ADI模拟实验中等题+进阶题
该项目使用了分立元件,实现了模拟实验的设计,它的主要功能为:模拟实验。
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模拟电路
小熊熊
更新2024-07-30
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中等题:

传感器放大电路

理论基础

AD8226传感器放大电路如图1所示,其中可变电阻R代表传感器。要求当R相对于其他三个电阻的偏差为1%时,放大器产生2V的输出电压。更多内容可参见附件。

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实验步骤

1. 按照图1,在面包板上搭建电路(电桥上的四个电阻为等值电阻,其中一个电阻为可变电阻,RG为可变电阻),并检测电路。

2. 接入ADALM2000的5V电压。

3. 用电压表测量电路的输出电压,调节可变电阻,使输出电压接近零。

4. 调节可变电阻,使其值改变1%,调节RG,使输出电压为2V。

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调整可变电阻,输出最低可调到34mV

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可变电阻改变1%后,调整可变电阻Rg,输出可调至接近2V。

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进阶题:

LT3080典型应用

理论基础

LT3080是一款可调、1.1A、低压差稳压器,其典型应用电路如图1所示。更多内容可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

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5v供电下,最大电压可以调到3.692V,最低可以调到0.763V.


ADP3300典型应用

理论基础

ADP3300是一款高精度anyCAP®50mA低压差线性稳压器,其功能框图如图1所示。更多应用电路可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

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可以稳定降压至3.324V。



OP484典型应用

理论基础

OP484是一款单电源、4MHz宽带放大器,具有轨对轨输入和输出特性,其引脚配置如图1所示。更多应用电路可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

 

我选择搭建一个电压跟随器。

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输入信号(显示offset -1V)与输出信号同步。

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AD654典型应用

理论基础

AD654是一款电压-频率转换器,其功能框图如图1所示。更多应用电路可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

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使用单电源5V供电,CR1, R1, RCOMP可省略

元器件选用:R2 = 10K可调,CT = 47nF,Rpu = 10K

VIN = 100mV,理论F = 1000*100/(10*10*47)=21.28Hz

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实际输出频率与理论输出频率差别不大。



AD8210典型应用

理论基础

AD8210是一款单电源差分放大器,适合于存在大共模电压的情况下,放大小差分电压。其功能框图如图1所示。AD8210典型应用电路可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

 

选用高端单向电流测量电路来测试芯片。采样电阻和负载分别使用一个5K电位器与一个5M大电阻来进行模拟。

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供电为5V时,实际测得采样电阻分压为5.05-4.95 = 100mV,而AD8210输出2V,基本满足5V/250mV。



LTM8067典型应用

理论基础

LTM8067是一款输入电压3~40V隔离式μModule DC-DC转换器,其原理框图如图1所示。LTM8067的典型应用如图2所示。更多内容可参见附件。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

 

由于电源内部是隔离的,因此可以直接将输出正极接地,作为负电压电源使用。

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输入正5V电压,通过调整可以产生负3.3V输出。

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TMP01典型应用

理论基础

TMP01是一款低功耗可编程温度控制器,其功能框图如图1所示。

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TMP01应用电路请参见附件。

实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

 

电阻取值与计算方法如下。

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电压与温度对应关系如下

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实际我使用两个电位器设置HIGH LOW温度,用一个对地电阻设置Iverf

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参考上表,1.522V对应约为25-30度之间的室温。

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高温,低温信号可以正常触发。

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LT1054典型应用

理论基础

LT1054是一款单片的、双极型的、开关电容电压转换器和稳压器,它的应用包括:电压逆变器、电压稳压器、负电压倍增器和正电压倍增器,它的原理框图如图1所示。

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这里给出了LT1054的一种典型应用——双电源倍增器,电原理图如图2所示。更多内容可参见附件。

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实验步骤

1. 按照图2,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照图2,接入电源电压。

3. 用电压表测量输入电压和输出电压,并记录。

4. 用示波器测量输出电压纹波,并记录。

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该电路可在输入5V时产生正负9V电压输出。

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电源波纹使用M2K无法观测到,可以忽略。

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AD592应用电路

理论基础

AD592是一款精密集成温度传感器,其典型应用电路可参见附件。

 

实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

 

元件引脚如下图:

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温度与电流对应关系如下:

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将电压校准到10mv/K。当前温度299K = 26摄氏度。

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心跳监测电路

理论基础

心跳监测设备通过夹在指尖上的电路来实时监测心跳。该设备让光线穿过手指,然后测量被吸收光的多少,由此便能实现心跳监测功能。因为当心脏驱动血液经过手指时,测量值会发生上下波动。实验使用了红外LED和光电晶体管,LED发出的光穿过手指,由光电晶体管进行检测。光电晶体管就像一个可变电阻,根据接收到的光来传导不同大小的电流。


