1、反馈式稳幅电路课 程 设 计 报 告题 目： 反馈式稳幅电路设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 11 电子信息（2）班 - 1 -任务书课题名称 反馈式稳幅电路设计指导教师（职称）执行时间 2012 2013 学年 第 二 学期 第 15 周学生姓名 学号 承担任务孟志远 1109121095 整个方案的构思与实施及仿真许定可 1109121112 整个方案的构思与实施及仿真张书彪 1109121119 整个方案的构思与实施及文档整理王广鑫 1109121104 设计场效应管及计算 U0 参数徐进进 1109121110 制作电路 CAD 原理图及设计场效应管杜荣锦 1109121077
2、设计反相比例运算电路张松 1109121120 设计半波精密整流电路吴昊 1109121108 设计二阶低通滤波器设计目的 1、学习反馈式稳幅电路的设计方法；2、研究反馈式稳幅电路的设计方案。设计要求1、技术指标：要求输入电压波动 20%时，输出电压波动小于 0.1%；输入信号频率从 50 2000 变换时，输出电ZH压波动小于 0.1%；负载电阻从 10k 变为 5k ，输出电压波动小于 0.1%。2、设计基本要求（1） 设计一个输出反馈式稳幅电路；（2） 拟定设计步骤； （3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4） 要求绘出原理图； （5） 撰写设计报告。- 2 -反馈
3、式稳幅电路摘 要反馈电路在各种电子电路中都获得普遍的应用,反馈是将放大器输出信号(电压或电流 )的一部分或全部,回收到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程。 反馈式就是利用反馈电路控制电压变化，稳定电压的幅度变化，从而达到稳幅的作用。 “稳幅”就是稳定幅度，例如 4V 直流电它的幅度是 4，有的电路他的电压是不稳定的，在 4 V 左右变化，稳幅电路的作用就是使电压变化的幅度变小。本文设计的反馈式稳幅电路主要包括四个部分，分别是反相比例运算电路，半波精密整流电路，二阶低通滤波器电路和场效应管。 反馈式稳幅电路要求我们弄懂当输出
4、电压变化时，输出电压基本不变。关键词：反馈；反馈式；稳幅。- 3 -目 录第一章 绪论 . 4-第二章 电路框图的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2.1 设计原理框图 .5-2.2 设计分析 .5-第三章 电路原理图的设计 .6-3.1 反馈式稳幅电路的组成部分 .6-3.2 反相比例运算电路的设计 .6-3.3 半波精密整流电路的设计 .7-3.3.1 整流电路 .7-3.3.2 半波精密整流电路工作原理 .8-3.4 二阶低通滤波器电路
5、的设计 .9-3.4.1 滤波电路 .9-3.4.2 有源滤波电路 .10-3.4.3 二阶低通滤波电路 .11-3.5 场效应管电路的设计 .11-3.5.1 场效应管的工作原理 .11-3.5.2 场效应管的主要作用 .12-3.6 总电路设计 .12-3.6.1 反馈式稳幅电路总设计图 .12-3.6.2 反馈式稳幅电路的工作原理 .13-第四章 电路的仿真 .14- 4.1 反相比例运算电路 .14- 4.2 半波精密整流运算电路 . 16- 4.3 低通二阶滤波电路 .17- 4.4 反馈式稳幅电路 .18- 第五章 结论与心得 .29-5.1 结论与心得 .29-文献参考 .30-
6、附录 1 .31-附录 2 .32- 4 -第一章 绪论当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。反馈式稳幅电路是一种非常有用的电路。反馈是稳幅电路是由四大部分组成，分别是反相比例运算电路，半波精密整流电路，二阶低通滤波器，可变电阻。 反相比例运算电路:如果输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。反相比例运算电路具有反相端为虚地，所以共模输入可视为 0，对运算共模抑制比要求低；输出电阻小，带负载能力强；要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差的特点。半波精密整流电路:选用半波整流电路是因为此电路简单，元件少，单输出电压值流成分小（
7、只有半个波），脉动程度大，整流效率低，仅适用于输出电流小、允许脉动程度大、要求低的场合。所以这次我们选用半波精密整流电路。二阶低通滤波器电路:二阶低通滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路，也是高阶滤波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和二次型。本次设计采用二阶低通滤波器。场效应管:场效应管可应用于放大；具有很高的输入阻抗适合作阻抗变换；可以用作可变电阻；可以方便的用作恒流源；可以用做电子开关。我们根据场效应管可用作可变电阻将其等效为可变电阻。以上为本次设计的理论基础。- 5 -第二章 电路框图的设计2.1 设计原理框图设计原理框图如图
