模拟电路课程设计报告

模拟电路课程设计报告设计课题：立方根运算电路

专业班级： 10电气技术教育

学生姓名：**

学号：*********

指导教师：刘玲丽老师

设计时间： 2011.12.15

立方根运算电路

一.设计任务与要求

1、用模拟乘法器设计一个立方根运算电路；

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

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），为运算电路提供偏置电源。实验分为两个测试部分，为直流电源电路和功能电路的测试。直流电源整流部分要求采用桥式整流电路设计，输出端直流电压分别为+12ⅴ和-12ⅴ，功能部分要求用模拟乘法器设计一个立方根运算电路。

方案一：分别用1个Ua741实现对数运算电路，指数运算电路和集成运放电路；再用四个Ua741接成一个乘法器，将对数运算电路，指数运算电路和乘法器接成一个N次幂运算电路；最后将N次幂运算电路作为集成运放的反向通路，就可以实现立方根运算电路。

缺点：开关线路太多，易产生接触电阻，增大误差。此运算电路结构复

杂，所需元器件多，制作难度大，成本较高。并且由于用同一个信号源且所用频率不一样，因此难以调节。

电路图如下

图6 图7

令

()

2

1

3

2K

k

k+

=

，y

x

v

v=1=a，得

2

1

x

o

v

v=

可得:对数运算电路如图所示：

R T I R U R R 31520U n 1 u I ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫+=

指数运算电路如图所示：

R I S T

1u u 0 e -u =

图8

方案二：用两个ID6332接成一个三次方电路，然后用一片Ua741接一个集成运算电路，再将三次方电路作为结成运放的反馈通路，就可以实现立方根运算电路。

优点：只需用到三个芯片，电路简单，相对误差较小。 流程图如下：

电路图如下

立方根运算电路

模拟乘法器

集成运放

将方案一和方案二进行比较可以发现方案二很简单，用一个模拟乘法器就可以代替方案一中复杂的对数指数运算电路，焊接电路板时会相当繁琐而且容易焊错，所以我选择了方案二。

三、单元电路设计与参数计算

1、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 ）。

其流程图为：

图3

直流电源电路图如下：

电源发生器

整流电路

滤波电路

稳压电路

V1220 Vrms 50 Hz

0¡ã U11_AMP T17.32

1D21N4007

D3

1N4007D4

1N4007

C13.3mF C23.3mF C3220nF

C4220nF C5470nF

C6470nF C7220uF

C8220uF

U2LM7812CT

LINE VREG

COMMON

VOLTAGE

U3LM7912CT

LINE

VREG

COMMON VOLTAGE D51N4007D61N4007

LED2

LED1

R11k¦¸R21k¦¸23

4

5

D1

1N400715

16

6

7

14

17

图4

原理分析： (1)电源变压器：

由于要产生±12V 的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压为30V 的变压器。 (2)整流电路：

其电路图如下：

图5

①原理分析：

桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

图6

整流输出电压的平均值（即负载电阻上的直流电压V

L ）V

L

定义为整流输出

电压V

L

在一个周期内的平均值，即

设变压器副边线圈的输出电压为，整流二极管是理想的。则

根据桥式整流电路的工作波形，在V

i 的正半周，V

L

= V

2

，且V

L

的重复周期

为p ，所以

上式也可用其它方法得到，如用傅里叶级数对图XX_01中V

的波形进行分

L

解后可得

的平均值，因此有

式中恒定分量即为负载电压V

L

②整流元件参数：

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。

在桥式整流电路中，二极管D1、D3和D2、D4是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为

在选择整流管时应保证其最大整流电流IF > ID 。

二极管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从桥式整流电路的工作原理中得出。在v2正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止。此时D2、D4所承受的最大反向电压均为v2的最大值，

即

同理，在v2的负半周，D1、D3也承受到同样大小的反向电压。所以，在选择整流管时应取其反向击穿电压VBR > VRM 。

(3)滤波电路。

其电路图如下：