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《智能仪器》课程设计报告书题目：智能型DVM的设计院系：机电工程学院专业：09级应电一班姓名:路国红学号:2009061544指导教师:董卫军日期：2011.12.6目录1、智能DVM简介2、设计要求3、总体方案论证与选择4、硬件选择5、软件设计6、总结7、参考文献一、智能DVM简介智能仪器是一种典型的微机（大多数为单片机）应用系统，它是计算机技术、通信技术以及网络技术相结合的产物。
无论在测速、精确度、灵敏度、自动化程度和性能价格比等方面，都是传统仪器所不能比拟的。
它已成为仪器、仪表的发展的方向。
智能型DVM是指以微处理器为核心的的数字电压表，其中，专用微机部分包括微处理器芯片、存放仪器监控程序的存储器ROM和存放测量及运算数据的存储器RAM等。
用于测量的输入输设备有：输入电路、A/D转换器、键盘、显示器及标准仪器用借口等。
仪器内部采用总线结构，外部设备与总线相连。
智能型DVM测量大致分为三个主要阶段：首先，在微处理器的控制下，被测电压通过输入电路、A/D转换器，转变为相应的数字量存入到数据存储器；其次，微处理器对采集的测量数据进行必要的处理，例如计算平均值、减去零点漂移等；最后，显示最终处理结果。
二、设计要求1、功能设计要求：（1）、可以测量1000V以下的的直流电压（2）、具有开机自检、自动量程转换功能（3）、具有克服随机误差的数字滤波功能（4）、适用220V/50HZ交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。
2、主要技术指标：（1）、支流电压量程：200MV、2V、20V、200V、1000V（2）、测量误差：≤1%（3）、输入电阻：10M（4）、显示方式：5位LED数码管显示被测电压值。
因此,从上面的设计要求来分析,可以确定硬件部分的器件为:(1)主机: 单片机MCS-51(AT89C51)(2)A/D:ICL7135(3)运放:ICL7650(4)电压源:由7805和7905组成全桥式电压源（5）5个LED显示数码管（6）驱动芯片74LS07和74LS06三、总体方案论证与选择由于本设计是一个DVM测量200V以下的直流电压，有两种方案选择供此设计选择。
常用替换运放型号对比CA3130 高输入阻抗运算放大器 Intersil[DATA] CA3140 高输入阻抗运算放大器 CD4573 四可编程运算放大器 MC14573 ICL7650 斩波稳零放大器 LF347(NS[DATA]) 带宽四运算放大器 KA347 LF351 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF353 BI-FET双运算放大器 NS[DATA] LF356 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF357 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF398 采样保持放大器 NS[DATA] LF411 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF412 BI-FET双运放大器 NS[DATA] LM124 低功耗四运算放大器(军用档) NS[DATA]/TI[DATA] LM1458 双运算放大器 NS[DATA] LM148 四运算放大器 NS[DATA] LM224J 低功耗四运算放大器(工业档)NS[DATA]/TI[DATA] LM2902 四运算放大器 NS[DATA]/TI[DATA] LM2904 双运放大器 NS[DATA]/TI[DATA] LM301 运算放大器 NS[DATA] LM308 运算放大器 NS[DATA] LM308H 运算放大器（金属封装） NS[DATA] LM318 高速运算放大器 NS[DATA] LM324(NS[DATA]) 四运算放大器 HA17324,/LM324N(TI) LM348 四运算放大器 NS[DATA] LM358 NS[DATA] 通用型双运算放大器 HA17358/LM358P(TI) LM380 音频功率放大器NS[DATA] LM386-1 NS[DATA] 音频放大器 NJM386D,UTC386 LM386-3 音频放大器 NS[DATA] LM386-4 音频放大器 NS[DATA] LM3886 音频大功率放大器 NS[DATA] LM3900 四运算放大器 LM725 高精度运算放大器NS[DATA] LM733 带宽运算放大器 LM741 NS[DATA] 通用型运算放大器 HA17741 MC34119 小功率音频放大器 NE5532 高速低噪声双运算放大器 TI[DATA] NE5534 高速低噪声单运算放大器 TI[DATA] NE592 视频放大器 OP07-CP 精密运算放大器 TI[DATA] OP07-DP 精密运算放大器 TI[DATA] TBA820M 小功率音频放大器 ST[DATA] TL061 BI-FET单运算放大器 TI[DATA] TL062 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL064 BI-FET 四运算放大器 