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1、（创新管理）科技创新第组设计报告液晶（优品） 技术文件 完成时间：2006.5.31科技创新2 设计报告 制 项目名称：运算放大器增益的程序限制 第 设计小组编号：第 230 组 ）设计小组名单：林均元（组长） 周一峰 薛东岳冯晓俊陈天骢上海交通高校电子信息与电气工程学院（创新管理）科技创新第组设计报告液晶 摘要：本设计报告具体描述了增益可控线性放大器及其人机界面的主要功能与操作方法，系统硬件与软件的设计和实现方法及原理，系统的技术指标，系统基本功能的调试与进一步的精度调试及误差分析，心得体会等。关键词：增益可控线性放大器，单片机小系统，反相运算放大器，字符型液晶模块目 次 1.概述11.1
2、编写说明11.2 名词定义11.3 缩略语12.系统总体说明22.1 课题任务规定的设计要求22.2 实际完成后的功能22.3 系统的设计原理与分析22.3.1 系统的设计原理22.3.2 系统的总体结构22.3.3 系统的功能23.系统的硬件结构43.1 硬件总体结构43.2<增益可控放大器电路模块>描述43.2.1 功能描述43.2.2 接口定义43.2.3 技术要求43.2.4 集成电路管脚定义43.2.5 实现方式53.3<液晶显示电路模块>描述73.3.1 功能描述73.3.2 接口定义73.3.3 技术要求83.3.4 集成电路管脚定义83.3.5 实现方式
3、94.系统的软件结构104.1 软件总体结构和功能104.2 重要的全局变量104.3 流程逻辑104.4<定时中断 1>描述114.4.1 功能描述114.4.2 输入输出项描述114.4.3 数据结构114.4.4 调用函数说明114.4.5 流程图134.5<定时中断 0>描述134.5.1 功能描述134.5.2 输入输出项描述134.5.3 数据结构134.5.4 调用函数说明144.5.5 流程图145.系统功能及技术指标测试155.1 测试项目155.2 测试的资源155.3 测试方法155.4 测试结果及分析156.开发工具176.1 硬件开发工具176
4、.2 软件开发工具177.调试过程188.致谢219.参考资料2210.附录2310.1 程序清单2310.2 课程学习心得331. 概述 1.1 编写说明 本文的主要内容是对增益可控线性放大器及其人机界面作出说明以及对该试验的心得体会。撰写此文的目的是为了对此次试验做一个全面的总结，便于老师检查试验状况，刚好发觉问题给与指导，并作为日后参考资料。本文适合于任何有肯定电路基础学问，有爱好了解增益可控线性放大器实现方法的电子爱好者。1.2 名词定义 单片机小系统：以单片机为核心的一块系统板，包括外部扩展存储器，外部扩展接口，译码器，输入输出插座，按键，四位数码管等。七段显示数码管:共阳的 abc
5、defg 七段，通过加上 5V 电压点亮发光。可变增益放大器电路：应用μ A741 与 4066 两芯片来实现由单片机小系统来限制的增益可控放大器的电路。字符液晶显示模块：通过输入数据和指令来实现所需的字符显示，由液晶屏、限制驱动电路组成的模块。1.3 缩略语 k：千，数值单位，10 3u：微，数值单位，10 -6m：毫，数值单位，10 -3C：电容 R：电阻 DC：直流电 PCB：印刷线路板 LCD：字符液晶显示模块 4066：半导体四重双向转换开关芯片 μ A741：运算法大器芯片 8255：通用可编程并行输入/输出接口芯片2. 系统总体说明 2.1 课题任务规定的设计要求 通
6、过单片机小系统板上供应的人机操作界面，设置放大器的增益等级，相应的增益等级在单片机小系统板上的数码管与液晶屏上显示。详细指标要求：最低增益小于 0.15 倍；最高增益大于 1.45 倍； 放大器的增益至少包括 15 个标准值等级：从 0.1 倍至 1.5 倍，以 0.1 为间隔共 15 种； 各等级的实际增益值与标准值比较，误差应小于 3%，且越精确越好。12.2 实际完成后的功能 实现了通过小系统板上的按键设置放大器的增益等级，并在数码管与液晶屏上显示增益等级。详细指标：最低增益为 0.1 倍；最高增益大于 1.5 倍，共 15 个增益等级，以 0.1 为间隔； 各等级的实际增益值与标准值比
