1、1 方案比較與論證 32 理論與分析計算 43 電路圖及設計文件 61 硬件實現62 軟件實現84 測試數據與結果分析 95 參考文獻96 附錄 10附錄A 測試儀器 10附錄B 參考文獻 10附錄C 軟件程序 10集成運放參數測試儀摘要：此集成運放測試儀采用“輔助放大器”的測量方法，能測試 Vio（輸入失 調電壓）、Iio（輸入失調電流卜Avd （交流差模開環電壓增益）和Kcmr （交流共模抑 制比 ）四項基本參數，符合了題目的要求。可對各種通用型集成運放主要參數進行測量，具有較好的精度，穩定度和測量范圍。本設計由四個模塊電路組成：集成運放參數測試電路、信號源發生電路、單片機控制電路、顯示與

2、鍵盤電路。關鍵詞： 集成運放參數測試信號源 顯示 單片機Integrated operational amplifier parametermeasurementsystemAbstract: That the system is designed basing on a assistant amplifier includes main four modules a parameter measurement circuit of integrated operational amplifier 、 a signal generator 、 a single-chip microcomput

3、er controlled and a circuit of keyboard and display .It is proved to be precise measuredfour parametersof VIO、 I IO、 AVD and KCMR . Both the hardware and the software of the system are designed with modules. The parameter measurement system of integrated operational amplifier is characteristic of it

4、s high precision performance and fine stability.Key words: Integrated operational amplifier circuit Parameter measurement Signal resource Display Single-chip microcomputer27方案論證與比較1.1 對于信號源發生電路的方案論：方案一：利用FPG酥實現，通過DDSfc術產生頻率和幅度一定的信號源，用于對運算放大器的參數測量。此方案的優點是：完全依靠于數字化的測量，處理速度快，實時性好。缺點是：成本高，針對本題目的要求，完全可采用

5、通用性好，性價比較高的電路。方案二：用AD985葉成頻率為5Hz電壓有效值為4V的正弦波。采用AD9850勺最大優點是頻率可控，一般不需要外界的附加電路便可以實現，給電路的設計帶來方便，缺點是：實時性較差、系統復雜，造價稍高，需要較多的開發經驗。方案三：采用 8038集成函數發生器產生信號源信號，頻率的設置利用外圍電阻、電容值的計算來實現。通用性較好，價格較為適宜。其產生的5HZ的正弦波符合要求，頻穩度比較好，是一款很具實用性的應用電路。對以上三種方案的性價比進行比較，以及對題目要求所能達到的符合度，我們決定采用第三套方案。利用盡量通用而價格較低的器件來達到設計的要求。對于集成運放測試電路，在

6、多方面比較了其它測量電路之后，我們決定采 用對標準電路進行改進組合，從而進行四組基本參數的測量的方式。1.2 控制電路的方案論證方案一用單片機控制八位或十位AD轉換器（AD0809l?）,優點：易購買，而且價 格便宜。缺點：八位AD轉換是并行輸出，占用單片機的接口太多，而且精度不 高，遠遠小于題目的要求。在此電路設計中單片機要控制顯示部分和開關部分，需要接口較多，不能再被AD轉換過于占用。故未采用此電路。方案二單片控制AD774此芯片是十二位AD轉換，能夠進行高速的AD轉換，可 達8us,并且具有010V和020V兩檔可選模擬量通道輸入，精度較之八位 和十位AD轉換器要高出許多，鑒于以上兩點，

7、我們采用了 AD7741.3 顯示部分方案論證方案一用74LS164域74HC164耶動4位LED顯示.此方案為靜態顯示，共需要四 片74LS164,這樣就會導致電路連線復雜,易出錯.方案二用CD4511B動四位LED數碼管進行動態顯示.此方案雖硬件電路稍顯簡單 但其動態顯示并不足夠穩定.方案三采用由MAXI泌司生產的專用數碼管顯示 MAX7219區動電路解決上述問題 0MAX7219是八位串行共陰LED數碼管動態掃描驅動電路，具峰值段電流 可達40mA,最高串行掃描速率為10MHz,典型掃描速率為1300Hz,僅使用單 片機3個I/O 口，即可完成對八位LED數碼管的顯示控制和驅動，而且亮度

