地球物理仪器课程设计.docx

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1、地球物理仪器课程设计 地球物理仪器课程设计报告 （测井方向） 姓名： 学号： 班级： 专业：勘查技术与工程 2022年1月17日-2022年1月21日 地球物理仪器课程设计要求 （测井方向） （一）设计内容： 设计一：基于集成运算放大器的交流放大电路设计与仿真实验 1.设计一同相放大器,闭环增益为100; 2.设计一反相放大器,闭环增益为100; 3.设计一由两级串接的高倍数放大电路,其增益为10000。 设计二：测量信号滤波电路设计与仿真实验 1.设计一中心频率为1kHz的无源滤波电路； 2.设计一中心频率为1kHz的二阶有源滤波电路,其中心频率处的增益为1。 设计三：相位检波与有效值检测电

2、路设计与仿真实验 1.设计一相位检波电路； 2.设计一交流信号有效值检测电路。 设计四：脉冲宽度计数法测量电路设计与仿真实验 1.设计一个对一个脉冲宽度进行填充法计数的时差测量电路。（二）报告要求： （1）封面一律按给定格式做； （2）按设计内容顺序逐个撰写，内容包括设计目的、电路、参数计算及仿真结果。 （3）最后给出总结和体会。 设计一 1、设计一同相放大器,闭环增益为100 电路图如下 设计目的：将信号同相比例放大100倍 设计原理：电路为负反馈电路，由于运放的增益一般有?A 105，所以1+?A ?F 1，即电路处于深度负反馈条件下，虚短和虚断成立。由虚短和虚断得：u -= u += u

3、i 故 令R2=99kohm-m ，R1=1kohm-m,则Au=uo/ui=100。 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入 反馈方式：电压串联负反馈 仿真结果如上图，电源电压设置为10mv,第一个图输入端设置的是20mv 每格，输出端是2v 每格，所以输入和输出曲线重合第二个图输入端是20mv 每格，输出端为1v 每格，所以在曲线图上显示为输出是输入的2倍。 i o u R R u )1(12+=1 2R u R u u i i o =- 2、设计一反相放大器,闭环增益为100 电路图如下 设计目的：将信号反相比例放大100倍 设计原理：如第一题。由虚短和虚断得：u-= u+=

4、ui ui/R1= -uo/R2 故uo=-(R2/R1)*ui 令R2=100kohm-m，R1=1kohm-m,则Au=uo/ui=-100。 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入反馈方式：电压并联负反馈 仿真结果如上图，信号反相输出。 3.设计一由两级串接的高倍数放大电路,其增益为10000 电路图如下 设计目的:将小信号放大10000倍 设计原理：同上 设计思路：先用一个同相比例放大电路将输入信号放大100倍(如第2题），然后再将输出信号作为输入端输入到另一放大倍数为100倍的同相比例放大电路，这样输出信号就相对于原信号放大了10000倍。 仿真结果：如上图所示，输出信号比

5、原信号放大了10000倍 设计二：测量信号滤波电路设计与仿真实验 1.设计一中心频率为1kHz的无源滤波电路 电路图如下 设计目的：滤除信号中的低频成分和高频成分，使中心频率为1kHz 参数计算：这是一个带通滤波器，为使中心频率为1kHz,则1/（2R1C1）=1/（2R2C2）=1000， 令C1=C2=1F，则R1=R2=159.155ohm 仿真结果：如上图所示，在1kHz处波形衰减最小 2.设计一中心频率为1kHz的二阶有源滤波电路,其中心频率处的增益为1 电路图如下图所示 设计目的：将输入信号滤波后，使其中心频率为1000Hz，然后经过放大器，放大比例为一倍 参数计算：由于中心频率为

6、1000Hz，即1/（2 RC）=1000，令C=C1=C2=1F，则R=R1=R5=159.155ohm.由于最大电压增益Au0 = Auf /(3 - Auf) ，Auf=1+Rf/R3，且要求Auo=1，所以Rf/R3=0.5，故可取Rf=1kohm,R3=2kohm。另外由带通滤波的通频特性要求： H L，即：R2C RC，故令R2=2*R1=2*R5=318.31ohm。 仿真结果：如上图所示，频率在1kHz处信号衰减最小，几乎为0，在示波器的波形 图上也显示输出波形相对于输入波形无衰减，且增益为1. 设计三：相位检波与有效值检测电路设计与仿真实验 1.设计一相位检波电路 电路图如下

7、图所示 1、 2 设计目的：对输入信号进行相位检测 参数计算：对于第一个图，当方波为正半周时，即1为低电平，16为高电平，此时14和15接通，信号反相输出；当方波为负半周时，即1为高电平，16为低电平，此时2和3接通，信号同相输出。对于第二个图，当Ui0时，二极管D2截止，D1导通，Uo1=-R2/R1=-Ui,故Uo=-(R6/R4)*Ui-(R6/R5)*U01=nUi;当Ui0时，二极管D1截止，D2导通，Uo1=0,故Uo=-(R6/R4)*Ui=-nUi,输出全波整流。 仿真结果：如上图所示，两种方法都输出全波整流，在波形图上表现为将正弦信号转换成半波输出 2.设计一交流信号有效值检测电路。 电路图如下 1、