7、较，误差小于 1%。2.3 系统的设计原理与分析 2.3.1 系统的设计原理 本系统是由单片机限制的增益可控放大器系统，可以依据用户的按键输入，通过单片机的处理，分别输出到数码管与液晶显示模块，以显示相应的增益等级，并输出信号来限制增益可控放大器电路模块，实现 0.1 倍到 1.5 倍，共个增益等级的电压输出。2.3.2 系统的总体结构 系统总体结构如图 2.1 所示。系统的输入为四个按键输入与电压输入 V i 。系统的运算处理在单片机内完成。系统的输出分为三部分：数码管增益等级的显示，LCD 增益等级的显示，增益可控放大器电路模块的输出增益电压 V o 系统的通信由三条十芯的数据线来实现各个
8、模块间的通信。图 2.1 系统组成结构框图 2.3.3 系统的功能 1) 可控增益放大器：在单片机的限制下，将输入电压 Vi 按指定的增益等级增益到输出电压Vo。2) 键盘：共有四个按键，第一个按键使增益等级达到最大（1.5 倍），其次个按键使增益等级达到最小（0.1 倍），第三个按键使增益增大一个等级，第四个按键使增益减小一个等级。3) 数码管显示：显示详细的增益等级值(如1.3）4) 液晶显示：开机滚动画面显示，分两行显示增益等级值（如Amplifyscale: a=1.3)3. 系统的硬件结构 3.1 硬件总体结构 硬件总体结构如图 3.1 所示。系统由三大部分组成：单片机小系统、增益可
9、控放大器电路模块、液晶显示电路模块。其中单片机小系统主要包括单片机，按键，数码管与输入输出口，主要有信号输入，信号处理，限制信号输出等功能。增益可控放大器电路模块：实现在单片机的限制下将输入电压 V i 增益到输出电压 Vo 的功能。液晶显示电路模块：实现在单片机的限制下，开机滚动画面和增益等级的显示功能。单片机小系统的限制信号通过单片机上的 P325 四个口输出到增益可控放大器电路模块，而单片机小系统与液晶显示电路模块间的通信则由 8255 的 PA，PB 口实现。图 3.1 系统硬件总体结构图 3.2 <增益可控放大器电路模块>描述 3.2.1 功能描述 1) 从单片机小系统接
10、收 4 个限制信号 2) 依据 15 种限制信号排出 15 种不同的电阻并联组合 3) 将输入电压 Vi 依据增益等级增益到输出电压 Vo 3.2.2 接口定义 本模块用 IDC10 插座与单片机小系统的 P1 插座通过 IDC10 扁平电缆连接，使插座上的 7、8、9、10 脚与单片机的 P3 的 2、3、4、5 口连接。另有两个一芯跳线棒，用于测量输入电压与输出电压。3.2.3 技术要求 输入电压：-3V3V 输出电压：-4.5V4.5V 响应时间：μ s 级 3.2.4 集成电路管脚定义 1）CD4066 管脚定义：4066 共有 14 个管脚，其中 2 个为电源端，其余 12 个
11、为 4 组开关，如图 3.2 所示。图 3.3 芯片 4066 管脚定义图 21. 7，14 号管脚为集成电路供电端，14 号管脚接 5V 电压；7 号管脚接地。2. 1，2，13 号管脚限制一个开关，在本电路中限制电阻 R1=10KΩ。其中，1 号，2 号管脚为开关输入、输出端，13 为限制端。3. 10，11，12 号管脚限制一个开关，在本电路中限制电阻 R2=5KΩ。其中，10 号，11号管脚为开关输入、输出端，12 为限制端。4. 3，4，5 号管脚限制一个开关，在本电路中限制电阻 R3=2.5KΩ。其中，3 号，4 号管脚为开关输入、输出端，5 为
12、限制端。5. 6，8，9 号管脚限制一个开关，在本电路中限制电阻 R4=1.25KΩ。其中，8 号，9 号管脚为开关输入、输出端，6 为限制端。2）μ A741 管脚定义：μ A741 的管脚定义如图 3.3 所示：图 3.3 增益器μ A741 管脚定义图 34，7 号管脚为集成电路供电端，7 号管脚接 5V 电压；4 号管脚接-5V 电压。2，3 号管脚为输入端子，2 号管脚为反相输入端子接输入电压 V i ，3 号管脚为非反相输入端子接地 6 号管脚为输出端子，输出输出电压 Vo。1，5 号管脚为补偿调整端子，接 10KΩ的电位器。48 号管脚为
13、为空。3.2.5 实现方式 初步实现方案：查阅资料后，由于要实现增益等级从 0.1 倍到 1.5 倍的改变，确定采纳反相放大器来实现。反相放大器电路如图 3.4 所示。在反相输入端子经电阻 Ri 加入输入电压 V i， 在输出端子得到输出电压Vo，其增益倍数 A= - ，即 Vo= - V i 。5 图 3.4 反相放大器电路 6考虑用 4066 中的 4 组开关的 15 种开闭合排列，与 4 个适当的电阻组成电阻组代替 Ri，以实现增益等级的该变。有 4 个电阻串联与 4 个电阻并联两种方案，在查阅了 4066DATASHEET 之后，发觉开关的通路电阻较大，在 200Ω左右，如
