晶体管OP放大器4549

1、江西理工大学自动化专业（2012级）卓越计划电子工程模块项目驱动技术报告OP放大器4549技术报告班级 自动化122 姓名 常雲 学号 33 项目代号 三_ 测试时间11月18成绩 1. 设计目标与技术要求：目标：设计一个op放大器，可以对两个输入端间的电位差进行放大。同时作为放大电路工作，加上负反馈电阻时，可以对信号进行同向或反向放大 。从而达到不仅在理论上而且在制作上深刻理解OP放大器的原理以及设计。技术要求：用所给的器材制作设计出4549OP放大器并测试出作为同相反相的输入输出的特性，并附图以及分析之。要求是在输入电压在15v的基础上实现OP放大。1.作为放大电路时，输入小振幅的正弦波，

2、则输出信号变为被电源电压限制的，最大输出电平被截去的矩形波。这是电压增益出乎意料大的放大器。 2.作为反向放大器使用时，开环电压增益Av=Rf/Rs。此时输入信号加到op放大器的反向输入端，所以输入输出的相位是反相的。 3.作为同相放大电路工作时，电路的开环电压增益Av=1+Rf/Rs。2. 设计方法（电路、元器件选择与参数计算）： 实验原理： （1）整体结构 对于OP放大器，通常而言，我们的电路分为三个部分：输入及，中间级，输出级同时加以偏置电路。（2） 输入级与差动放大的设计: 采用的是一个双输入的高性能的差分电路。一 般而言，要求其输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电

3、流小。并且，对于差动放大而言，晶体管Tr1与Tr2的集电极电流分别取为1mA。这样一来横流晶体管Tr3集电极电流就必须设置在2mA，所以R2=压降为1V对应的电阻是1V/2mA=470。同时为了使R2的压降为1V，负电源与Tr3的电压必须为1+0.6=1.6V。通常而言，用电阻将正电源与负电源进行分压，来产生Tr3的基极偏置电压。为了恒定电压。在此处使用恒压器件。 （3）恒压的产生（使用LED产生恒压） 如上分析，我们需要一个恒定电压，使用恒压器件。通常而言，要产生一个恒定的电压，需要用二极管或者稳压二极管。由于器材的限制，在这里我们采用的是红色的LED发光二极管，这是因为，当LED流过正向电

4、流时（发光时），不管电流值多大，在两端头之间产生的电压几乎恒定。并且LED产生的电压所含有的噪声要比稳压管少。还有一点是，当使用LED时，他将发光，从另一个方面而言，我们可以很方便的知道它的工作状态。此处所选的LED红色发光二极管，它的正向压降为1.6V。同时为了满足集电极电流的要求，可以得到R4=56K。（4）TR1上的负载电阻的计算： 由于R1的值与差动放大电路的增益关系不大，对于Tr4的基极偏置电压1.6V而言。又由于在R1上流过的电流为1mA，故而电阻R1=1.6V/1mA=1.6K； （5）共发射极与射极跟随器的设计： 作为一个运放，很有必要采用偏置电路用来改善电路 的性能。由于Tr

5、4的基极与正电源之间的电压为1.6V（即R1 的压降），如果设Vbe=0.6V，则R5的压降为1V。为了使Tr4 的集电极电流与发射级电流一致，取R5=1V/2Ma=470。对 于横流负载Tr5的集电极电流设为与Tr4的集电极电流一样的 值。同理可以知道R6的阻值也为470。在Tr4与Tr5的集电 极之间加上一个发光二极管，他是为了产生下一级射极跟随器 的恒压LED。 对于一个输出型的端口而言，我们为了提高性能，往往采用 射极跟随器降低其输出阻抗，从而提高驱动负载的能力。 Tr6与Tr7的无信号时的集电极电流稍稍大些为3mA。设 R7=R8=68。 （6）晶体管的选择：对于OP放大电路而言，最

