运算放大器开环电压增益
开环电压增益AVOL的定义与量测方法
1. AVOL的定义：
在不具负反馈情况下(开环路状况下)，运算放大器的放大倍数称为开环增益，
简称A
VOL 。A
VOL
的理想值为无限大，一般约为数千倍至数万倍的间，其表示法有使
用dB 及V/mV等，例如μA741C及LM318的AVOL典型值均为200V/mV或106dB。在运算放大器中为使计算简便而有虚接地(Virtual Ground) 的假设，在此假设A
VOL
必须越大越容易满足此需接地的条件。
2. AVOL的量测方法：
AVOL 的量测方法有很多种，介绍较易量测的方法如下：
如图1所示为一种AV
OL
的测试方式，此图的动作原理很类似图2的电路，除了R4对地的间加入一电压源VA外，并无差别。图中AUT(Amplifier Under Test)为待测放大器；BUF(Buffer)为缓冲放大器。如运算放大器输入偏置电流所述，
当VA为0V时，由于电路具有负反馈作用，此时的V
O1自动趋近于0V，而V
O2
就
等于待测运算放大器输入抵补电压的一千倍；同理，当VA为10V时，由于负反馈的作用，V
O1
亦自动的平衡于-10V(实际上由于运算放大器皆不可能达到理想
状态，故V
O1只能趋近于-0V)。VA等于0V时VO1趋近于 0V，VA等于10V时V
O1
则趋近于-0V，因此V
O1的输出约有10V的变化量，所以我们将此变化量以△V
O
代替的。VO1的输出有变化，在该放大器的输入端必也引起相对应的变化，我们将此变化量以△V
1
代替的。在图1中待测放大器本身不具有负反馈，因此求出
△
VO 与△
V1
的比值即为待测放大器的开环路电压增益(A
VOL
)。在量测的技术上，因
?Vi很小，不容易准确测得，故利用缓冲放大器与R1、R2分压的关系，VO2的
相对应变化量?V
O2为?Vi的一千倍(实际上是1001倍)。因此，我们仅需将?V
O2
测出就可以利用1式导出待测放大器AVOL的值。
(1)
在上述实验中，VA不一定要用10V代入，用VA为-10V代入亦可，只不过此时
V O1会趋近于正10V。同理VA亦可用±5V 代入，以求取A
VOL
；但VA不能用大于
电源电压的电压源代入，以免使待测放大器进入饱和区或毁损，A
VOL
是电源电压
的函数，以μA741C为例，电源电压为时A
VOL
约为2×105，但电源电压为±9V
时A
VOL
仅为1×105。
图1 AVOL的量测电路
1.#include
2.#include
3.#include "wave.h"
4.void da_out(void); //声明函数
5.sbit DIN=0x97; //P1.7位定义
6.sbit SCLK=0x96; //P1.6位定义
7.sbit DACS=0x95; //P1.5位定义
8.sbit SWF1 =0x94; //P1.4位定义
9.sbit SWF0 =0x93; //P1.3位定义
10.sbit WDI =0x92; //P1.2位定义
11.sbit FLAG = 0x90;
12.IUI word; //IUI即idata unsigned int,在wave.h中预定义
13.void main(void)
14.{
15. IUI i;
16. TMOD =0x01; //定时器0方式1;
17. TH0=0xff;TL0=0x00; //置定时器0常数;
18. TR0=1; //启动定时器0
19. ET0=1;EA=1; //开定时器中断及总中断
20. SWF0=1;SWF1=1; //设P1.3,P1.4为输入
21. WDI=1; //看门狗输入置高电平
22.while(1)
23. {
24.for(i=0;i<128;i++)
25. {
26. FLAG=1; //置标志,FLAG在定时器0中断程序中被清除
27. WDI=0;_nop_();WDI= 1;//看门狗复位
28.if(SWF1) word=512; //SWF1=1时,DA输出同一量,无正弦信号输出
29.else
30. {
31.if(SWF0) word=waveh[i];//取倍频数字量
32.else word=wavel[i]; //取基频数字量
33. }
34. word=word<<6; //10位数字量移至高位
35.while(FLAG); //等待,直至定时器中断程序中清FLA G
36. da_out(); //调用DA输出子程序
37. }
38. }
39.}
40.void timer0(void) interrupt 1 using 2
41.{
42. TH0=0xff;TL0=0x00;//重置定时器常数
43. FLAG=0;//清主程序中的等待标志
44.}
45.void da_out(void){
46. IUI i;
47. SCLK =0;_nop_();DACS=0; //准备传送数据
48.for(i=0;i<10;i++)
49. {
50. DIN= (bit)(word&Ox80); //取最高位送数据线
51. word = word << 1; //左移,准备下一位传送
52. SCLK =1;_nop_();SCLK =0; //一个CLK信号
53. }
54. DACS= 1;_nop_();SCLK=1; //传送结束
55.}
hhh
1.typedef idata unsigned int IUI;
2.int code wavel[]=
3.{
4. 512,524,537,550,563,698,707,715,723,731,775,775,774,772,770,698,689,679,
669,658,
5. 512,499,486,473,460,325,316,308,300,292,248,248,249,251,253,325,334,344,
354,365,
6.};
7.int code waveh[]=
8.{
9. 512,562,611,660,707,753,796,836,874,907,937,963,985,1001,1014,1021,
10. 1023,1021,1014,1001,985,963,937,907,874,836,796,753,707,660,611,562,
11. 512,46l,412,363,316,270,227,187,149,116,86,60,38,22,9,2,
12. 0,2,9,22,38,60,86,116,149,187,227,270,316,363,412,461,
13. 512,562,611,660,707,753,796,836,874,907,937,963,985,1001,1014,1021,
14. 1023,1021,1014,1001,985,963,937,907,874,836,796,753,707,660,611,562,
15. 512,461,412,363,316,270,227,187,149,116,86,60,38,22,9,2,
