，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。

这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和电话通道放大器。

如果噪音非常最重要的，因此建议使用5532A版，因为它能保证噪声电压指标。

（2）NE5532特点：
•小信号带宽：10MHZ
•输出驱动能力：600Ω，10V有效值
•输入噪声电压：5nV/√Hz(典型值)
•直流电压增益：50000
•交流电压增益：2200-10KHZ
•功率带宽：140KHZ •转换速率：9V/μs
•大的电源电压范围：±3V-±20V
1.6参考文献：
（1）童诗白，模拟电子技术基础（第 4 版）高等教育出版社 2006 （2）李震梅，房用钢，电子技术实验与课程设计机械工业出版社（3）课程设计专栏，内蒙古工业大学“模拟电子技术”精品课程公共网站1.7. 设计实验心得
（1）实验器件的重要性，基础电路学习与运用要活跃。

（2）真正学了点东西。

（3）对电路的设计还过于死板，不会灵活运用
（4）但坚持就有结果。