TI[DATA] TL072 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL074 BI-FET四运算放大器 TI[DATA] TL081 BI-FET单运算放大器 TI[DATA] TL082 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL084 BI-FET四运算放大器 TI[DATA] AD824 JFET输入,单电源,低电压,低功耗,精密四运算放大器 MC33171 单电源,低电压,低功耗运算放大器 AD826 低功耗,宽带,高速双运算放大器 MC33172 单电源,低电压,低功耗双运算放大器AD827 低功耗,高速双运算放大器 MC33174 单电源,低电压,低功耗四运算放大器 AD828 低功耗,宽带,高速双运算放大器 MC33178 大电流,低功耗,低噪音双运算放大器 AD844 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC33179 大电流,低功耗,低噪音四运算放大器 AD846 电流反馈型,高速,精密运算放大器 MC33181 JFET输入,低功耗运算放大器 AD847 低功耗,高速运算放大器 MC33182 JFET输入,低功耗双运算放大器AD8531 COMS单电源,低功耗,高速运算放大器 MC33184 JFET输入,低功耗四运算放大器 AD8532 COMS单电源,低功耗,高速双运算放大器 MC33201 单电源,大电流,低电压运算放大器 AD8534 COMS单电源,低功耗,高速四运算放大器 MC33202 单电源,大电流,低电压双运算放大器 AD9617 低失真，电流反馈型,宽带,高速,精密运算放大器 MC33204 单电源,大电流,低电压四运算放大器 AD9631 低失真，宽带,高速运算放大器 MC33272 单电源,低电压,高速双运算放大器 AD9632 低失真，宽带,高速运算放大器 MC33274 单电源,低电压,高速四运算放大器 AN6550 低电压双运算放大器 MC33282 JFET输入,宽带,高速双运算放大器AN6567 大电流,单电源双运算放大器 MC33284 JFET输入,宽带,高速四运算放大器 AN6568 大电流,单电源双运算放大器 MC33502 BIMOS,单电源,大电流,低电压,双运算放大器 BA718 单电源,低功耗双运算放大器MC34071A 单电源,高速运算放大器 BA728 单电源,低功耗双运算放大器 MC34072A 单电源,高速双运算放大器 CA5160 BIMOS,单电源,低功耗运算放大器 MC34074A 单电源,高速四运算放大器 CA5260 BIMOS,单电源双运算放大器 MC34081 JFET输入,宽带,高速运算放大器 CA5420 BIMOS,单电源,低电压,低功耗运算放大器 MC34082 JFET输入,宽带,高速双运算放大器 CA5470 BIMOS单电源四运算放大器 MC34084 JFET输入,宽带,高速四运算放大器 CLC400 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC34181 JFET输入,低功耗运算放大器 CLC406 电流反馈型,低功耗,宽带,高速运算放大器 MC34182 JFET输入,低功耗双运算放大器 CLC410 电流反馈型,高速运算放大器 MC34184 JFET输入,低功耗四运算放大器 CLC415 电流反馈型,宽带,高速四运算放大器 MC35071A 单电源,高速运算放大器 CLC449 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35072A 单电源,高速双运算放大器 CLC450 电流反馈型,单电源,低功耗,宽带,高速运算放大器 MC35074A 单电源,高速四运算放大器 CLC452 单电源,电流反馈型,大电流,低功耗,宽带,高速运算放大器 MC35081 JFET输入,宽带,高速运算放大器 CLC505 电流反馈型,高速运算放大器 MC35082 JFET输入,宽带,高速双运算放大器 EL2030 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35084 JFET输入,宽带,高速四运算放大器 EL2030C 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35171 单电源,低电压,低功耗运算放大器 EL2044C 单电源,低功耗,高速运算放大器 MC35172 单电源,低电压,低功耗双运算放大器 EL2070 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35174 单电源,低电压,低功耗四运算放大器 EL2070C 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35181 JFET输入,低功耗运算放大器 EL2071C 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MC35182 JFET输入,低功耗双运算放大器 EL2073 宽带,高速运算放大器 MC35184 JFET输入,低功耗四运算放大器 