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1、毕业论文（影学院2008级自动化 苏海永 200804205333系、中心 专业年级 姓 # 学 指导教师机电工程系李艳英教务处制表2011年12月31日课题来源、选题依据和背景情况；课题理论意义或应用价值课题来源:课题源于20口年全国大学生电子设计竞赛综合测评题。选题依据:模拟电子技术在实际应用中范围很广，集成运放广泛应用于模拟 信号的处理和产生电路之中,它是以半导体单晶硅为芯片，是一种将 管和路紧密结合的器件，采用专门工艺把晶体管、场效应管、 二极管、电阻和电容等元件即它们之间的连线所组成的完整电路制作 在一起,使之具有特定的功能，集成运放电路最初多用于各种模拟信 号的运算（如比例、求和、
2、求差、积分、微分等等）上。当今社会其 应用已经延伸到汽车电子、通信、消费、控制和测量等各个领域,运 放的应用范围远远超过运算的范围。选择器件和参数的确定，精度问f=iT=i题,高性能低价位是电路设计的特点,从本质上看,集成渤攵是一种 高性能的直接耦合放大电路。尽管品种繁多,内部电路结构也各不相 同,但是它们的基本组成部分、结构形式和组成原则基本一致。选本 课题加深对运用运算放大器在处理不同信号中的应用。通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的，这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能适合于一般性使用。例如MA741 （单运放）LM358（双运放）LM324（四运放）以及场效应管为 输
3、入级的LF356都属于此种。它们是目前最为广泛的集成运算放大 器。除此之外,还有高阻运算放大器,低温漂型运算放大器,高速型 运算放大器,低功耗型运算放大器,高压大功率型运算放大器。目前最广泛应用的电压型集成运放放大器是一种高放大倍数的 直接耦合放大器。在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网 络,可实现不同用途的电路,例如利用集成运算放大器可方便的完成 信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方 等2信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。集成运算 放大器种类繁多各个场合起着不同的作用。集成运算放大器自20世 纪60年代问世以来,飞速发展,目前已经历了四代产品。第一
4、代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想。 第二代产品普遍采用有源负载,简化了电路的设计。第三代产品的输入级采用超B管,可以减小失调电压、失调电流 及它们的温漂,增大了共樹卬制比和输入电阻。第四代产品采用斩波调零和动态稳零技术,使各性能指标参数更 加理想化。课题理论意义或应用价值:工业控制中的温度、妙流量、自然界的声音信号、这些信由 于非电的物理量可以通过各种传感器较容易的转化为电信号、这些信 号和模拟电路密不可分。对于实际系统，接收到的信号往往很小噪声 大容易受干扰，有时候需要处理这些混乱的信号，消除干扰。根据实 际情况利用隔离、滤波、阻抗变换、等手段进行信爭页处理。当信号 足够大时,再进
5、行信号的运算、转换、比较等不同的加工。集成运放 在模拟电路中占着很重要的地位,性价比高。模拟电路和微电子行业 就是挛生姐妹。当今电子行业电路的集成度越来越高。电子设备在晶 片上集成越来越多的功能,集成越来越多的模拟电路。二文献综述 国内外硏究现状、发展动态；查阅的主要文献 集成运算放大器的发展动态:(1) 通信和视频应用使高速运放成为焦点高速运放泛指频宽高于50MHz的运放而现在为了与信号链后 端组件(例如高速ADC或处理器)的需求相匹配运放的频宽记录已突 破GHz。这主要源于后端组件的效能近年来显著提升,因而位居信号 链前端的运放为了与后端组件相匹配以避免拖累信号链的整体效能 表现,于是开始
6、向高速化发展沫来高速运放可能跃升为主流运放产 品。总体而言,高速运放主要应用在xDSL调制解调器、机顶盒以及视 频系统中，或是担任高速ADC的前级信号调整角色。这类馳对于信 噪比和失真度的要求最为严格，因此半导体厂商在设计这种运放时,普 遍采用差动输出的形式。(2) 便携式应用催生低电压幷氐功耗运算放大器随着手机、PMP等依赖电池供电的便携式产品出现强调低功耗、 低电压的运放应运而生。般定义下的低电压运方攵指工作电压低于 2.5伏特，而所谓的低功耗运放通常指供电 电流低于1mA。这类运放 大多用在音频系统或是电压比较电路、滤波器等不需要太高频宽的应 用。(3 )精密运算放大器精密放大器最初设计
7、用于测试和测量设备，随着汽车和生产线上 的性能监视子系统的需要，具有低输入偏移电压和偏移电流以及低温 度系数和噪声特征的精密放大器开始用于传感器监视。汽车OEM对 性价比的要求高。这意味着芯片制造商不得不寻找出路,以使用仅仅士 5V或者甚至3V达到它们使用15V才能得到的精度。这促进了许 多架构和微调技术方面的创新，在一定程度上,也促进了裸片上为了处 理滤波或者校准、自动置零和数字微调的有关附加电路的集成。 CMOS工艺线宽的不断缩小让芯片上可以增加额外电源。CT、MRI(核 磁共振)和超声波机等医疗系统中的通道计数急剧增加让放大器必须 跟上ADC的发展。高精度运放一般指失调电压低于:Lnw的