16. 0,2,9,22,38,60,86,116,149,187,227,270,316,363,412,461
17.};
电子元器件基础知识
常用元器件的识别
一、电阻
电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。
参数识别：电阻的单位为欧姆（Ω），倍率单位有：千欧（KΩ），兆欧（MΩ）等。换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧
电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。
数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：
472 表示47×102Ω（即4.7K）；104则表示100K色环标注法使用最多，现举例如下：四色环电阻五色环电阻（精密电阻）电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：
颜色有效数字倍率允许偏差（%）
银色/ 10-2 ±10
金色/ 10-1 ±5
黑色0 100 /
棕色1 101 ±1
红色2 102 ±2
橙色3 103 /
黄色4 104 /
绿色5 105 ±0.5
蓝色6 106 ±0.2
紫色7 107 ±0.1
灰色8 108 /
白色9 109 +5至-20
无色/ / ±20
二、电容
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c
(f表示交流信号的频率，C表示电容容量)
电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。
2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和
数标法3种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。
其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。
如：102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF
3、电容容量误差表
符号FGJKLM
允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。
4、故障特点
在实际维修中，电容器的故障主要表现为：
（1）引脚腐蚀致断的开路故障。
（2）脱焊和虚焊的开路故障。
（3）漏液后造成容量小或开路故障。
（4）漏电、严重漏电和击穿故障。
三、晶体二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的二极管。
1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：
型号1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007
耐压（V）50 100 200 400 600 800 1000
电流（A）均为1
四、稳压二极管
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：型
号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N4751 1N4761
稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V
五、电感
电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。
电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。
直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。
电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH （误差5%）的电感。
电感的基本单位为：亨（H）换算单位有：1H=103mH=106uH。
六、变容二极管
变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”
的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。
变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：
（1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。
（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时，就应该更换
同型号的变容二极管。
七、晶体三极管
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。
1、特点：晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。
电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号；NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。
2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表，供大家参考。
名称共发射极电路共集电极电路（射极输出器）共基极电路
输入阻抗中（几百欧～几千欧）大（几十千欧以上）小（几欧～几十欧）
输出阻抗中（几千欧～几十千欧）小（几欧～几十欧）大（几十千欧～几百千欧）
电压放大倍数大小（小于1并接近于1）大
电流放大倍数大（几十）大（几十）小（小于1并接近于1）
功率放大倍数大（约30～40分贝）小（约10分贝）中（约15～20分贝）
频率特性高频差好好
续表
应用多级放大器中间级，低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路
3、在线工作测量
在实际维修中，三极管都已经安装在线路板上，要每只拆下来测量实在是一件麻烦事，并且很容易损坏电路板，根据实际维修，本人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法，供大家参考：
类别故障发生部位测试要点
e-b极开路Ved>1vVed=V+
e-b极短路Veb=0vVcd=0v Vbd升高
Re开路Ved=0v
Rb2开路Vbd=Ved=V+
Rb2短路Ved约为0.7V
Rb1增值很多，开路Vec<0.5vVcd升高