EL2073C 宽带,高速运算放大器 MM6558 低电压,低失调电压,精密双运算放大器 EL2130C 电流反馈型,宽带,高速运算放大器MM6559 低电压,低失调电压,精密双运算放大器 EL2150C 单电源,宽带,高速运算放大器 MM6560 低电压,低失调电压,精密双运算放大器 EL2160C 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 MM6561 低功耗,低电压,低失调电压,精密双运算放大器 EL2165C 电流反馈型,宽带,高速,精密运算放大器 MM6564 单电源,低电压,低功耗,低失调电压,精密双运算放大器 EL2170C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速运算放大器MM6572 低噪音,低电压,低失调电压,精密双运算放大器 EL2175C 电流反馈型,宽带,高速,精密运算放大器 NE5230 单电源,低电压运算放大器 EL2180C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速运算放大器NE5512 通用双运算放大器 EL2224 宽带,高速双运算放大器 NE5514 通用四运算放大器 EL2224C 宽带,高速双运算放大器 NE5532 低噪音,高速双运算放大器 EL2232 电流反馈型,宽带,高速双运算放大器NE5534 低噪音,高速运算放大器 EL2232C 电流反馈型,宽带,高速双运算放大器 NJM2059 通用四运算放大器 EL2250C 单电源,宽带,高速双运算放大器 NJM2082 JFET输入,高速双运算放大器 EL2260C 电流反馈型,宽带,高速双运算放大器 NJM2107 低电压,通用运算放大器 EL2270C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器 NJM2112 低电压,通用四运算放大器 EL2280C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器 NJM2114 低噪音双运算放大器 EL2424 宽带,高速四运算放大器 NJM2115 低电压,通用双运算放大器 EL2424C 宽带,高速四运算放大器 NJM2119 单电源,精密双运算放大器 EL2444C 单电源,低功耗,高速四运算放大器 NJM2122 低电压,低噪音双运算放大器 EL2450C 单电源,宽带,高速四运算放大器 NJM2130F 低功耗运算放大器 EL2460C 电流反馈型,宽带,高速四运算放大器 NJM2132 单电源,低电压,低功耗双运算放大器 EL2470C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速四运算放大器 NJM2136 低电压,低功耗,宽带,高速运算放大器 EL2480C 单电源,电流反馈型,低功耗,宽带,高速四运算放大器NJM2137 低电压,低功耗,宽带,高速双运算放大器 HA-2640 高耐压运算放大器 NJM2138 低电压,低功耗,宽带,高速四运算放大器 HA-2645 高耐压运算放大器 NJM2140 低电压双运算放大器 HA-2839 宽带,高速运算放大器 NJM2141 大电流,低电压双运算放大器 HA-2840 宽带,高速运算放大器 NJM2147 高耐压,低功耗双运算放大器 HA-2841 宽带,高速运算放大器 NJM2162 JFET输入,低功耗,高速双运算放大器HA-2842 宽带,高速运算放大器 NJM2164 JFET输入,低功耗,高速四运算放大器 HA-4741 通用四运算放大器 NJM3404A 单电源,通用双运算放大器 HA-5020 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 NJM3414 单电源,大电流双运算放大器 HA-5127 低噪音,低失调电压,精密运算放大器 NJM3415 单电源,大电流双运算放大器 HA-5134 低失调电压,精密四运算放大器 NJM3416 单电源,大电流双运算放大器 HA-5137 低噪音,低失调电压,高速,精密运算放大器 NJM4556A 大电流双运算放大器 HA-5142 单电源,低功耗双运算放大器NJM4580 低噪音双运算放大器 HA-5144 单电源,低功耗四运算放大器 NJU7051 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压运算放大器 HA-5177 低失调电压,精密运算放大器 NJU7052 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压双运算放大器 HA-5221 低噪音,精密运算放大器 NJU7054 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压四运算放大器 HA-5222 低噪音,精密双运算放大器 NJU7061 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压运算放大器 HA-7712 BIMOS,单电源,低功耗,精密运算放大器 NJU7062 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压双运算放大器 