晶体管OP放大器4549

晶体管OP放大器4549 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 晶体管OP放大器4549 江西理工大学自动化专业(2012级)卓越 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 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 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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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，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 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 (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: 小。并且，对于差动放大而言，晶体管Tr1与Tr2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=470Ω。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=56KΩ。 (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 Ω; 2 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 (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Tr4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=470Ω。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470Ω。在Tr4与Tr5的集电 的恒压LED。 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=68Ω。 (6)晶体管的选择: 对于OP放大电路而言，最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=100Ω。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 对于去耦电容,取C2=C4=0.1uF，C3=C5=10uF。 3. 设计结果(电路图): 3 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 4. 测试方法(测试原理与步骤): (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，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 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 (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，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。 5 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 (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。 6 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 (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) 7 : 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 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。 8 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 (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。此次采用的是用LED作为稳压管，不仅材料便宜易得，而且对于之后的测试可以通过LED的亮灯情况加以最简单的一个检验方式。 (7) 对于设计一个工作用的电路，首先得知道一些最基本的电路的功能，往往一个较 为复杂的电路，便是由这些最基本的电路构成。同时，在组成电路的过程中，还要考虑周围元件对其的影响。所以需要全面考虑它在电路里面的作用以及影响。 9 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 附录: 10 ——————————————————————————————————————