运算放大器信号运算与变换电路.

第2章模拟电路制作实训

2.1 运算放大器基本运算电路

2.1.1 实训目的与器材

实训目的：制作一个基于MCP6021运算放大器的基本运算电路实验模板[16]。

实训器材：常用电子装配工具，万用表，示波器。基本运算电路实验模板元器件清单如表2.1.1所列。

表2.1.1 基本运算电路实验模板元器件清单

2.1.2 MCP6021运算放大器的基本特性

MCP6021（MCP6022、MCP6023和MCP6024）是高性能的轨对轨输入/输出运算放大器，带宽为10 MHz，噪声为8.7（10 kHz），低失调电压为±500~

±250μV，总谐波失真为0.00053%，电源电压范围为2.5V ～5.5V ，采用PDIP 、SOIC 和TSSOP 封装，引脚端封装形式如图2.1.1所示。

图2.1.1 MCP6021引脚端封装形式

2.1.3 基本运算电路实验模板电路结构

基本运算电路实验模板电路如图2.1.2所示。基本运算电路实验模板可以构成的一些运算放大器电路如图2.1.3所示。

图2.1.2 基本运算电路实验模板电路

（a ）反相放大器电路

（b ）同相放大器电路

（c ）电压跟随器电路

（d ）反相比较器电路

（e ）同相比较器电路

（f ）反相微分电路

（g ）同相微分电路

图2.1.3 基本运算电路实验电路结构

2.1.4 基本运算电路实验模板的制作步骤

1．印制电路板制作

按印制电路板设计要求，设计基本运算电路实验模板电路的印制电路板图，一个参考的基本运算电路实验模板电路PCB 图如图2.1.4所示。印制电路板制作过程请参考“全国大学生电子设计竞赛技能训练”一书。

2．元件焊接

按图2.1.4（a ）所示，将元器件逐个焊接在印制电路板上，元件引脚要尽量的短。元件焊接方法与要求请参考“全国大学生电子设计竞赛技能训练”一书有关章节。注意：元器件布局图中所有元器件均未采用下标形式。

（a ）元器件布局图

（b ）顶层PCB 图

（c ）底层PCB 图

图2.1.4 基本运算电路实验模板电路PCB 图

2.1.5 实训思考与练习题：制作求和运算电路实验模板

试采用MCP6021制作一个求和运算电路实验模板，一个参考的设计电路和PCB 图[16]如图2.1.5所示。实验的求和电路结构如图2.1.6所示。求和运算电路实验模板元器件清单与表

2.1.1相同。补充的实验求和电路元件清单如表2.1.2所列。

表2.1.2 实验求和电路元件清单

（b ）元器件布局图

（a ）电原理图

（c ）顶层PCB 图（d ）底层PCB 图

图2.1.5 求和运算电路实验模板电路和PCB 图

（a ）反相求和放大器电路

（b ）同相求和放大器电路

图2.1.6 实验的求和电路结构

2.1.6 实训思考与练习题：制作差分放大器电路实验模板

试采用MCP6021制作一个差分放大器电路实验模板，一个参考的设计电路和PCB 图[16]如图2.1.7所示。差分放大器电路实验模板元器件清单如表2.1.3所列。实验的差分放大器电路结构如图2.1.8所示，图中C S1 为0.1μF, RS1 , RS2 为 20.0 kΩ，R S3 为0.0 kΩ，R 1~R4、R L 为1.98

（a ）电原理图

（b ）元器件布局图

（d ）顶层PCB 图

（e ）底层PCB 图

图2.1.7 差分放大器电路实验模板电路和PCB 图

表2.1.1 符号 CP1 CR1, CR2, CU1,CU2,CS1 DP1 JP1, JP2 RR1, RR2,RS1, RS2 RS3 U1 U2 U1插座 R1~R4, RISO, RL CL 差分放大器实验模板元器件清单参数

1µF,10%,25V, X5R,0805，陶瓷电容器 0.1µF,10%,25V, X7R,0805，陶瓷电容器稳压

二极管，6.2V, 350mW ,SOT-23 插头20.0kΩ ,1/8W ,1% 0805,SMD,电阻

10.0kΩ ,1/8W ,1% 0805,SMD,电阻 MCP6021,SOT-23-5, 运算放大器 MCP6021 SOIC-8, 运算放大器 8-DIP,镀锡根据实验电路要求配置根据实验电路要求配置数量 1 4 1 2 4 1 1 1 1 6 1 （a）差分放大器电路结构（b）源配置电路结构图2.1.8 实验的差分放大器电路结构