课 程 设 计 实 验 报 告
弱 信 号 放 大
院 系：物理与电子信息学院
专 业：07电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师: 李天超老师
课题名称:弱信号放大电路设计 设计要求：
A． 采用电阻应变片作为传感器 B． 有直流电桥作为应变片的测量电路
C． 利用放大电路将电桥输出的毫伏级（1-3mV）弱信号进放大到伏级（2V
以上）
D． 放大后的信号来控制后继电路
功能要求：外力作用于应变片，将产生的弱电信号，经放大输出来控制后续电
路。
己知条件：电阻应变片一片、集成运放LM258P两片、LM393一片、HA17741
一片、继电器G5V-1、三极管S8050以及其它一些电阻、电容等。
学习要求：进一学习电阻应变片、MFB电路、集成运放电路、比较器、继电器，
掌握电路调试技术。
Ⅰ、弱信号放大电路选择论证
常用的信号放大电路常用的有BJT晶体管放大电路、JFET晶体管放大电路、CMOS放大电路，集成电路运算放大器等。
1）BJT晶体管放大电路:
属电流控制电流型的器件。
优点:放大控制电路简单、方便 价格便宜 缺点:电流和电压增益小
2）JFET晶体管放大电路
属电压控制电流型器件。
优点：低噪声，电压增益相对较高，输入电阻高
3）CMOS 放大电路
NMOS FET T1和PMOS FET T2构成的互补放大电路
优点：电压增益较高，单级可达30-60dB,功耗低，热稳定性好。 缺点：击穿电压很低，非常容易受静电影响 4）集成运算放大器
高增益的多级直接耦合放大电路
优点：电压放大倍数高，其开环电压增益可达106或更高，负载能力强，对弱信号放大能力强。价格低廉,技术指标适中,产品的可选择面大对于各种实际设计任务的要求，都可选出合适的集成运算放大器。
缺点：不能满足技术指标要求高的产品应用,不能满足一些特殊的技术服务。
通过以上对不同信号放大电路性能的分析和设计任务书的设计要求，选择集成运算放大器做为弱信号放大。电压放大倍数高，负载能力强，能完全满足此设计中弱信号放大的要求。
Ⅱ．电路原理框图
外 力 应变电阻 传感器 弱信号 处 理 控制输出 负 载 系 统 电 源
图1 电路原理框图
Ⅲ．单元电路设计
1.应变电阻传感器电路设计 1.1电路功能说明
该电路为电阻应变片的直流电桥测量电路，
当应变片受到外力而形变，使得其阻值发生相对变
化，改变电桥平衡，使得输出一定的微弱电压差，经后级电路进行放大。
图2 应变片测量电路
1.2应变电阻传感器电路参计算
己知：电阻应变片静态电阻为120R，为了电路调试方便先用R1=120R代替。 电桥平衡R1R3=R2R4 ，取R4，R3=120R，R2用来电桥调平，故取电位器，根据电桥其它电阻值，取标称值1K。
磁珠作用：其功能主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有
用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。
2.弱信号处理电路设计
2．1二阶低通滤波电路设计
2．1．1 电路功能说明
前级电路中+5V电源一般是用50的交流电源经整流、滤波、稳压后得到，往往输出带有50 Hz或100 Hz的纹波电压，使电路的电流产生波动而形成干扰电压。特别是第一级，由于电源产生的干扰电压将被后续各级放大而使输出端产生较
图3 二阶低通滤波电路
大的干扰电压，影响测量结果，故在对信号进行放大之前，先经过低通滤波电路滤除杂波，低通滤波
电路有电压控制电压源电路和无限增益多路反馈电路，无限增益多路反馈电路（MFB）具有倒相作用，使用元件较少，通带中具有最平幅度特性，故采用此电路,同理运放的+12V供电电源中也有纹波也需滤波，这里选择+12V与地之间加电容构成去耦电路。
2．1．2二阶低通滤波电路参数计算
由2.1.1电路功能说明可知，选择截止频率f≤50Hz,同时考虑到通带到阻带衰减过渡，故取f=40 Hz LM258P电压增益取AV=6。电路如图3所示，应用查表方法C1取1uF，K=100/(C1*f)=2.5，查二阶低通滤波器设计表可得：
