集成运放参数测试仪

目录一．方案比较与论证-----------------------------------------------3 二．理论与分析计算-----------------------------------------------4 三．电路图及设计文件--------------------------------------------6 1．硬件实现-----------------------------------------------------6 2．软件实现-----------------------------------------------------8 四．测试数据与结果分析-----------------------------------------9 五．参考文献--------------------------------------------------------9 六．附录-------------------------------------------------------------10 附录A测试仪器---------------------------------------------10 附录B 参考文献--------------------------------------------10附录C 软件程序--------------------------------------------10集成运放参数测试仪摘要: 此集成运放测试仪采用“辅助放大器”的测量方法，能测试V IO(输入失调电压)、I IO(输入失调电流)、A VD(交流差模开环电压增益)和K CMR(交流共模抑制比)四项基本参数，符合了题目的要求。

可对各种通用型集成运放主要参数进行测量，具有较好的精度，稳定度和测量范围。

本设计由四个模块电路组成：集成运放参数测试电路、信号源发生电路、单片机控制电路、显示与键盘电路。

关键词：集成运放参数测试信号源显示单片机Integrated operational amplifier parameter measurement systemAbstract: 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 microcomputer controlled and a circuit of keyboard and display .It is proved to be precise measured four parameters of V IO、I IO、A VD and K CMR . Both the hardware and the software of the system are designed with modules.The parameter measurement system of integrated operational amplifier is characteristic of its high precision performance and fine stability.Key words: Integrated operational amplifier circuit Parameter measurement Signal resource Display Single-chip microcomputer一方案论证与比较1.1 对于信号源发生电路的方案论：方案一：利用FPGA来实现，通过DDS技术产生频率和幅度一定的信号源，用于对运算放大器的参数测量。

此方案的优点是：完全依靠于数字化的测量，处理速度快，实时性好。

缺点是：成本高，针对本题目的要求，完全可采用通用性好，性价比较高的电路。

方案二：用AD9850生成频率为5HZ、电压有效值为4V的正弦波。

采用AD9850的最大优点是频率可控，一般不需要外界的附加电路便可以实现，给电路的设计带来方便，缺点是：实时性较差、系统复杂，造价稍高，需要较多的开发经验。

方案三：采用8038集成函数发生器产生信号源信号，频率的设置利用外围电阻、电容值的计算来实现。

通用性较好，价格较为适宜。

其产生的5HZ的正弦波符合要求，频稳度比较好，是一款很具实用性的应用电路。

对以上三种方案的性价比进行比较，以及对题目要求所能达到的符合度，我们决定采用第三套方案。

利用尽量通用而价格较低的器件来达到设计的要求。

对于集成运放测试电路，在多方面比较了其它测量电路之后，我们决定采用对标准电路进行改进组合，从而进行四组基本参数的测量的方式。

1.2 控制电路的方案论证方案一用单片机控制八位或十位AD转换器（AD0809等），优点：易购买，而且价格便宜。

缺点：八位AD转换是并行输出，占用单片机的接口太多，而且精度不高，远远小于题目的要求。

在此电路设计中单片机要控制显示部分和开关部分，需要接口较多，不能再被AD转换过于占用。

故未采用此电路。

方案二单片控制AD774，此芯片是十二位AD转换，能够进行高速的AD转换，可达8us,并且具有0—10V和0——20V两档可选模拟量通道输入，精度较之八位和十位AD转换器要高出许多，鉴于以上两点，我们采用了AD774。

1.3 显示部分方案论证方案一用74LS164(或74HC164)驱动4位LED显示.此方案为静态显示，共需要四片74LS164,这样就会导致电路连线复杂,易出错.方案二用CD4511驱动四位LED 数码管进行动态显示.此方案虽硬件电路稍显简单,但其动态显示并不足够稳定.方案三采用由MAXIM 公司生产的专用数码管显示MAX7219驱动电路解决上述问题 。

MAX7219是八位串行共阴LED 数码管动态扫描驱动电路，其峰值段电流可达40mA ，最高串行扫描速率为10MHz ，典型扫描速率为1300Hz ，仅使用单片机3个I/O 口，即可完成对八位LED 数码管的显示控制和驱动，而且亮度可控，数码管扫描位数可选， 线路简单，控制方便，外围电路仅需一个电阻设定峰值段电流，同时可以通过软件设定其显示亮度；还可以通过级联，完成对多于八位的数码管的控制显示。

