集成運(yùn)算放大器的簡易測試--模擬電子課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：集成運(yùn)算放大器簡易測試儀</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　集成運(yùn)算放大器簡易測試儀由四部分組成：直流穩(wěn)壓電源、正弦波產(chǎn)生電路、被測運(yùn)放電路和毫伏表電路。用于判斷集成運(yùn)算放大器放大功能的好壞。直流穩(wěn)壓電源使正弦波電路和毫伏表電路工作，

2、為集成運(yùn)放提供偏置電流。本實(shí)驗(yàn)涉及集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元，帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路，利用二極管進(jìn)行偏置的互補(bǔ)對稱電路.正弦波信號經(jīng)集成運(yùn)放放大后，放大A倍，毫伏表測出其電壓最大值并與正弦波產(chǎn)生的信號最大值比較，若他們滿足A倍的關(guān)系，則能測試出此集成運(yùn)放能正常工作，否則不能</p><p>　　關(guān)鍵詞：偏置電流；恒流源；毫伏表電路；反饋。</p><p><b>

3、;　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論4</b></p><p>　　1.1集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用意義4</p><p>　　1.2課程技術(shù)要求4</p><p>　　第2章 總體設(shè)計(jì)方案框圖及其方案論證5</p><p><b>　　2.1方案論

4、證5</b></p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案及分析5</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1正弦波產(chǎn)生電路7</p><p>　　3.2 集成電路放大器8</p><p>　　3.3直流穩(wěn)壓電源8</p><p>　　第4章集 成

5、運(yùn)算放大器簡易測試儀整體電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 整體電路及原理10</p><p>　　4.2電路參數(shù)設(shè)計(jì)10</p><p>　　第5章 設(shè)計(jì)總結(jié)12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　附錄1原理圖14</

6、b></p><p><b>　　附錄2元件表14</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用意義</p><p>　　集成運(yùn)算放大器是一種高電壓增益，高輸入阻抗和低輸出阻抗的耦合多級直流放大器，具有性能穩(wěn)定，可靠性高和耗電量少等

7、優(yōu)點(diǎn)在精密測量、自動控制、醫(yī)療電子儀器等中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。但在現(xiàn)場運(yùn)行中，因放大器本身質(zhì)量問題比較多，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此。為了保證正常運(yùn)行，我們制作集成運(yùn)算放大器簡易測試儀，來識別放大器的好壞。</p><p><b>　　1.2課程技術(shù)要求</b></p><p>　　

8、分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　去誒的那個合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難以等方面做綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。</p><p>　　設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計(jì)。</p

9、><p>　　組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。</p><p>　　第2章 總體設(shè)計(jì)方案框圖及其方案論證</p><p><b>　　2.1方案論證</b></p><p>　　測試集成運(yùn)算放大器放大功能的好壞，可以采用如下電路圖：</p>

10、<p><b>　　2-1反相放大器</b></p><p>　　被測運(yùn)放接成如圖所示反相放大器，其閉環(huán)放大倍數(shù)=-100。若輸入信號為50mV,則其輸出幅度應(yīng)為5V左右，若無輸出或輸出幅度較小，則說明運(yùn)放損壞或性能不好。利用這一直觀的方法，可方便地判斷運(yùn)放的好壞。為實(shí)現(xiàn)這一目的，設(shè)計(jì)電路中還應(yīng)含有正弦信號產(chǎn)生電路，而且還需要設(shè)計(jì)毫伏表電路用以對被測運(yùn)放輸出信號的電壓值進(jìn)行測量

11、。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案及分析</p><p>　　圖2-2總體設(shè)計(jì)框圖如</p><p>　　正弦波產(chǎn)生器可采用RC橋式正弦波震蕩電路</p><p>　　毫伏表可用集成運(yùn)放、整流電橋和電流表組成，使流過電流表的電流值正比于輸入電壓值，其原理電路如圖2-2</p><p><b>　　圖

