集成运算放大器简易测试仪

集成运算放大器简易测

试仪

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一、设计任务及要求

设计并制作一中集成运算放大器简易测试仪。

1.测试仪能用于判断集成运放放大功能的好坏；

2.适应于单电源和双电源型运算放大器的测试；

3.设计信号产生电路，用于判断运算放大器好坏的输入；

4.设计毫伏表电路，用于测量运算放大器输出；

5.设计本仪器所需的直流稳压电源，要求有±15V两路电压输出，每路输出电流大于50mA,并具有过电流保护功能。

二、设计方案

1.设计思路

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，输出端使用示波器观测，若放大倍数为1，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。

电路的整体原理图如下图1：

集成运放检测电

2.单元电路设计

（1）正弦波发生电路

RC 串并联选频网络如图2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U U1F =,根据RC 串并联阻抗的特点可得

jwC 1R//jwC 1R jwC

1R//

F ++==)wRC 1-wRC j 31（+ 当RC 1w =时F=31为最大值。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。

图2

（2）集成运放检测电路

本实验采用电压跟随电路，将集成运放接成电压跟随器，如下图3.根据示波器的信号比较，判断集成运放的好坏。

图3

（3）直流稳压电源

1）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。

2）滤波电路

滤波电路主要用于滤去整流输出电压中的波形，中心原件为电容，电容愈大，负载电阻愈大，时间常数τ=RC 越大，滤波后输出电压越平滑，其平均值就越大。

3）稳压电路

与输出端并联一个稳压二极管以稳定输出电压

（4）毫伏表电路

1）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4

图4

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Ro 1V i =。可见流过表头的电流Ico 与V1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。

2）直流稳压电源，要求有V 15±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V 15±对称输出电压，每路电流大于50mA ，并有流过保护电路。

三．原理图

四．系统测试结果及误差分析

出现的故障及排除方法

1）电路不通，首先按照仿真电路图认真仔细检查电路，改正后重新测试，万用表测端点电压，发现某些引脚没有电压，重新检查线路或者更换元件，直至通为止。

2）数码管显示不全或不亮，检查数码管的连线，是否接有保护电阻，电源线和接地线是否接错，检查驱动电路是否有问题，将驱动电路所不用的引脚接地，防止干扰。

3）还要注意整体布局，走线要横平竖直，以免造成交叉干扰，尽量做到接线短、接线少、测量方便；第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要远离，以免形成空间交叉耦合。

5）电路整体分析

此设计基本完成了题目所要求的内容，其中既有可圈之处由于不足之处，具体说来：优点：在基本部分中实现了对设计的要求，电路简单易懂，尽量使用了常见的器件，容易实现。

缺点：发挥部分中，由于调试问题，在比赛时没能完全调试出来。

核心及实用价值：主要考察了我们基本的设计能力，以及搭建、调试面包板电路的能力。是对电子设计基本能力的考察，在比赛中，发现。

改进和展望：改变参数以提高精确度和测量范围，减少干扰；合理布线，便于排错和检查，且美观好看

五．器件清单

1）计算机1台2）直流稳压电源1台

3）示波器1台4）万用表1台

5）面包板1套6）剥线钳等工具1套

1）电阻，电容2）集成芯片：LM3242片

六．心得体会及建议

边安装边调试。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路，分别进行安装和调试，在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。

调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的测试数据和波形，以便于分析和运行时参考和撰写设计报告。

（1）通电前检查

电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。

（2）通电检查

接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

（3）单元电路调试

在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。

（4）自顶向下调试

接通电源后，按照理论值，从起始端按照信号的流向依次测试关键引脚的电压、电流等参数，逐步排除问题。

（5）整机联调

整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。

1、本系统采用单片机控制，实现了电子压力计对输入电压的准确显示，达到了题目的设计要求。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。

2、通过数据分析，可知设计实验结果与理论得到了吻合；

3、系统功能方面，对有稳压电源输入的电压能够较准确的在数码管上显示。

4、系统改进，显示电压数据的精度上，仍需要提高。