集成运算放大器的简易测试--模拟电子课程设计改完可教.doc

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1、辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）摘 要集成运算放大器简易测试仪由四部分组成：直流稳压电源、正弦波产生电路、被测运放电路和毫伏表电路。用于判断集成运算放大器放大功能的好坏。直流稳压电源使正弦波电路和毫伏表电路工作，为集成运放提供偏置电流。本实验涉及集成电路运算放大器的内部组成单元，带有源负载的射极耦合差分式放大电路，利用二极管进行偏置的互补对称电路.正弦波信号经集成运放放大后，放大A倍，毫伏表测出其电压最大值并与正弦波产生的信号最大值比较，若他们满足A倍的关系，则能测试出此集成运放能正常工作，否则不能关键词：偏置电流；恒流源；毫伏表电路；反馈。目录第1章 绪论41.1

2、集成运算放大器的应用意义41.2课程技术要求4第2章 总体设计方案框图及其方案论证52.1方案论证52.2 总体设计方案及分析5第3章 单元电路设计73.1正弦波产生电路73.2 集成电路放大器83.3直流稳压电源8第4章集 成运算放大器简易测试仪整体电路设计104.1 整体电路及原理104.2电路参数设计10第5章 设计总结12参考文献13附录1原理图14附录2元件表14第1章 绪论1.1集成运算放大器的应用意义集成运算放大器是一种高电压增益，高输入阻抗和低输出阻抗的耦合多级直流放大器，具有性能稳定，可靠性高和耗电量少等优点在精密测量、自动控制、医疗电子仪器等中得到广泛的应用。当外部接入不同

3、的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。但在现场运行中，因放大器本身质量问题比较多，严重影响了正常生产。因此。为了保证正常运行，我们制作集成运算放大器简易测试仪，来识别放大器的好坏。1.2课程技术要求1. 分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2. 去诶的那个合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难以等方面做综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3. 设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4. 组

4、成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。第2章 总体设计方案框图及其方案论证2.1方案论证测试集成运算放大器放大功能的好坏，可以采用如下电路图：2-1反相放大器被测运放接成如图所示反相放大器，其闭环放大倍数=-100。若输入信号为50mV,则其输出幅度应为5V左右，若无输出或输出幅度较小，则说明运放损坏或性能不好。利用这一直观的方法，可方便地判断运放的好坏。为实现这一目的，设计电路中还应含有正弦信号产生电路，而且还需要设计毫伏表电路用以对被测运放输出信号的电压值进行测量。2.2 总体设计方案及分析图2-2总体设计框图如1） 正弦波

5、产生器可采用RC桥式正弦波震荡电路2） 毫伏表可用集成运放、整流电桥和电流表组成，使流过电流表的电流值正比于输入电压值，其原理电路如图2-2图2-3毫伏表毫伏表输入信号通过阻容耦合加到集成运放的同相输入端，输出信号通过整流电桥、电流表反馈到反相输入端，整流二极管和电流表的电阻可等效为反馈电阻Rco，由于运放开环增益、输入电阻很高，则其同相端电压与反相端电压近似相等，流过Rco的电流等于流过Ro的电流，则得。可见流过表头的电流Ico与V1成正毫伏表输入信号通过阻容耦合加到集成运放的同相输入端，输出信号通过整流电桥、电流表反馈到反相输入端，整流二极管和电流表的电阻可等效为反馈电阻由于运放开环增益、

6、输入电阻很高，则其同相端电压与反相端电压近似相等流过的电流等于流过的电流则得可见流过表头的电流与成正比，且与Rco无关，因此可构成线性良好的交流毫伏表。Ro可用电位器Rw替代，用来调整表头量程。3）直流稳压电源，要求有两路电压输出，可采用跟踪式正负输出集成稳压器SW1568,该稳压器具有对称输出电压，每路电流大于50mA，并有流过保护电路。第3章 单元电路设计3.1正弦波产生电路1）RC串并联选频网络如图3-1所示，电路中还有一负反馈电路，它由R1和R2组成，这样就由RC串联支路，RC并联支路，R1和R2支路分别构成了电桥的四个桥臂，因此该电路也被称为文氏电桥震荡电路。该电路具有选频特性，若在

7、网络的两端加上正弦交流信号U，则在网络中而可输出电压为U1,则该网络的传输系数,根据RC串并联阻抗的特点可得=当时F=为最大值，而且传输系数为实数，即U与U1同相，此时输入信号U的频率称为中心频率，显然，在此频率信号作用下输出电压U1幅度最大，而且U1与U同相，说明该网络具有选频特性。RC选频网络的特点是适用于低频信号，一般用于频率从固定而且稳定性要求不高的电路里。3-1文氏电桥震荡电路3.2 集成电路放大器 集成电路运算放大器是一种高电压增益，高输入阻抗和低输出阻抗的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样。但结构具有相同之处。图3-2表示集成运放的内部电路组成原理框图，图中输入级一