e-c极间开路Veb=0.7v Vec=0vVcd升高
b-c极间开路Veb=0.7vVed=0v
b-c极间短路Vbc=0vVcd很低
Rc开路Vbc=0vVcd升高Vbd不变
Rb2阻值增大很多Ved约为V+Vcd约为0V
Ved电压不稳三极管和周围元件有虚焊
类别故障发生部位测试要点
Rb1开路Vbe=0Vcd=V+ Ved=0
Rb1短路Vbe约为1vVed=V-Vbe
Rb2短路Vbd=0v Vbe=0vVcd=V+
Re开路Vbd升高Vce=0v Vbe=0v
Re短路Vbd=0.7vVbe=0.7v
Rc开路Vce=0vVbe=0.7v Ved约为0v
c-e极短路Vce=0v Vbe=0.7vVed升高
b-e极开路Vbe>1v Ved=0vVcd=V+
b-e极短路Vce约为V+ Vbe=0vVcd约为0v
c-b极开路Vce=V+ Vbe=0.7vVed=0v
c-b极短路Vcb=0v Vbe=0.7vVcd=0v
八、场效应晶体管放大器
1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号：
3、场效应管与晶体管的比较
（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。
（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应
自动增益控制放大器 一、设计思路描述 本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为控制核心。利用单片机内部ADC10对末级输出信号采样，可由按键控制三种模式以及增益倍数的切换，也可根据采样得到的末级输出信号幅度大小，自动控制DAC7811作为TLC085反馈电阻网络，从而实现对末级自动增益控制。在软件设计中，我们实现三种不同的模式切换： 1.交流手动模式中。根据选择增益倍数不同，我们可以算出不同的code值，将code值传给DAC7811。例如：当我选择0.2倍增益时，那么需要控制前级衰减，同时code值为2048,因此增益倍数Av=0.1*4096/2048=0.2。 2.直流自动换挡模式。根据单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小，自动控制前级是否衰减、控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻，从而实现0.2、0.5、 2、5的最大增益倍数。 3.自动增益模式。根据利用单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小自动控制前级是否衰减，控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻。 二、硬件电路设计 2.1前级信号衰减电路 VDD
图2.1 前级衰减电路 如图2.1所示，前级衰减电路由CD4051、OPA2227、20K?以及2K?电阻组成，其中CD4051为单刀八掷开关。在该电路中，单片机MSP430G2553通过P1.3口进行对CD4051中两种电阻进行选择，改变OPA2227反馈电阻，从而实现0.1倍与1倍的控制。 在整个电路中，前级衰减电路十分重要，它不仅仅是对输入信号进行衰减，还可以对单片机MSP430G2553进行保护。 2.2末级DAC7811增益自动控制电路 图2.2 DAC7811增益自动控制电路 图2.2为末级DAC7811增益自动控制电路。利用单片机内部ADC10对输出信号经过OPA2340绝对值整形后的波形进行采样，根据幅值控制CD4051选择
电压控制增益可变放大器（VGA）设计 摘要 本设计以VCA822芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更，通过电压跟随器确保输入阻抗＞1012Ω。选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。 关键词：宽带直流放大器；控制电压；电压变换；VCA822； ABSTRACT This experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.
目录 1.系统方案比较与设计 2.理论分析与计算 3.单元电路设计与计算 3.1一级同相放大电路 3.2二级可控放大电路 3.3三级同相放大电路 3.4四级反向放大电路 3.5甲乙类功率放大电路 4.系统测试 5.结论 6.参考文献
低频低噪声高增益放大器 一、基本要求 （1）放大器 a．电压放大倍数200~2000倍，放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍），有数字显示额外加分。 b．通频带3kHz~5kHz。 c．放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰—峰值等效到输入端小于800nV。d．最大不失真输出幅度不小于8V。 e．输入电阻不小于1kΩ，输出电阻不大于20Ω。 （2）自制供电电源。单相交流220伏电压供电，电源波动±10%时可正常工作。 （3）自制适合于本放大器测试用的信号源。 发挥部分 （1）电压放大倍数更高、步长更小 （2）等效输入噪声不大于200nV。 （3）等效输入电阻大于10kΩ。 （4）数字显示精度进一步改善 二、方案设计 2.1方案流程图
2.2 信号源制作模块 信号源原理图
信号源效果图 说明：单片机制作4.5KHZ的信号源，为电路提高信号源。 2.3 π网络衰减射随器带通滤波器模块制作 衰减网络 说明：由于单片机制作的信号源输出幅度很大，4V左右，而题目的要求知，信号源提供的电压幅度在10mV左右，因此通过衰减网络达到目的。
射随器 说明：射随器提高输入阻抗，以达到题目指定的要求。 带通滤波器 说明：带通滤波器的范围为3kHz~5kHz，因此可以满足通频带3kHz~5kHz的要求。 2.4 DAC0832程控网络
说明：通过DAC0832实现电压放大倍数200~3000倍的控制，把放大3000倍后的信号作为DAC0832的参考电压，通过数字量实现步进100倍的增益控制。 2.5 后级放大
说明：放大倍数进一步放大，固定放大1000倍。 2.6 电源制作模块
