除法运算电路(模拟电路课程设计)

模拟电路课程设计报告设计课题：除法运算电路

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目录

第一设计任务与要求 (3)

第二方案设计与论证 (3)

第三单元电路设计与参数计算 (4)

第四总原理图及元器件清单 (9)

第五安装与调试 (11)

第六性能测试与分析 (12)

第七结论与心得 (14)

第八参考文献 (15)

题目4：除法运算电路（4）

一、设计任务与要求

1．设计一个二输入的除法运算电路。

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。

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、差分比例运算电路和指数电路，可得除法运算电路的方块图：

I1 u

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。

比较：

方案一：该方案是利用对数电路、差分比例运算电路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。

我选择方案二。

三、单元电路设计与参数计算

1.对数运输电路

（1）电路原理图

由二极管方程知 )

1e

(D

S D -=T

U u I i 当 u D >>U T 时，

T

U u I i D e S

D ≈

2、差分比例运算电路

（1）电路原理图

电路只有二个输入，且参数对称，则

3、指数运算电路

（1）电路原理图

S

D

D ln

I i U u T ≈利用“虚地”原理，可得：

R

I u U I i U I i U u u T R T T S I

S S D D O ln

ln ln -=-=-≈-= 用三极管代替二极管可获得较大的工作范围。

)(I1I2F

O u u R

R u -=

4、桥式整流电容滤波集成稳压块电路

（1）电路原理图

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。

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

当 u I > 0 时，根据集成运放反相输入端 “虚地”及“虚断”的特

点，可得： T

T U u U u I I i I BE e

e S S I =≈所以：

T

U u R R I R i R i u I e

S I O -=-=-=可见，输出电压正比于输入电压的指数。

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。

1) 单相桥式整流电路

1. u 2 >0时，电流由+流出，经 D 1、R L 、D 2流入-。

2. u 2 <0时，电流由-流出，经 D 3、R L 、D 4流入+。

2）电容滤波电路

滤波电路输出电压波形

当负载开路时

2

202O(AV)9.02

2)(td sin 21U U t U U ===⎰πππωωL

2

L AV O AV O R U 9.0R U I ≈

）（）（＝)4cos 154

2cos 342(22O t t U u ωωπ

ππ--

=67.03

22232

422

O(AV)O1m ====∴U U U U S ππ

)41(22U U U

2Omin Omax AV O C

R T U L -=＋＝）

（2

O(AV)2U U =

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。

3) 稳压管稳压电路 阻 R o

稳压系数 S r

实际中用的电路图

方案一的总原理图 ：

2

AV O U 2.1U ≈）（1

41O(AV)O1m -=

=T

C R U U S L 常数

==

I O

O o ΔΔU I U R 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 图10.5.21 正、负输出稳压电路