一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
掌握集成運(yùn)放電壓放大電路設(shè)計(jì)基本方法。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
基于集成運(yùn)放設(shè)計(jì)一傳感器信號采集電路。傳感器輸出信號在±50mV,頻率為100Hz以內(nèi),模數(shù)轉(zhuǎn)換器允許輸入電壓在0~5V,
要求設(shè)計(jì)傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的信號采集電路,實(shí)現(xiàn)傳感器信號放大10倍,并適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電阻為1KHz,設(shè)計(jì)電路時,可使用1KHz電阻作為信號采集電路負(fù)載,代替模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
實(shí)驗(yàn)具體要求如下:
(1)確定電路形式,說明電壓轉(zhuǎn)換的原理。
(2)確定電路中運(yùn)放的型號,簡單說明能夠滿足信號帶寬的依據(jù)。
(3)確定電路其它元件參數(shù)。
(4)利用Altium Designer繪制原理圖。
2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(1)在下方列出所設(shè)計(jì)電路的原理圖(Altium Designer完成,確定電路中所有器件的型號和參數(shù))

圖1 所設(shè)計(jì)電路的原理圖(Altium Designer)
(2)結(jié)合所設(shè)計(jì)的電路圖說明該電路的工作原理。(給出該電路輸出電壓與輸入電壓的表達(dá)式,說明輸出是否滿足設(shè)計(jì)要求)

圖2 所設(shè)計(jì)電路的原理圖(Multisim)
由Multisim電路仿真得:
電路前半部分為電壓抬升電路Vin1 = ±50mV,Vin2 = 50mV
抬升后的輸入Ui = 0—100mV
后半部分為同相比例運(yùn)算放大電路Uo = (1+Rf/R4) Ui = (1+9)Ui = 10Ui
所以最后輸出Uo范圍為0—1V
(3)說明集成運(yùn)放的選型依據(jù),參考集成運(yùn)放數(shù)據(jù)手冊,給出相關(guān)指標(biāo),說明能夠滿足帶寬要求的依據(jù)。
選擇的集成運(yùn)放為NE5532
理由:NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器(雙運(yùn)放)集成電路。與很多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放相似,但它具有更好的噪聲性能,優(yōu)良的輸出驅(qū)動能力及相當(dāng)高的小信號帶寬,其小信號帶寬達(dá)到10MHz,功率帶寬為140KHz,且具有電源電壓范圍大等特點(diǎn)。故NE5532運(yùn)放能夠滿足帶寬要求。
(4)當(dāng)輸入信號幅度為50mV,頻率為100Hz時,分別給出電路輸出信號和輸入信號的波形,并指出輸出信號的最大值、最小值和頻率值。(用示波器波形截圖,示波器屏幕中帶有輸出信號最大值、最小值和頻率值的顯示)
電路仿真如下圖,可以看到電壓抬升效果良好

圖3 輸出信號波形圖
三、實(shí)驗(yàn)思考題
1、電壓放大電路的帶寬主要取決于集成運(yùn)放的哪個參數(shù)?
答:主要取決于集成運(yùn)放的帶寬增益。
2、是否存在開環(huán)增益不受信號頻率影響的集成運(yùn)放?如果存在請說明該運(yùn)放的類型。
答:不存在開環(huán)增益不受信號頻率影響的集成運(yùn)放。
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新人問個關(guān)于電壓抬升的問題,謝謝!
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