电子电路实验报告 北邮.docVIP

指数运算电路的设计与实现 摘要： 指数放大电路由对数放大器和反对数放大器及温度补偿电路构成。首先进行主要单元电路的设计，在实际应用中，基于二极管PN节的指数伏安特性实现对数反对数运算，用三极管替代PN节以增加集电极电流动态运用范围。同时引入运算放大器，利用其方向端的“虚地特性”把PN节上的电压电流关系转化为电路的输入输出电压关系。由于晶体管的相关参数 ，是温度函数，其运算精度受温度影响较大，故加上温度补偿电路。 关键词： 对数放大电路，反对数放大电路，温度补偿电路，指数放大电路，调试 一、设计任务要求： 设计实现一个指数运算电路，要求电路的输入输出满足指数运算关系。 1、基本要求 本实验要求K=2或K=3 电路的输入阻抗≥100KΩ。 输入信号幅度为0～2V 设计该电路的电源电路（不要求实际搭建） 2、提高要求 （1）可以手动的选取不同的K值，并用数码管显示K值。 （2）在指数运算电路的基础上进一步实现乘法，除法，乘方，开方等电路 （3）其他设计、解决与功能扩展方案。 二、设计思路及总体结构框图 1、设计思路： 利用二极管的PN结的指数型伏安特性，实现对数运算。通过电阻与晶体管位置的互换实现反对数运算电路。加入温度补偿电路，消除温度对三极管参数的影响。同时由电路特性确定电路中的电阻值，使之满足100k 2、系统组成框图 如图所示，指数运算电路由对数放大器，放对数放大器及温度补偿电路三部分构成。 基本数学推导: 两边取对数: 调整相关参数使B=1 即 3、主要单元电路设计 （1）基本对数放大器 由图可知，晶体管集电极电流为 又因为 =， 所以 =- 从而得出 注意： 在该电路中，0且输出电压不能超过0.7V以使晶体管处于放大导通状态；此外，，都是温度的函数，其运算结果受温度影响很大，所以需用对管消除的影响；用温度补偿电路消除的温度影响。 （2）加温度补偿的对数放大器 图中:A1 ,TI 组成基本运算电路.A2 ,T2组成温度补偿电路 TI, T2两管的集电极电流分别为: T2的基极电位为: 忽略T2的基极电流, 则 选择TI, T2两管参数对称,,则 这样,利用TI, T2两管特性的一致性,可将的影响消除。 （3）反对数放大器 由二极管特性可知： 同对数运算电路一样,为了消除温度对运算精度的影响,也要进行温度补偿有关方面的物理解释是相似的,无需重复。需要注意的是对数放大器和反对数放大器的二极管,必须工作在正向偏压下,因此输入信号只能是单极性的。 4、指数运算放大电路 同样，T3、T4选用特性一致的三极管，则： 忽略T3基极电流，则： 要实现，取， 则R12=R15=100K，R6=R9=1.5M。所以，。 其中，K=，取R1=R4=1K，R2=4.55K，R3=15.7K。则K=3.009，。 DXP最终绘图： 三、所实现功能说明 1、实现的功能: 测量电路板中所用电阻的真实阻值，输入大小为0-2V的正弦波，最终输入输出的李萨如图为标准的指数上升曲线。 以下是我连的电路图 红色连接+15V，黑色接地，绿色接-15V，蓝色为连接导线 实验结果如下所示： 输入信号峰峰值为1V时： 输入信号峰峰值2V时： 2、调试过程 连接电路，调节函数信号发生器，输入峰峰值为1V的正弦波，调节直流分量至0.5V，调节示波器，对对数和反对数电路进行分级调试。 3、实验所测数据 第一组：VPP=0.8V，直流分量=0.4V 放大器 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 14.68V -3.58MV 0.42MV -14.32V 153.5MV 0.801V 14.70V 14.68V A2 14.66V -0.46MV 1．00MV -14.29V 9.98MV -0.50V 14.78V 14.67V A3 14.68V -0.78V -0.79MV -14.28V -10.99MV -0.450V 14.73V 14.68V A4 14.67V O.1MV 0MV -14.11V -48.1MV 142.4MV 14.75V 14.71V 晶体管 e b c T1 -0.427V 0.49MV -2.1MV T2 -0.483V 30.28MV -0.3MV T3 -0.89MV 90.1MV -0.43V T4 0MV 0.47MV -0.429V 第二组：VPP=0.6V，直流分量=0.3V 放大器 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 14.64V -0.29MV