8、运放。与 低电压/低功耗运放不同,这类产品由于对信号精准度的要求极高如 果将这类运放整合到后端芯片中形成SoC,其他电路的噪声将严重干 扰此类运放的正常运作，因此就现阶段的技术来看，这类运放将是最不 容易被整合的组件。遍植辱放可用于工业自动化、医疗謝才、量测 仪器、汽车电子、甚至军事国防等不同领域。（4 ）通用运放在传统应用领域仍有发展空间例如在汽车与工业自动化领域，就有很多设备还是需要用到传统 的通用运放。通用运放对工程师而言,可以说是最常用的半导体组件之 -通过外部电阻的不同配置,一颗运放可以对输入信号进行各种微调 后再输出,以符合信号链后端的ADC、电源管理芯片等组件的输入信 号要求。正
9、因为其简单易用的特性再加上极为经济实惠的价格，因而 使得这类放大器始终在出货量上稳居运放市场的主流地位。运算放大 器在传统行业有着举足轻重的作用。综上所述床来高速运放有望取代 通用运放成为主流产品,妙整体看,各类运放的市场规模都将呈现增 长态势。便携式音步恥视频播放器、无线通信、医疗成像、工业和仪 器仪表等应用领域都将为下T弋运放创造新的机会。（5）降低噪声与提高集成度是未来运放发展的瓶颈噪声对运放是非常关键的指标”所以不管是通用型、低电田低 功耗、还是高精度或高速运方夂都需要把组彳牛本身的噪声抑制到最低程 度,才能有效实现信号路径的整体匹配，达到最佳的应用效果。此外, 为满足日益丰富的应用需
10、求，放大器不再只是单一的产品，而是与其他 器件集成在一起以提升性能与产品价值。例如在视频放大器中整合滤 波、多路技术以及DC恢复等功能。未来放大器市场增长的驱动力主要有三方面:的放大器增长;其三，由于性能和价格压力持续上扬,因此能够集成其他功能的放 大器前景乐观。查阅的主要文献1 .康华光，陈大钦,电子技术基础（模拟部分）第四版北京:高等教育出 版社.19992 .沈尚贤，电子技术导论北京:高等教育出版社,19853 .谢嘉奎，电子线路（第四版）北京:高等教育出版社,19994 冯民昌模拟集成电路系统（第2版）北京:中国铁道出版社998 吴运昌模拟集成电路原理与应用广州:华南理工大学出版社,1
11、9956 .王汝君钱秀珍编:模拟集成电子电路（上）（下）南京:东南大学出版 社,1993九陈大钦杨华副，模拟电子技术基础北京:高等教育出版社,20008 .童诗白，模拟电子技术基础（第二版）北京:高等教育出版社,19889 .Ade! S.Sedra, and Kenneth CSmith:Microelectronic Circuit, Second Edtion, Hoi! Rinehart and Winston,1987三硏究内容1论文(设计)构想与思路；主要内容及拟解决的关键问题该课题是对如何运用放大器对信号的处理的全面考察启瞬 荡产生波低频三角波信号,加法器叠加不同信号制造杂波,经
12、过滤 波器又滤去杂波，又经过比较器，得到需要的信号。以集成运放为 载体灵活对不同信号的处理。先用软件仿真和调试然后再用硬件实 现,通过我们熟悉的Multisim软件仿真,;欄居Multisim软件仿 真的原理图进行焊接电路。步步靠近该课题的要求。主要内容:(1) 对课题的设计要求了解;(2) 主要元器件的说明和介绍;(3 )查阅相关资料硏究课题;(4) Militarism仿真软件的介绍与使用; (5 )完成课题所要求的功能和性能指标； (6 )实物的焊接和检测;(7) 测试结果。关键问题:1、关键问题在于三角波发生电路、加法器电路、滤波电路、比较器 电路，这些要匹配起来。要产生标准的三角波发
13、生电路是第一步，而 且产生幅值为2 V和频率为2 KHz都符合要求的三角波,方法很多, 我们可以用纯模拟电路知识解决也可以用51单片机编程灵活产生。 三角波发生电路，还有矩形发生电路变换成三角波发生电路,确定电 阻、电容和阈值电压的大小。只要这些问题能解决,三角波发生电路 就能完成。此外，加法器电路、滤波电路、比较器电路都需要对电阻、 电容的大小进行确定。该课题归根到底就是硏究电阻、电容适当匹配 起来能实现所需要的功能。2. 拟采取的方案及可行性分析方案一、利用单片函数发生器5G8038、集成振荡器E1648 及集成定时器555等可灵活地组成各种波形产生电路；方案二通过51和RAM113&MC
14、9S12XS128单片机编程可 灵活地产生各种波形发生电路；方案三、用集成运算放大电路构成方波自激振荡,然后对其输 出进行RC振荡可产生三角波。本设计采用方案三。方案三的元器件丰富。 本设计选用LM324。起止时间 第七、丿（、九周四、论文（设计）进度安排查找各种集成运算放大器的性 能，查阅资料，主要参考模拟电 路课本。并选择合适的集成运算 放大器第十、十一、十 二周Multisim软件仿真和调试,满足课题要求第十三、十四、制作实物，并检测所做实物的可 靠性十五周不断修改和完善论文第十六、十七、 十八周 五、审核意见指导教师意见审核小组意见审核小组成员签字:2、审核小组意见由开题领导小组填写。