14、采纳串联方案会造成较大的系统误差，故最终采纳了 4 个电阻并联的方案，以减小误差。初步实现方案如图 3.5 所示。图 3.5 初步实现方案示意图 7详细电阻阻值确定：在查阅了 4066DATASHEET 之后，发觉开关的通路电阻较大，在 200Ω左右，而断路的电阻也非无穷大，在 500KΩ左右，为了减小误差，考虑运用 1KΩ到 10KΩ范围内的电阻。将 Rf 固定为 1KΩ，经过进一步计算得：R1=10KΩ，R2=5KΩ,R3=2.5KΩ,R4=1.25KΩ,各增益等级所需阻值与 4 个
15、电阻组合详细状况如表 3.1 所示。增益等级 各档的阻值（KΩ）电阻的组合 0.1 10.000 R10.2 5.000 R2 0.3 3.333 R1/R2 0.4 2.500 R3 0.5 2.000 R1/R3 0.6 1.667 R2/R3 0.7 1.429 R1/R2/R3 0.8 1.250 R4 0.9 1.111 R1/R4 1 1.000 R2/R4 1.1 0.909 R1/R2/R4 1.2 0.833 R3/R4 1.3 0.769 R1/R3/R4 1.4 0.714 R2/R3/R4 1.5 0.667 R1/R2/R3/R4 表 3.1 各增益等级所
16、需阻值与 4 个电阻组合表电路设计：实际的电路图设计如图 3.6 所示。 图 3.6 增益可控放大器电路模块的电路图设计 P1 为 IDC10 插座，P2 为测量输入电压 V i 的一芯跳线棒，P3 为测量输出电压 Vo 的一芯跳线棒。U2A，U2B，U2C，U2D 为 4066 的四组开关。R1,R2,R3,R4 对应图 3.5 中的 R1,R2,R3,R4，R5 为图 3.5 中反馈电阻 Rf。阻值由上文计算所得。R6 为 10KΩ的电位器，接μ A741 的 1，5 号管脚补偿调整端子，滑动端接-5V，起到微调作用，以减小误差。其电路如图 3.7 所示，其原理详见相关资
17、料。图 3.7μ A741 补偿调整电路示意图 8 3.3 <液晶显示电路模块>描述 3.3.1 功能描述 1. 接收单片机发出的指令与数据并反馈忙信息 2. 开机滚动画面显示Welcometousethisamplifer! 3.分两行显示增益等级值 （如增益等级值为 1.3 时显示Amplifyscale: a=1.3) 3.3.2 接口定义本模块用两个 IDC10 插座与单片机小系统连接。插座 1 与单片机小系统的 P5 插座通过 IDC10 扁平电缆连接，使插座 1 上的 6、7、8 脚与8255PA 的 5、6、7 口连接。插座 2 与单片机小系统的 P6 插座通过
18、 IDC10 扁平电缆连接，使插座 2 上的 1-8 脚与 8255PB的 0-7 口连接。3.3.3 技术要求 工作温度:-20-70 工作电流：60 80mA 工作电压：4.2 5V 9响应时间：ms 级3.3.4 集成电路管脚定义 液晶模块具体的管脚定义如表 3.2 所示 引脚号 符号 名称 功能 详细定义 1 Vss 接地 0V 接地 2 VDD 电路电源 5V 接 5V 电压 3 VEE 液晶驱动电压 对比度调整 接电位器滑动端 4 RS 寄存器选择信号 H:数据寄存器 L:指令寄存器 接 8255 的 PA5 口 5 R/W 读/写信号 H:读 L:写 接 8255 的 PA6 口
19、 6 E 片选信号 下降沿触发,锁存数据 接 8255 的 PA7 口 7-14 DB0-DB7 数据线 数据传输 接 8255 的 PB0-7 口 表 3.2 液晶模块管脚定义表 108255 部分管脚定义：11由于 8255 管脚较多，本报告中仅就所涉及的管脚加以说明。PA0-7，8255 的 A 并行数据口，其 5、6、7 号口连接液晶模块，输出限制指令 PB0-7，8255 的 B 并行数据口，其 0-7 号口连接液晶模块，输出显示字符与指令并从液晶读入忙标注符。D0-7，8255 数据线，双向三态，用来传送数据、限制字和状态字。本模块中 8255 工作在方式 0 下，限制 PA，PB