自动增益放大器 摘要：本系统有四个模块组成：程控放大器，峰值检测，液晶。程控放大器采用两片AD603接连组成，放大电压增益可达50dB，增益0.2v步进可调，电压增益误差不大于5%。放大器输出无明显失真。峰值测量采用真有效值采样芯片AD637先进行有效值采样，然后通过PCF8951进行AD采样，最后再转换成峰值，液晶采用LCD1602，系统以stc89c51单片机为控制核心，经测试验证，系统运行稳定，操作方便。 关键词：程控放大器，峰值检测，AD采样，单片机。 Abstract：This system has three modules: SPC amplifiers, peak detection, liquid crystal. By two AD603 program-controlled amplifier amplification voltage gain one, can gain 1db stepping 0.2v, adjustable, voltage gain error is not more than 5%. Amplifier output without obvious distortion. Measure true RMS peak by sampling AD637 chip on sampling, then PCF8951 through effective sampling, finally to AD convert peak, LCD USES lcd1602 management system with stc8951 SCM as control core and tested, the system runs stably, convenient operation. Key: SPC amplifier Peak detection AD sampling chip SCM 1. 方案的论证与比较 1.1 设计需求 1.1.1 基本要求 （1）放大器可以从信号发生器或音乐播放器输入音频信号（50Hz~10KHz）， 输出可以带200Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。（20 分） （2）当输入信号幅度在10mV~5V 间变化时，放大器输出默认值保持在2V ±0.2V（有效值）内，波动越小越好。（30 分） （3）可以显示输入信号幅度和频率。（10 分） （4）能够在1V~3V 范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。（15 分） （5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。（15分） （6）其它发挥设计。（10 分） （7）设计报告。（20 分） 1.1.2 发挥部分
电压跟随器全解 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
电压跟随器(共集电极电路)电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。 那么电压跟随有什么作用呢？概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。 共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。 电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。 电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。 电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。
一．LED点阵书写显示屏 光笔电路主要就是一个门限可调的比较器[5]，具体电路图如图6所示。 在图6的光笔电路图中，运放AR4组成一同向放大电器，将采集的电压放大2倍，之所以要将信号放大2倍，主要是在设计光敏二极管探头时，已经在探头上套了一层黑色的橡胶管，放大倍数和探头陷入橡胶管的深度有关，在测试中发现放大2倍时效果是最好的。运放AR2组成的电路就是一个比较器，而且这个比较器的门限电压可以通过调节R5改变，以适应环境光线的改变。在放大器和比较器的输出端都设计了一个跟随器，进一步减小下级电路对前级电路的影响。 图15作品展示图 二．红外车辆检测电路 红外车辆检测电路原理已经在前面做了详细的叙述，电路如图3-2所示： 图3-2红外车辆检测电路 三.音频功率放大器 人耳朵听觉的范围是2HZ～20KHZ，称之为可听声，单只喇叭要覆盖这么宽的频带范围，并且要很好的兼顾高低频两端的延伸、达到低失真、高瞬态、大功率承载能力的话是不可能的，所以就需要分频了，一般低音在300HZ以下，中音在300HZ～3KHZ,高音在3KHZ以上，本作品就是按照2HZ～300HZ，300HZ～3KHZ,大于3KHZ三个频率段来做的。分频电路主要是由RC滤波器和比例放大器组成。工作过程如下：音源器材输入的较微弱信号经过比例放大器后，放大到一定的程度（此放大是对整个信号进行放大），再进行分频。因为信号是由高、中、低频混在一起的，为了达到把原音还原出来的效果，就必须把三个频率段分离出来。分频以后还有一个信号放大电路，作用是将分频后的信号进行放大。这样就可以对高、中、低音进行分别放大，以求达到不同的听觉效果。原理图如下：
摘要 自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。 本课题主要研究应用于音频放大的前级电压放大，因此设计的电路需容纳的频带范围应较宽，以至于使语音信号通过。由于语音信号的频带范围为300hz-3400hz,所以该电路所应设计的频带范围应在300hz-3400hz之间，并且电路应该实现增益的闭环调节，通过此电路可以实现增益的自动调整，以至于使音频信号强时自动减小放大器的倍数，信号弱时自动增大放大器的倍数，从而实现音量的自动调节。 本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及对自动增益控制放大器各部分的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。 关键词：放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器 目录 摘要 (1) 第1章引言 (4) 第2章自动增益控制 (4) 2. 1自动增益控制 (4) 2.1.1自动增益控制基本概念 (4) 2.1.2自动增益控制的原理 (5) 2. 2自动增益控制放大器 (5) 2. 3本课题的研究内容 (5) 第3章自动增益控制放大器的电路设计 (6) 3. 1方案选择 (6) 3. 2压随器工作原理 (8) 3. 3整流电路工作原理 (8) 3. 4滤波 (9) 3. 5增益控制工作原理 (9) 3. 6电路元器件选择 (10) 3.6.1运算放大器 (10) 3.6.2场效应管的选择 (11) 3.6.3其他元器件的选择 (11)
