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集成运放参数测试仪.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.62M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一、集成运放参数测试仪性能指标
    二、设计思路：
    三、系统结构图
    四、方案比较与选择：
    五、测量原理
    2.1 失调电压Vios
    2.2 失调电流Iio
    2.3 共模抑制比K C M R
    2．4 开环放大倍数的测量
    六、电路设计
    3.2 失调电流IIO测量电路
    3.3 共模抑制比KCMR 测量电路
    KCMR = Avd/Avc
    S1、S2闭合，S3、S4接地时，测量失调电压；
    S1、S2闭合，S3接信号源，S4接地时，测量共模抑制比；
    六、软件仿真
    七．元件清单
    八．系统硬件设计
    九．系统的软件设计
    RS=0;
    RW=0;
    E=0;
    E=1;
    RS=1;
    RW=0;
    E=0;
    E=1;
    RS=0;
    RW=0;
    E=0;
    E=1;
    SD0=1;
    SD1=1;
    SD2=1;
    SD3=1;
    SD4=0;
    SD0=1;
    SD1=1;
    SD2=0;
    SD3=0;
    SD4=0;
    SD0=1;
    SD1=1;
    SD2=0;
    SD3=0;
    SD4=1;
    SD0=0;
    SD1=1;
    SD2=1;
    SD3=1;
    SD4=0;
    SD0=1;
    SD1=0;
    SD2=1;
    SD3=1;
    SD4=0;
    十．系统调试
    [1]赵文博，刘文涛.单片机语言C51程序设计
    [2]樊昌信，曹丽娜.通信原理第六版
    [3]波形发生器ICL8038 DATASHEET
    [4]串行12位AD ADS1110 DATASHEET
    [5]超精密集成运放OP177 DATASHEET
    [6]集成运放LM741 DATASHEET
    集成运放参数测试仪 一、集成运放参数测试仪性能指标 工作电压：±15V VIO：测量范围：0～40mV（＜小于 3%读数±1 个字）； IIO：测量范围：0～4μA（＜3%读数±1 个字）； AVD：测量范围：60dB～120dB±3dB； KCMR：测量范围： 60dB～120dB±3dB； 输出频率：5Hz 输出电压有效值：4 V 频率与电压值误差绝对值均小于 1%； 二、设计思路： 本设计以单片机STC89C52为控制核心，利用数模转换器ADS1110 以及继电器，为切换开关， 对被测量信号进行采样，通过单片机处 理完成对运算放大器LM741的UIO，IIO，AVC，KCMR等参数的测量。 并 通过系统显示接口，利用液晶显示装置将测试的结果进行显示，同时 本系统还能通过键盘进行人机交流，实现按下一个按键就可以对该运 放的某个参数进行测试。 三、系统结构图
    四、方案比较与选择： 主控芯片部分 方案一：采用STC89C52单片机。优点是芯片结构简单，使用相 对容易；缺点是不带AD转换电路，需要外接AD转换芯片，测量精度 相对较低。 方案二：采用凌阳SPCE061A单片机。优点是自带AD转换模块， 测量精度相对较高，能进行音频处理等多种智能化功能；缺点是结构 复杂，使用起来相对繁琐。 由于此方案的核心内容在测试电路部分，主控芯片的选择对结果 的影响相对较小，综合以上芯片的性能以及自身的情况，选择使用相 对简单的STC89C52单片机。 信号发生器的选择
    方案一：利用传统的模拟分立元件或单片压控函数发生器 MAX038，可产生三角波、方波、正弦波，通过调整外围元件可以改 变输出频率、幅度，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使用单 片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接电阻电容对参数影响很 大，因而产生的频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力差、成本也较 高。 方案二：采用ICL8038芯片产生信号。优点是电路简单，波形好， 控制方便，缺点是频率有限。 由于需要的频率不宽，综合以上考虑，选择电路简单，波形好， 控制方便，精度和抗干扰能力更强的ICL8038作为信号发生器。 显示模块的选择 方案一：采用液晶显示模块SVM12864（LCD）。占用I/O口多， 控制复杂，但可以显示汉字和简单图形等，功能强大 方案二：采用液晶显示模块1602。占用I/O口少，控制简单，每 行可显示16个字符。 虽然SVM12864功能相对强大，但是采用1602更为合理。因为需 要显示的参数不多，且都是英文字母和数字，因此选择控制简单的 1602液晶显示模块。 五、测量原理 2.1 失调电压Vios 理想运放当输入电压为零时，其输出电压也为零，但实际运放电路当
    输入电压为零时，其输出端仍有一个偏离零点的直流电压Vios。这是 由于运放电路参数不对称所引起的（在室温25度 和标准电源电压下） 为了使这一输出直流电压Vios 为零，必须先在输入端加一个直流电 压作为补偿电压! 以抵消偏离零点的输出电压。这个加在输入端的电 压即为输入失调电压Vios（显然Vios越小，说明运算放大器参数的对 称性越） 2.2 失调电流Iio 运放的输入偏置电流是指运放输入级差分对管的基极电流IB1，IB2， 其中IB1指同相输入端基极电流，IB2指反相输入端基极电流运放的输 入失调电流是指当运放输出电压为零时，两个输入端静态电流的差 值，即Iio=IB1- IB2"（显然：Iio的存在将使输出端零点偏移! 信号 源阻抗越高，失调电流的影响越严重） 2.3 共模抑制比K C M R 表征运放对共模信号抑制能力的参数叫共模抑制比! 用KCMR表示。 KCMR定义为差模电压增益Avd 和共模电压增益Avc 之比，即KCMR = Avd/Avc。运放对共模信号有很强的抑制能力。 2．4 开环放大倍数的测量 即输出电压与输入电压的比值。 六、电路设计 3.1 失调电压VIO测量电路 输入失调电压的测量原理如图1所示：图中直流电路通过RI和RF接成
    闭合环路， 通常RI的取值不超过100欧 测量电路： 测量方法： 根据输入失调电压的定义得： 3.2 失调电流IIO测量电路 测量电路： 和上面一样，
    则： 3.3 共模抑制比KCMR 测量电路 测试原理如图所示,由于RF>>RI，电路对差模信号的增益很大，该闭 环电路对差模信号的增益AvD= RF/RI。共模信号的增益AvC= （VO/VS)。因此，只要从电路上测出VO 和VS，即可求出共模抑制比 KCMR = Avd/Avc 3．4 开环放大倍数的测量 测量电路如图。
    实际的测量电路：
    由于考虑到输出处会有自激震荡产生，因此在OP177的输出口和正向 输入端加上一个电容，用以消除自激震荡的影响。 实现各个测量电路的转换，我使用继电器、通过单片机对引脚的 置位来改变开关的通断以及接通的相应电路。 S1、S2闭合，S3、S4接地时，测量失调电压； S1、S2断开，S3、S4接地时，测量失调电流； S1、S2闭合，S3接信号源，S4接地时，测量共模抑制比； S1、S2闭合，S3接地，S4接信号源时，测量开环放大倍数。 以下为其他模块的电路： 1．整流转换电路：
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