性曲线对称。再逐渐增大uid,直到传输特曲线形状如图3-73所示,记下此时对应的uid,即uidm值。移去信号源,再将C4左端接地,测量差分放大器的静态工作点I0、Uc1、Uc2、Uc3、Uc4。
2)将RP3与C4连接,调节RP3使三角波的输出幅度经RP3后输出等于uidm值,这时U03的输出波形应接近正弦波,调整C6大小可以改善输出波形。如果U03的波形出现如图4.2.21所示的几种正弦波失真,则应调整和修改电路参数,产生失真的原因及采取的相应措施有:
①钟形失真 如图4.2.21(a)所示,传输特性曲线的线性区太宽,应减小RE2。
②半波圆顶或平顶失真 如图4.2.21(b)如示,传输特性曲线对称性差,工作点Q偏上或偏下,应调整电阻R*。
③非线性失真 如图图4.2.21(c)所示,三角波的线性度较差引起的非线性失真,主要受运放性能
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的影响。可在输出端加滤波网络(如C6=0.1mF)改善输出波形。
图4.2.21 几种正弦波失真 (3)性能指标测量与误差分析
①方波输出电压UP-P≤2VCC是因为运放输出级由NPN型与PNP型两种晶体管组成复补对称电路,输出方波时,两管轮流截止与饱和导通,由于导通时输出电阻的影响,使方波输出度小于电源电压值。
②方波的上升时间tr,主要受运算放大器转换速率的限制。如果输出频率较高,可接入加速电容C1(图4.2.16),一般取C1为几十皮法。用示波器或脉冲示波器测量tr。
三、设计要求:
(1)调研,查找并收集资料;
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(2)总体设计,画出框图;
(3)单元电路设计,进行必要的计算; (4)电气原理设计,绘原理图(用EWB仿真工具绘图。);对每一个电路都要进行计算仿真,并分析仿真结果;
(5)列元器件明细表。
(6)撰写设计说明书(字数5000左右)。(7)参考资料目录。
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设计示例二:
脉搏计的设计
设计题目:设计一个脉搏计,要求实现在15s内测量lmin的脉搏数,并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min,婴儿为90~100次/min,老人为100~150次/min。
总体方案:
1、课题分析 电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知,脉搏计是用来测量频率较低的小信号(传感器输出电压一般为几个毫伏),它的基本功能应该是:
①用传感器将脉博的跳动转换为电压信号,并加以放大、整形和滤波。
②在短时间内(15s内)测出每分钟的脉搏数。
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2、选择总体方案
(1)提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多,现提出下面两种方案。
方案I 如图1-1所示,图中各部分的作用如下:
基准时间产生电路 传感器 放大与整形 倍频器 控制电路 计数译码显示 图1-1 脉搏计方案I 1)传感器 将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。
2)放大与整形 电路将传感器的微弱信号放大,整形除去杂散信号。
3)倍频器 将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频,即可得到对应一分钟的脉冲数,从而缩短测量时间。
4)基准时间产生电路 产生短时间的控制信号,以控制测量时间。
5)控制电路 用以保证在基准时间控制下,使4倍
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