自穩(wěn)零的設(shè)計(jì)

1、目錄第1章摘要4第2章引言4第3章自穩(wěn)零設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)51輸入失調(diào)電壓52失調(diào)電壓的調(diào)整53參數(shù)計(jì)算84實(shí)驗(yàn)電路8第4章 自穩(wěn)零電路的性能測(cè)試91電路的multisim仿真圖92結(jié)果分析11第5章心得體會(huì)11第6章參考文獻(xiàn)12第1章 摘要集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放或運(yùn)放）在電子電路中應(yīng)用非常廣泛。用集成運(yùn)放構(gòu)成的交流放大電路具有線路簡(jiǎn)單、免調(diào)試、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，如今許多電子產(chǎn)品中的交流放大電路普遍采用運(yùn)放構(gòu)成，全面分析集成運(yùn) 放構(gòu)成的各種交流放大電路的組成和參數(shù)計(jì)算，有助于對(duì)該類電路的檢修，以及合理設(shè)計(jì)和使用集成運(yùn)放構(gòu)成的交流放大電路。運(yùn)算放大器是一種直流耦合，差模（差動(dòng)模式）輸入、通常為單

2、端輸出的高增益電壓放大器。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)和不同的反饋方式，共同組成某些功能 和特性不同的模塊，這些模塊是各種電子電路中最基本的環(huán)節(jié)?？梢?jiàn)運(yùn)放 在電子電路中的應(yīng)用之廣。為了減少低頻噪聲， 必須提高采樣頻率， 但這會(huì)引入額外的電荷注入。信號(hào)路徑僅包括主放大器，因而可以獲得相對(duì)較 大的單位增益帶寬。第2章 引言本文介紹了一種基于運(yùn)算放大器的自穩(wěn)零設(shè)計(jì)方案，簡(jiǎn)要的介紹了自穩(wěn)零的工作原理與設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)的介紹了自穩(wěn)零的參數(shù)設(shè)計(jì)的制作過(guò)程，并用 multisim軟件的仿真與測(cè)試，記錄和分析了該自穩(wěn)零電路的工 作特性和性能，給出了仿真數(shù)據(jù)。論證了該自穩(wěn)零電路的可行性。該自穩(wěn) 零電路性能良好

3、，線路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，具有很高的使用價(jià)值。自穩(wěn)零電 路標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法是自動(dòng)校零電路，它可以周期性地對(duì)輸入失調(diào)電壓Vio進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊环N技術(shù)。特別適合于CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，制造成的 CMOS集成運(yùn)放，Vio可以從校零前的 mV量級(jí)下降到uV量級(jí)。 實(shí)現(xiàn)的辦法很多， 主要由交替校零和斬波校零。第3章 自穩(wěn)零電路的設(shè)計(jì)3.1輸入失調(diào)電壓如果運(yùn)放兩個(gè)輸入端上的電壓均為0V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于 0V。但事實(shí)上，輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓VOS。如果將輸出端的失調(diào)電壓除以電路的噪聲增益，得到結(jié)果稱為輸入失調(diào)電壓或輸入?yún)?考失調(diào)電壓。這個(gè)特性在數(shù)據(jù)表中通常以VOS給出。VOS被等效成一個(gè)與運(yùn)放反

4、相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對(duì)放大器的兩個(gè)輸入端施加差分電 壓，以產(chǎn)生0V輸出。輸入失調(diào)電壓可以看作一個(gè)串聯(lián)在運(yùn)放反相輸入端 的電壓源，對(duì)應(yīng)的輸出失調(diào)電壓等于失調(diào)電壓乘以電路的直流噪聲增益。3.2失調(diào)電壓調(diào)整1內(nèi)部方法內(nèi)部調(diào)零基于故意使輸入級(jí)失衡，以補(bǔ)償固有失配，并使誤差為零。 很多單運(yùn)放都提供額外管腳用于失調(diào)電壓調(diào)零，使用該功能時(shí)，通常在運(yùn) 放的兩個(gè)管腳上接一個(gè)電位器，而電位器的滑動(dòng)端通過(guò)電阻與正電源相接，具體如圖所示，需要注意一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題：替換不同型號(hào)的運(yùn)放后，如果滑 動(dòng)端意外的與錯(cuò)誤的電源相連，那么運(yùn)放將會(huì)損壞。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的運(yùn)放的失調(diào)電壓調(diào)節(jié)范圍不超過(guò)其最低等級(jí)產(chǎn)品的最 大Vos的23倍

5、；然而，運(yùn)放的失調(diào)電壓調(diào)整管腳處的電壓增益通常大于 信號(hào)輸入端的增益。因此，必須盡可的減少失調(diào)電壓調(diào)整管腳處的噪聲， 也就是避免使用長(zhǎng)導(dǎo)線連接運(yùn)放和電位器運(yùn)放的失調(diào)電壓漂移受失調(diào)電壓 調(diào)整設(shè)置的影響。內(nèi)部調(diào)節(jié)端只能用于調(diào)整運(yùn)放自己的失調(diào)電壓，而不 能糾正系統(tǒng)的失調(diào)誤差。通常，最好通過(guò)選擇合適的器件來(lái)控制失調(diào)電壓。失調(diào)電壓調(diào)整管腳2外部方法I外部調(diào)零是基于將可調(diào)的電壓和電流注入到電路中，以補(bǔ)償電路的失調(diào)誤差。這個(gè)辦法在輸入級(jí)不會(huì)引入任何額外失衡，因此不會(huì)使漂移、CMRR或PSRR性能下降。如果運(yùn)放沒(méi)有失調(diào)電壓調(diào)整腳（主流的雙運(yùn)放 以及所有的四運(yùn)放都沒(méi)有），但是又必須調(diào)整運(yùn)放和系統(tǒng)的失調(diào)電壓，那么