6、核心的元件是晶体管。因此，晶体管的选择尤为重要。由于电源电压是15V的直流电，故所有晶体管的Vcb要在30V以上。从性能方面来考虑我们选用常用的晶体管8050； （7）电容的选择： 放大电路的输出信号相对于输入信号而言，频率越高就越滞后。所以，如负反馈那样，也将相位差为180的信号返回到输入端，在高频范围，反馈的信号相位渐渐接近输入信号的相位，最后成为同相，即正反馈。由于4549是把通用作为目标，故，以不发生振荡为前提来确定常数，即可以得到C1=2200pF ，R4=100。 对于去耦电容,取C2=C4=0.1uF，C3=C5=10uF。3. 设计结果（电路图）：4. 测试方法（测试原理与步骤

7、）：（1） 在设计的时候，我们曾用了两个红色的LED来稳压，而对于稳压而言，LED灯只要亮灯，那么加在其两端的电压便在1.6V左右。从另一个方面来说，由于稳压是根据LED的正向压降而言，是以只要板子工作正常，那么LED两端的压降便是1.6V，此时，LED灯导通，将亮灯。正常的状况是由于D2上流动的电流较多，故而D2的灯更亮。这可以作为测试的第一检测。（2） 作为OP放大器，它必然对于正向与反向输入信号有不同的波形产生。由此，可以分别通以同相与反相两种信号。观察输入输出波形。（3） 当反相同相接通以输入信号时，由于OP放大可以看作是对两个输入端的差进行放大。故而可以看输出波形。同相端输入正弦信号

8、，反相端接地。看输入输出波形。 反相端输入正弦信号，同相端接地。看输入输出波形。开环电压增益Av=Rf/Rs。此时输入信号加到op放大器的反向输入端，所以输入输出的相位是反相的。作为同相放大电路工作时，电路的开环电压增益Av=1+Rf/Rs。（4） 作为OP放大的性能而言，我们设计并制作出来，主要是用来让它工作。于是，它便符合集成OP放大特性，即可以作为比例运放。此时，我们根据输入输出波形对比数据再分析相应的OP是否正常。 放大电路时，输入小振幅的正弦波，则输出信号变为被电源电压限制的，最大输 出电平被截去的矩形波。（5） 仿真结果 5. 测试数据及其分析：（1） 对应着上述的测试原理以及步骤

9、，首先观察LED灯的亮度。当通以输入信号时发现它的亮灯如图所示，这表明。LED稳压工作正常。 （正常工作时的LED状况）（2） 给板子加15V的直流电压，再给同相端通以1KHZ 104mv的交流信号，反相端接地，由此可以得出输入输出波形。如图所示：由此，表明正向输入正常。（3） 如上，给反相端接输入，同相端接输出，得到的输入输出波形如图。 （同相接地，反相接信号输入）（4） 当反相与同相端接通以输入信号时有如下波形： （同相反向接同一信号时图形）说明设计均正常，符合设计要求，同时达到了实验目的。（5） 作为同相运放工作时的输入输出波形： 根据同相比例放大器的原理，将OP用于工作，然后看其输入输

10、出波形和数据。 （同相运放原理图） 根据上述的输出波形可以知道，放大倍数为10倍。对于理论的AV=1+Rf/Rs=10可以得出，输出波形的放大倍数正常，说明同相放大运放正常。（6）作为反相运放工作时的输入输出波形： 根据同相比例放大器的原理，将OP用于工作，然后看其输入输出波形和数据。 （反相运放原理图） （接上负载后的波形图） 由上图可以读出放大倍数Av=2.54/0.25=10 对于理论值Av=Rf/Rs=10/1=10 由此可以得出，作为反相运放工作时，OP正常。即，该OP放大器设计制作成功。6. 设计结论： （1） OP运放的原理可以认为是将同相与反相两端的差值进行放大。该性质与差动放大一一样。（2） 集成运放由四个部分组成：输入级，中间级，输出级，偏置电路。（3） 集成运放的电压具有传输性。（4） 由于受到电源电压的限制，对于一个小振幅的正弦波。最大输出电平被截去，从而形成了一个矩形波。这是由于电压增益出乎意料大的结果。（5） 在实际电路中，OP是用来加上负反馈使用的。根据负反馈的加法，可以实现不同的电路，诸如：同相反相比例，加减运放等（6） 在设计的过程中，需要考虑的不仅是电路的可行性，还需要考虑电路元件的使用以及测试过程中的方便性。此次采