科技创新[2A]讲座3-放大电路与单片机控制的整合.ppt

* 以干电池内阻为例 * * * * * DAL 00-1647 工程实践与科技创新[2A] 讲座3:放大电路与单片机控制的整合 2010年10月 Agenda 单片机 基本概念简介 单片机小系统板介绍 单片机 片内存储器I/O 数据/地址/控制总线（板内总线） 中断 计数/定时器 其他资源 特殊功能寄存器SFR 引脚复用问题 示例程序工作原理 本课题中的运算放大器电路设计（接上讲） 单片机与放大电路的物理连接 * 1.虚短： (V+)≈(V-)，开路增益 A=Vo/[(V+)-(V-)] →∞ 2.虚断： (i+)≈0 (i-)≈0 等价于输入电阻无穷大 3.输出电阻为零：输出端可视作一个零内阻受控电压源 i+ V+ i- V- Vo A ≈ 输入电阻（输入阻抗） 输出电阻（输出阻抗） “等效”概念电阻，不同于一个实际电阻元件！数值也是有一定动态变化的。 理想运放数学模型 第1步：假定可以满足理想条件 本课题中的运算放大器电路设计——第1步（回顾上讲） * 运用理想运放模型进行定量化设计 同相放大器（电路） Vi Vo R1 Rf RL Vo = (1+ Rf/R1 ) Vi 反相放大器（电路） Vi Vo R1 Rf RL Vo = - (Rf/R1 ) Vi 第1步：假定可以满足理想条件 通过列写电路（回路节点）方程组，可解得： 本课题中的运算放大器电路设计——第1步（回顾上讲） * 反相放大器电路-可变增益 Vi Vo R1 Rf Vo = - (Rf/R1 ) Vi R11 R12 K1 K2 R13 R14 K3 K4 初期试验时可利用导线通断 利用CD4066，开关状态可受单片机控制 共15种有效状态 Rf R1 取值？ 在理想化条件下，只要保证两者比值适当 实际上呢？ RL 运用理想运放模型进行定量化设计 第1步：假定可以满足理想条件 本课题中的运算放大器电路设计——第1步（回顾上讲） * 第2步：考虑理想模型与实际运放的差异 理想运放模型假设 实际运放（以741为例） 输入阻抗 输出阻抗 开路电压增益 输出电压范围 输入电压范围 输入失调电压 ∞ 0 ∞ 未限制 未限制 0 输入失调电压：当使Vo = 0 时，V+与V-的差值；会导致增益误差，当输入较小时相对误差更大。 典型值：2 MΩ 几十 Ω 典型值：100 dB （约10万倍） -Vs Vo Vs (±Vs电源电压） -Vs Vi Vs 几 mV (1) (2) (3) (4) (4) 本课题中的运算放大器电路设计——第2步（接上讲） * 实际运放（以741为例） 输入阻抗 输出阻抗 开路电压增益 输出电压范围 输入电压范围 输入失调电压 ∞ 0 ∞ 未限制 未限制 0 典型值：2 MΩ 几十 Ω 典型值：100 dB （约10万倍） -Vs Vo Vs (±Vs电源电压） -Vs Vi Vs 几 mV (1) (2) (3) (4) (4) (1) 不能无条件当作无穷大，R1 Rf Ri ，建议取几千到几十千欧姆 Vi Vo -Vs Vs VoM -VoM 是渐变，不是突变 (4) 综合考虑各因素，Vi 取1V左右 (2) 不能无条件当作0，RL Ro ，建议取10-20 KΩ (3) Vi-Vo关系，输出有限幅，当Vs=5V，VoM ≈ 4.2V 理想运放模型假设 第2步：考虑理想模型与实际运放的差异 本课题中的运算放大器电路设计——第2步（接上讲） * 解读DATA SHEET了解LM741特性 一般性描述General Description 引脚分布Connection Diagrams：可对应物理尺寸阅读 典型应用Typical Application 极限指标Absolute Maximum Ratings 电气特性Electrical Characteristics：前页的指标主要在这里找 器件内部原理图Schematic Diagram 物理尺寸Physical Dimensions DATA SHEET之各部分（以 NationalSemiconductor 的版本为例） ★ ★ ☆ ☆ △ △ ★ 精读 ； ☆ 选读； △ 浏览 ★ 运算放大器及其应用电路设计——使用第一手资料 * 解读DATA SHEET了解LM741特性 一般性描述General Description 引脚分布Connection Diagrams：可对应物理尺寸阅读 典型应用Typical Application DATA SHEET之各部分（以 NationalSemiconductor 的版本为例） ★ ★ 例如： LM74