HA-7713 BIMOS,单电源,低功耗,精密运算放大器 NJU7064 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压四运算放大器 HA16118 CMOS单电源,低电压,低功耗双运算放大器 NJU7071 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压运算放大器 AD704 低偏置电流,低功耗,低失调电压,精密四运算放大器 MAX430 CMOS单电源运算放大器 AD705 低偏置电流,低功耗,低失调电压,精密运算放大器 MAX432 CMOS 单电源运算放大器 AD706 低偏置电流,低功耗,低失调电压,精密双运算放大器 MAX4330 单电源,低电压,低功耗运算放大器 AD707 低失调电压,精密运算放大器 MAX4332 单电源,低电压,低功耗双运算放大器AD708 低失调电压,精密双运算放大器 MAX4334 单电源,低电压,低功耗四运算放大器 AD711 JFET输入,高速,精密运算放大器 MAX473 单电源,低电压,宽带,高速运算放大器 AD712 JFET输入,高速,精密双运算放大器 MAX474 单电源,低电压,宽带,高速双运算放大器 AD713 JFET输入,高速,精密四运算放大器MAX475 单电源,低电压,宽带,高速四运算放大器 AD744 JFET输入,高速,精密运算放大器 MAX477 宽带,高速运算放大器 AD745 JFET输入,低噪音,高速运算放大器 MAX478 单电源,低功耗,精密双运算放大器AD746 JFET输入,高速,精密双运算放大器 MAX478A 单电源,低功耗,精密双运算放大器 AD795 JFET输入,低噪音,低功耗,精密运算放大器 MAX479 单电源,低功耗,精密四运算放大器 AD797 低噪音运算放大器MAX479A 单电源,低功耗,精密四运算放大器 AD8002 电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器MAX480 单电源,低功耗,低电压,低失调电压,精密运算放大器 AD8005 电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器 MAX492C 单电源,低功耗,低电压,精密双运算放大器 AD8011 电流反馈型,低功耗,宽带,高速运算放大器 MAX492E 单电源,低功耗,低电压,精密双运算放大器 AD8031 单电源,低功耗,高速运算放大器 MAX492M 单电源,低功耗,低电压,精密双运算放大器 AD8032 单电源,低功耗,高速双运算放大器MAX494C 单电源,低功耗,低电压,精密四运算放大器 AD8041 单电源,宽带,高速运算放大器 MAX494E 单电源,低功耗,低电压,精密四运算放大器 AD8042 单电源,宽带,高速双运算放大器 MAX494M 单电源,低功耗,低电压,精密四运算放大器 AD8044 单电源,宽带,高速四运算放大器 MAX495C 单电源,低功耗,低电压,精密运算放大器 AD8047 宽带,高速运算放大器 MAX495E 单电源,低功耗,低电压,精密运算放大器AD8055 低功耗,宽带,高速运算放大器 MAX495M 单电源,低功耗,低电压,精密运算放大器 AD8056 低功耗,宽带,高速双运算放大器 MC1458 通用双运算放大器 AD8072 电流反馈型,宽带,高速双运算放大器MC1458C 通用双运算放大器 AD812 电流反馈型,低电压,低功耗,高速双运算放大器 MC33071A 单电源,高速运算放大器 AD817 低功耗,宽带,高速运算放大器 MC33072A 单电源,高速双运算放大器 AD818 低功耗,宽带,高速运算放大器 MC33074A 单电源,高速四运算放大器 AD820 JFET输入,单电源,低电压,低功耗,精密运算放大器 MC33078 低噪音双运算放大器 AD822 JFET输入,单电源,低电压,低功耗,精密双运算放大器MC33079 低噪音四运算放大器 AD823 JFET输入,单电源,低电压,低功耗,精密,高速双运算放大器 MC33102 低功耗双运算放大器 HA16119 CMOS单电源,低电压,低功耗双运算放大器 NJU7072 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压双运算放大器 HFA1100 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 NJU7074 CMOS单电源,低功耗,低电压,低失调电压四运算放大器 HFA1120 电流反馈型,宽带,高速运算放大器 OP-07 低漂移,精密运算放大器 HFA1205 电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器 OP-113 BICMOS单电源,低噪音,低失调电压,精密运算放大器 HFA1245 电流反馈型,低功耗,宽带,高速双运算放大器 OP-150 COMS,单电源,低电压,低功耗 ICL7611 CMOS低电压,低功耗运算放大器 OP-160 电流反馈型,高速运算放大器 ICL7612 CMOS低电压,低功耗运算放大器 OP-162 