第4章放大器电路的调试及实验结果 (12) 4. 1放大器电路的调试 (12) 4. 2实验结果及存在问题 (12) 第5章总结 (14) 参考文献 (15) 附录 (15) 致谢 (16) 第1章引言 随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益 控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称AGC线路，A是AUTO（自动），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。它是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进 行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输 入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对 输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自 动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大 的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信 号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。目前，实 现自动增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器来实现自 动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。 第2章自动增益控制 2. 1自动增益控制 2. 1. 1自动增益控制的基本概念 接收机的输出电平取决于输入信号电平和接收机的增益。由于各种原因，接 收机的输入信号变化范围往往很大，信号弱时可以是一微伏或几十微伏，信号强 时可达几百毫伏，最强信号和最弱信号相差可达几十分贝。这个变化范围称为接 收机的动态范围。 影响接收机输入信号的因素很多，例如：发射台功率的大小、接收机离发射 台距离的远近、信号在传播过程中传播条件的变化(如电离层和对流层的骚动、天
三运放组成的仪表放大器电路分析 仪表放大器与运算放大器的区别是什么？ 仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 ?。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低， 在低频段通常仅有几毫欧（m?）。运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输 出端之间连接的外部电阻决定。与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。对仪表放大器的两个差分输入端施 加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。 专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。 使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。电路如下图所示： 输出电压表达式如图中所示。 看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路： 如果R1 ＝ R3，R2 ＝ R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1) 这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于 100 k?，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 k?。因此，当电压施加到一个输入端而另一端接
地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有 0.1% 失配，其CMR便下降到 66 dB（2000:1）。同样，如果源阻抗有 100 ?的不平衡将使CMR下降 6 dB。 为解决上述问题，我们在运放的正负输入端都加上电压跟随器以提高输入阻抗。如下图所示： 以上前置的两个运放作为电压跟随器使用，我们现在改为同相放大器，电路如下所示： 输出电压表达式如上图所示。上图所示的电路增加增益（A1 和 A2）时， 它对差分信号增加相同的增益，也对共模信号增加相同的增益。也就是说，上述电路相对于原电路共模抑制比并没有增加。 下面，要开始最巧妙的变化了！看电路先：
放大器知识经典问答 放大器知识经典问答（第一部分） 1.什么是开环电压增益？ 开环电压增益是指当放大器输入输出开路时既开环，放大器输出端的电压变化与输入端的电压变化之比。 2.什么是共模抑制比？ 共模抑制比是指放大器对差分电压信号放大倍数与共模电压信号放大倍数之比，单位为分贝（dB）。 3. 什么是输入电流噪声(in)？ 输入电流噪声（Input Current Noise (in )）：是和无噪声放大器的输入并联应用的等效电流噪声。 4. 电压反馈放大器和电流反馈放大器之间有什么区别？ 两种运放的内部电路是不同的，所以对于一个已给的配臵，两种类型运放是没有必要去互换的。电压反馈的运放受制于内部设计，只有非常低的输入偏流，但内部没有限制差分输入电压，仅仅当外部的反馈需要时才会做出限制。相反，对于电流反馈放大器，其差分输入电压受制于内部设计，但并没有限制它的输入偏流为低，所以仅仅当外部反馈需要时才会限制。尽管，大多数高校仍没有授关于电流反馈放大器的基础知识，但使用电流反馈放大器有许多优点，尤其在高速的应用中请看下面的应用笔记: https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/an/OA/OA-30.pdf OA-30,电流电压反馈放大器的比较 https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/an/OA/OA-07.pdf OA-07,电流反馈放大器应用电路指导https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/an/OA/OA-13.pdf OA-13,电流闭环反馈增益分析和性能提高https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/an/OA/OA-15.pdf OA-15, 在运用宽带电流反馈放大器时，频繁失真https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/an/OA/OA-20.pdf OA-20, 电流反馈误判断https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/appinfo/webench/放大器放大器WEBENCH 支持电流模式和电压模式的放大器类型。 5. 开环和闭环之间有什么差别？ “开环增益”实际上是没有反馈的运放的“内部”增益，通常取 1,000 到10，000，000之间的任意值。