數(shù)控增益放大器設(shè)計

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0緒論-2-1任務(wù)內(nèi)容及要求-3-

1.1、主要研究方向和要求:-3-2電路原理設(shè)計-4-

2.1.2設(shè)計流程-4-2.2.152單片機的概述-5-2.2.2.52單片機程序設(shè)計流程圖：-6-2.3OP07運放器設(shè)計-6-

2.3.1OP07放大器的概述-6-2.3.2OP07放大器原理-7-2.4反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計-8-

2.4.1可控硅原理-8-2.4.2反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計-9-

3電路板調(diào)試-10-

3.1調(diào)試工具-10-3.2調(diào)試原理及步驟-10-4結(jié)論-11-5原件列表-12-6

在89S52上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。而且AT89S52的功能完全滿足本設(shè)計的要求，而且它支持ISP在線編程功能，便利調(diào)試程序。

2.2.2.52單片機程序設(shè)計流程圖：

開始初始化I/O口b=1While(1)NP3==254？YP3==253？b++Yb--P2=b圖2.2.2

2.3OP07運放器設(shè)計

2.3.1OP07放大器的概述

OP07放大器參數(shù)

Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有十分低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在好多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。OP07的優(yōu)良特性使它特別適合作前級放大器，放大微弱信號。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問題就能滿足要求。

主要特點：

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1.低輸入失調(diào)電壓：75uV(最大)2.低失調(diào)電壓溫漂：1.3uV/℃(最大)3.低失調(diào)電壓時漂：1.5uV/月(最大)4.低噪聲：0.6uVP-P(最大)5.寬輸入電壓范圍：±14V6.寬電源電壓范圍：3V～18V

2.3.2OP07放大器原理

圖2.3.1

圖2.3.2

由于運算放大器的增益極高，所以不能在兩輸入端之間加上輸入信號，而一定要用作反饋放大器。(a)同相放大電路：

首先，我們來探討同相放大電路。設(shè)IN+端和IN－端的電壓分別為up和un，并認(rèn)為運算放大器的增益無限大，則為要獲得有限的輸出電壓，則兩個電壓相等。這點則是運算放大器工作中的一大特征。在此前提下，分析電路工作就能變得十分簡單。根據(jù)此特征，輸入與輸出的關(guān)系為：(b)反相放大電路

下面我們來分析反相放大電路。up=un，這點是與同相放大電路狀況一致的，所以

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up=0V。這樣，盡管有輸入信號，然而端處為0V。恰似接地，所以被叫做假想接地。

于是，若探討流經(jīng)up的電流I，由于運算放大器的輸入電流為0，則據(jù)此，可得出輸入與輸出的關(guān)系可見，同相放大器和反相放大電路，是從對應(yīng)于輸入，其輸出是否倒向這一事實出發(fā)而得名的。(C)實際的運算放大器

以上所述是均是理想的運算放大器的狀況。實際上，運算放大器的增益不可能無限大，有電流向、端子流入（或流出），并且其電流不一定相等。即使在無信號時，up、

un之間也有一定的電壓。

2.4反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2.4.1可控硅原理

可控硅又叫晶閘管。自從20世紀(jì)50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個PN結(jié)，對外有三個電極如圖2.5.1：第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號〔圖2(b)〕可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。

圖2.4.1

圖2.4.２

晶閘管的特點：是“一觸即發(fā)〞。但是，假使陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽極電源或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值(稱為維持電流)。假使晶閘管陽極和陰極之

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間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關(guān)斷。如圖2.4.2。晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來，通過開關(guān)S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極，陰極K接電源的負(fù)極，控制極G通過按鈕開關(guān)SB接在3V直流電源的正極。這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應(yīng)接在1.5V直流電源的正極。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓?，F(xiàn)在我們合上電源開關(guān)S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導(dǎo)通；再按一下按鈕開關(guān)SB，給控制極輸入一個觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導(dǎo)通了。要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，依舊維持導(dǎo)通狀態(tài)。

可控硅的主要參數(shù)有：

1、額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽極陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。

2、正向阻斷峰值電壓VPF在控制極開路未加觸發(fā)信號，陽極正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時，可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓?？煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯担荒艹^手冊給出的這個參數(shù)值。

3、反向陰斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓，處于反向關(guān)斷狀態(tài)時，可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時，不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。4、控制極觸發(fā)電流Ig1、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽極陰極間加有一定電壓時，可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。

5、維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽極正向電流。

2.4.2反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

通過控制雙向可控硅的通斷，反饋電阻的值將改變。單片機的I/O輸出口輸出一定的值到各個雙向可控硅的控制極控制可控硅通斷，組合出不同的反饋電阻值，如圖2.4.2。

圖2.4.2

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3電路板調(diào)試

3.1調(diào)試工具

萬用表，示波器，波形發(fā)生器。

3.2調(diào)試原理及步驟

采用示波器將測出運放受單片機及可控硅控制前后的輸入輸出電壓，根據(jù)公式(2.1)，從而可以確定設(shè)計成功與否。在屢屢測試過程中，示波器檢測到的波形出現(xiàn)失真，或者不出現(xiàn)波形等狀況，之后又有放大倍數(shù)達不到預(yù)先的要求，譬如不連續(xù)，間隔騰躍厲害。最終在確切計算過所需電阻之后，勉強可達到要求。

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4結(jié)論

運算放大器在電路中發(fā)揮重要的作用，其應(yīng)用已經(jīng)延伸到汽車電子、通信、消費等各個領(lǐng)域，并將在支持未來技術(shù)方面扮演重要角色。在實際應(yīng)用電路中，數(shù)控增益放大器的實現(xiàn)要根據(jù)不同的要求，選擇相應(yīng)的實現(xiàn)方式。為了提高數(shù)控增益放大倍數(shù)的精度，電路要選用縝密電阻網(wǎng)絡(luò)并要縝密匹配，同時要減小電路中控制開關(guān)導(dǎo)通電阻的影響，并要根據(jù)精度的不同要求選用不同級別的模擬開關(guān)。隨著數(shù)控增益放大器電路的精度越來越高，應(yīng)用越來越簡單便利，它在自動測控系統(tǒng)和各種智能儀器儀表中得到越來越多的應(yīng)用，并大大加速了測控系統(tǒng)和儀器儀表的自動化、智能化和集成化的發(fā)展。

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5原件列表

原件列表

原件AT89S52OP07M