哈工大模电课程论文大作业.docx

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哈工大模电课程论文大作业

模拟电子技术课程论文

题目:

集成运放放大器测试仪

专业：

XXXXXXXXXXXXXXXX

学号：

XXXXXXXXXX

姓名：

XXXXXX

集成运放放大器测试仪

电气工程及自动化学院XXX

摘要：

集成运算放大器简易测试仪是一种对集成运算放大器性能好坏评判的设备。

对集成运算放大器电压增益倍数有直观的体现，从而判断集成运算放大器的性能优劣。

本文设计采用正弦波信号发生器产生输入信号，中间级由运算放大器放大信号，在检测中，同时使用双踪示波器在输出端观测输出信号幅值，以及使用毫伏表电路分别将输入输出信号的电压值转变成电流值进行比较这两种比较方法，使得检测电路的可靠性增强。

关键词：

集成运算放大器；信号；性能测试；可靠性测试

引言：

集成运算放大器（IntegratedOperationalAmplifier），是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。

它的增益高，输入电阻大，输出电阻低，共模抑制比高，失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。

目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。

因此，对运放性能的检测成为了运放生产的重要内容之一。

本文将对集成运放放大器测试仪进行设计分析。

一、设计要求

集成运算放大器简易测试仪的设计要求

本次设计主要是综合应用所学知识，设计集成运算放大器简易测试仪，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。

能够较全面地巩固和应用模拟电子电路课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握简单模拟电路设计的基本方法。

应用场合:

集成运算放大器简易测试仪主要适用于运算放大器制造厂商对所生产运算放大器性能的检测。

系统功能介绍:

集成运算放大器简易测试仪可以直观的、方便的看出运算放大器的电压增益情况，从而判断运算放大器性能的好坏。

二、方案论证

集成运算放大器简易测试仪设计方案论证

设计测试集成运放的好坏，本实验的思路是将该被测的集成运放接成电压跟随器，在输入端接入标准的正弦信号，将双踪示波器的CH1端口接在输入端，CH2口接在输出端，观察两端口所产生的波形幅值大小变化，若CH2口波形幅值明显大于CH1口波形幅值，则表示运放正常，否则，损坏。

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。

故该实验包括四部分：

正弦波振荡电路，集成运放检测电路（即电压跟随器），毫伏表电路，直流稳压电源。

总体设计方案图及分析

图2.1总体设计方案图

设计分析：

电路由正弦波震荡电路产生测试信号，加到被测试运放的输入端，在出输出端用示波器测试输入输出信号的幅度，从而判断是否放大信号。

此外，毫伏表电路也作为检测电路。

因为毫伏表电路可以将电压信号用电流信号表示，故毫伏表电路通过比较电流大小来判断电压大小。

直流稳压电源为整个系统供电。

三、单元电路设计

正弦波发生信号设计

目标电路要求

正弦信号发生电路要求产生频率为1000Hz的正弦交流电，其幅值为1V，该信号将作为被检测运放的输入信号。

电路设计

该电路应用普通的μA741运算放大器和RC文氏电桥振荡器产生1000Hz正弦波输出。

调节100kΩ电位器使电路起振，而电路的振荡频率由R1，R2和C1，C2确定，且一般情况下，这两个电阻和电容都相等，其振荡频率与阻值成反比。

振荡频率为：

（3.1）

电路图如图3.1正弦信号发生电路所示。

图3.1正弦信号发生电路

参数计算：

根据公式（3.1），电阻R1、R2阻值选为10KΩ，则电容为应为：

考虑实际电容参数，故C1、C2选择10nF的电容。

3.2集成运放检测电路设计

目标电路要求

检测电路是该设计的核心部分，思路为：

使用运放741作为被测试运放，分别将双踪示波器的CH1口和CH2口与运放741的输入端和输出端相连，即可在示波器上同时得到输入输出信号的波形，从而判断该被测试运放的增益性能好坏。

