創(chuàng)新課程設(shè)計

1、創(chuàng)新設(shè)計題目班級：學(xué)號：姓名：時間：2011年6月17日景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院創(chuàng)新設(shè)計測試集成運算放大器姓名：班級：指導(dǎo)老師：創(chuàng)新設(shè)計課題：測試集成運算放大器設(shè)計任務(wù)與要求查找一個感興趣的電子技術(shù)應(yīng)用電路，要求電子元件超過50個以上，根據(jù)應(yīng)用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務(wù)：1、分析電路由幾個部分組成，并用方框圖對它進行整體描述；2、對電路的每個部分進行分別單獨說明，畫出對應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路的關(guān)系等等；3、用Protel軟件或其他EDA軟件繪出整體電路圖，在圖中的標(biāo)題欄中加上自己的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；4、對整體電路原理進行完整功能

2、描述；5、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；其他。設(shè)計步驟1、查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計說明書；2、先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；3、依次對各部分分別給出單元電路，并進行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；其他4、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5列出設(shè)計中所涉及的所有參考文獻資料。設(shè)計說明書字?jǐn)?shù)不得少于5000字。參考文獻王連英電子電路EWB仿真實驗.南昌：江西高校出版社，2005.李桂安電子技術(shù)實驗及課程設(shè)計，1版南京：東南大學(xué)出版社，2008.李保宏圖解集成放大器檢修與調(diào)試快速入門一北京:人民郵電出版社,2005.9ISBN978-7-

3、115-19573-9.康光華.陳大欽.張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）一北京:高等教育出版社,2006.1（2008重印）ISBN978-7-04-017789-3一總體方案與原理說明單元電路1三單元電路2四單元電路3TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 五總體電路原理相關(guān)說明e HYPERLINK l bookmark12 六總體電路原理圖f元件清單；g參考文獻h HYPERLINK l bookmark14 設(shè)計心得體會i一總體方案與原理說明1方法推論被測運放接成如圖所示反相放大器，其閉環(huán)放大倍數(shù)A-R倫=-100。若輸入信號為50mV,則其輸出幅

4、度應(yīng)為5VV21左右，若無輸出或輸出幅度較小，則說明運放損壞或性能不好。利用這一直觀的方法，可方便地判斷運放的好壞。為實現(xiàn)這一目的，設(shè)計電路中還應(yīng)含有正弦信號產(chǎn)生電路，而且還需要設(shè)計毫伏表電路用以對被測運放輸出信號的電壓值進行測量。如下圖：正弦波產(chǎn)生器可采用RC橋式正弦波震蕩電路毫伏表可用集成運放、整流電橋和電流表組成，使流過電流表的電流值于輸入電壓值，其原理電路如圖毫伏表輸入信號通過阻容耦合加到集成運放的同相輸入端，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

5、等于流過Ro的電流，則得)=vy?？梢娏鬟^表頭的電流Ico與V1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。直流穩(wěn)壓電源，要求有土i5V兩路電壓輸出，可米用跟蹤式正負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器SW1568,該穩(wěn)壓器具有土15v對稱輸出電壓，每路電流大于50mA，并有流過保護電路。二單元電路1（正弦波產(chǎn)生電路）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)的兩端加上正弦交流信號U，則在

6、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)F=ui.u，根據(jù)RC串并聯(lián)阻抗的特點可得1R/1F=jwC3+j(wRC-111)R+R/-wRCjwCjwC當(dāng)w=I.%時F=i,；為最大值，而且傳輸系數(shù)為實數(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)的特點是適用于低頻信號，一般用于頻率從固定而且穩(wěn)定性要求不高的電路里。C2：1uFR1-Wv2kUC11uFLOR410kl0R222kfl別嘴Key=AU1OPAMP3TBASIC：jR310kl單元電路2(集成電路放大器)集成電路運算放

7、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，電路也不樣。但結(jié)構(gòu)具有相同之處。圖3-2表示集成運放的內(nèi)部電路組成原理框圖，圖中輸入級一般是由BJTJEET或是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。一個簡單的運算放大器原理如圖3-2所示，T1,T2對管組成差分放大電路，信號有雙端輸入，單

8、端輸出，單端輸出為了提高整個電路的電壓增益，電壓放大級由T3,T4組成復(fù)合管共射級電路，由T5,T6所組成的兩級電壓跟隨器構(gòu)成電路的輸出級，他不僅可以提高帶負(fù)載能力，而且還可以進一步使直流電位下降，已達(dá)到輸入信號電壓Vid二Vi1-Vi2為零時,輸出電壓Vo=0，R7和D組成低電壓穩(wěn)壓電路以供給T9的基準(zhǔn)電壓，他與T9儀器構(gòu)成電流源來提高T5的電壓跟隨能力，當(dāng)輸入信號電壓Vic從反相端輸入時(Vi2=0)，各級輸出端的瞬間點位極性為：VI2(+)-Vo2(-)-Vb6(-)-Vo(-),則輸出信號電壓V。與Vi1反相，同理當(dāng)輸入信號電壓從同相端輸入Vi2（vil不等于0）時，可以檢驗輸出電壓與