单电源,低电压,低功耗,高速,精密运算放大器 ICL7621 CMOS低电压,低功耗双运算放大器 OP-177 低失调电压,精密运算放大器 ICL7641 CMOS低电压四运算放大器OP-183 单电源,宽带运算放大器 ICL7642 CMOS低电压,低功耗四运算放大器 OP-184 单电源,低电压,高速,精密运算放大器 ICL7650S 稳压器 OP-191 单电源,低电压,低功耗运算放大器 LA6500 单电源，功率OP 放大器 OP-193 单电源,低电压,低功耗,精密运算放大器 LA6501 单电源，功率OP放大器 OP-196 单电源,低电压,低功耗运算放大器 LA6510 2回路单电源功率OP放大器 OP-200 低功耗,低失调电压,精密双运算放大器" LA6512 高压,功率OP放大器双运算放大器 OP-213 BICMOS单电源,低噪音,低失调电压,精密双运算放大器 LA6513 高压,功率OP放大器双运算放大器 OP-250 COMS,单电源,低电压,低功耗双运算放大器 LA6520 单电源,功率OP放大器三运算放大器 OP-260 电流反馈型,高速双运算放大器 LF356 JFET输入，高速运算放大器 OP-262 单电源,低电压,低功耗,高速,精密双运算放大器 LF356A JFET输入，高速运算放大器 OP-27 低噪音,低失调电压,精密运算放大器 LF411 JFET输入，高速运算放大器 OP-270 低噪声,低失调电压,精密双运算放大器 LF411A JFET输入，高速运算放大器 OP-271 精密双运算放大器 LF412 JFET输入，高速双运算放大器 OP-275 高速双运算放大器 LF412A JFET输入，高速双运算放大器 OP-279 单电源,大电流双运算放大器 LF441 低功耗，JFET输入运算放大器 OP-282 JFET输入,低功耗双运算放大器 LF441A 低功耗，JFET输入运算放大器 OP-283 单电源,宽带双运算放大器 LF442 低功耗，JFET输入双运算放大器 OP-284 单电源,低电压,高速,精密双运算放大器 LF442A 低功耗，JFET输入双运算放大器OP-290 单电源,低功耗,精密双运算放大器 LF444 低功耗，JFET输入四运算放大器 OP-291 单电源,低电压,低功耗双运算放大器 LF444A 低功耗，JFET输入四运算放大器 OP-292 BICMOS单电源,通用双运算放大器 LM2902 单电源四运算放大器 OP-293 单电源,低电压,低功耗,精密双运算放大器 LM2904 单电源双运算放大器 OP-295 BICMOS低功耗,精密双运算放大器 LM324 单电源四运算放大器 OP-296 单电源,低电压,低功耗双运算放大器 LM358 单电源双运算放大器 OP-297 低电压,低功耗,低漂移,精密双运算放大器LM4250 单程控、低功耗运算放大器 OP-37 低噪音,低失调电压,高速,精密运算放大器 LM607 低失调电压,精密运算放大器 OP-400 低功耗,低失调电压,精密四运算放大器 LM6118 宽带,高速双运算放大器OP-413 BICMOS单电源,低噪音,低失调电压,精密四运算放大器。
运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当。
运算放大器的工作原理运放如图有两个输入端a（反相输入端）,b(同相输入端)和一个输出端o.也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际方向从 a 端高于公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反.当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别用"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或用箭头表示.反转放大器和非反转放大器如下图：运算放大器一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。
对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。
采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。
经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。
这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0 是运放的低频开环增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的输入信号电压，E2 是反相端的输入信号电压。
运算放大器的工作原理放大器的作用：1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，运算放大器原理运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
图1-1通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