电路设计

运放由双电源供电，反相端接正弦信号发生电路，同相端接一个限流电阻，保护运放，输出端与双踪示波器相连，其电路图如图3.2

图3.2集成运算放大器测试电路

参数计算：

R1为保护运放的限流电阻，运放741允许功耗为500mW，可选择在1~5kΩ，在此选择3.3kΩ。

毫伏表电路设计

目标电路要求

毫伏表电路可将输入电压用电流值等比表示，因此，在毫伏表输出端的电流值可以等效代替输入电压值。

电路设计

毫伏表电路使用运放741，万能表电流档，将Vi端输入的电压信号（被检测运放放大后的输出信号）转换成电流表的电流数据。

运放741采用双电源供电，同相端加输入电塔，6口输出。

其电路如图3.3毫伏表电路所示。

图3.3毫伏表电路

∵Vi=Vn=VpIn=Ip=0

∴I=Vi/R2即将输入电压用输出电流表示。

参数计算：

R1、R2为限流电阻，由3.1参数计算得，1kΩ即可。

直流稳压电路

目标电路要求

直流稳压电源分为电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。

是将交流信号转化成直流信号的一种电路，从而为运放供电。

电路设计

通过220V，50Hz交流电供电，经变压器降压后，镇流桥镇流，最终在输出端产生一个幅值在12V左右的直流稳压电源。

电路图如图3.4直流稳压电源电路所示。

图3.4直流稳压电源电路

设计整体电路图

如图3.5整体电路图所示。

图3.5整体电路图

设计整体电路图

仿真数据

首先将要列出各设备所测得的参数如表3.1仿真数据

表3.1仿真数据

示波器1

CHA

3.172V

电流表1

25.02mA

CHB

示波器2

CHA

14.097V

电流表2

28.77uA

CHB

3.172V

数据分析

示波器1用以检测产生正弦信号的稳定性，示波器2的A口接运放输出端，B口接输入端，数据显示，示波器2B口与示波器1口数据相同，即正弦信号稳定加到运放输入端。

Av=Vcha/Vchb=14.097/3.172=4.44。

故该运放成功放大了信号，运放正常。

毫伏表电路也可用于检测信号是否放大。

电流表1测得运放输出输出信号Vo在毫伏表电路中产生的电流Ia=25.02mA，同理Ib=28.77uA。

由3.3可知，电压越大，对应电流越大，故该运放正常放大。

仿真数据

示波器1信号：

示波器2信号：

四、总结

本次课程设计题目为“集成运算放大器简易测试仪”，是在参考了模电课程和在网上检索资料之后完成的，并且除了理论的分析与规划之外，在做大作业的过程中，还采用了EWB软件仿真，模拟整体电路的运行，将理论与实践相结合。

所设计的电路基本满足简单测试集成运算放大器的要求。

但在设计过程中，仍然存在一些问题，诸如如何使设计电路更加简洁，如何更省材，如何简化设计思路，依然是日后课程设计，实际操作过程中所要学习改进的地方。

通过完成这次模电论文，使得我对模电的应用有了更加深刻的体会，也提升了自己对论文的书写能力，希望能够为以后的科研打下基础。

五、参考文献

[1]王淑娟，模拟电子技术基础，北京:

高等教育出版社，2009.5

[2]易明铫，集成运算放大器分析与设计，北京：

科学出版社，1983:

43-85

[3]解月珍，信号产生电路，电子工业出版社，53-58

[4]李良荣，EWB9电子设计技术，机械工业出版社，2007

附录I电路原理图

附录Ⅱ器件管理图

名称

数量

名称

数量

运放741

3个

普通运放

1个

万用表

2台

双踪示波器

2台

1kΩ电阻

6个

10kΩ电阻

4个

15kΩ电阻

1个

2.2kΩ电阻

1个

3.3kΩ电阻

1个

10kΩ滑动变阻器

1个

10nF电容

2个

1N4148二极管

2个