基于OP07的程控放大器设计

模拟电路课程设计报告设计课题：程控放大器设计班级：15级电子科学与技术姓名：学号：指导老师：设计时间：2017年6月12日~14日学院：物理与信息工程学院程控放大器的设计与实现摘要本文介绍了一种可数字程序控制增益的放大器。该电路由两片OP07CP芯片组成两级反相放大器，采用CD4051芯片作为增益切换开关，通过控制开关改变反馈电阻来达到改变电路的增益的目的，可适应大范围变化的模拟信号电平。文章首先对两种系统方案进行详细介绍与优劣对比，接着概述了电路的设计过程及思路，然后又介绍了系统的调试过程与过程中遇到的问题的解决。该系统可以很好的完成目标要求，即增益范围为10DB—60DB，在40DB处有40KHZ的带宽。关键词程控放大器；运算器放大器；增益TheDesignandRealizationofProgram-controlledAmplifierAbstractThispaperpresentsanamplifierwithdigitallycontrolledgain.ThecircuitconsistsoftwoOP07CPchipleveltwoinvertingamplifierusingCD4051chipasthegainswitch,changethefeedbackresistancebycontrollingtheswitchtochangethegainofthecircuittoadapttochangesinthescopeoftheanalogsignallevel.Thispaperfirstintroducesthetwosystemschemesindetail,andcomparestheadvantagesanddisadvantages,thensummarizesthedesignprocessandideasofthecircuit,andthenintroducesthedebuggingprocessofthesystemandthesolutionstotheproblemsencounteredintheprocess.Thesystemcanachievethetargetrequirementsverywell,thatis,thegainrangeis10DB-60DB,andthereis40KHZbandwidthat40DB.KeywordsProgram-controlledamplifier;operationalAmplifier;gain目录1前言...........................................................................................................................42.指标要求....................................................................................................................63．总体方案设计.......................................................................................................63.1方案一................................................................................................................................63.2方案二................................................................................................................................93.3方案选择...........................................................................................................................10方案1具有如下优缺点：.....................................................................................................10方案2具有如下优缺点：.....................................................................................................104．单元模块设计.......................................................................................................124.1单元模块功能介绍...........................................................................................................124.1.1两级放大.............................................................................................................124.2电路参数计算...................................................................................................................154.2.1放大参数计算......................................................................................................154.2.2第二级放大参数计算.........................................................................................154.2.3元器件的选择......................................................................................................154.3各单元模块连接...............................................................................................................165.1硬件调试..........................................................................................................................175.1.1调试内容.............................................................................................................175.2.2调试方法.............................................................................................................176.系统功能和指标参数............................................................................................186.1功能.................................................................................................................................186.2指标参数测试..................................................................................................................186.2.1测试方法................................................................................................................186.3实测结果与设计要求的对比..........................................................................................186.4波形记录...............................................................................................................197．设计总结...............................................................................................................23【参考文献】..............................................................................................................241前言在这个数字电路高速发展的时代，许多模拟电路已被数字化，似乎数字将完全取代模拟，当然，这是不可能实现的，因为事物的本源是数字的，自然界的信息也是连续的模拟的，因此研究模拟电路也是十分有必要的。而本文介绍的程控增益放大器则巧妙的结合了数字电路和模拟电路，用数字控制模拟对信号进行放大，这大大方便了对该电路的使用，而这也将成为一种趋势。本文介绍的放大器可以对信号进行大范围放大，而且在中频段的线性性吻合的特别好。该电路最大限度的利用了OP07的优点。在这个越来越重视数据的时代，程控增益放大器在数据采集系统、自动测控系统和各种智能仪器仪表中得到越来越多的应用。2.指标要求设计和实现一程控放大器，增益在10～60dB之间，以10dB步进可调；当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz.电压增益误差≤10％，最大输出电压≤10V。3．总体方案设计3.1方案一图3.1仪表放大器框图该方案是通过将信号输入由三运放构成的仪表放大器（如图3.2）中，该电路的增益公式为)21(134IoGuRRRRuuA。第一级为由两对称同相放大器构成的差分放大器，通过调整两运放间公用的反馈网络电阻Rg的大小，从而达到改变第一级的增益，而第二级用的是一个减法电路。对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。由于没有电流流过RG（也就无电流流过R1和R2），因此对于公模信号来说放大器A1和A2将作为单位增益跟随器而工作。因此，共模信号将以单位增益通过输入缓冲器，而差分电压将按〔1＋（2RF/RG）〕的增益系数被放大。