请看数据手册中的“开环增益”图；“闭环增益”是整个电路的增益，带有由用户选择适当的反馈电阻值选择的反馈，比如“增益为+10”“或"增益为-2 ”。 6. 什么是输出电流？ 输出电流是指运放的输出端得到的驱动负载的电流。它通常是一个功能：输入过驱动，输出电压和电源的相关性、温度。源极和漏极的特性会有所不同。 7. 我选择了轨对轨（Rail-to-Rail）输入/输出（Input/Output）放大器，但是输出并不是一直是负轨，或一直是正轨。我做错了什么吗？ 单词“轨对轨（Rail-to-Rail）”是易令人误解的。完全正确的应该是“几乎是轨对轨”或“非常接近轨对轨”。大多数R-R放大器任一电源轨上的输出电压为从20到200mv，几乎从未有过对轨的。当需要更多的负载电流时，输出要更远离电源电压轨。大多数放大器通过100k ?或更大的负载提供最大输出电压摆动。在产品数据手册中电气特性表和特性曲线上，指定的输出电压波动都是期望值。此外，当通过https://www.doczj.com/doc/8818436824.html,/appinfo/webench/放大器放
南京师范大学中北学院 毕业设计（论文）（2013届） 题目：高增益宽带放大器的研究与设计 专业：电子信息工程 姓名：XXX 学号： XXX 指导教师：王兴和职称：教授 填写日期： 2013-5-10 南京师范大学中北学院教务处制
摘要 在无线通信系统中，高增益宽带放大是其重要的组成部分，它性能的好坏对整个系统起着重要的的作用。随着通信技术的发展，军用和民用对其提出了更高的要求，对射发系统的研制提出了更高的要求甚至是全新的要求。 文章介绍了一种基于模拟运算放大器实现的增益可控的宽带放大器。该器件由三个部分组成，第一部分由运算放大器OPA2613组成，第二部分中间级连续可调增益由放大器OPA842完成，第三部分功放由AD811完成。工作频带宽可达3.9MHZ，增益调节0dB-53dB。放大器噪声小, 动态范围宽。在通频带内增益起伏为1dB左右。通过反馈电阻可调，可实现增益的变化。通过Multisim的仿真能达到良好的效果。整个系统工作可靠，稳定，而且成本低效率高。 关键词：OPA2613 OPA8421 AD811 可控增益带宽放大器
ABSTRACT In a wireless communication system, high-gain broadband amplification is an important part of that, It is good or bad performance of the whole system plays an important role. With the development of communication technology, military and civilian put forward higher requirements for it, Hair on the radio system development put forward higher requirements even entirely new requirements. This paper presents a simulation-based operational amplifier gain controlled wideband amplifier. The device consists of three parts, the first part of the operational amplifier OPA2613, and the second part of the intermediate stage adjustable gain amplifier OPA842 completed by the third part of the amplifier by the AD811 is completed. Frequency band up to 3.9MHZ, gain adjustment 0dB-53dB. Amplifier noise, wide dynamic range. Ups and downs in the pass band gain is about 1dB.. Adjustable through the feedback resistor, the gain variation can be achieved. By Multisim simulation can achieve good results. The whole system is reliable, stable and cost-inefficient rate. Key words: OPA2613 OPA8421 AD811 Controllable gain Bandwidth amplifier
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：本设计以程控增益调整放大器AD603为核心，通过单片机MSP430控制各模块，实现电压增益连续可调，输出电压基本恒定。系统由5个模块组成：前级缓冲模块，电压增益调整模块，峰值检测模块，后级输出缓冲模块，控制与显示模块。将输入信号经前级缓冲电路输入给程控增益调整放大器AD603，将信号放大输出，通过峰值检测电路检测输出信号，并送给单片机AD采样，与理想输出信号数值进行比较，若有多偏差，则通过调整对AD603的增益控制电压，来调整放大倍数，从而实现输出信号的稳定。整个设计使用负反馈原理，实现了自动增益的控制。 关键字：AD603 MSP430 峰值检测自动增益控制 一、方案设计与论证 1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由AD603和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为AD603的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：理论低端，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用AD603和单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器AD603的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。 通过对两个方案的综合对比，我们选用方案二。 1.2控制模块 方案一：采用MCS-51。Intel公司的MCS-51的发展已经有比较长的时间，以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。 MCS-51优点是控制简单，二缺点也明显因为资源有限，功能实现有困难，而