20、 口的输入、输出状态。RESET，8255 复位端，用于初始化 8255。3.3.5 实现方式 初步实现方案：液晶模块的实现方案基本参照指导讲义上的做法。由于单片机的输入输出口有限，运用 8255进行输入输出口的扩展，再将 8255 的 PA 与 PB 口与液晶电路模块连接。从而实现以单片机限制8255，再由 8255 传送指令与数据来限制液晶显示。实现方案如图 3.8 所示。图 3.8 液晶模块初步实现方案示意图 12 电路设计：实际的电路图设计如图 3.9 所示。图 3.9 液晶模块的电路示意图 13液晶模块的 1 号引脚接地，2 号引脚接 5V 电压，3 号引脚就调整对比度的电位器滑动端
21、，电位器的另两端分别接 5V 电压与接地。液晶模块的 3 条限制线，4，5，6 号引脚分别与插座 1 上的 6、7、8 脚相连，从而与 8255PA的 5、6、7 口连接。液晶模块的 8 条数据线，7-14 号引脚分别与插座 2 上的 1-8 脚相连，从而与 8255PB 的 0-7口连接。4. 系统的软件结构 4.1 软件总体结构和功能 软件总体结构：软件总体结构的框图如图 4.1 所示。图 4.1 软件总体结构框图 软件功能：1. 检测用户的按键，做出响应 2. 计算当前的增益等级 3. 限制单片机输出限制信号 4. 限制数码管显示相应的增益等级 5. 限制液晶显示开机滚动字幕与相应的增益
22、等级 软件模块: 系统主要由 timer1,timer0 两个定时器中断构成。Timer1 实现液晶的初始化和开机滚动字幕显示。Timer0 实现放大器增益等级的输入，限制信号的输出与相应的数码管和液晶的相应显示。4.2 重要的全局变量 1）按键定义：单片机 P103 口，对应单片机小系统板上自左向右四个按键 sbitKEY1=P10; sbitKEY2=P11; sbitKEY3=P12; sbitKEY4=P13; 2）输出端口定义：单片机 P325 口，CD4066 四个开关限制输出口，对应四个并联的电阻 sbitR1=P32; sbitR2=P33; sbitR3=P34; sbitR
23、4=P35; 3）存储器映象地址定义：14ADDR_8SEGXBYTE0x2000：数码管段驱动寄存器地址 ADDR_SELXBYTE0x4000：数码管位驱动和指示灯驱动寄存器地址 PAXBYTE0xE000：8255PA 口寄存器地址 PBXBYTE0xE001：8255PB 口寄存器地址 CONTROLXBYTE0xE003：8255 限制字寄存器地址 4.3 流程逻辑程序的流程逻辑如图 4.2 所示。图 4.2 软件流程逻辑图 在系统初始化后，随即进入定时中断 1 中，反复循环直到检测到有随意按键按下，跳出定时中断 1 循环，进入定时中断 0 的循环中。4.4 <定时中断 1&g
24、t;描述 4.4.1 功能描述 实现液晶的初始化和开机滚动字幕显示功能。滚动字幕显示Welcometousethisamplifer!每 0.5 秒字幕整体向左移一位，以达到滚动的效果。4.4.2 输入输出项描述 输入：按随意键跳出开机滚动字幕状态，进入定时中断 0 的主循环中。输出：液晶屏第一行滚动显示Welcometousethisamplifer! 4.4.3 数据结构 1）寄存器：PAXBYTE0xE000：8255PA 口寄存器地址 PBXBYTE0xE001：8255PB 口寄存器地址 CONTROLXBYTE0xE003：8255 限制字寄存器地址 2）全局变量：unsigned
25、charbdatabusy：8255PB 口输入输出缓存，可位寻址最高位 sbitBF=busy7 unsignedcharpos：液晶输出位置指针 sbitRST=P14：8255 复位端变量 3）记录状态变量：unsignedcharcount1：液晶移位时间间隔计数器 4.4.4 调用函数说明 timer1()interrupt3using0 功能：定时中断 1，每 5ms 进入中断 输入：无 输出：无 具体说明：定时器 1 从初始的 EE00 起先计数直到 FFFF 溢出，进入中断。voidinitialize() 功能：液晶初始化，清屏，清除显示缓存区内容 输入：无 输出：无具体说明
