【文章內(nèi)容簡介】 電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器。常用的有TL022C、TL060C等，其工作電壓為177。2V～177。18V，消耗電流為50～250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級,，功耗為10mW，可采用單節(jié)電池供電。6高壓大功率型運算放大器運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運放的電源電壓可達177。150V，mA791集成運放的輸出電流可達1A。理論上，任何滿足放大倍數(shù)要求的放大電路與RC串并聯(lián)網(wǎng)絡都可組成正弦波振蕩電路，但是實際上所選用的放大電路應具有盡可能大的輸入電阻和盡可能小的輸出電阻。經(jīng)過分析比較我選用uA741通用型集成運放，該運放的技術參數(shù)如表2–1， (a) (b)所示。它具有輸出零電位穩(wěn)定性高、輸入阻抗高，價格低廉，易于購買等優(yōu)點。表2–1 uA741通用集成運放技術參數(shù)符號參數(shù)條件最小值典型值最大值單位VOS輸入失調(diào)電壓——26mVIOS輸入失調(diào)電流——20200nAIB輸入偏置電流——80500nARIN輸入電阻——MΩVIDR差模輸入電壓范圍—177。177?！猇CMRR共模抑制比VCM=177。13V7090—dBPSRR電源抑制比VS=177。3V～177。18V—30150u V/VAVO開環(huán)電壓增益RL≥2KΩV0=177。10V20200—V/mVVO輸出電壓擺幅RL≥10KΩRL≥2KΩ177。12177。177。177。—VSR擺率RL≥2KΩ——V/usRO輸出電阻V0=0，I0=0—75—ΩIOS輸出短路電流——25—mAIS電源電流——mAPd功耗VS=177。15無負載—5085mW uA741引線排列圖(a) 引腳排列圖 (b)仿真圖標注：測試條件： T=25℃，VCC=VEE=15V(2) 選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡有很多種，有RC組成的選頻網(wǎng)絡也有LC、石英晶體組成的選頻網(wǎng)絡。RC型選頻網(wǎng)絡的的振蕩頻率較低，一般在1MHZ以下；LC選頻網(wǎng)絡的振蕩頻率在1MHZ以上；石英晶體選頻網(wǎng)絡可以等效成LC選頻網(wǎng)絡，其特點是振蕩頻率非常穩(wěn)定。根據(jù)任務要求產(chǎn)生振蕩頻率為20HZ～2KHZ的正弦信號，選擇RC型選頻網(wǎng)絡就可以滿足。實用的RC型選頻網(wǎng)絡有很多種，如RC串并聯(lián)網(wǎng)絡，RC雙T網(wǎng)絡，RC移相網(wǎng)絡。目前應用最為廣泛的是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡，由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡構成的正弦振蕩電路稱為RC正弦波振蕩電路，又稱RC橋式振蕩電路或文式橋振蕩電路。將電阻與電容串聯(lián)、電阻與電容并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡稱為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡[7]，： RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡通常取R1=R2=R，C1=C2=C。因為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡在正弦波振蕩電路中既為選頻網(wǎng)絡，又為正反饋網(wǎng)絡，所以其輸入電壓為，輸出電壓為。當信號頻率足夠低時。超前，當頻率趨近于零時，相位超前趨近于+90176。， 且趨近于零。當信號頻率足夠高時。滯后，當頻率趨近于無窮大時，相位滯后趨近于90176。，且趨近于零。 低頻段等效電路及其向量圖 高頻段等效電路及其向量圖 可以想象，當信號頻率從零逐漸變化到無窮大時，的相位將從+90176。逐漸變化到90176。因此，對于RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡，必定存在一個頻率f0,當f= f0時，與同相。通過計算可以求出頻率特性和f0。 （2–7）整理可得： （2–8）令，則 代入（2–8）式得 （2–9）幅頻特性為： （2–10）相頻特性為： （2–11）由上述式子得： 當時，即。由選頻網(wǎng)絡的上述分析可得必須匹配一個電壓放大倍數(shù)大于3的放大電路使得才能構成正弦振蕩電路。(3)穩(wěn)幅電路由于RC選頻網(wǎng)絡本身存在的特點會使振蕩波形不穩(wěn)定，加之放大器的非線性會使波形質(zhì)量更差，因此采用線性放大器，引入電壓負反饋穩(wěn)幅電路，使放大器輸入阻抗提高，從而減小放大器對選頻網(wǎng)絡的影響；輸出阻抗減小，從而提高振蕩器帶負載的能力；負反饋本身就有改善波形，減小失真的功能。對于這部分負反饋電路可以選用R1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，當因某種原因增大時，流過R1和Rf的電流增大，使R1功耗增大，導致溫度升高，因而使熱敏電阻R1阻值增大，從而使數(shù)值減小，隨之減??；當因某種原因減小時，各物理量與上述變化相反，從而使輸出電壓穩(wěn)定。當然，也可選用負Rf為負溫度系數(shù)的熱敏電阻。 電壓串聯(lián)負反饋電路除此之外，還可在Rf串聯(lián)兩個并聯(lián)的二極管，利用電流增大時二極管動態(tài)電阻減小、電流減小時二極管動態(tài)電阻增大的特點，加入非線性環(huán)節(jié)，從而使輸出電壓穩(wěn)定。 加入并聯(lián)二極管的電壓串聯(lián)負反饋電路（二）脈沖信號源獲取矩形脈沖波形的途徑不外乎兩種[8]：一種是利用各種形式的多諧振蕩電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，另一種是通過各種整形電路把已有的周期性變化波形變換為符合要求的矩形脈沖。當然，在采用整形的方法獲取矩形脈沖時，是以能夠找到頻率和幅度都符合要求的一種已有電壓信號為前提的。本設計中采用555構成的多諧振蕩器直接產(chǎn)生矩形脈沖。定量描述矩形脈沖特性的參數(shù)有：脈沖周期T—周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。有時也使用頻率表示單位時間內(nèi)脈沖重復的次數(shù)。脈沖幅度Vm—脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖寬度tw—。上升時間tτ—。下降時間tf—。占空比q—脈沖寬度與脈沖周期的比值，亦即。555定時器工作原理555定時器（又稱時基電路）是一種將模擬功能和邏輯功能巧妙結合在同一塊硅片上的線性集成電路，它是數(shù)字電路和模擬電路相結合的電路，能夠產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號。具有線路簡單、功能靈活、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。利用它能方便的構成各種觸發(fā)器、波形振蕩器以及定時延時電路、檢測電路、電源變換電路等多種實用電路[9]。它由兩個比較器CC2，基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。555定時器產(chǎn)品型號繁多，但所有雙極型產(chǎn)品型號最后的3位數(shù)碼都是555，所有CMOS產(chǎn)品型號最后的4位數(shù)碼都是7555。而且它們的功能和外部引腳的排列完全相同。圖 CB555的電路結構圖及引腳排列圖是比較器C1輸入端（也稱閾值端，用TH標注