OP07功率放大器的应用实践.pdf

武汉理工大学 基础强化训练 报告 基础强化训练 报告 题目 OP07 功率放大器 专业班级 电子科学与技术 0703 班 学生姓名 田 鑫 指导教师 钟 毅 武汉理工大学信息工程学院 2009 年 07 月 17 日 武汉理工大学 基础强化训练 报告 1 基础强化训练任务书基础强化训练任务书 学生姓名 学生姓名 田鑫田鑫专业班级 专业班级 电子科学与技术电子科学与技术 07030703 班班 指导教师 指导教师 钟毅钟毅工作单位 工作单位 武汉理工大学武汉理工大学 题题目目 protelprotelprotelprotel 应用实践应用实践 OP07OP07OP07OP07 功率放大器功率放大器 初始条件 初始条件 计算机 Microsoft Office Word 软件 PROTEL 软件 要求完成的主要任务要求完成的主要任务 包括课程设计工作量及其技术要求 以及说明书撰写等 具体要求 1 绘制具有一定规模 一定复杂程度的电路原理图 sch 自选 可以涉及模拟 数字 高频 单片机 或者一个具有完备功能的电路系统 2 绘制相应电路原理图的双面印刷版图 pcb 3 对电路原理图进行仿真 给出仿真结果 如波形 sdf 数据 并说明是否达 到设计意图 时间安排 1 2009 年 7 月 13 日集中 作基础强化训练具体实施计划与报告格式 的要求说明 学生查阅相关资料 学习电路的工作原理 2 2009 年 7 月 14 日 电路设计与分析 3 2009 年 7 月 15 日至2009 年7 月 16 日 相关电路原理图和 PCB 版图的绘制 4 2009 年 7 月 17 日 上交基础强化训练成果及报告 进行答辩 答疑地点 鉴主 13 楼电子科学与技术实验室 武汉理工大学 基础强化训练 报告 2 指导教师签名 指导教师签名 年年月月日日 系主任 或责任教师 签名 系主任 或责任教师 签名 年年月月日日 武汉理工大学 基础强化训练 报告 3 目目 录录 摘要 1 ABSTRACT 2 1 绪论 3 1 1 Protel 99 SE 简介 3 1 2 PROTEL 99 SE 系统组成 3 1 3 PROTEL 99 SE 功能特性 4 2 设计内容及要求 4 2 软件的选择 4 2 1 设计目的及主要任务 4 2 1 1 设计目的 4 2 1 2 设计任务及主要技术指标 5 2 2 设计要求 5 3 OP07 介绍 5 4 OP07 功放电路图 7 5 OP07 功放 PCB 板绘制 10 6 OP07 电路仿真 13 7 心得与体会 15 8 主要参考文献 16 武汉理工大学 基础强化训练 报告 1 摘要 OP07 是一种高精度单片运算放大器 具有很低的输入失调电压和漂移 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 本次课程设计利用 protel99SE 软件绘制 OP07功放电路图 并制作 PCB 板以 及进行仿真测试 在绘制的过程中 出现了不少问题 特别是仿真时 由于基础 不牢 仿真过程碰上许多问题 通过查阅资料以及咨询同学 最终顺利实现电路 的整体仿真 完成了设计任务 关键词关键词 Protel99SE OP07 运算放大器 PCB 武汉理工大学 基础强化训练 报告 2 ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT OP07 is a high precision monolithic operational amplifier with very low input offset voltage and drift OP07 fine features make it particularly suitable for pre amplifier amplification of weak signal OP07 generally do not have to consider the use of zero and frequency will be able to meet the requirements of the problem The use of curriculum design protel99SE amplifier circuit OP07 rendering software and the production of PCB board as well as simulation testing In the process of mapping there are a number of problems especially in simulation as a solid foundation the simulation process many of the problems encountered by students access to information and advice and ultimately the smooth