9、Vi2同相。單元電路3（直流穩(wěn)壓電源）1直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)壓過程示意圖Q12整流電路完成整流任務(wù)。將交流電變成直流電，主要靠二極管的單向?qū)щ娦?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的基本元件。3濾波電路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)t二RC越大,濾波后輸出電壓越平滑，其平均值就越大。4穩(wěn)壓電路與輸出端并聯(lián)一個穩(wěn)壓二極管以穩(wěn)定輸出電壓總體電路原理相關(guān)說明開發(fā)運算放大器的主要目的是為了模擬計算機的運算放大，電路采用直流耦合（如果從制造工藝的角度來考察線性集成電路的話，制作大容量的電容器很困難，電路不得不采用直流耦合，另外制作線圈也很困難）。這種直

10、流耦合與電容器耦合（交流耦合）相比，不僅能直流放大，而且高頻特性也不壞，所以常常被模擬信號系統(tǒng)中的自動控制部分所采用。直流耦合放大器（直流放大器）的輸入級采用差動放大電路。芯片內(nèi)制作線圈幾乎不可能，電容器也只能制作小容量（幾十皮法左右就達(dá)到了制作限度）的。所以，運算放大器也就是用晶體管和電阻構(gòu)成的直接耦合放大器（直流放大器）。1輸入失調(diào)電壓Uio的測量由于運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。U1=U1R1+Rf1012輸入失調(diào)電流Iio的測量輸入失調(diào)電流是指輸出端為零電

11、平時，兩輸入端基極電R6U2電流。流的差值，即Iio=|lb1-lb2|。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)UolUo1UoUo1R1Iio=(i+frRR1+RRR13開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au的測量開環(huán)電壓放大倍數(shù)是指運算放大器沒有反饋時的差模電壓放大倍數(shù)。測試電路為將開關(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。Au=空=1013空UoUoR16+R144共模抑制比KcmrD的測量Kcmr等于放大器的差

12、模電壓放大倍數(shù)Ad與共模放大倍數(shù)Ac之比，計算公式為開關(guān)K接A時的電路，運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)And二R3.R6,對共模信號的電壓放大倍數(shù)Arc二KcmrAdAc或KcmrAd=20lgAcfAcme=20lgR3Uo20六總體電路原理圖+4/ccPAMP_3T_BASIC裡胃醞一R4RR&VA1-2100D10klR317C37iknU318R1610010L.slOPAMP_3T_M祓測運克1001BASIC8、元件清單電阻100Q6個電阻1k4個電阻2k1個電阻10k5個滑動變阻口口器1個電容C=1uF3個3288RT1個開關(guān)2個導(dǎo)線若干參考文獻王連英.電子電

13、路ewb仿真實驗.南昌：江西高校出版社，2005.李桂安.電子技術(shù)實驗及課程設(shè)計，1版南京：東南大學(xué)出版社，2008.李保宏.圖解集成放大器檢修與調(diào)試快速入門一北京：人民郵電出版社，2005.9ISBN978-7-115-19573-9.康光華陳大欽張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.1（2008重?。㊣SBN978-7-04-017789-3設(shè)計心得體會這一次課程設(shè)計，我們小組選的是：測試集成運算放大器。課題看起來似乎很簡單，仔細(xì)回想，對我們學(xué)電子的，集成放大器在熟悉不過了，無需太動腦，但在實習(xí)過程中我們發(fā)現(xiàn)想要做好這個集成放大器其實也并不簡單。實習(xí)讓我們接

14、觸到很多關(guān)于電子方面的東西，而這些知識以后會用的更多，比如運算放大器的基本原理和運用，橋式整流電橋和二極管等元器件。而且本學(xué)期也開了模電這門課，我想會對我學(xué)習(xí)模擬電子更有幫助。實習(xí)時間不長，再加上要期末考試了，那就要求我們盡快而又正確地用這些知識把電路設(shè)計出來，那么才有更多的時間分析調(diào)試。實踐一開始，我們小組就開始查閱資料，在這過程中小組成員團結(jié)合作，各自分工。就這樣資料全了，然而零碎的知識和原理要轉(zhuǎn)換成實際電路圖，就要求我們連貫的運用知識。首先我們設(shè)計集成放大器的直流電路，直流電路分為直流電壓電路和直流電流電路，設(shè)計直流電壓電路我們想到了通過分壓求電流，而運算放大器在這里起電壓電壓調(diào)節(jié)的作用。一步接著一步，我們大體上把電路的框架弄好了。由于歐姆表需要內(nèi)置電源，我們就將它獨立出來了。后來的調(diào)試以及電路修改，我們花了不少時間，但在這部分時間里，我們對各種元件的特性了解更深了。比如由二極管組成的全波整流器，它是怎樣工作的，又是怎樣將交流信號轉(zhuǎn)化為可以測量的值的。這是在理論上很難很快就理解的。再比如說，在課程設(shè)計起初，關(guān)于測量值的顯示問題，一開始我們誤認(rèn)為加