8、可 控，數碼管掃描位數可選，線路簡單，控制方便，外圍電路僅需一個電阻設定峰值段電流，同時可以通過軟件設定其顯示亮度；還可以通過級聯，完成對多 于八位的數碼管的控制顯示。值得一提的是，當工作于關閉( SHUTDOWN)方 式時，不僅單片機仍可對其傳送數據和修改控制方式，而且芯片耗電僅為 150uAo具體接法見圖3-5二理論分析與計算2.1 Vio、Iio電參數測試原理圖Rf圖2-1 在K1、K2閉合時，測得輔助運放的輸出電壓記為 VL0,則有:RVio =iVloRfR 在Ki、K2閉合時，測得輔助運放的輸出電壓記為Vlo ；在Ki、K2斷開時，測得輔助運放的輸出電壓記為VL1,則有：I c =

9、R VL1 -VL0IO R R Rif2.2 Avd電參數的測試原理與測試原理圖RfCD圖2-2設信號源輸出電壓為Vs,測得輔助運放輸出電壓為VL0,則有AvdV R R 201g VO i(dB)2.3 Kcmr電參數的測試原理與測試原理圖Rf被測運放輔助運放VL0數字示波器圖2-3信號源設信號源輸出電壓為Vs,測得輔助運放輸出電壓為VL0,則有Kcmr=201g VLO i R(dB)2.4 正弦波頻率參數計算:V*FIGURE圖2-4正弦波信號發生器f=0.33/RC當f=5HZ時RC=0.066取 C=1UF貝U R=66K由于可能存在誤差所以我們選擇了 100K的電阻進行微調控制。

10、2.5 OPO滲數設置因為ICL8038輸出的正弦波的有效值達不到4V,所以我們采用了一級運放 OP07設定放大比例系數為1-5。取電阻值R=10K Rf=50K可調這樣通過調節Rf的值來使信號源的最后測試端的值達到要求。三電路圖及設計文件本設計主要是由四個部分構成：測試電路，控制電路，顯示電路，信號源 電路。整體框圖如圖3-1 :3.1整體框圖鍵盤與顯示控制電路運放參數測試電路信號源被測運放3-1基本框圖硬件部分它是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成圖3.23.2.1 信號源利用ICL8038產生正弦波信號。電路，只需調整個別的外部元件就能產生從 0.001Hz300kHz的低失真正弦波、

11、三角波、矩形波等脈沖信號。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控 制。另外由于該芯片具有調頻信號輸入端，所以可以用來對低頻信號進行頻率 調制。電路如圖3-2,頻率由RA RB和C的值來設置。具體參數計算在理論分析和 計算可見。T" V' DR GNDFIGURE 說圖3-2正弦波信號發生器3.2.2 控制電路測試電路是將題目AD744勺原理圖稍加修改，進行整合，如圖 3-3。用 繼電器開關的導通與閉合來控制測試電路的不同狀態。從而利于單片機來控 制各繼電器的狀態。將測試電路輸出的量輸送給12BIT的AD774進行模數轉換，采用12BIT的AD轉換器使整個電路的測試精度大大

12、提高了。圖3-3運放參數測試電路控制部分采用鍵盤控制，在按下指定的鍵時控制電路會控制單片機去進行不同參數的計算，如此使得參數測量操作簡單明了。如圖 3-4圖3-4AD轉換一 rmJJ顯示電路采用MAX7219區動顯示，由于MAX721眥同時驅動多個數碼從而 簡化的接線，另外它只需要三個單片機接口控制，減少煩瑣的驅動。ITB1*JExHETH3«cf0*L- 1kH K !-11圖3-5 MA刈區動顯示3.3軟件部分流程圖逐轉池北的國格是C1CH）惠用顯示轉揍結果(20H21K)_ 置位域生汗關iL出豈處理V1t志里處理，地堡程序匕處理程序四測試數據與測試方法4.1對頻率是5HZ,幅彳

13、t是4V的信號源的測試測量數據：頻率在5HZ和5.012之間有效值在3.964V4.04之間測試結果經計算后誤差都在百分之一以內，完全符合題目規定的標準4.2對作為標準的一組電路的測試分別測量根據原理圖提供的電路測量。測試結果如下：表一：測量數據表vVIAKCMdigital10.031V0.1Mvdigital2O.219V6.3Nadigital30.07V86dBdigital40.047V90Db（被測運放為HA17741）五參考文獻1胡漢才.單片機原理及其接口技術.清華大學出版社，1996.2南建輝 熊鳴 王軍茹.MCS-51單片機原理及應用實例.清華大學出版社, 2004.3李永敏