8、般是由BJT,JEET或是MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的堆成性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成，输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器组成以降低输出阻抗，提高带负载能力，偏置电路为各级提供合适的工作电流。3-2集成运算放大电路3.3直流稳压电源1）直流稳压电源结构图和稳压过程示意图3-3直流稳压电源2） 整流电路完成整流任务。将交流电变成直流电，主要靠二极管的单向导电性，因此二极管是构成整流电路的基本元件。3） 滤波电路滤波电路主要用于滤去整流输出电压中的波

9、形，中心原件为电容，电容愈大，负载电阻愈大，时间常数=RC越大，滤波后输出电压越平滑，其平均值就越大。4） 稳压电路与输出端并联一个稳压二极管以稳定输出电压第4章集 成运算放大器简易测试仪整体电路设计4.1 整体电路及原理4-1原理图4.2电路参数设计1)输入失调电压Uio的测量 由于运算放大器的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入信号为零时，其输出电压并不为零，这就是失调电压。将该电压折算为输入端电压，及输入失调电压，其数值通常为毫伏级。 电路如图4-1右上角所示，闭合开关S1、S2，用毫伏表的直流档测量输出电压，记为U1，则Uio=2）输入失调电流Iio的测量输入失调电流是指输出端为零

10、电平时，两输入端基极电流的差值，即Iio=|Ib1-Ib2|。测量电路如图4-1右上角部分，将S1、S2断开，用毫伏表的直流档测量输出电压U1，去除失调电压的影响，再折算到输入端，即可得到输入失调电流Iio：3)开环电压放大倍数Au的测量开环电压放大倍数是指运算放大器没有反馈时的差模电压放大倍数。测试电路为图4-1将开关K打到B时的电路。R13为反馈电阻，通过隔至电容和电阻R15构成闭环工作状态，同时与R14、R16构成直流负反馈，减少了输出端电压漂移。由图可知4）共模抑制比KcmrD的测量 运算放大器的Kcmr等于放大器的差模电压放大倍数Ad与共模放大倍数Ac之比，计算公式为测试电路为图4-

11、1开关K接A时的电路，运算放大器工作在闭环状态，对差模信号的电压放大倍数Aud=,对共模信号的电压放大倍数Auc=,所以可得Kcmr=20lg（）。第5章 设计总结集成运算放大器简易测试仪由四部分组成：直流稳压电源、正弦波产生电路、被测运放电路和毫伏表电路。用于判断集成运算放大器放大功能的好坏。而且系统性能稳定,测量精度较高，操作简单,具有较强的实用性。我们选择的通过测试结果来看，得到了较为理想的结果，是可行的本次课设，先设计部分的电路图，对每个图所需的参数进行多次确定，在连接成整体电路图，用示波器进行仿真。通过自己琢磨和同学的帮助我大概能用ewb这个软件画一些简单的电路图，并且学到了许多新的

12、知识。我根据在网上和参考书上找到有关集成运算放大器的知识，和同学一起研究和设计电路，画电路图；在仿真结果不正确时，认真检查电路并研究了示波器的接法，从而得到了正确的结果。这次课程设计，让我对运算放大电路图有了更深刻的认识集成电路运算放大器的内部组成单元，带有源负载的射极耦合差分式放大电路，还学到了课本上没有的毫伏表电路。对于此次课程设计，虽然最后基本达到要求，但是还是存在一些问题，比如电路元件达不到要求，由此引起的误差也比较大，这就使电路的精度不高。系统改进，显示电压数据的精度上，仍需要提高电路还有待进一步改进。参考文献1 童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第四版） 高等教育出版社2006年5月2 安兵菊 电子技术基础实验及课程设计 第一版 机械工业出版社2007年2月3 康华光 陈大钦.电子技术基础（模拟部分）.第五版.高等教育出版社.2006年4 兰吉昌 运算放大器集成电路手册（第三版） 化学工业出版社 2006年1月5 康华光.电子技术基础（模拟部分）.第四版.北京:高等教育出版社，2000年附录1原理图原理图附录2元件表名称位号型号大小单位数量电阻R51006电阻R0，Ro1k4电阻R32k1电阻R1,R4，Rco10k5滑变电阻器L122k1电容C1, C21uf3三极管K1，K2，K32N2222A1运算放大器U1,U23288RT2导线若干13