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。

（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, R S1 , R S2 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