26、：函数流程如图 4.3 所示。图 4.3initialize()函数流程图 15 voidwait_busy(); 功能：液晶忙信号检测与等待 输入：无 输出：无 具体说明：函数流程如图 4.4 所示。图 4.4wait_busy()函数流程图 16由于要从液晶模块读入标记位 BF，须要将 8255B 口改为输入状态，并在 BF=0 时，改回输出状态，须要变更 D0-7 限制字，如表 4.1 所示。限制字 A口 B口 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 十六进制 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 输出 输出 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 输出 输入 表 4.1825
27、5 在方式 0 在输入/输出组合 17voidlcdpos(); 功能：液晶输出位置限制输入：无 输出：pos 位置指针右移或换行 具体说明：当一行满了 16 个字符则换行，否则右移一位。voidlcdoutput(charn); 功能：液晶屏输出字符 n 输入：字符 n 输出：液晶屏上显示字符 n 具体说明：先调用 lcdpos()确定显示字符的位置，然后再将显示指令与要显示的数据传给液晶 4.4.5 流程图 定时中断 1 的流程图如图 4.3 所示。图 4.3 定时中断 1 的流程图 4.5 <定时中断 0>描述 4.5.1 功能描述 实现放大器增益等级的输入，限制信号的输出与
28、相应的数码管和液晶的相应显示。4.5.2 输入输出项描述 输入：键盘共有四个按键，第一个按键使增益等级达到最大（1.5 倍），其次个按键使增益等级达到最小（0.1 倍），第三个按键使增益增大一个等级，第四个按键使增益减小一个等级(循环进行)。输出：数码管显示：显示详细的增益等级值(如1.3）液晶显示：开机滚动画面显示，分两行显示增益等级值 （如增益等级值为 1.3 时显示Amplifyscale: a=1.3) 4.5.3 数据结构 1.寄存器：ADDR_8SEGXBYTE0x2000：数码管段驱动寄存器地址 ADDR_SELXBYTE0x4000：数码管位驱动和指示灯驱动寄存器地址 2.全局
29、变量：unsignedcharbdataoutput_sel;数码管位驱动和指示灯驱动信号输出缓存可位寻址的变量18sbitled_1=output_sel5;sbitled_2=output_sel6; sbitled_3=output_sel7; sbitled_4=output_sel4; unsignedchardigi_scaner：数码管扫描驱动指针 unsignedchardigi4：数码管 4 位输出数组变量，十进制表示， unsignedcharcount：增益倍数变量 3.记录状态变量：unsignedchartime：按键检测时间间隔计数器 4.5.4 调用函数说明 ti
30、mer0()interrupt1using0 功能：定时中断 0，每 5ms 进入中断 输入：无 输出：无 voidkeyboard(); 功能：每 0.15 秒检测按键，使相应的指示灯亮，digi变为相应的数值，并将增益倍数变量 count 变更到相应的值 输入：键盘输入 输出：数码管 4 位输出数组变量 digi，增益倍数变量 count 变更到相应的值 voidswitch_output(); 功能：由增益倍数变量 count，计算 CD4066 限制输出口的输出值 输入：增益倍数变量 count 输出：CD4066 限制输出口的信号 R1,R2,R3,R4 unsignedcharNU
31、MTOSEG7(unsignedcharDATA) 19功能：7 段数码显示译码 输入：须要显示的数字或符号 DATA 输出：7 段译码结果(D70=PGFEDCBA) voiddigital_output(); 20功能：经 NUMTOSEG7(DATA)译码，动态扫描数码管 4 位显示 输入：数码管 4 位输出数组变量 digi 输出：数码管 4 位显示 4.5.5 流程图 定时中断 0 的流程图如图 4.4 所示。图 4.4 定时中断 0 的流程图5. 系统功能及技术指标测试 5.1 测试项目 1. 测试增益放大器的增益等级，输出从 0.1 到 1.5 的 15 不同等级。各等级的实际增