8、 2.1 所示，主要包括反比例运算电路、半波精密整流电路、二介低通滤波器电路、场效应管电路四部分电路。上述四个电路在第一章有详细介绍。图 2.1 设计原理框图2.2 设计分析由设计原理可知直流稳压电源应由几部分组成，而且各个部分相对独立，因此，在进行设计电路的时我们采用各个部分分别设计，独立选择器件，独立测试的方法，最后将这几部分进行组装、调试，达到设计完整直流稳压电源电目的。- 6 -第三章 电路原理图的设计3.1 反馈式稳幅电路的组成部分根据设计原理及要求可知反馈式稳幅电路主要四个部分组成，1、反比例运算电路，2、半波精密整流电路，3、二介低通滤波器电路，4、场效应管电路。3.2 反相比例
9、运算电路的设计图 3.2.1 反相比例运算电路输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。如图 3.2.1 所示反相比例运算电路，输入信号 经输入端电阻 作用于集成运放的反相输入端，故IU1R输出电压 与 反相。同相输入端通过电阻 接地， 为补偿电阻，以保证ORI 33集成运放输入级差分放大电路的对称性；其值为 （即将输入端接地）时0IU反相输入端总等效电阻，即各支路电阻的并联，因此 。电路中通过1R2引入负反馈，故 021为“虚地” 。 NPi节点 1 的电流方程为- 7 -31iR31UOI由于 1 点为虚地，整理得出 IOR1因此闭环电压放大倍数为：13RUAIO上式表明，输出电压与输
10、入电压是比例运算关系，或者说是比例放大的关系。如 和 的阻值足够精确，而且运算放大器的开环电压放大倍数很高，就1R3可以认为 与 间的关系只取决于 和 的比值，而与运算放大器本身的参OUI 21数无关。这就保证了比例运算的精确和稳定性。式中的负号表示 与 反相。OUI图中的 是一静态平衡电阻，即在静态时（输入信号 =0），两个输入3 I端对地的等效电阻要相等，达到平衡状态。其作用是消除静态基极电流对输入电压的影响。因此 。1R2从反馈类型来看，在图中，反馈电路输出端引出而接到反相输入端。设为正，则 为负，此时反相输入端的电位高于输出端的电位，输入电流 和IUO 1i反馈电流 的实际方向即如图中
11、所示，差值电流 ，即 消弱了净输3i di13ii入电流（差值电流），故为负反馈。反馈电流 取自输出电压 ，并与之成反3OU比，故为电压反馈。反馈信号在输入端是以电流的形式出现的，它与输入信号并联，故为并联反馈。因此，反相比例运算电路是一个并联电压负反馈电路。另外，电路的输入电阻不高，输出电阻很低。3.3 半波精密整流电路的设计3.3.1 整流电路整流：将交流电转换为直流电，称为整流。精密整流电路的功能：将微弱的交流电压转换成直流电压。整流电路的输入保留输入电压的形状，而仅仅改变输入电压的相位。当输入电压为正弦波时半波整流和全波整流输出波形如图 3.3.1 所示。- 8 -图 3.3.1 半波
12、整形与全波整形输出波形3.3.2 半波精密整流电路工作原理 当 大于 0 时，必然使集成运放的输出 0，从而导致二极管 导通，uI Uo2D截止；小于 0 时，必然使集成运放的输出 0，从而导致二极管 导通，1D 1截止。23.3 .2 半波精密整流电路原理图- 9 -图 3.3.3 二极管的伏安特性曲线在如图 3.3.2 所示的半波整流电路中，由于二极管的伏安特性曲线如图3.3.3 所示，当输入电压 幅值小于二极管的开启电压 时，二极管在信号uI Uon的整个周期均为截止状态，输入电压始终为零。即使 幅值足够大，输入电压uI也只反映 大于 的那部分电压的大小。因此，该电路不能对微弱信号整流。
13、uIUon半波精密整流电路如图所示，其工作原理：当 大于 0 时，必然使集成运放的输出 0，从而导致二极管 导通，I o2D截止，电路实现反相比例运算，输出电压1D=-( / ) ，o1R2uI当 小于 0 时，必然使集成运放的输出 0，从而导致二极管 导通，uI U1截止， 中电流为零，因此输出电压 =0。21R二极管具有单向导电性，这在电子电路中应用非常广泛。例如整流电路就是二极管的典型应用之一。但由于二极管死区电压的存在，对于幅值小于死区电压的正弦信号来说， 二极管将不导通，故起不到整流作用。图3. 2所示的电路，就是一精密整流电路，它将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。3.4 二阶低通滤波器电路的设计3.4.1 滤波电路滤波电路是一种能让需要频段的信号顺利通过，而对其它频段信号起抑制作用的电路。这种电路中，能把顺利通过的频率范围，称之为“通频带”或“通带” ；反之，受到衰减或完全被抑制的频率范围，称之为“阻带” ；两者之间幅频特性发生变化的频率范围，称之为“过渡带” 。理想滤波器的特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显