值得一提的是，当工作于关闭（SHUTDOWN)方式时，不仅单片机仍可对其传送数据和修改控制方式，而且芯片耗电仅为150uA 。

具体接法见图3-5二 理论分析与计算2.1 V IO 、I IO 电参数测试原理图R f图2-1① 在K 1、K 2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V L0 ，则有：L0fi i IO V R R R V ⋅+=② 在K 1、K 2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V L0 ；在K 1、K 2断开时，测得辅助运放的输出电压记为V L1，则有：RV V R R R I L0L1fi i IO -⋅+=2.2 A VD 电参数的测试原理与测试原理图图2-2设信号源输出电压为V S ，测得辅助运放输出电压为V L0，则有)dB (lg 20⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⋅=i f i LO S VD RR R V V A 2.3 K CMR 电参数的测试原理与测试原理图图2-3设信号源输出电压为V S ，测得辅助运放输出电压为V L0，则有)dB (lg 20⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=i fi LOS CMR RR R V V K 2.4 正弦波频率参数计算：图2-4正弦波信号发生器f=0.33/RC 当f=5HZ 时 RC=0.066 取C=1UF 则R=66K由于可能存在误差所以我们选择了100K 的电阻进行微调控制。

2.5 OPO7参数设置因为ICL8038输出的正弦波的有效值达不到4V ，所以我们采用了一级运放OP07，设定放大比例系数为1-5。

取电阻值R=10K ，Rf=50K 可调这样通过调节Rf 的值来使信号源的最后测试端的值达到要求。

三 电路图及设计文件本设计主要是由四个部分构成：测试电路，控制电路，显示电路，信号源电路。

整体框图如图3-1：3.1整体框图被测运放键盘与显示控制电路运放参数测试电路信号源图3-1基本框图3.2硬件部分3.2.1信号源利用ICL8038产生正弦波信号。

它是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从0.001Hz～300kHz 的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。

电路如图3-2,频率由RA，RB和C的值来设置。

具体参数计算在理论分析和计算可见。

图3-2正弦波信号发生器3.2.2控制电路测试电路是将题目AD744的原理图稍加修改，进行整合，如图3-3。

用继电器开关的导通与闭合来控制测试电路的不同状态。

从而利于单片机来控制各继电器的状态。

将测试电路输出的量输送给12BIT的AD774进行模数转换，采用12BIT的AD转换器使整个电路的测试精度大大提高了。

图3-3运放参数测试电路控制部分采用键盘控制，在按下指定的键时控制电路会控制单片机去进行不同参数的计算，如此使得参数测量操作简单明了。

如图3-4图3-4 AD转换显示电路采用MAX7219驱动显示，由于MAX7219能同时驱动多个数码从而简化的接线，另外它只需要三个单片机接口控制，减少烦琐的驱动。

图3-5 MAX驱动显示3.3 软件部分流程图图3-6软件流程图四测试数据与测试方法4.1 对频率是5HZ，幅值是4V的信号源的测试测量数据：频率在5HZ和5.012之间有效值在3.964V4.04之间测试结果经计算后误差都在百分之一以内，完全符合题目规定的标准。

