数控增益放大器设计

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0绪论-2-1任务内容及要求-3-

1.1、主要研究方向和要求:-3-2电路原理设计-4-

2.1.2设计流程-4-2.2.152单片机的概述-5-2.2.2.52单片机程序设计流程图：-6-2.3OP07运放器设计-6-

2.3.1OP07放大器的概述-6-2.3.2OP07放大器原理-7-2.4反馈网络设计-8-

2.4.1可控硅原理-8-2.4.2反馈网络设计-9-

3电路板调试-10-

3.1调试工具-10-3.2调试原理及步骤-10-4结论-11-5原件列表-12-6

在89S52上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。而且AT89S52的功能完全满足本设计的要求，而且它支持ISP在线编程功能，便利调试程序。

2.2.2.52单片机程序设计流程图：

开始初始化I/O口b=1While(1)NP3==254？YP3==253？b++Yb--P2=b图2.2.2

2.3OP07运放器设计

2.3.1OP07放大器的概述

OP07放大器参数

Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有十分低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在好多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。

主要特点：

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1.低输入失调电压：75uV(最大)2.低失调电压温漂：1.3uV/℃(最大)3.低失调电压时漂：1.5uV/月(最大)4.低噪声：0.6uVP-P(最大)5.宽输入电压范围：±14V6.宽电源电压范围：3V～18V

2.3.2OP07放大器原理

图2.3.1

图2.3.2

由于运算放大器的增益极高，所以不能在两输入端之间加上输入信号，而一定要用作反馈放大器。(a)同相放大电路：

首先，我们来探讨同相放大电路。设IN+端和IN－端的电压分别为up和un，并认为运算放大器的增益无限大，则为要获得有限的输出电压，则两个电压相等。这点则是运算放大器工作中的一大特征。在此前提下，分析电路工作就能变得十分简单。根据此特征，输入与输出的关系为：(b)反相放大电路

下面我们来分析反相放大电路。up=un，这点是与同相放大电路状况一致的，所以

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up=0V。这样，尽管有输入信号，然而端处为0V。恰似接地，所以被叫做假想接地。

于是，若探讨流经up的电流I，由于运算放大器的输入电流为0，则据此，可得出输入与输出的关系可见，同相放大器和反相放大电路，是从对应于输入，其输出是否倒向这一事实出发而得名的。(C)实际的运算放大器

以上所述是均是理想的运算放大器的状况。实际上，运算放大器的增益不可能无限大，有电流向、端子流入（或流出），并且其电流不一定相等。即使在无信号时，up、

un之间也有一定的电压。

2.4反馈网络设计

2.4.1可控硅原理

可控硅又叫晶闸管。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极如图2.5.1：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。

图2.4.1

图2.4.２

晶闸管的特点：是“一触即发〞。但是，假使阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。假使晶闸管阳极和阴极之

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间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。如图2.4.2。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来，通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极，阴极K接电源的负极，控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极。这里使用的是KP5型晶闸管，若采用KP1型，应接在1.5V直流电源的正极。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S，小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通；再按一下按钮开关SB，给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，依旧维持导通状态。

可控硅的主要参数有：

1、额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。

2、正向阻断峰值电压VPF在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。

3、反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。4、控制极触发电流Ig1、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。

5、维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。

2.4.2反馈网络设计

通过控制双向可控硅的通断，反馈电阻的值将改变。单片机的I/O输出口输出一定的值到各个双向可控硅的控制极控制可控硅通断，组合出不同的反馈电阻值，如图2.4.2。

图2.4.2

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3电路板调试

3.1调试工具

万用表，示波器，波形发生器。

3.2调试原理及步骤

采用示波器将测出运放受单片机及可控硅控制前后的输入输出电压，根据公式(2.1)，从而可以确定设计成功与否。在屡屡测试过程中，示波器检测到的波形出现失真，或者不出现波形等状况，之后又有放大倍数达不到预先的要求，譬如不连续，间隔腾跃厉害。最终在确切计算过所需电阻之后，勉强可达到要求。

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4结论

运算放大器在电路中发挥重要的作用，其应用已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域，并将在支持未来技术方面扮演重要角色。在实际应用电路中，数控增益放大器的实现要根据不同的要求，选择相应的实现方式。为了提高数控增益放大倍数的精度，电路要选用缜密电阻网络并要缜密匹配，同时要减小电路中控制开关导通电阻的影响，并要根据精度的不同要求选用不同级别的模拟开关。随着数控增益放大器电路的精度越来越高，应用越来越简单便利，它在自动测控系统和各种智能仪器仪表中得到越来越多的应用，并大大加速了测控系统和仪器仪表的自动化、智能化和集成化的发展。

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5原件列表

原件列表

原件AT89S52OP07M