1、電子課程設(shè)計(jì)內(nèi)容電科專(zhuān)業(yè)電子課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及時(shí)間安排電科11級(jí)時(shí)間安排：第一次：9月4日【周三】，上午8:3011:30；學(xué)院三樓機(jī)房； 第二次：9月6日【周五】，上午8:3011:30；學(xué)院三樓機(jī)房； 第三次：9月9日【周一】，下午2:004:30；學(xué)院三樓機(jī)房； 第四次：9月13日【周五】，上午8:3011:30；學(xué)院三樓機(jī)房;交報(bào)告時(shí)間：9月17日下午2點(diǎn)4點(diǎn)。地點(diǎn)學(xué)院樓B204.請(qǐng)大家作好電路知識(shí)、Mulitisim、Protel99軟件的預(yù)習(xí)；在網(wǎng)上或者圖書(shū)館查找相關(guān)資料；一、設(shè)計(jì)目的集成運(yùn)算放大電路當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件 組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，能夠靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函

2、 數(shù)關(guān)系，在線性應(yīng)用方面，可組成 比例、加法、減法、積 分、微分等模擬運(yùn)算電路。本課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)Mulitisim編寫(xiě)程序幾種運(yùn)算放大電路仿真 程序，經(jīng)過(guò)輸入不同類(lèi)型與幅度的波形信號(hào)，測(cè)量輸出波 形信號(hào)對(duì)電路進(jìn)行驗(yàn)證，并利用Protel軟件對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)積累 運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì)，并最終實(shí)現(xiàn)PCB版圖形式。二、開(kāi)發(fā)軟硬件：計(jì)算機(jī)，Mulitisim，Protel軟件；Design Explorer SE三、設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟：(1)經(jīng)過(guò)Mulitisim編寫(xiě)程序運(yùn)算放大電路仿真程序，經(jīng)過(guò)輸入不同類(lèi)型與幅度的波形信號(hào)，測(cè)量輸出波形信號(hào)對(duì)電路進(jìn)行驗(yàn)證。要求：運(yùn)算放大電路類(lèi)型：同相比例、反相比例、加法、減法、積分

3、、微分電路；所有運(yùn)算放大電路的增益均可任意調(diào)節(jié)；輸入電壓波形能夠任意選取，而且可對(duì)輸入波形的運(yùn)算進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，而且能夠進(jìn)行比較；對(duì)設(shè)計(jì)完成的運(yùn)算放大電路功能驗(yàn)證無(wú)誤后，經(jīng)過(guò)Protel 軟件對(duì)首先對(duì)電路進(jìn)行原理圖SCH設(shè)計(jì)，要求：所有運(yùn) 算放大電路在一張?jiān)韴D上；運(yùn)算放大器芯片能夠選擇集成運(yùn)放741系列；輸入輸出信 號(hào)需預(yù)留接口；(3)設(shè)計(jì)完成原理圖SCH后，利用Protel軟件設(shè)計(jì)完成印制板 圖PCB，要求：至少為雙層PCB板；四、設(shè)計(jì)方案(樣例)：運(yùn)放是現(xiàn)代電子儀器的核心和靈魂。它們的適應(yīng)性、穩(wěn) 定性和執(zhí)行多種功能的能力使運(yùn)放成為了模擬電路的理想 選擇。運(yùn)放是從模擬量計(jì)算領(lǐng)域中發(fā)展起來(lái)的，

4、即為了解 決應(yīng)用于工程中不同的公式計(jì)算問(wèn)題，設(shè)計(jì)出計(jì)算加、 減、乘、除、積分、微分等電路。今天，模擬計(jì)算機(jī)已經(jīng) 基本上被數(shù)字計(jì)算機(jī)所替代，可是運(yùn)放很強(qiáng)的功能性被保 留了下來(lái)而且仍應(yīng)用于無(wú)數(shù)的電子電路和儀器中。運(yùn)放基本上是一個(gè)帶兩個(gè)輸入端的高增益差動(dòng)放大器。從運(yùn)放的傳輸曲線能夠看出，輸出電壓vout由下式計(jì)算：V =- A(V - V =- A AV)(1)式中，A為開(kāi)環(huán)增益，V為反相輸出端電壓，V+為正相 輸出端電壓，增益前的負(fù)號(hào)使輸出信號(hào)反向。增益(A)定義 為輸出電壓(vout)和輸入的電壓差值()比值的大小。實(shí)際 應(yīng)用中，運(yùn)放的增益能夠達(dá)到10000- 0000。因此，只需要 很小的輸入