CA3130?高输入阻抗运算放大器?Intersil[DA TA]CA3140?高输入阻抗运算放大器CD4573?四可编程运算放大器?MC14573ICL7650?斩波稳零放大器LF347(NS[DA TA])?带宽四运算放大器?KA347LF351?BI-FET单运算放大器?NS[DA TA]LF353?BI-FET双运算放大器?NS[DA TA]LF356?BI-FET单运算放大器?NS[DA TA]LF357?BI-FET单运算放大器?NS[DA TA]LF398?采样保持放大器?NS[DA TA]LF411?BI-FET单运算放大器?NS[DA TA]LF412?BI-FET双运放大器?NS[DATA]LM124?低功耗四运算放大器(军用档)?NS[DA TA]/TI[DATA] LM1458?双运算放大器?NS[DA TA]LM148?四运算放大器?NS[DA TA]LM224J?低功耗四运算放大器(工业档)?NS[DA TA]/TI[DATA] LM2902?四运算放大器?NS[DA TA]/TI[DA TA]LM2904?双运放大器?NS[DA TA]/TI[DA TA]LM301?运算放大器?NS[DA TA]LM308?运算放大器?NS[DA TA]LM308H?运算放大器（金属封装）?NS[DA TA]LM318?高速运算放大器?NS[DATA]LM324(NS[DA TA])?四运算放大器?HA17324,/LM324N(TI)LM348?四运算放大器?NS[DA TA]LM358?NS[DA TA]?通用型双运算放大器?HA17358/LM358P(TI) LM380?音频功率放大器?NS[DATA]LM386-1?NS[DA TA]?音频放大器?NJM386D,UTC386LM386-3?音频放大器?NS[DA TA]LM386-4?音频放大器?NS[DA TA]LM3886?音频大功率放大器?NS[DA TA]LM3900?四运算放大器LM725?高精度运算放大器?NS[DATA]LM733?带宽运算放大器LM741?NS[DA 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ICL7650CMOS 斩波集成运放简介及应用
文亚凤,赵莲清,刘向军
(华北电力大学 北京 102206)
摘 要:介绍了ICL7650CMOS 斩波集成运算放大结构和性能,输入级使用MOS 场效应管,采用斩波自动稳零结构,
附带调制和解调等措施,具有输入偏置电流小,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力。
并采用该器件实现了一个积分电路,该电路零位可以调整,抑制干扰,降低噪声,是很好的传感器信号预处理电路。
关键词:ICL7650;运算放大器;积分电路;MOS 场效应管
中图分类号: 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2006)1201902
Introduction and Application of IC L7650CMOS Chop Operational Amplif ier
WEN Yafeng ,ZHAO Lianqing ,L IU Xiangjun
(North China Electric Power University ,Beijing ,102206,China )
Abstract :The structure and capability of ICL7650CMOS chop operational amplifier is introduced in this paper.The
MOS is used in the in port and the auto
zero structure is adopted in chop.The amplifier has additional modulation and de 2
modulation ,and has the advantage of small input bias current ,low maladjustment voltage and temperature excursion ,exact feedback speciality and high common mode control ratio.An integral circuitry is implemented by the amplifier.The circuitry ze 2ro can be adjusted ,the disturbance can be controlled ,the noise can be reduced.It is better preprocess circuitry for sensor sig 2nal.
K eywords :ICL7650;operational amplifier ;integral circuitry ;MOS field effect transistor
收稿日期:20060323
1 引 言
集成电路是在半导体制造工艺的基础上实现元件、电路和系统三结合的一种半导体器件。
随着制造工艺的进步,电路性能设计的完善,集成电路正以无可比拟的优异性深入到各个领域。
一般,集成运放是具有高放大倍数的直接耦合电路,这样就不可避免地存在着失调和漂移等问题,长期以来人们一直致力于上述问题的解决。