电压跟随器全解标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
电压跟随器(共集电极电路) 电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。 那么电压跟随有什么作用呢？概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。 共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。 电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。 电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。 电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。 一．LED点阵书写显示屏 光笔电路主要就是一个门限可调的比较器[5]，具体电路图如图6所示。
在图6的光笔电路图中，运放AR4组成一同向放大电器，将采集的电压放大2倍，之所以要将信号放大2倍，主要是在设计光敏二极管探头时，已经在探头上套了一层黑色的橡胶管，放大倍数和探头陷入橡胶管的深度有关，在测试中发现放大2倍时效果是最好的。运放AR2组成的电路就是一个比较器，而且这个比较器的门限电压可以通过调节R5改变，以适应环境光线的改变。在放大器和比较器的输出端都设计了一个跟随器，进一步减小下级电路对前级电路的影响。 图15 作品展示图 二．红外车辆检测电路 红外车辆检测电路原理已经在前面做了详细的叙述，电路如图3-2所示： 图3-2 红外车辆检测电路 三.音频功率放大器 人耳朵听觉的范围是2HZ～20KHZ，称之为可听声，单只喇叭要覆盖这么宽的频带范围，并且要很好的兼顾高低频两端的延伸、达到低失真、高瞬态、大功率承载能力的话是不可能的，所以就需要分频了，一般低音在300HZ以下，中音在300HZ～3KHZ,高音在 3KHZ以上，本作品就是按照2HZ～300HZ，300HZ～3KHZ,大于3KHZ三个频率段来做的。分频电路主要是由RC滤波器和比例放大器组成。工作过程如下：音源器材输入的较微弱信号经过比例放大器后，放大到一定的程度（此放大是对整个信号进行放大），再进行分频。因为信号是由高、中、低频混在一起的，为了达到把原音还原出来的效果，就必须把三个频率段分离出来。分频以后还有一个信号放大电路，作用是将分频后的信号进行放大。这样就可以对高、中、低音进行分别放大，以求达到不同的听觉效果。原理图如下：
低 频 低 噪 声 高 增 益 放 大 器——设计与报告总结 2012年7月15日 目录： 一．方案设计与论证 A.题目要求和指标分析
B.信号源部分 C.前级放大部分 D.滤波器部分 E.压控放大模块 F.功率放大模块 G.负反馈放大模块 二．电路设计 A.整体电路设计 B.信号源部分 C.前级放大部分 D.滤波器部分 E.压控放大部分 F.功率放大部分 G.负反馈部分 三．测试方法与测试结果 a.仿真部分 b.实测部分 本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍，
能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进行压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。而由Msp430单片机进行AD采样和DA输出，实现负反馈。设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，达到了设计要求，切实可行。 一．方案论证 1.题目要求和指标分析 根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反馈模块； 具体设计框图如下： 2. 信号源部分 方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，成本低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。
2014年江苏省大学生电子设计竞赛 设计报告 参赛题目：自动增益控制放大器 日期：二〇一四年八月十二日 至二〇一四年八月十五日
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：自动增益控制(AGC)电路广泛地应用于现代电子设备中，本系统设计一款AGC控制放大器。整个系统以VCA810作为核心压控放大模块，以TI公司的MSP430 5438A型单片机作为微控制器，以继电器实现输入信号量程切换，以AD637型模块作为检波电路实现信号和噪声的检测、以计数器实现频率的测量，以ADS1118型A/D芯片和DAC124S085型D/A芯片分别实现模数和数模转换，基于TDA2030A实现音频功放电路，采用线性电源给系统供电。主要工作原理为，输入信号通过量程切换后进入压控放大模块或压控衰减电路，经A/D采样，输入至微控制器判断信号大小，据此控制开关电路进行量程分档，并输出控制信号至自动增益控制电路，以实现可控电平恒定输出。 经系统测试，设计要求的各项功能均达到，性能指标良好。当输入信号幅度在10mV~ 5V之间时，输出电压保持在2V 0.2V内。能够在1V~ 3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距为0.2V。 关键字：AGC放大器压控放大器噪声检测有效值检波 一、方案设计与论证 二、1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由VC810和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为VC810的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：稳定性差，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用VCA810和430单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器VCA810的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。