6、就得實(shí)用外部調(diào)整方法。該方法也適用于那些采用編程電壓（如 DAC ）調(diào)整失調(diào)電壓的系統(tǒng)。如圖（a）所示，對(duì)于反相運(yùn)算放大電路，向反相輸入端灌入電流是最簡(jiǎn)單的失調(diào)電壓調(diào)整方法。該方法的不足是，由于R4與電位器并聯(lián)，因此運(yùn)放的噪聲增益比較大。減小誤差增益的方法是使蘭Vr充分大，以便R4的電阻遠(yuǎn)大于 R1|R2.注意，如果電源電壓穩(wěn)定而噪聲不受限制制，那 么就可以采用+Vr.圖（b）展示了如何通過(guò)對(duì)同相輸入端注入失調(diào)電壓來(lái)校 正失調(diào)電壓的方法。如果運(yùn)放的輸入失調(diào)電流匹配，R5就等于R1|R2（以確保附加的失調(diào)電壓最小），否則，R5就小于50 Q。當(dāng)R5大于50 Q時(shí)就 議在高頻段旁路 R5。圖（a）

7、圖（b）II實(shí)現(xiàn)同相放大電路時(shí)可以采用圖示的電路在運(yùn)放的反相輸入端注入 小的偏置電壓。當(dāng)R3遠(yuǎn)大于R1工作性能時(shí)，失調(diào)電壓較小，該電路工作性能較好；否則，信號(hào)增益將受調(diào)整失調(diào)電壓的電位器的影響。然而，當(dāng)R3與固定的低阻抗參考電源+Vr相連時(shí)，信號(hào)增益將穩(wěn)定。Key=A同相運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓外部修正方法3參數(shù)計(jì)算在該電路設(shè)計(jì)中，我們采用外部方法，如圖（b）所示。圖（b）中,R1=100 QR2=30 Q,R3=150 Q,并且 R5=R1|R2=25 Q。由于 R4 遠(yuǎn)大 于 R1|R2 所以取 R4=1K Q.4 實(shí)驗(yàn)電路第4章自穩(wěn)零電路的性能測(cè)試1 multisim仿真波形當(dāng)輸入電壓都為零

8、時(shí)，電路的仿真圖形為：T-牛3M 343 ms2W.244 uV12 114卜脅 Oscilloscope-XSCl當(dāng)V1= 10V時(shí)V2=12V時(shí)，電位器位于 50%的位置時(shí)仿真波形為:電位器位于90%的位置時(shí)，仿真波形為:2結(jié)果分析有圖示結(jié)果可知，在自穩(wěn)零電路中，只要調(diào)節(jié)電位器，輸出電壓就會(huì)發(fā)生變化，這 樣就可以控制并消除失調(diào)電壓，保證電路的精確性。該電路的性能良好，滿足實(shí)驗(yàn)所需，可以看出此設(shè)計(jì)的可行性。第5章心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)，從一開(kāi)始查資料，設(shè)計(jì)電路圖，計(jì)算參數(shù)，然后用 multisim 軟件進(jìn)行仿真。整個(gè)流程下來(lái)，真正感受到了想和做的差別。光 有想法是不夠的想法的實(shí)現(xiàn)往往會(huì)遇到很多

9、問(wèn)題，實(shí)施的過(guò)程才是最困難 的。計(jì)劃進(jìn)度的安排，和同組間的交流合作，都是十分重要的。通過(guò)該課 程設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)的了解了自穩(wěn)零電路的原理和一般實(shí)現(xiàn)方法，把書本上 知識(shí)應(yīng)用到是實(shí)際中去，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。這次課程設(shè)計(jì)還讓我基本 掌握了 multisim軟件的使用方法，明白了軟件仿真對(duì)設(shè)計(jì)的重要性。在這次結(jié)組課程設(shè)計(jì)中，我充分體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)工作的優(yōu)勢(shì)和益處，同組同學(xué)的方案和建議，使得電路在短時(shí)間內(nèi)搭建起來(lái)，在仿真遇到的問(wèn)題 也很快得到解決。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，理解到理論知 識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后 的工作和學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣，更重要的是如何把自己平時(shí)所學(xué)到的 東西應(yīng)用到實(shí)際中去。由于首次應(yīng)用測(cè)控電路的課程設(shè)計(jì)，很多知識(shí)還遠(yuǎn)未做到靈活的學(xué)以 致用，導(dǎo)致電路沒(méi)有盡善盡美，這和我的實(shí)際能力有關(guān)系的。而在課設(shè)中 暴露的問(wèn)題，我一定要好好改正，爭(zhēng)取以后不會(huì)犯同樣的錯(cuò)誤，真正的提 高自己的技術(shù)。在以后的學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐中，我會(huì)盡力總結(jié)和應(yīng)用以前學(xué) 過(guò)的知識(shí)，是