一般集成运放具有mV 级的失调电压和每度数微伏的温度漂移,因而将集成运放直接用于0～10mV 的低电平放大是十分困难的。
然而在工业自动化控制、过程控制、多路选择巡扦等很重要的应用场合,运放被用于放大来自传感器、变送器等所谓“一次仪表”的信号,这些信号的特点往往是具有低电平的性质,对外界一些干扰信号极为敏感,这就要求用作前置放大器的集成运放具有高的输入阻抗,低的输出阻抗,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力[1]。
否则造成的漂移问题将使系统无法正常工作,ICL7650正是为适应上述要求而研制成功的。
2 IC L7650性能介绍
ICL7650的制造工艺采用大规模集成电路机制,输入
级使用MOS 场效应管,输入电阻达100M Ω以上,将场效应管和双极型管兼容在一个硅片上,并且还附带调制和解调等措施,采用斩波自动稳零结构,使失调电压和温度漂移进一步下降,应用时一般无需调零即可使用,极为方便。
图1为ICL7650
的原理方框图及管脚排列。
图1 ICL7650的原理方框图及管脚排列
9
1《现代电子技术》2006年第12期总第227期 新型元器件
由图1可以看出,ICL7650的整个电路由下列几个部分构成:
(1)内部时钟发生器用以控制图中电子开关SA和SB的通断。
当14脚(内/外端)置“1”或置空时,工作在内时钟状态;若置“0”时,则工作在外时钟方式下,外时钟从13脚(外部时钟输入端)加入。
(2)主放大器A1用以放大输入信号并经他输出,N1端为他的第3个同相输入端。
(3)调零放大器A2用以降低A1直流失调的放大器,他不对外输出信号,仅是作为一种辅助放大器使用,N2为他的一个反相输入端。
(4)箝位输出电路用以防止因过载而出现的放大器阻塞。
(5)内调制补偿用以改善电路的频率特性。
(6)模拟开关完成电路动态校零工作过程的切换,靠时钟控制下的模拟开关来转换。
电路的整个工作在时钟控制下分2个工作阶段进行,放大器误差检测与寄存;校零和放大,使稳态实现低失调与低温漂。
总的来说,ICL7650有如下几个特点:
(1)极低的输入失调电压:
整个工作温度范围(约100℃)内只有±1μV;
(2)失调电压的温漂和长时间漂移极低:
分别为0.01μV/℃和100nV/Mont h;
(3)很低的输入偏置电流:10pA;
(4)极高的开环增益,CMRR,PSRR均≥130dB;
(5)较高的转换速率:SR=2.5V/μs;
(6)单位增益带宽可达2M Hz;
(7)单位增益达标时具有内部补偿;
(8)具有内调制补偿电路,相位裕度≥80°;
(9)内部有箝位电路,能减少过载时的恢复时间;
(10)在输入端、输出端只有极微小的斩波尖峰泄漏。
3 积分器设计
用ICL7650设计的积分电路如图2所示。
ICL7650作为高精度、低漂移放大器,其输入一般只有几百微伏甚至几十微伏电压就能正常工作。
从传感器过来的电压数量级为最小mV,在前置电路中可直接对信号进行积分处理。
其中记忆电容C2和C3直接影响到运放自动稳零的精度,必须选用高阻抗、瓷介质、聚本乙烯材料的优质电容,其值可取C1=C2=011μF。
由传感器输入的信号极为微弱,必须充分顾虑到抗干扰问题,
可对输入端进行屏蔽保护。
图2 由ICL7650组成的积分器
在输入端如果存在输入失调电压,则在积分电容的作用下,将会一直到积分输出饱和,使系统无法工作。
为此,在输入端加了失调电压调零电路R3,R4和R5,R6,如图2中ICL7650管脚5端所示。
电路中电阻R4起隔离作用,R4µR5 +R6[2]。
调节过程中可随时按积分清零按钮T,随时调节可变电阻R3,直至输出为0(静态时)或围绕某一值在允许范围内上下波动。
积分电容C1在积分器中起着举足轻重的作用。
为了能及时跟踪信号的变化,积分时间常数不能太大,根据实验调整,可选择其值为0.1μF,输入电阻R1=100kΩ,时间常数>0.01s。
积分器输出带负载能力不是很强,为了使其负担不至于过重,在后面加接一级放大器,可将其增益设计为10左右,可选R9=100kΩ,R8=R10=10kΩ,集成运放采用OP07单运放器件。
经第二级电路输出的信号可到A/D转换电路或经输出后供记录仪记录。
在ICL7650的接线图中,输出箝位引脚9对输出箝位,可防止因过载带来的阻塞,减小恢复时间。
4 结 语
ICL7650CMOS斩波集成运放输入级使用MOS场效应管,采用斩波自动稳零结构,附带有调制和解调等措施,具有输入偏置电流小,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力。
并用该器件实现的积分电路,电路零位可以调整,抑制干扰,降低噪声,是很好的传感器信号预处理电路。
参 考 文 献
[1]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版
社,2002.
[2]康华光.电子技术基础模拟部分[M].第4版.北京:高等教育
出版社,2004.
作者简介 文亚凤 女,1968年出生,华北电力大学信息工程系副教授。
主要从事电子技术、电力电子器件及应用方面的研究。
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仪器与仪表文亚凤等:ICL7650CMOS
斩波集成运放简介及应用。