32、益值与标准值比较，误差应小于 3%，且越精确越好。2. 数码管显示相应的增益等级值(如1.3）3. 液晶板显示开机滚动字幕，以及同步显示增益放大系数。4. 按键具备应有的功能：第一个按键使增益等级达到最大（1.5 倍），其次个按键使增益等级达到最小（0.1 倍），第三个按键使增益增大一个等级，第四个按键使增益减小一个等级(循环进行)，按键灵敏度检测。5.2 测试的资源 测试设备：直流稳压电源 1V，5V，-5V、万用表、电脑 测试环境：电信群楼 4-105 试验室 5.3 测试方法 在接口处分别接入 1V 左右（输入电压 V i ）,5V 和-5V（为 μ a741 供电），万用表接在输
33、出端测量电压。通过按键变更增益值，计算增益倍数以及增益误差是否符合规定。同时测试液晶屏与数码管所显示的信息是否和当前输出电压相同并检测按键的灵敏度。5.4 测试结果及分析 实测增益值和与标准值误差分析如表 5.1 所示。输入电压(V)输出电压(V)显示增益实测增益误差(%)10.99970.09920.10.0992-0.7702%20.99950.20020.20.20030.1501%30.99950.3010.30.30120.3835%40.99930.39940.40.3997-0.0801%50.99930.50010.50.50050.0901%60.99920.6010.60.
34、60150.2469%70.99920.70170.70.70230.3231%80.99910.80620.80.80690.8658%90.9990.90680.90.90770.8564%100.99891.00771.01.00880.8810%110.99881.10831.11.10960.8756%120.99871.20641.21.20800.6642%130.99861.3071.31.30880.6794%140.99851.40781.41.40990.7082%150.99861.50851.51.51060.7077%表 5.1 实测增益值和与标准值误差分析 测试结
35、果分析：增益误差均在±1%之内符合要求，液晶板与数码管显示达到设计要求，按键灵敏度稍欠，但功能正常。6. 开发工具 6.1 硬件开发工具 开发工具：电源：供电设备，直流 1V，5V，-5V 电烙铁（220V,30W）、焊锡丝、松香：将元器件焊接到试验板上 镊子：用于夹持特定元器件 斜口钳：用于在焊接后剪断元器件引脚 万用表（4 位半）：用于调试与精度测量 运行环境：电信群楼 4-105 试验室 室温：2025 6.2 软件开发工具 开发工具：Protel99SE KeilC MicrocontrollerISPSoftware 开发环境：WindowsXP7. 调试过程 在首次去
36、开放性试验室进行实际硬件焊接组装过程中，μ a471 用±12V 供电 4066 用+5V 供电，所以最初设计的放大器输入电压 V i 为+5V。硬件组装和软件测试工作在精度要求不高的前提下，一次性顺当完成，并以此参与通过了中期测试。但是经老师提示须要规范成为+1V 的输入电压。所以其后其次次调试我们首先试图采纳连入阻值 4：1 的电阻将 vcc 分压出+1V，但是在实际操作中，我们经分析电路发觉并联的 4 个电阻与其中一个分压电阻并联，而这 4 个电阻的阻值在变更增益的过程中改变很大导致分压比不能稳定在 4：1 上，引起输入电压较大的改变。如采纳远小于 4 个并联的电阻数
37、量级的分压电阻以减小误差，如 4Ω和 1Ω的分压电阻，则会超过电阻能够承受的最大电流，故我们放弃了分压法得到 1V 输入电压的方案。最终我们实行了干脆由稳压电源输入+1V 的方案，并将 μ a471 改为用±5V 供电。随后我们在 4066 的 vcc 输入端与接地端和 μ a741 的±5V 输入端与接地端上分别并联了0.1μ F 电容一枚，以起到滤波等稳定作用。由于电路更改后的焊接改装中出现了失误，在再次通电测试+1V 下的增益限制时，4066 与μ a741 发生了不幸的烧毁事故。再细致对新焊电路进行排摸后，我们
38、发觉了一处短路，适当处置解除短路后，我们更换了新的 4066 与 μ a741，重新通电后+1V 下的电路正常工作。最终我们向15 级增益限制误差均小于正负 1%的目标起先迈进。初始所采纳的理论电阻阻值，和选取的实际电阻值如下表所示：R1 R2 R3 R4 志向阻值 10kΩ 5kΩ 2.5kΩ 1.25kΩ 初次实际电阻 9.91kΩ 4.79kΩ 2.28kΩ 1.09kΩ 由 4066DATASHEET 了解到，4066 的开关存在 200Ω左右的通路电阻，我们首先也是有针对