realization of the overall circuit simulation The successful completion of the design task KeywordsKeywordsKeywordsKeywords Protel99SE OP07 operational amplifier PCB 武汉理工大学 基础强化训练 报告 3 1 1 1 1 绪论绪论 1 11 11 11 1 ProtelProtelProtelProtel 99999999 SESESESE 简介简介 Protel99SE 是 Protel 公司近 10 年来致力于 Windows 平台开发的最新结晶 能实现从电学概念设计到输出物理生产数据 以及这之间的所有分析 验证和设 计数据管理 因而今天的 Protel 最新产品已不是单纯的 PCB 印制电路板 设 计工具 而是一个系统工具 覆盖了以 PCB 为核心的整个物理设计 可以进行联 网设计 具有很强的数据交换能力和开放性及 3D 模拟功能 是一个 32 位的设计 软件 可以设计 32 个信号层 16 个电源 地层和 16 个机加工层 Protel 设计 系统是一套建立在 IBM 兼容 PC 环境下的 EDA 电路集成设计系统 由于其高度的 集成性与扩展性 一经推出 立即为广大用户所接受 很快就成为世界 PC 平台 上最流行的电子设计自动化软件 Protel 99 SE 是应用于 WindowsXP 2000 NT 操作系统下的 EDA 设计软件 可以完成电路原理图设计 印制电路板设计和 可编程逻辑器件设计等工作 1 21 21 21 2 ProtelProtelProtelProtel 99999999 SESESESE 系统组成系统组成 按照系统功能来划分 Protel 99 se 主要包含以下两大部分和 6 个功能模 块 1 电路工程设计部分 1 电路原理设计部分 Advanced Schematic 99 电路原理图设计部 分包括电路图编辑器 简称 SCH 编辑器 电路图元件库编辑器 简称 Schlib 编辑器 和各种文本编辑器 本系统主要功能 绘制 修改和编辑电路原理 图 更新和修改电路图元件库 查看和编辑有关电路和元件库的各种报表 2 印刷电路板设计系统 Advanced PCB 99 印刷电路板设计系统包 括印刷电路板编辑器 简称 PCB 编辑器 零件封装编辑器 简称 PCBLib 编辑器 和电路板组件管理器 本系统的主要功能是 绘制 修改和编辑电 路板 更新和修改零件封装 管理电路板组件 武汉理工大学 基础强化训练 报告 4 3 自动布线系统 Advanced Route 99 本系统包含一个基于形状 Shape based 的无栅格自动布线器 用于印刷电路板的自动布线 2 电路仿真与 PLD 部分 1 电路模拟仿真系统 Advanced SIM 99 电路模拟仿真系统包含一 个数字 模拟信号仿真器 可提供连续的数字信号和模拟信号 以便对电路原 理图进行信号模拟仿真 从而验证其正确性和可行性 2 可编程逻辑设计系统 Advanced PLD 99 可编程逻辑设计系统包 含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器 Waveform 本系统的 主要功能是 对逻辑电路进行分析 综合 观察信号的波形 3 高级信号完整性分析系统 Advanced Integrity 99 信号完整性分 析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器 可用来分析 PCB 设计 检查电 路设计参数 实验超调量 阻抗和信号谐波要求等 1 31 31 31 3 ProtelProtelProtelProtel 99999999 SESESESE 功能特性功能特性功能特性功能特性 1 开放式集成化的设计管理体系 2 超强功能的 修改与编辑功能 3 强大的设计自动化功能 考虑到 protel99SE 功能已经符合电路图绘制 制版 仿真等要求加之本人 对 protel99SE 较为熟悉所以选用 protel99SE 进行本次课程设计 2 2 2 2 设计内容及要求设计内容及要求 2 12 12 12 1设计目的及主要任务设计目的及主要任务 2 1 12 1 12 1 12 1 1设计目的设计目的 1 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验 掌握 protel 设计的基本方法 制作 PCB 板以及仿真的实现 武汉理工大学 基础强化训练 报告 5 2 加强对 OP07 功放的认识 通过仿真来进一步认识其功能 3 培养实践技能 提高分析和解决实际问题的能力 2 1 22 1 22 1 22 1 2设计任务及主要技术指标设计任务及主要技术指标 应用 OP07 设计一高精度的运算放大器 达到如下基本任务 1 OP07 高精度运算放大器具有极低的输入失调电压 极低的失调电压温 漂 非常低的输入 2 噪声电压幅度及长期稳定等特点 