摘 要

放大器是增加信号幅度或功率的装置，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。由于当代的信息化社会，放大器成为了当今不可或缺的组建，放大器也逐渐变为业界研发的重点。本次毕业设计内容是设计高压非线性放大器，可以将输入较小的正弦信号和方波信号进行放大，输出范围可以达到100伏左右。本次设计主要通过同向输入放大的方法和分立元器件升压放大的方法来进行信号放大。本次设计放大部分主要分两个步骤完成，分别是芯片放大和分立器件放大。本次论文先是通过multisim软件进行电路的制作与仿真，然后制作实物，设计出的电路可以将小信号放大，放大倍数可调，输出电压和工作电压有关。

关键字：高压信号放大器；芯片放大；分立器件放大

Abstract

A signal amplifier to increase the amplitude or power of the device, which is an important element in the automation tools for processing a signal. Since contemporary information society, the amplifier has become indispensable in today's set up, the amplifier has gradually become the industry's research and development focus. The course content is designed to designing high-voltage linear amplifier, you can enter a smaller sine signal and the square wave signal is amplified and output range up to about 100 volts. This design mainly through the same method to input amplifier and discrete components boost amplification approach to amplify the signal. The design of the enlarged portion is divided into two steps, namely, chip amplification and discrete amplification. The paper first for production and simulation circuit via multisim software, and then make the physical design of the circuit can be small signal amplification, adjustable magnification, zoom and maximum working voltage.

Keywords: High pressure signal amplifier;amplification chip; discrete amplification.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景与现状 1

1.2 研究目的和意义 1

1.3 论文主要结构 2

第2章 方案设计 4

2.1高压放大器设计要求和指标 4

2.2方案论证与选择 4

2.2.1 芯片功能放大 4

2.2.2运放和升压电路放大 5

2.2.3方案对比 6

2.3设计难点 6

2.4解决方案 6

第3章 放大器的原理 8

3.1运算放大器 8

3.1.1放大器的简介 8

3.1.2放大原理 8

3.1.3理想运放在线性应用时的两个重要特性 9

3.2放大电路种类 9

3.2.1无源滤波电路 9

3.2.2有源滤波电路 9

3.3同相比例运算放大电路的详细介绍 10

第4章 电路设计 12

4.1放大电路的构造 12

4.1.1总电路设计图如图 12

4.1.2运算放大部分 12

4.1.3分立电路放大部分 13

4.2保护电路 14

4.2.1限流式保护电路 14

第5章 高压信号放大的制作和测试分析 16

5.1原理仿真 16

5.1.1原理参数设置 16

5.1.2原理仿真结果统计 16

5.1.3截止失真的仿真 17

5.2实物仿真 18

5.2.1实物材料介绍 18

5.2.2实物焊接 19

5.2.3实物仿真 20

5.3结果分析 21

第6章 总结与展望 23

6.1 毕业设计总结 23

6.2 对放大器未来的展望 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景与现状

1962年美国EGamp;G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的第一台锁相放大器(Lock-in Amplifier，简称LIA)的发明，若使微弱的信号能够收到标准的技术检测的话，并且在技术方面有了标志性的突破的话，能够极大地推动了基础科学和工程技术的发展^[1]。LIA在以往的时候通常是通过模拟电路来实现的，但是随着现代数字技术的不断的发展，现在又出现了数字和模拟共同混合的LIA。在国内所生产的运算放大器中，其中90年代所生产的运算放大器基本上都是以741为主流的双极型运放大器。

国外的运算放大器发展现状是能够使用更高工艺制造出可靠能力更强同时花费成本更低的的产品，这能够促进放大器可以朝着有着高带宽，低功耗的的发向发展，例如富士通过采用45nm工艺所研制出的CMOS逻辑高压晶体管，就特别适用于功率放大器^[2]。

现如今运算放大器的放大方式有很多，放大方式中其中包括了反比例运算放大和有同相比例运算放大，还有差动比例运算放大方式。和差放大方式中包含了反向求和放大、同相求和放大、和差电路放大。同时还有积分放大法和微分放大法、对数放大方式指数运算放大方式等放大方法。

高电压放大器如今在功率驱动，通信网络和信号检测等发展方向被广泛使用。高电压运算放大器主要应用于要求最宽动态范围和最佳信噪比的系统，并且采用各种手段和方法实现放大器高效率且高线性度的工作,对于未来无线移动通信技术的发展和实现有着十分重大的实际意义^[3]。新型高压放大器拥有很多新的特性来改进系统性能，其中这些特性就包括提高鲁棒性，降低成本，同时还可以使系统设计的复杂度进行简化。新特性还包括：集成输入过压保护(OVP)、片内电磁干扰(EMI)滤波、更高的静电放电(ESD)抑制能力，以及加电和未加电工作模式下的更强防闩锁功能。运算放大器经过了几十年的发展，从最早期的真空管发展并演变为现在的集成电路，并根据所需求得不同和所需的应用功能的不同可以主要分化成四大运放产品，高精度型、低电压/低功耗型、高速型、通用型^[4]。

1.2 研究目的和意义

对于未来的放大器的发展前景还是很可观的，根据现阶段市场对运算放大器的需求来说，运算放大器的需求量还是有着小幅度的增长，运算放大器在通信方面需求的比较多，并且运算放大器在未来的市场中还可以增进其需求量。针对于便携式放大器的低功率，低电压和电流方面的放大器在市场的需求会有所增长，同时现在高分辨率的提高有助于是放大器的噪声变低，矢真也会减小，未来市场对放大器的展望还希望放大器的高性能有所增长，价格更便宜，性价比更高。在未来，通信医疗等各个方面都会需要放大器，所以这将会成为放大器的发展的主要驱动力。现如今DSL和消费类视频应用是最大的消费市场，而且此趋势还会继续。其中，DSL运放的增长点主要在于线路驱动器^[5]。以需求的角度来说，从应用的角度来说对于不同的系统其所需要的运放要求也是不一样，也就是意味着合适的运放对系统的设计至关重要。例如交流特性对于超声波设备、高速测量仪表，通信等应用是极为重要的；而直流特性对于低速的高精度系统更为重要。

对于低电压/低功耗运算放大器，现如今很多领域都对此放大器有着不同的需求，并且低功耗/低电压运算放大器在市场上大多数都被用于便携式电池、手机等产品，对于低功耗/低电压运算放大器来说他工作的电压和工作的电流要比其他运算放大器的小得多，所以功耗也是小得多，低电压的工作电压的一般会低于2.5伏，而他的供电电流会低于1毫安。低功耗/低电压运算放大器主要在滤波电路中使用，在音频系统中也被广泛的使用，因为此运算放大器的使用时不需要过高的带宽。在其领域里，对于低功耗/低电压运算放大器也是有所要求的，所以低功耗/低电压运算放大器在更高的带宽或者是更快的转换率和更低的失真度等方面会做出不断地改进，发展前景也是可观的。