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    儀表放大器設計和制作

    更新時間:2017/6/6 11:03:28    閱讀:12692    分享此文章:
    本儀表放大器是由三個OA27P集成運算放大器組成,OA27P的特點是低噪聲、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,它們的漂移和失調都有互相抵消的作用。后一個運放組成差分放大器,將差分輸入轉換為單端輸出。經計算,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: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,在圖1中R4、R5、R6、R7四個電阻要精密且匹

    配,否則將給放大倍數帶來誤差,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生成印制線路板圖.還可進行電路仿真。繪制電原理圖時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布線的關

    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附加的,實際制作時不用安裝。

     

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

    圖上。進行自動布線參數的設置(Options—Rules)。最基本的有三點:線寬、線距和層數。本設計采用單面板。參數設置完畢。即可執行自動布線命令(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。
    (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.輸出信號開始失真;
    (3)本儀表放大器的低頻響應很好,當輸入信號頻率為1Hz時,輸出信號仍不失真。

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