北邮 数电 指数运算电路的设计与实现报告.doc

指数运算电路的设计与实现 实验报告 姓名： 班级： 学号： 班内序号：  目录 摘要关键字…………………………………………………………………………………….............3 实验目的………………………………………………………………………………………..............3 实验仪器与器件………………………………………………………………………………...........3 实验任务要求………………………………………………………………………………............…4 设计思路和总体结构框图…………………………………………………………………......…4 分块电路原理…………………………………………………………………………………............ 5 总体结构框图与电路原理总结………………….…………………………………………....…6 实现功能说明以及主要测试数据………………………………………………………....……7 故障及问题分析………………………………………………………………………...........………10 PROTEL绘制的原理图…………………………………………………………………...........… 15 . 面包板与PCB板………………………………………………………………………….............…16 所有元器件及测试仪表清单……………………………………………………………….....…17 总结和心得体会……………………………………………………………………………............…18 参考文献……………………………………………………………………………………..............….18 课题名称：指数运算电路的设计与实现 摘要：本实验是进行指数运算电路功能的实现，而指数运算电路由对数放大电路、反对数放大电路和温度补偿电路组成，利用二极管的PN结的指数型伏安特性可实现对数运算。引入运算放大器，利用运算放大器反向端的虚地特性，把PN结上的电压电流关系转化为电路的输入输出电压关系，分别形成对数放大器和反对数放大器。由于晶体管相关参数UT 、IES都是温度的函数，运算精度受温度影响大，故加上温度补偿电路。 关键词：对数放大器、反对数放大器、温度补偿电路、指数特性、调试 实验目的 了解对数放大器和反对数放大器的应用。 掌握如何补偿温度对一些参数的影响的方法。 进一步熟练掌握运算放大器的工作原理和基本特性以及二极管的指数特性。 提高独立设计电路和验证实验的能力。 二、实验所用仪器和器件 函数信号发生器 示波器 晶体管毫伏表 万用表 直流稳压电OP07 4个、三极管8050 4个、电阻电容若干、导线、面包板等 OP07的功能：OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 特点： 超低偏移： 150μV最大 。 低输入偏置电流： 1.8nA 。 低失调电压漂移： 0.5μV/℃ 。 超稳定，时间： 2μV/month最大 高电源电压范围： ±3V至±22V 图7 OP07外型图片 OP07芯片引脚功能说明： 1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接地，5空脚 6为输出，7接电源+ 三、实验原理 一、设计任务要求 1．基本要求：设计并实现一个指数运算电路，要求电路的输出输入满足指数运算关系=，k的大小由电路中元器件参数决定，本实验中可选择K=2或者K=3。 2．设计指标及给定条件为： （1）电路的输入阻抗100KΩ。 （2）输入信号大小为1~2V。 3.验收内容。设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）。 二、设计思路和总体结构框图 1．设计思路： 利用二极管PN结的指数型伏安特性实现对数运算。引入运算放大器，利用运算放大器反向端的虚地特性，把PN结上的电压电流关系转化为电路的输入输出电压关系，形成对数放大器。通过将电阻R与晶体管位置互换实现基本的反对数运算电路。加入温度补偿电路以消除温度对运算精度的影响。 实验原理框图： 基本数学推导： u01= kln