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儀表放大器設計和制作

更新時(shí)間:2017/6/6 11:03:28    閱讀:15372    分享此文章:
本儀表放大器是由三個(gè)OA27P集成運算放大器組成,OA27P的特點(diǎn)是低噪聲、高速、低輸入失調電壓和卓越的共模抑制比。儀表放大器電路連接成比例運算電路形式,其中前兩個(gè)運放組成第一級,二者都接成同相輸入形式,因此具有很高的輸入電阻。由于電路的結構對稱(chēng),它們的漂移和失調都有互相抵消的作用。后一個(gè)運放組成差分放大器,將差分輸入轉換為單端輸出。經(jīng)計算,本設計中儀表放大器的電壓放大倍數Au=R5/R3(1+2R1/R2)=100,結果將在仿真中驗證。

儀表放大器的結構特點(diǎn):使儀表放大器成為一種高輸入電阻,高共模抑制比,具有較低的失調電壓,失調電流、噪聲及飄移的放大器。在使用時(shí),在圖1中R4、R5、R6、R7四個(gè)電阻要精密且匹

配,否則將給放大倍數帶來(lái)誤差,而且將降低電路的共模抑制比。

一、儀表放大器電路圖
本設計采用Prote199se電路仿真軟件,繪制電原理圖后可自動(dòng)生成印制線(xiàn)路板圖.還可進(jìn)行電路仿真。繪制電原理圖時(shí)特別要注意選擇各種元件的封裝形式.這也是后序能否成功自動(dòng)布線(xiàn)的關(guān)

鍵之一。本設計中各元件的封裝形式如下:電阻(AXIAL0.3)、電解電容(RB.2/.4)、瓷介電容(RAD0.1)、集成電路(DIP-8)、三端穩壓塊(TO-220)。

儀表放大器的電路圖如圖1。圖中R8是原理圖電氣檢查時(shí)附加的,實(shí)際制作時(shí)不用安裝。

 

二、電原理圖繪制與印制板圖設計
1、進(jìn)入Prote199se SCH界面,繪制電原理圖; 經(jīng)電氣檢查(Tool—ERC), 無(wú)誤后即可生成網(wǎng)絡(luò )表(Design—Great Netlist)。
2、進(jìn)入Prote199se PCB界面,繪制印制板圖。先確定外圍尺寸:長(cháng)50mm、寬25mm。且要求外框接地又不能封閉如圖2。接著(zhù)載入網(wǎng)絡(luò )表(Design—Load Nets),把所有的元件合理地布到印制板

圖上。進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)參數的設置(Options—Rules)。最基本的有三點(diǎn):線(xiàn)寬、線(xiàn)距和層數。本設計采用單面板。參數設置完畢。即可執行自動(dòng)布線(xiàn)命令(Auto Routs—All)。設計結果:圖2為

印制板圖(比例:1:1),圖3為元件分布圖(比例2:1)。




三儀表放大器電路原理仿真
1、仿真步驟如下:
(1)添加仿真庫
(2)從仿真元件庫中選取、放置所需的元件.連接好原理圖.加上激勵源,設置好參數.如圖4。

 
 
注意:
①R8、C1、C2、C3、C4、U4、U5可不接;
② 把VCC設置成+15V.VEE設置成-15V;
③VCC、VEE 電源要單獨畫(huà)。
(3) 執 行Simulate—Setup命令,加入需要分析的信號input1、input2以及output,再執行Simulate—Run命令.即可看到所設置的仿真波形 圖。例如圖5、圖6、圖7。

 

2、仿真結果分析
(1)輸出電壓Voul=100(Vin1+Vin2);
(2)當輸入信號頻率約為50kHz時(shí).輸出信號開(kāi)始失真;
(3)本儀表放大器的低頻響應很好,當輸入信號頻率為1Hz時(shí),輸出信號仍不失真。

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