12、2-3毫伏表</b></p><p>　　毫伏表輸入信號通過阻容耦合加到集成運(yùn)放的同相輸入端，輸出信號通過整流電橋、電流表反饋到反相輸入端，整流二極管和電流表的電阻可等效為反饋電阻Rco，由于運(yùn)放開環(huán)增益、輸入電阻很高，則其同相端電壓與反相端電壓近似相等，流過Rco的電流等于流過Ro的電流，則得?？梢娏鬟^表頭的電流Ico與V1成正毫伏表輸入信號通過阻容耦合加到集成運(yùn)放的同相輸入端，輸出信號通過整流電橋

13、、電流表反饋到反相輸入端，整流二極管和電流表的電阻可等效為反饋電阻由于運(yùn)放開環(huán)增益、輸入電阻很高，則其同相端電壓與反相端電壓近似相等流過的電流等于流過的電流則得可見流過表頭的電流與成正比，且與Rco無關(guān)，因此可構(gòu)成線性良好的交流毫伏表。Ro可用電位器Rw替代，用來調(diào)整表頭量程。</p><p>　　3）直流穩(wěn)壓電源，要求有兩路電壓輸出，可采用跟蹤式正負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器SW1568,該穩(wěn)壓器具有對稱輸出電壓，每路電流

14、大于50mA，并有流過保護(hù)電路。</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1正弦波產(chǎn)生電路</p><p>　　1）RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)如圖3-1所示，電路中還有一負(fù)反饋電路，它由R1和R2組成，這樣就由RC串聯(lián)支路，RC并聯(lián)支路，R1和R2支路分別構(gòu)成了電橋的四個橋臂，因此該電路也被稱為文氏電橋震蕩電路。該電路具有選頻特性，若在網(wǎng)絡(luò)的兩端加

15、上正弦交流信號U，則在網(wǎng)絡(luò)中而可輸出電壓為U1,則該網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù),根據(jù)RC串并聯(lián)阻抗的特點(diǎn)可得</p><p><b>　　=</b></p><p>　　當(dāng)時F=為最大值，而且傳輸系數(shù)為實(shí)數(shù)，即U與U1同相，此時輸入信號U的頻率稱為中心頻率，顯然，在此頻率信號作用下輸出電壓U1幅度最大，而且U1與U同相，說明該網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。RC選頻網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是適用于低頻信號

16、，一般用于頻率從固定而且穩(wěn)定性要求不高的電路里。</p><p>　　3-1文氏電橋震蕩電路</p><p>　　3.2 集成電路放大器</p><p>　　集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益，高輸入阻抗和低輸出阻抗的多級直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣。但結(jié)構(gòu)具有相同之處。圖3-2表示集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成原理框圖，圖中輸入級一般是由BJT,JEET或

17、是MOSFET組成的差分式放大電路，利用它的堆成性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸入端構(gòu)成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級的作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組成，輸出級一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器組成以降低輸出阻抗，提高帶負(fù)載能力，偏置電路為各級提供合適的工作電流。</p><p>　　3-2集成運(yùn)算放大電路</p><p><b&

18、gt;　　3.3直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　1）直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)壓過程示意圖</p><p><b>　　3-3直流穩(wěn)壓電源</b></p><p><b>　　整流電路</b></p><p>　　完成整流任務(wù)。將交流電變成直流電，主要靠二極管的單向?qū)щ娦?，因此二極

19、管是構(gòu)成整流電路的基本元件。</p><p><b>　　濾波電路</b></p><p>　　濾波電路主要用于濾去整流輸出電壓中的波形，中心原件為電容，電容愈大，負(fù)載電阻愈大，時間常數(shù)τ=RC越大，濾波后輸出電壓越平滑，其平均值就越大。</p><p><b>　　穩(wěn)壓電路</b></p><p>

20、;　　與輸出端并聯(lián)一個穩(wěn)壓二極管以穩(wěn)定輸出電壓</p><p>　　第4章集 成運(yùn)算放大器簡易測試儀整體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 整體電路及原理</p><p><b>　　4-1原理圖</b></p><p><b>　　4.2電路參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p&g