4.2 对作为标准的一组电路的测试分别测量根据原理图提供的电路测量。

测试结果如下：表一：测量数据表v V I A KCMdigital1 0.031V 0.1Mvdigital2 O.219V 6.3Nadigital3 0.07V 86dBdigital4 0.047V 90Db (被测运放为HA17741)五参考文献[1] 胡汉才.单片机原理及其接口技术. 清华大学出版社，1996.[2] 南建辉熊鸣王军茹.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社，2004.[3] 李永敏.检测仪器电子电路.西北工业大学出版社，1996.[4] 清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2001.六附录附录A 元器件列表MAX7219LED数码管继电器运放OP07HA17741ICL8038AT89S52三极管：8050晶振（12M）开关：单刀开关复位开关可调电阻：100K 1K电阻：1M 30K 10K 100Ω 330Ω 1K电容：10μF 5PF 104 1μF附录B 测试仪器1．(YB54100)数字式示波器 1个江苏扬中2．(YB1602P)功率函数信号发生器 1个江苏扬中3．(DT930F+)数字式万用电表 1个江苏扬中4．(YB1732A3A)稳压电源 1个江苏扬中5．(TPE-AD3)电子技术学习机 1个清华大学6．(E6000-L)伟福 1个北京革新科技有限公司7．SUPERPRO-GH 1个北京革新科技有限公司附录C 程序ORG 0000HAJMP STARTORG 0003H ;中断入口LJMP KEYINT0ORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETIORG 0050HSTART:SETB EA ;CPU中断开放SETB IT0 ;外部中断0边沿触发SETB EX0 ;外部中断0中断允许WAIT:SJMP WAIT ;等待有键按下;键盘子程序部分KEYINT0:MOV 10H,#00HMOV A,P1JB ACC.4,SET1MOV 10H,#00H ;(10H)为跳转偏移量SETB P2.6 ;继电器开关控制测VioCLR P2.5SETB P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET1:JB ACC.5,SET2MOV 10H,#01HCLR P2.6 ;测IioCLR P2.5SETB P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET2:JB ACC.6,SET3MOV 10H,#02HSETB P2.6 ;测AvdSETB P2.5CLR P2.4SETB P2.3SJMP AD774SET3:JB ACC.7,WRODEALMOV 10H,#03HSETB P2.6 ;测KcmrSETB P2.5SETB P2.4CLR P2.3SJMP AD774WRODEAL:MOV 10H,#00H ;出错处理SETB P2.6 ;测VioCLR P2.5SETB P2.4SETB P2.3;AD774 将模拟量转换为数字量转换结果-->(20H21H) AD774:LCALL DELAYCLR P3.6CLR P3.7NOPNOPMOV A,#7CHMOV R1,#20H ;输入数据区始址送R1MOV DPTR,#7DH ;12位的高8位的地址送R0MOVX @DPTR,A ;启动AD转换LOOP:JB P2.7,LOOP ;若STS=1，则连续查询MOVX A,@DPTR ;读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 ;修改输入数据区始址MOVX A,@DPTR ;读12位的低4位送AANL A,#0F0H ;屏蔽低4位MOV @R1,A ;存入21H;散转处理CONTIN:MOV DPTR,#TABDEALMOV A,10HMOV R1,ARL AADD A,R1JMP @A+DPTRTABDEAL:LJMP VIOLJMP IIOLJMP A VDLJMP KCMR;VIO处理程序VIO:MOV 30H,20HMOV 31H,21HMOV R2,#00HMOV R3,20HMOV R4,21HMOV R5,#00HCLR CRRC 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进行误差调整MOV R7,#60LCALL NDIV1MOV A,R4MOV R2,AMOV A,R5MOV R3,ALCALL CBCDMOV A,R6ANL A,#0FHMOV 50H,AMOV A,R6SWAP AANL A,#0FHMOV 51H,AANL A,#0FHADD A,#80HMOV 52H,AMOV A,R5SWAP AANL A,#0FHMOV 53H,ALCALL MAX7219RETI;IIO处理程序IIO:MOV A,21HCLR CSUBB A,31HMOV R5,AMOV A,20HSUBB A,30HMOV R4,AMOV R2,#00HMOV R3,#00HMOV R6,#03H ;取986进行误差调整MOV R7,#0DAHLCALL NDIV1MOV 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,#0FHMOV 52H,AMOV A,R5SWAP AANL A,#0FHADD A,80HLCALL MAX7219RETI;A VD处理程序A VD:MOV A,20HSWAP AMOV R2,AMOV A,21HSWAP AANL 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处理程序KCMR:SJMP A VD ;Avd与Kcmr计算公式相同DB 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,07H,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,06H ;DB 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,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,06H ;DB 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,59H,59H,59H,59H ; TABDB2:DB 00H,78H,18H,83H,58H,38H,23H,09H,98H,87H DB 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,69H,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,79H ;DB 78H,77H,76H,75H,74H,73H,73H,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 32H,31H,31H,30H,30H,29H,29H,28H,28H,27HDB 27H,26H,26H,25H,25H,24H,24H,23H,23H,22HDB 22H,21H,21H,21H,20H,20H,19H,19H,18H,18H ;DB 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;二进制转换为BCD码子程序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;延时DELAY:MOV R7,#03HDELAY1:MOV R6,#0FFHDELAY0:DJNZ R6,DELAY0DJNZ R7,DELAY1RET;无符号数除法（R2R3R4R5）/（R6R7），商在R4R5，余数在R2R3 NDIV1:MOV A,R3CLR ASUBB A,R7MOV A,R2SUBB A,R6JNC NDVE1MOV B,#16NDVL1:CLR CMOV A,R5RLC AMOV R5,AMOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R3RLC AMOV R3,AXCH A,R2RLC AXCH A,R2MOV F0,CCLR CSUBB A,R7MOV R1,AMOV A,R2SUBB A,R6JB F0,NDVM1JC NDVD1NDVM1:MOV R2,AMOV A,R1MOV R3,AINC R5NDVD1:DJNZ B,NDVL1CLR F0RETNDVE1:SETB F0RET;MAX7219显示子程序部分MAX7219:DIN BIT P2.1CLK BIT P2.0LOAD BIT P2.2LED_BF EQU 50HAJMP MAINMAIN:MOV SP,#70HLCALL PROCESSLCALL DISPLAYNOPRETPROCESS:MOV A,#0BH ;设置扫描界限MOV B,#03HLCALL W_7219MOV A,#09H ; 设置为全译码方式MOV B,#0FFHLCALL W_7219MOV A,#0AH ; 设置亮度MOV B,#04HLCALL W_7219MOV A,#0CH ; 设置工作方式MOV B,#01HLCALL W_7219RET;显示子程序DISPLAY:MOV R0,#LED_BF ; 设置显示区首地址MOV R4,#01HMOV R3,#04HC_DISP:MOV A,@R0MOV B,AMOV A,R4LCALL W_7219INC R0INC R4DJNZ R3,C_DISPRETW_7219:NOPCLR LOADLCALL SD_7219MOV A,BLCALL SD_7219SETB LOADNOPRETSD_7219:MOV R6,#08HC_SD:CLR CLKRLC AMOV DIN,CNOPSETB CLKDJNZ R6,C_SDNOPRETEND。