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电子线路课程设计报告

一、课题名称：程控正弦波小信号放大器

设计一个正弦波小信号放大器，达到一下要求：

基本要求：

信号频率范围10KHz~3MHZ，信号电压峰峰值VPP=20mv，输出信

号无明显失真，信号输出电压峰峰值不小于3V。

放大器的电压增益：20dB（10）、40dB（100）、60dB（1000倍），

可通过按键或开关控制。

发挥部分：

当输入信号电压峰峰值在20mv～100mv变化时，输出信号无明显

失真，信号输出电压峰峰值在3～4V之间。

二、设计采用方案：

由于晶体三极管放大电路以及场效应管放大电路本身要求

较高且比较复杂，电路的参数也较难计算，而集成电路的电路

用一定的工艺将晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容以及

他们之间的连线所组成的整个电路集成在一块半导体基片上，

封装在一个管壳内，构成了一个完整的具有一定功能的器件。

它具有高放大倍数，高输入电阻，低输出电阻等多方面的优良

性能，且其参数比较容易计算，所以此次设计的放大电路用的

均为集成运算放大器。

三、设计基本原理:

放大器是应用广泛的基本模拟电路，主要用于小信号的放

大，基本性能指标有增益系数、输入电阻、输出电阻、通频带

等，依据不同的性能要求选用不同的集成运放作为放大器件，

不同的集成运放其增益带宽积为不同的常数，输入电阻决定于

第一级，输出电阻决定于最后一级。由于单管的放大电路很难

满足上述性能的要求，因此此次设计采用多级放大电路。另外，

如果放大级数过多的话，会使其通频带变窄，放大电路的级数

越多，频带越窄，所以设计采用三到四级放大电路。

对于自动控制部分，此次设计采用以多个电磁继电器为核

心控制器件，电压比较电路为辅助电路，通过放大电路输出的

电压大小，来驱动不同的继电器工作，从而带动相连的电阻来

调节放大倍数，基本达到自动控制要求。由于继电器所连电阻

为定值，所以电路不能实时的来根据要求自动调节，进而造成

了此次自动控制部分的局限性。

对于元器件选材方面，经过一系列仿真测试，选定集成运

放OP37为放大器电路部分的核心器件，集成运发LM393为电压

计较器部分的核心器件，选用电磁继电器的型号为JRC-21F(DC

12V)。

四、放大器设计基本电路：

第一级取输入信号为50mV，1MHz并选用LF353作为电压缓冲级，

且为反向放大电路，放大倍数为1，仿真如图：

第二级为电压放大电路，放大10倍，基本无失真，仿真如图：

第三级为电压放大电路，放大5倍，有失真，仿真如图：

第四级为电压放大电路，放大2到3倍，从而达到输出在3V到4V

之间，有失真，仿真如图：

五、自动控制部分整体电路原理图：

电路说明：

由于输入信号的不同，输出信号经过三级放大电路所得到的电压

也不相同。由最后一级引出输出电压并接入桥式整流和滤波电路中，

可以得到近乎于直流的较稳定电压。将此直流信号接入LM393比较

电路的信号输入端，另外两端分别接入基准比较电压3V和4V。当

输入端电压小于3V时，LM393只有其中一个输出端导通并输出高电

平，并使三极管饱和导通驱动电磁继电器K1工作闭合，电阻R20和

R3并联，使得最后一级输出电压放大倍数提高，使其峰峰值在3V到

4V之间。当输入端电压大于4V时，LM393另一个输出端导通并输

出高电平，使得三极管驱动电磁继电器K2工作闭合，电阻R19和

R7并联，使得最后一级输出电压的放大倍数降低，使其峰峰值在3V

到4V之间。其他情况下，比较电路均不工作，最后一级输出端电压

可以直接达到峰峰值在3V到4V之间，从而实现自动增益控制要求。

（1）整流滤波电路仿真如图：当在桥式整流输入端接入峰值4.5V的

交流信号时，经过整流滤波电路稳定后可以获得4.5V较稳定的直流

信号。

（2）电压比较电路仿真如图：当LM393输入信号端输入经过整流后

的4.5V直流信号，与4V基