5、信號(hào)就能得到很大的輸出。例如，如果運(yùn)放的 增益為1000000，5mV的輸入電壓就能夠得到5V的輸出電 壓。輸出電壓不可能超過(guò)提供的電源電壓。實(shí)際上，運(yùn)放的 額定輸出電壓Vmax一般只是提供的電源電壓的一小部分。 這個(gè)界限一般作為正/負(fù)電源電壓的參考。高增益的放大器在控制和抑制進(jìn)入飽和狀態(tài)上都有困 難，但加入一些外部元件能將部分輸出反饋?zhàn)饔糜谳斎?端。對(duì)于負(fù)反饋電路，反饋信號(hào)同輸入信號(hào)的相位相反， 使放大器穩(wěn)定，這稱(chēng)為閉環(huán)連接。在實(shí)際應(yīng)用中，反饋犧 牲了增益來(lái)獲取穩(wěn)定性，將部分的開(kāi)環(huán)增益用來(lái)使電路穩(wěn) 定。典型的運(yùn)放電路開(kāi)環(huán)增益為105107，而閉環(huán)增益僅為 101000o如果為正反饋，那么放大

6、器將變?yōu)橐粋€(gè)振蕩器。1 .反相放大器圖1中所示的電路是最常見(jiàn)的運(yùn)放電路，它顯示出了如 何在犧牲增益的條件下獲得穩(wěn)定，線性的放大器。標(biāo)號(hào)為 Rf的反饋電阻用于將輸出信號(hào)反饋?zhàn)饔糜谳斎攵耍答侂?阻連接到負(fù)輸入端表示電路為負(fù)反饋連接。輸入電壓v1經(jīng) 過(guò)輸入電阻R1產(chǎn)生了一個(gè)輸入電路如 電壓差加載在 +、一輸入端之間，放大器的正輸入端接地。圖1利用回路公式計(jì)算傳輸特性：輸入回路： TOC o 1-5 h z 匕=i1 R1 +AV(2)反饋回路：V =ifRf +AV(3)求和節(jié)點(diǎn)i = -i + i增益公式：V =- A AV(5)由以上4個(gè)式子能夠得到輸出：V = L /Z-(V1 /R1)/Z

7、(6)式中，閉環(huán)阻抗 Z=1/Rf+1/ARf+1/RfO反饋電阻和輸入電阻一般都較大(g)級(jí)，而且A很大(大于100000),因此Z=1/Rfo更進(jìn)一步， 一般很小(幾微伏)且放大器的輸入阻抗Zin很大(大約10加),那么輸入輸 入電流(IinM V/Zin)非常小，能夠認(rèn)為為零。則傳輸曲線變 為：V = _(RR)匕=-(G )匕(7)式中，R/R1的比值稱(chēng)為閉環(huán)增益G，負(fù)號(hào)表示輸出反向。閉環(huán)增益能夠經(jīng)過(guò)選擇兩個(gè)電阻Rf和R1來(lái)設(shè)定。2 .同向比例運(yùn)放電路同向比例運(yùn)放電路組成如圖2所示，將輸入電阻R1接 地，而且將輸入信號(hào)加載道+輸入端。Rru Rru o圖2電壓在經(jīng)過(guò)由反饋電阻Rf和輸入電阻R1組成的分壓電 路的時(shí)候產(chǎn)生壓降，中間位置的電壓V為： TOC o 1-5 h z V = (R /氣 + Rf )V(8)根據(jù)理想運(yùn)放的性質(zhì)1，運(yùn)放的輸入電壓 V為零，