测量放大电路的设计

测量放大电路的设计

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【摘要】：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有高的输入电阻和较高的共模抑制比。

【关键字】：放大电路二阶高通有源滤波器二级低通有源滤波器

一、设计技术与要求：

如图所示，测量放大器由基本测量放大器、二阶高通有源滤波器、二阶

低通有源滤波器三部分组成。

1、性能技术指标：

（1）输入阻抗Ri>1mΩ

（2）电压放大倍数Au≥1000（即输入信号Ui-p=1mv时，输出信号Uop-p>1v

（3）频带宽度B=10〜10KHZ

（4）共模抑制比Kcmr>80dB

二：基本测量放大电路

如下图：放大器电路有两个同相放大器和一个基本差动放大电路组合而成；该电路具有输入阻抗高、电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。若不接R时，该电路由于引入了串联负反馈，所以其差模输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都很大；当接入电阻R后，由于R很小，则R与Rid(或Ric)并联后，该电路的差模输入电阻Rid≈2R，共模输入电阻Ric≈R/2。其中RL是负载电阻。

基本放大电路有（前置放大电路组成）下：

图（1）

1其中放大倍数：

Aud1==1+2R2/R1=81 Aud1’==1+2R2/R1=31

2其中放大倍为：

Aud2==Rf/R3=20

由上可知在前置放大电路中，总的放大倍数为：

Aud==Aud1·Aud2=81·20=1620

Aud==Aud1’·Aud2=31·20=620

由以上电路图（2）可观察到，Ri1是一个高输入阻抗的模块的组合放大电路，即输入电阻

Ri1=∞Ω>1MΩ

但由于引入了电阻R，因此，其引入的R达到要求的指标，两个R串联电阻之和2R满足：

R>0.5MΩ

为了有更好显示效果，取标称值R=1.2MΩ。

同时，共模抑制比K

CMR ，由于放大电路由两级放大电路组成，K

CM R1

表示第

一级放大电路的共模抑制比， K

CMR2

表示第二级放大电路的共模抑制比，即该型运放的共模抑制比，则

K

CMR = K

CM R1

·K

CMR2

其中，K

CM R1=Aud1/Auc1，K

CMR2

= Aud2/Auc2。

又Aud1≥1，K

CM R1

≥1，因此有;

Aud1≈1+2R2/R1=81，Aud1==1+2R2/R1=31， Auc1≈1

则有K

CM R1=Aud1/Auc1≈Aud1≈81，K

CM R1

=Aud1/Auc1≈Aud1≈31，

即有

K

CMR Aud1·K

CMR2

由指标要求，K

CMR >80dB，即K

CMR2

≥80dB，即我们采用的运算放大器的

共模抑制比满足以下条件：

K

CMR

≥80dB

三．总的电路图

在做本实验中我们采用了TL084ACD芯片作为放大器，其各种参数如下：四．TL084ACD特点：

1.短路保护输出

2.输入失调电压：典型值=3mV 最大值=6mV（25°）

3.电源电流：典型值=1.4mA 最大值=2.5m A（25°）

4.输入失调电流：典型值=5pA 最大值=100p A（25°）

5.电源电压抑制比：典型值=86dB 最小值=80dB（25°）

6.输入偏置电流：<20pA

7.输入失调电压漂移：10uV/C

8.每一个封装四个放大器

9.高压摆率： 16V/μs（典型值）

10.大信号电压增益：典型值=200mV 最小值=50mV（25°）

11.工作温度范围：Ta=0°~+70°

12.功率最大耗散：680mW

13.运放特点：内部频率补偿运算

14.供电最大电压Vcc、Vee：+18V

15.输入差动电压范围：+32V

16.针脚数：14

17.输入共模电压范围Vicr：-12、+15、+11V

18.封装：DIP-14

19.保存温度范围Tstg：-65~+150

20.工作环境温度范围Ta：-25~+85或0~+70

五、注意事项及心得

◆电路的选择非常关键，还有各种集成放大器电路有各自的专用放大电路，集成放大器与其专用电路对应应用，否则会出现错误，影响实验的进行。

◆带通的选择要合理,本实验用了一个高通和一个低通组合而成,如果直接用带通电路,由于带通电路的带宽过窄,带宽增益过大,很难实现长宽带均等放大。

▲通过本次课程设计，我了解了放大器的各种应用和性质，它不仅有放大作用，还有源滤波等应用。

▲通过本仿真实验，更加地了解Protel 99 SE软件的各种功能及应用。

▲我经过做了本次课程设计花了两周的时间，感觉到以前学的理论和现实有很大的距离，只有通过自己慢慢学习，慢慢琢磨采用减少理论知识与现实的距离。

▲通过课程设计也得到了很大的感触，合作是成功一半阶梯，别人的一小点小观点和小提示，将是你扭转即将面临失败的局面。