从光电晶体管的集电极可以获取随心跳变化的电压。将获得的小信号用作电路的输入,然后再经过以下几个环节,如图1所示。


前置放大器:来自心跳监测设置的输出信号通过串联电容耦合,并使用负反馈电阻(R3)放大。

低通滤波器:去除高频(噪声)的RC滤波器。

电压跟随器:缓冲低通滤波器的输出,并以低输出阻抗再现该电压。

带低通滤波器的反相放大器:放大电压信号并去除高频噪声。

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1. 按照图1,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 接入电源电压。

3. 将指尖放在红外LED (D1)和光电晶体管(Q1)之间,发射器和接收器应对齐并且指向彼此。

4. 观察第三级运算放大器(U3)输出端的电压波形。

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双电源供电,心跳频率约为1hz

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参考答案

实验电路仿真

瞬态分析:确定电路的总增益

交流分析:电路的幅频特性

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11488mv / 5mv = 2297.6

电路总增益 67.4 dB

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麦克风放大器

理论基础

驻极体是一种电容式麦克风,它包括一个开漏FET前置放大器,需要在其输出端和5 V电源之间连接一个阻值为680 Ω至2.2 kΩ的漏极电阻RD,这里我们选择2.2 kΩ。当采用5V电源电压时,漏极电压约为4.5V。之后构建一个交流耦合同相运算放大器,电压增益为10,其输出端有一个环内射极跟随器,并且与扬声器进行交流耦合。电路如图1所示。


由于放大器采用了5 V单电源供电,所以,运算放大器直流电平偏置到2.5 V的中间电压,并且输入、输出和反馈信号均进行交流耦合。

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实验步骤

1. 按照图1,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 为了检测放大器的功能,可先拆下麦克风和扬声器。

3. 接通5V电压,信号源设置为正弦波,峰峰值为50mV、频率为200Hz。用示波器观察输入电压和输出电压,并记录。

4. 适当调整正弦波的幅度,直到观察到波形双向限幅。

5. 将麦克风和扬声器连接到电路中,然后将扬声器移到麦克风前面,直到出现声音反馈。

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输入峰峰值5mv,输出峰峰值534mv,放大倍率约为10倍。

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输入信号峰峰值580mV时出现双向限幅。

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参考答案

实验电路仿真。

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放大倍数与双向限幅情况与实际实验结果相似。



三角波发生器

理论基础

这里所介绍的三角波发生器是以AD654电压-频率转换器IC为基础的。AD654的常规输出是OC数字方波信号。而AD654的内部时序电路使用一个斜坡发生器,此内部斜坡波形是在AD654连接到引脚6和7的外部时序电容上以差分形式提供的。我们可以使用AD8226仪表放大器来缓冲该差分信号并将其转换为单端信号。电路如图1所示。

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实验步骤

1. 按照图1,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照图1接入电源电压。

3. 用示波器观察输出波形,并记录。

4. 调整可变电阻R12,观察输出波形,并记录。

5. 调整电阻R16,使输出三角波幅度最大,并记录。

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调整R12改变三角波频率。

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最大波幅:峰峰值5.020V

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TDA2030典型应用电路

理论基础

TDA2030是一款高保真音频功率放大器,其典型应用电路有OTL、OCL和BTL功率放大器。

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实验步骤

1. 按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试,并记录。

4. 测量电路的幅频特性曲线。

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放大倍数约为50倍。

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LM386集成功率放大器

理论基础

集成功率放大器具有温度稳定性好,电源利用率高,功耗较低,非线性失真较小等突出优点,应用范围十分广泛.集成电路功率放大器一般由一个高增益的小信号放大器和一个甲乙类的推挽输出级构成。


LM386 的内部电路及引脚图如图1所示。

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静态时,输出电压约为电源电压的一半。

动态时,电压放大倍数为

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1脚和8脚是LM386的增益控制端,通过在1脚和8脚之间接入不同的电阻,或将其交流短路/开路即可获得不同的增益。

 

实验步骤

1. 静态值

电路如图2所示.令信号源电压为零,将3脚对地短路,电源电压VCC为6V,实测电源电流和输出端静态电压。

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2. 增益范围

电源电压VCC为12V,输入电压幅值为0.02V,频率f为1kHz的正弦波,负载RL开路。

当1、8 脚开路时,电路具有最小增益,测量输出电压峰峰值,求得电压放大倍数(约为20),如图3所示.

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当1、8 脚之间接入33μF电容(交流短路) 时,电路具有最大增益,测量输出电压峰峰值,求得电压放大倍数(约为200),如图4所示。

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3. 带宽

在电源电压VCC为6V,1、8 脚开路条件下,利用ADALM2000的网络分析仪,对LM386测试幅频响应曲线,求得带宽。


电路使用LTM8067进行供电,需拆除板上的负载电阻,负责功耗过高。

静态输出测量:

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最小增益动态测试,实测放大倍数约为20倍。

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最大增益动态测试,实测放大倍数约为200倍。

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使用幅频特性曲线测试带宽,由于手里芯片是改良版本,贷款较高,约为600khz。

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参考答案

实验电路仿真

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