14、.檢測儀器電子電路.西北工業大學出版社，1996.4清華大學電子學教研組.模擬電子技術基礎.高等教育出版社，2001.六 附錄A 元器件列表MAX7219LED數碼管繼電器運放 OP07HA17741ICL8038AT89S52三極管： 8050晶振(12M)開關：單刀開關復位開關可調電阻：100K 1K電阻：1M 30K 10K 100Q 330Q 1K電容：10 產 5PF 104 1 FB 測試儀器1 個 江蘇揚中1 個 江蘇揚中1 個 江蘇揚中1 個 江蘇揚中1 個 清華大學1 個 北京革新科技有限公司1 個 北京革新科技有限公司附錄1. (YB54100)數字式示波器2. (YB16

15、02P)功率函數信號發生器3. (DT930F+)數字式萬用電表4. (YB1732A3A腮壓電源5. (TPE-AD3)電子技術學習機6. (E6000-L) 偉福7. SUPERPRO-GHC 程序ORG 0000HAJMP STARTORG 0003H;中斷入口LJMP KEYINT0ORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETIORG 0050HSTART:SETB EASETB IT0SETB EX0;CPU 中斷開放;外部中斷0邊沿觸發;外部中斷0中斷允許WAIT:SJMP WAIT;等待有鍵按下;

16、 鍵盤子程序部分KEYINT0:MOV 10H,#00HMOV A,P1JB ACC.4,SET1MOV 10H,#00HSETB P2.6CLR P2.5SETB P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET1:JB ACC.5,SET2MOV 10H,#01HCLR P2.6CLR P2.5SETB P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET2:JB ACC.6,SET3MOV 10H,#02HSETB P2.6SETB P2.5CLR P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET3:JB ACC.7,WRODEALMOV 10H,#03HSETB P2.6SET

17、B P2.5SETB P2.4CLR P2.3SJMP AD774WRODEAL:MOV 10H,#00HSETB P2.6CLR P2.5SETB P2.4;(10H)為跳轉偏移量;繼電器開關控制測 Vio;測Iio;測 Avd; 測 Kcmr; 出錯處理;測 VioSETB P2.3;AD774 將模擬量轉換為數字量轉換結果->(20H21H)AD774:LCALL DELAYCLR P3.6CLR P3.7NOPNOPMOV A,#7CHMOV R1,#20H;輸入數據區始址送R1MOV DPTR,#7DH ;12位的高 8位的地址送R0MOVX DPTR,A;啟動AD 轉換LOO

18、P:JBP2.7,LOOP ;若 STS=1,則連續查詢MOVX A,DPTR;讀 12位的高 8位送 AMOV R1,A;存入20HMOV DPTR,#7FH ;12位的低 4位的地址送R0INC R1;修改輸入數據區始址MOVX A,DPTR;讀 12位的低 4位送 AANL A,#0F0H;屏蔽低4位MOV R1,A;存入21H ; 散轉處理CONTIN:MOV DPTR,#TABDEALMOV A,10HMOV R1,ARL AADD A,R1JMP A+DPTRTABDEAL:LJMP VIOLJMP IIOLJMP AVDLJMP KCMR;VIO 處理程序VIO:MOV 30H,

19、20HMOV 31H,21HMOV R2,#00HMOV R3,20HMOV R4,21HMOV R5,#00HCLR CMOV A,R2RRC AMOV R2,AMOV A,R3RRC AMOV R3,AMOV A,R4RRC AMOV R4,ACLR CMOV A,R2RRC AMOV R2,AMOV A,R3RRC AMOV R3,AMOV A,R4RRC AMOV R4,ACLR CMOV A,R2RRC AMOV R2,AMOV A,R3RRC AMOV R3,AMOV A,R4RRC AMOV R4,AMOV R6,#1;取 316進行誤差調整MOV R7,#60LCALL NDI

20、V1MOV A,R4MOV R2,AMOV A,R5MOV R3,ALCALL CBCDMOV A,R6ANL A,#0FHMOV 50H,AMOV A,R6SWAP AANL A,#0FHMOV 51H,AMOV A,R5ANL A,#0FHADD A,#80H MOV 52H,A MOV A,R5 SWAP AANL A,#0FH MOV 53H,A LCALL MAX7219 RETI;IIO 處理程序IIO:MOV A,21H CLR CSUBB A,31H MOV R5,A MOV A,20HSUBB A,30H MOV R4,A MOV R2,#00H MOV R3,#00H;取