21、t;　　1)輸入失調(diào)電壓Uio的測量</p><p>　　由于運(yùn)算放大器的輸入級電路參數(shù)不可能絕對對稱，所以當(dāng)輸入信號為零時，其輸出電壓并不為零，這就是失調(diào)電壓。將該電壓折算為輸入端電壓，及輸入失調(diào)電壓，其數(shù)值通常為毫伏級。</p><p>　　電路如圖4-1右上角所示，閉合開關(guān)S1、S2，用毫伏表的直流檔測量輸出電壓，記為U1，則</p><p><b>

22、;　　Uio=</b></p><p>　　2）輸入失調(diào)電流Iio的測量</p><p>　　輸入失調(diào)電流是指輸出端為零電平時，兩輸入端基極電流的差值，即Iio=|Ib1-Ib2|。測量電路如圖4-1右上角部分，將S1、S2斷開，用毫伏表的直流檔測量輸出電壓U1’，去除失調(diào)電壓的影響，再折算到輸入端，即可得到輸入失調(diào)電流Iio：</p><p>　　3)

23、開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au的測量</p><p>　　開環(huán)電壓放大倍數(shù)是指運(yùn)算放大器沒有反饋時的差模電壓放大倍數(shù)。測試電路為圖4-1將開關(guān)K打到B時的電路。R13為反饋電阻，通過隔至電容和電阻R15構(gòu)成閉環(huán)工作狀態(tài)，同時與R14、R16構(gòu)成直流負(fù)反饋，減少了輸出端電壓漂移。由圖可知</p><p>　　4）共模抑制比KcmrD的測量</p><p>　　運(yùn)算放大器的Kcm

24、r等于放大器的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模放大倍數(shù)Ac之比，計(jì)算公式為</p><p>　　測試電路為圖4-1開關(guān)K接A時的電路，運(yùn)算放大器工作在閉環(huán)狀態(tài)，對差模信號的電壓放大倍數(shù)Aud=,對共模信號的電壓放大倍數(shù)Auc=,所以可得</p><p>　　Kcmr=20lg（）。</p><p><b>　　第5章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p&g

25、t;<p>　　集成運(yùn)算放大器簡易測試儀由四部分組成：直流穩(wěn)壓電源、正弦波產(chǎn)生電路、被測運(yùn)放電路和毫伏表電路。用于判斷集成運(yùn)算放大器放大功能的好壞。而且系統(tǒng)性能穩(wěn)定,測量精度較高，操作簡單,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。我們選擇的通過測試結(jié)果來看，得到了較為理想的結(jié)果，是可行的</p><p>　　本次課設(shè)，先設(shè)計(jì)部分的電路圖，對每個圖所需的參數(shù)進(jìn)行多次確定，在連接成整體電路圖，用示波器進(jìn)行仿真。通過自己琢磨和

26、同學(xué)的幫助我大概能用ewb這個軟件畫一些簡單的電路圖，并且學(xué)到了許多新的知識。我根據(jù)在網(wǎng)上和參考書上找到有關(guān)集成運(yùn)算放大器的知識，和同學(xué)一起研究和設(shè)計(jì)電路，畫電路圖；在仿真結(jié)果不正確時，認(rèn)真檢查電路并研究了示波器的接法，從而得到了正確的結(jié)果。這次課程設(shè)計(jì)，讓我對運(yùn)算放大電路圖有了更深刻的認(rèn)識集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元，帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路，還學(xué)到了課本上沒有的毫伏表電路。</p><p>　　

27、對于此次課程設(shè)計(jì)，雖然最后基本達(dá)到要求，但是還是存在一些問題，比如電路元件達(dá)不到要求，由此引起的誤差也比較大，這就使電路的精度不高。系統(tǒng)改進(jìn)，顯示電壓數(shù)據(jù)的精度上，仍需要提高電路還有待進(jìn)一步改進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 高等教育出版社2006年5月</p>&

28、lt;p>　　[2] 安兵菊 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì) 第一版 機(jī)械工業(yè)出版社2007年2月</p><p>　　[3] 康華光 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.第五版.高等教育出版社.2006年</p><p>　　[4] 蘭吉昌 運(yùn)算放大器集成電路手冊（第三版） 化學(xué)工業(yè)出版社 2006年1月</p><p>　　[5] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模