多级放大电路电压增益的计算 在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法： 一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联，简称输入电阻法。 二是将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑，共同作用到后一级的输入端，简称开路电压法。 现以图示两级放大电路为例加以说明。 例1：三极管的 1 = 2 ==100，V BE1=V BE2=0.7 V 。计算总电压放大 倍数。分别用输入电阻法和开路电压法计算。 解：一、求静态工作点： A 9.3=mA 0.0093=mA 7 .2101)20//51(7.038.3)+(1+)//('= e1b2b1BE1CC BQ1μβ?+-=-R R R V V I mA 93.0BQ1CQ1==I I β V 26.7V )1.593.012(c1CQ1cc B2C1=?-=-==R I V V V CEQ1cc CQ1c1CQ1BQ1e1cc CQ1c1e1=1209378 V 47 V ()() (..).V V I R I I R V I R R --+≈-+=-?=V 96.7V )7.026.7(BE2B2E2=+=+=V V V
V 47.4V )3.404.1(mA 04.1mA 9.3/04.4mA ]9.3/)96.712[(/)(c2CQ2C2e2E2CC CQ2EQ2=?====-=-=≈R I V R V V I I V 45.3V )96.747.4(E2C2CEQ2-=-=-=V V V 二、求电压增益： （1）用输入电阻法求电压增益 先计算三极管的输入电阻 Ω =Ω?+Ω=++Ω =Ω?+Ω=++k 8.2 04 .126 101 300mA)(mV)(26)1(=k 1.3 93 .026 101 300mA)(mV)(26) 1(=E2bb be2 E1bb be1I r r I r r ββ 电压增益 be2 i2be1 i2c113 .581.3) 8.2//1.5(100) //(=r R r R R A v =-=?- =- 式中β 6.1538 .23 .4100) //(=be2 L c22-=?- =- r R R A v β 8955 )6.153(3.5821=-?-==v v v A A A 如果求从V S 算起的电压增益，需计算输入电阻 Ω===k 55.220//51//1.3//// b2b1be1i1R R r R 9.41)3.58(55 .2155 .21i1S i1s1-=-?+=+= v v A R R R A 6436)6.153(9.412s1s =-?-==v v v A A A （2）用开路电压法求电压增益 第一级的开路电压增益
由运放组成的V/I、I/V变换电路 1、0－5V/0－10mA的V/I变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi 与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I 转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 2、0－10V/0－10mA的V/I变换电路 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以 V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf ＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实
运算放大器 绪论 运算放大器是电压控制型电压源模型，其增益（放大倍数）非常大。运算放大器有5个端子、4个端口的有源器件。其符号和内部结构如图1所示： 图1 运算放大器模型和内部结构图 图中电压VCC和VEE是由外部电源提供，通常决定运算放大器的输出电压等级。符号“＋”和“—”分别表示同相和反相。输入电压Vp和Vn以及输出电压Vo都是对地电压。 运算放大器的五个接线端构成了一个广义节点，如果电流按照图1所示定义，根据KCL （基尔霍夫电流定律）有如下公式： 因此，为了保持电流平衡，我们必须将所有电流都包括进来，这是根据有源器件的定义得出的。如果我们仅仅考虑输入和输出电流来列出KCL，则等式不成立，即： 运算放大器的等效电路模型如图2所示。电压Vi是输入电压Vp和Vn的差值即Vi＝Vp －Vn。Ri是放大器的输入电阻，Ro是输出电阻。放大参数A称为开环增益。
运算放大器的开环结构定义为：运算放大器的结构中不包括将输入和输出端连接起来的回路。 图2 运算放大器的等效电路模型 如果输出端不接任何负载，输出电压为： 该公式说明，输出电压Vo是与输入电压Vp和Vn之差的函数。因此可以说该运算放大器是差值放大器。 大多数实际的运算放大器的开环放大倍数是非常大的。例如，比较常用的741型运算放大器，它的放大倍数为200000Vo/Vi，甚至一些运算放大器的放大倍数达到108 Vo/Vi。 反映输入电压和输出电压关系的曲线称为电压传输特性，而且该曲线是放大器电路设计和分析的基础。运算放大器的电压传输曲线如图3所示： 图3 电压传输特性曲线
注意：该曲线有2个变化区域，一个为在Vi＝0V附近时，输出电压和输入电压成正比例放大，称之为线性区域；另一个为Vo随Vi改变而不变的区域，称之为饱和区（或非线性区）。 可以通过设计让运算放大电路工作在上述的2个区域。在线性区域Vo和Vi直线的斜率是非常大的，实际上，它与开环放大倍数A相等。例如，741运算放大器正负电源电压为VCC=+10V，VEE=－10V，Vo的饱和值（最大输出电压）一般在±10 V，而当A＝200000 Vo/Vi 时，可以算出输入的电压非常小：10/200,000 = 50μV。
增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。 方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。 综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示：
图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz ，电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ，理论上总增益=26+26+26=78dB ，符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声，采用了不同的处理措施： （1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 （2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB 板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。 （3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC （9V ） DC-DC （5V ） AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器