基本運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)

1、.武漢理工大學(xué)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告（A類）項(xiàng)目名稱： 基本運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)室名稱： 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室 學(xué)生姓名： * .創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告書實(shí)驗(yàn)名稱基本運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)日期2018.1.14姓名*專業(yè)電子信息工程一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄔ敿?xì)指明輸入輸出）1、 采用LM324集成運(yùn)放完成反相放大器與加法器設(shè)計(jì) 2、 電源為單5V供電，輸入輸出阻抗均為50，測(cè)試負(fù)載為50輸出誤差不大于5% 3、 輸入正弦信號(hào)峰峰值V150mV,V2=1V，輸出為-10V1+V2.二、 實(shí)驗(yàn)原理（詳細(xì)寫出理論計(jì)算、理論電路分析過(guò)程）(不超過(guò)1頁(yè))通過(guò)使用LM324來(lái)設(shè)計(jì)反相放大器和加法器，因?yàn)槊恳粋€(gè)芯片內(nèi)都有4個(gè)運(yùn)放，所以我們

2、就是使用其內(nèi)部的運(yùn)放來(lái)連接成運(yùn)算放大器電路。我們采用兩個(gè)芯片串聯(lián)的方式進(jìn)行芯片的級(jí)聯(lián)。對(duì)于反相放大器，輸出電壓Vo=-Rf/R1*Vi；對(duì)于同相加法器，Vo=(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)。由于對(duì)該運(yùn)放使用單電源5V供電，故需要對(duì)整個(gè)電路的共地端進(jìn)行2.5V的直流偏置。為實(shí)現(xiàn)2.5V的共地端，在這里采用了電壓跟隨器的運(yùn)放模型。2.5V的分壓點(diǎn)用兩個(gè)相同100k的電阻進(jìn)行分壓，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取了一個(gè)10uF的極性電容并聯(lián)在2.5V分壓點(diǎn)處，起濾除電源噪聲的作用。最終由電壓跟隨器輸出端作為后面電路的共地端。同樣為使反相放大器能夠放大10倍，有-Rf/R1=-10,即Rf=10R1,可取R

3、1=10k，Rf=100k，則R2=R1/Rf。對(duì)于加法器，有R1=R2=Rf,均取為100k，則R=100k。三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程（記錄實(shí)驗(yàn)流程，提煉關(guān)鍵步驟）（盡可能詳細(xì)）a) 確定元件型號(hào)，查找相關(guān)資料，設(shè)計(jì)最初的設(shè)計(jì)原理圖。b) 在仿真軟件上進(jìn)行仿真。c) 按照電路原理圖焊接電路板。d) 對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試，并進(jìn)行改進(jìn)。 這是剛開(kāi)始時(shí)的電路仿真圖，有許多的錯(cuò)誤，剛開(kāi)始時(shí)沒(méi)有考慮共地端進(jìn)行直流偏置，同時(shí)沒(méi)有滿足R3=R2/R1；并且在加法器中沒(méi)有連接電源，而且還理解錯(cuò)了題意，將理應(yīng)接為1V交流信號(hào)的接成了1V直流電源，可以說(shuō)錯(cuò)誤非常多。 后進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，電路圖如下。由于只使用單電源供電，故需對(duì)電

4、路進(jìn)行共地處理，其中有電壓跟隨器構(gòu)成的2.5V虛地端。電路參數(shù)基本滿足要求。黃色線條為反相放大器輸入信號(hào)，其峰峰值為20mVpp；藍(lán)色線條為反相放大器輸出信號(hào)，正好相位相反，峰峰值為200mVpp，符合-10的放大預(yù)期。該結(jié)果為加法器的結(jié)果。藍(lán)色線條表示反相放大器的輸出信號(hào)，其峰峰值為200mVpp；紅色線條表示加法器相加的另一信號(hào)，其峰峰值為1Vpp；綠色線條表示加法器相加的結(jié)果，其峰峰值為800mVpp。這是因?yàn)橄嗉拥膬蓚€(gè)信號(hào)正好相位相反，結(jié)果即為兩信號(hào)相減。如圖為電路反相加法器的波特圖，其增益為19.99dB，32kHz為其3dB點(diǎn)。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)論分析） 如圖為電路板連接好后的實(shí)際波形，存在著交越失真。且實(shí)際焊好電路板后，用示波器觀察參數(shù)，可發(fā)現(xiàn)明顯與仿真結(jié)果存在著較大的差距。當(dāng)測(cè)量電路的反相放大器輸出端時(shí)，在頻率較低6kHz以下時(shí)，增益可達(dá)到20dB,但頻率增加后電路的反相放大器增益明顯降低。尤其是電路的波形會(huì)出現(xiàn)較大的失真。更大的問(wèn)題是，兩級(jí)串聯(lián)后，前一級(jí)的增益明顯降低，達(dá)不到20dB。第一級(jí)反相放大電路結(jié)果如上圖，在6kHz開(kāi)始出現(xiàn)增益衰減，增益小于20dB。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)（實(shí)驗(yàn)中遇到的已解決和未解決的問(wèn)題）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)課本中簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大電路原來(lái)也并不是那么簡(jiǎn)單的，也需要經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)試，測(cè)驗(yàn)。未解決的問(wèn)題