除法加法运算电路(模拟电路课程设计)

物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表专业：电子信息工程班级：11电信本学号：姓名：

2013年1月10日

模拟电路课程设计报告设计课题：除法加法运算电路＿

专业班级：11电信本＿＿＿＿＿

学生姓名：＿＿＿＿＿＿

学号：＿＿＿＿＿

指导教师：曾祥华

设计时间：2012.12-2013.1

除法加法运算电路

一、设计任务与要求

1．设计一个二输入的除法运算电路和加法运算电路。

2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、方案设计与论证

该课程设计是做一个二输入的除法加法电路，而因此需要利用对数和指数运算电路实现或者用模拟乘法器在集成运放反馈通路中的应用来实现。

在产生正、负电源的实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是单向桥式整流电路，即将四个二极管首尾相连，引出两根线接变压器，另外两个接后面电路，并将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相连接，且连接点接地。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。

1.方案一

除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除所得的商，所以利用对数电路、差分比例运算电路、指数电路，可得除法加法运算电路的方块图,如图1：

图1.除法加法电路方框图

2.方案二

利用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路，再在输入端加一个输入电压使之有两个输入电压，这样就构成了除法加法运算电路。

将两个方案进行比较，方案一：该方案是利用对数电路、差分比例运算电路

I2

U

o1=

u

I1

/u

I2

U

o2=

u

I3

/u

和指数电路的组合来设计的，运算放大器uA741要四个，电阻也很多，对焊接有很大的要求，要焊的器件比较多，相对来说比较复杂。方案二：该方案是利用模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中的应用，uA741只要一个，电阻也很少，焊接起来比较方便。

通过分析，结合设计电路性能指标、器件的性价比，本设计电路选择方案二。

三、单元电路设计与参数计算

1.直流稳压电源电路

如图2所示，

图2.直流稳压电源电路图

该直流源采用单相桥式整流法进行整流，用电容滤波电路进行滤波，采用稳压管稳压电路进行稳压。用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）

原理：直流源的制作由四部分组成：电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路。变压器部分通过变压器降压使得进入整流的电压减小；整流道路部分利用二极管的单向导电性实现交流电压到直流电压的转变，即将正弦波电压转换为单一方向的脉冲电压；滤波部分采用大电容，利用电容的充放电作用使输出电压趋于平滑；稳压通过稳压管的稳压作用使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响。

原理分析：直流电源的输入电压为220v的电网电压，一般情况下，所需直

流电压的数值与电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，在对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路的滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出机仅为直流电压。 其流程图如图3所示，

图3.稳压电源的组成框图

（1） 整流电路电路图 （2） 如图4所示，

图4.单相桥式整流电路

1）.u2>0时，电流由+流出，经D 1、R L 、D 2流入-。 2）.u2<0时，电流由-流出，经D 3、R L 、D 4流入+。

2

20

2O(AV)9.02

2)(td sin 21U U t U U ===⎰π

π

π

ωωL

2

L AV O AV O R U 9.0R U I ≈）（）（＝

)

4cos 154

2cos 342(22O t t U u ωωπππ--=67.0322232

422

O(AV)

O1m ====

∴U U U U S π

π

参数设计：整流输出电压的平均值：。在选择整流二极管时，主

要考虑两个参数，即最大整流电流和反向击穿电压。每个二极管的平均电流为

且

。

（2）滤波电路

滤波电路输出电压波形如图5所示，

图5.滤波电路输出电压波形图

当负载开路时： 当RL C ＝（3~5)T/2时 考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于1.122μ 脉动系数S

约为10%～20%

电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。

参数设计：滤波电路需采用大电容来实现充放电，故选C1=C2=3300UF,C3与C4用于消除自激振荡，选小电容0.1UF,C5与C6用于消除高频信号带来的噪音，令C5=C6=220UF 。负载选0.5K 的电阻。 （3）稳压电路 内阻R o

稳压系数S r 实际中用的电路图如图6所示，

)

41(22U U U 2Om in Om ax AV O C

R T

U L -=＋＝）

（2

O(AV)2U U =2

AV O U 2.1U ≈）（141

O(AV)O1m -=

=

T

C

R U U S L 常数

常数==⋅

==

L L

O

I

I O I I O O r ΔΔ/Δ/ΔR R U U U U U U U U S