电压抬升电路设计与实验

一、实验目的

掌握集成运放电压放大电路设计基本方法。

掌握基本仪器使用方法（电源、信号发生器、示波器）。

二、实验内容及结果

实验内容
基于集成运放设计一传感器信号采集电路。传感器输出信号在±50mV，频率为100Hz以内，模数转换器允许输入电压在0~5V，

要求设计传感器与模数转换器之间的信号采集电路，实现传感器信号放大10倍，并适合模数转换器的输入。

模数转换器的输入电阻为1KHz，设计电路时，可使用1KHz电阻作为信号采集电路负载，代替模数转换器。

实验具体要求如下：
（1）确定电路形式，说明电压转换的原理。
（2）确定电路中运放的型号，简单说明能够满足信号带宽的依据。
（3）确定电路其它元件参数。
（4）利用Altium Designer绘制原理图。

2. 实验结果
（1）在下方列出所设计电路的原理图（Altium Designer完成，确定电路中所有器件的型号和参数）

图1 所设计电路的原理图（Altium Designer）

（2）结合所设计的电路图说明该电路的工作原理。（给出该电路输出电压与输入电压的表达式，说明输出是否满足设计要求）

图2 所设计电路的原理图（Multisim）

由Multisim电路仿真得：

电路前半部分为电压抬升电路Vin1 = ±50mV，Vin2 = 50mV
抬升后的输入Ui = 0—100mV
后半部分为同相比例运算放大电路Uo = (1+Rf/R4) Ui = (1+9)Ui = 10Ui
所以最后输出Uo范围为0—1V

（3）说明集成运放的选型依据，参考集成运放数据手册，给出相关指标，说明能够满足带宽要求的依据。

选择的集成运放为NE5532
理由：NE5532是高性能低噪声双运算放大器(双运放)集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，其小信号带宽达到10MHz，功率带宽为140KHz，且具有电源电压范围大等特点。故NE5532运放能够满足带宽要求。

（4）当输入信号幅度为50mV，频率为100Hz时，分别给出电路输出信号和输入信号的波形，并指出输出信号的最大值、最小值和频率值。（用示波器波形截图，示波器屏幕中带有输出信号最大值、最小值和频率值的显示）
电路仿真如下图，可以看到电压抬升效果良好

图3 输出信号波形图

三、实验思考题

1、电压放大电路的带宽主要取决于集成运放的哪个参数？
答：主要取决于集成运放的带宽增益。

2、是否存在开环增益不受信号频率影响的集成运放？如果存在请说明该运放的类型。
答：不存在开环增益不受信号频率影响的集成运放。

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