可广泛应用于稳定积分 精密绝对值 电路 比较器及微弱 3 信号的精确放大 尤其适应于宇航 军工及要求微型化 高可靠的精密 仪器仪表中 2 2 设计要求设计要求 1 使用 PROTEL 软件绘制 OP07 运算放大器电路图 2 使用 PROTEL 软件对直流电源电路进行仿真 生成扩展电路 PCB 图 3 3 3 3 OP07OP07OP07OP07 介绍介绍 3 13 13 13 1 OP07OP07 简介简介 OP07 是一种高精度单片运算放大器 具有很低的输入失调电压和漂移 特别适 合做前级放大器 OP07 作为低噪声高精度运算放大器 具有以下特点 1 低的输入噪声电压幅度 0 35 VP P 0 1Hz 10Hz 2 极低的输入失调电压 10 V 3 极低的输入失调电压温漂 0 2 V 4 具有长期的稳定性 0 2 V MO 5 低的输入偏置电流 1nA 6 高的共模抑制比 126dB 7 宽的共模输入电压范围 14V 8 宽的电源电压范围 3V 22V 9 可替代 725 108A 741 AD510 1875 等电路 武汉理工大学 基础强化训练 报告 6 3 23 23 23 2 应用简介应用简介 1 OP07 高精度运算放大器具有极低的输入失调电压 极低的失调电压温漂 非常低的输入 2 噪声电压幅度及长期稳定等特点 可广泛应用于稳定积分 精密绝对值电路 比较器及微弱 3 信号的精确放大 尤其适应于宇航 军工及要求微型化 高可靠的精密仪器 仪表中 3 33 33 33 3 OP07OP07OP07OP07 的引脚图如下 图1 OP07引脚图 其中 1脚和8脚是调零端 2脚是反相输入端 3脚是同相输入端 4脚是负电源 端 7是正电源瑞 6是输出端 5脚是空脚管 武汉理工大学 基础强化训练 报告 7 4 OP07 功放电路图功放电路图 4 14 14 14 1所涉及的所涉及的 OP07OP07OP07OP07功放电路图 经功放电路图 经 ProtelProtelProtelProtel 软件制作后如下所示软件制作后如下所示 图2 OP07功放电路图 4 2OP07功放电路介绍 4 2 1OP07功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和OP07放大电 路以及电源供电电路三大部分组成 音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路 其中的 R02 R03 C02 C01 W02组成低音控制电路 武汉理工大学 基础强化训练 报告 8 图3 低音控制电路 C03 C04 W03组成高音控制电路 图4 高音控制电路 武汉理工大学 基础强化训练 报告 9 R04为隔离电阻 W01为音量控制器 调节放大器的音量大小 C05为隔直电 容 防止后级的 OP07直流电位对前级音调电路的影响 4 2 2放电路主要采用 OP07 由 OP07 R08 R09 C06等组成 电路的放大倍 数由 R08与 R09的比值决定 C06用于稳定 OP07的第4脚直流零电位的漂移 但 是对音质有一定的影响 C07 R10的作用是防止放大器产生低频自激 图5 放大电路 武汉理工大学 基础强化训练 报告 10 图6 防止自激 4 3在进行本次设计实验时 起初是想用 LM1875做功放电路 但在用 Protel 软 件绘制电路图时 发现元件库中并没有 LM1875 于是就用 OP07来代替 LM1875 最终顺利的实现实验设计任务 5 5 5 5 OP07OP07OP07OP07 功放功放 PCBPCBPCBPCB 板绘制板绘制 5 1大多数元件可以在 Miscellanous Devices lib 元件库中找到 并进行封装 但 是有些元件需要自己自行制作封装 比如在本次设计中用到的 SPEAKER 就需 要自己制作封装 武汉理工大学 基础强化训练 报告 11 图7 自行制作的 SPEAKER 封装 5 2整体 PCB 图8 OP07功放 PCB 整体图 武汉理工大学 基础强化训练 报告 12 5 3部分部分 PCBPCBPCBPCB 5 3 15 3 15 3 15 3 1低音控制电路部分低音控制电路部分 图9低音控制电路 5 3 25 3 25 3 25 3 2高音控制电路部分高音控制电路部分 图10高音控制电路 武汉理工大学 基础强化训练 报告 13 6 6 6 6 OP07OP07OP07OP07 电路仿真电路仿真 图11电路整体仿真图 6 16 1对电路图进行了全面仿真 结果如下 当激励源电压值峰值设为 1 2V 图12 电路整体仿真结果 在仿真结果中可以看出 输出出现了失真 原因是激励源电压峰值选取不适当 武汉理工大学 基础强化训练 报告 14 取值过大 6 2对电路图进行了全面仿真 结果如下 当激励源电压值峰值设为 0 7V 图13 电路整体仿真结果 当激励源电压峰值设为0 7V 时 放大后信号输出波形良好 通过仿真结果 说明达到了本次设计要求 7 心得与体会 武汉理工大学 基础强化训练 报告 15 Protel 应用实践课程设计终