21、986進行誤差調整MOV R6,#03H MOV R7,#0DAH LCALL NDIV1MOV A,R4MOV R2,A MOV A,R5 MOV R3,A LCALL CBCDMOV A,R6 ANL A,#0FH MOV 50H,A MOV A,R6 SWAP AANL A,#0FH MOV 51H,A MOV A,R5ANL A,#0FH MOV 52H,A MOV A,R5 SWAP AANL A,#0FH ADD A,80HMOV 53H,ALCALL MAX7219RETI;AVD 處理程序AVD:MOV A,20HSWAP AMOV R2,AMOV A,21HSWAP AANL

22、 A,#0FHORL A,R2MOV R2,AMOV DPTR,#TABDB1MOVC A,A+DPTRMOV R5,AMOV A,R2MOV DPTR,#TABDB2MOVC A,A+DPTRMOV R6,AANL A,#0FHMOV 50H,AMOV A,R6SWAP AANL A,#0FHADD A,#80HMOV 51H,AMOV A,R5ANL A,#0FHMOV 52H,AMOV A,R5SWAP AANL A,#0FHMOV 53H,ALCALL MAX7219RETI;KCMR 處理程序KCMR:SJMP AVD ;Avd 與 Kcmr 計算公式相同TABDB1:DB 12H,

23、10H,10H,09H,09H,09H,09H,09H,08H,08HDB 08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08HDB 08H,08H,08H,08H,08H,07H,07H,07H,07H,07HDB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07HDB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07HDB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07HDB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07HDB 07H,07H,07

24、H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,

25、06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06

26、H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06HDB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,59H,59H,59H,59HTABDB2:DB 00H,78H,18H,83H,58H,38H,23H,09H,98H,87HDB 78H,69H,62H,55H,48H,42H,37H,32H,27H,22HDB 17H,13H,19H,05H,02H,98H,95H,91H,88H,85HDB 82H,79H,77H,74H,71H,6

27、9H,66H,64H,62H,59HDB 57H,55H,53H,51H,49H,47H,45H,43H,41H,40HDB 38H,36H,34H,33H,31H,30H,28H,26H,25H,24HDB 22H,21H,19H,18H,16H,15H,14H,12H,11H,10HDB 09H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,00H,99H,98HDB 97H,96H,95H,94H,93H,92H,91H,90H,89H,88HDB 87H,86H,85H,84H,83H,82H,81H,80H,79H,79HDB 78H,77H,76H,75H,74H,73H,73H

28、,72H,71H,70HDB 69H,69H,68H,67H,66H,66H,65H,64H,63H,63HDB 62H,61H,60H,60H,59H,58H,58H,57H,56H,56HDB 55H,54H,54H,53H,52H,52H,51H,50H,50H,49HDB 48H,48H,47H,47H,46H,45H,45H,44H,44H,43HDB 42H,42H,41H,41H,40H,40H,39H,38H,38H,37HDB 37H,36H,36H,35H,35H,34H,34H,33H,33H,32HDB 32H,31H,31H,30H,30H,29H,29H,28H,2

29、8H,27HDB 27H,26H,26H,25H,25H,24H,24H,23H,23H,22HDB 22H,21H,21H,21H,20H,20H,19H,19H,18H,18HDB 17H,17H,17H,16H,16H,15H,15H,14H,14H,14HDB 13H,13H,12H,12H,12H,11H,11H,10H,10H,10HDB 09H,09H,08H,08H,08H,07H,07H,06H,06H,06HDB 05H,05H,05H,04H,04H,03H,03H,03H,02H,02HDB 02H,01H,01H,01H,00H,00H,99H,99H,99H,98H; 二進制轉換為BCD 碼子程序CBCD:CLR AMOV R4,AMOV R5,AMOV R6,AMOV R7,#16BCIR:CLR CMOV A,R3RLC AMOV R3,AMOV A,R2RLC AMOV R2,A ;(R4R5R6)+(R4R5R6)+C=(R4R5R6)*2+CMOV A,R6ADDC A,R6DA AMOV R6,AMOV A,R5ADDC A,R5DA AMOV R5,AMOV A,R4ADDC A,R4DA AMOV R4,ADJNZ R7,BCIRRET; 延時DELAY