39、的选取比志向阻值略小的初次实际电阻，在输入电压为 0.993V 的状况下，输出电压 Vo 和误差状况如表 7.1 所示。增益等级输出电压(V)误差电阻搭配0.10.09682.53%R10.20.19890.16%R20.30.29540.85%R1/R20.40.41033.31%R30.50.50722.15%R1/R30.60.60882.19%R2/R30.70.70581.53%R1/R2/R30.80.81392.46%R40.90.91101.94%R1/R411.01221.94%R2/R41.11.10951.57%R1/R2/R41.21.22442.75%R3/R41.3
40、1.32052.29%R1/R3/R41.41.42262.33%R2/R3/R41.51.52072.09%R1/R2/R3/R4表 7.1 精度调试前输出电压 Vo 和误差状况表 通过对增益等级分别为 0.1,0.2,0.4,0.8 这四个分别单独运用 R1，R2，R3，R4 的等级进行4066 内阻分析。计算得限制 R1 的开关内阻约为 350Ω，限制 R2 的开关内阻约 200Ω，限制 R3的开关内阻约 140Ω，限制 R4 的开关内阻约 130Ω。如表 7.2 所示。R1 限制开关 R2 限制开关 R3 限制开关 R4 限制开关 350
41、Ω 200Ω 140Ω 130Ω 表 7.2CD40664 开关通路电阻计算表 所以考虑内阻后，接入电路的实际阻值 R1：9.65kΩ ，R2：4.80kΩ ，R3：2.36kΩ ，R4：1.12kΩ 可使增益倍数更为志向。但在试验室电阻盒实际选取过程中，由于难以选取完全符合的电阻，我们最终所采纳的电阻值为 R1：9.70kΩ ，R2：4.79kΩ ，R3：2.36kΩ ，R4：1.11kΩ 。此外我们还在 μ a741 的管脚 1 和 5 之间
42、连入 10kΩ 的滑动电位器起到对放大器输出调零调平的效果。（电位器的滑动端接在-5V 上）在更换电阻后我们再次通电调试，在适当调整电位器阻值后，我们的 15 级增益放大的精确度都达到了所要求的±1%之内，测试结果如表 7.3 所示。增益等级输入电压(V)输出电压(V)误差(%)0.10.99970.0992-0.7702%0.20.99950.20020.1501%0.30.99950.3010.3835%0.40.99930.3994-0.0801%0.50.99930.50010.0901%0.60.99920.6010.2469%0.70.99920.7017
43、0.3231%0.80.99910.80620.8658%0.90.9990.90680.8564%1.00.99891.00770.8810%1.10.99881.10830.8756%1.20.99871.20640.6642%1.30.99861.3070.6794%1.40.99851.40780.7082%1.50.99861.50850.7077%表 7.3 精度调试后输出电压 Vo 和误差状况表这样我们原来预备的补充方案就没有太大的用武之地了。所谓补充方案，即依据资料建议，可在电路中连入去耦电容，以避开 μ a741 和 4066 因运用同一 vcc 供电而产生相互影响，获
44、得更高的增益精度，而消退自激振荡的补偿电容依据资料应当已在 μ a741（c）中集成，所以为了避开在再次改进中可能产生的不幸，和时间所限，我们最终没有再次在电容方面进行改进，初次连入的 3枚电容只是单纯起到滤波的作用。至于最终±1%之内的微小误差，考虑主要是由于在试验室里未能找到符合理论计算值的电阻，只能用较接近的电阻，另外 4066 在不同温度下通路电阻会有较大的改变，在未限制恒温的状况下，也会造成肯定的误差。8. 致谢 本小组在此次科技创新试验（二）的完成过程中，得到了各方面的帮助。在这里尤其要感谢电院科技创新的指导老师袁焱老师，假如没有他深化浅出的多次授课和讲座，没有他细致入微的试验支配和通知，以及他所供应的网上资源，很难想象我们一群大一学生能顺当地完成本次试验。还要感谢电信群楼 4-101 的指导老师和助教们，正是他们供应的器材和试验平台，我们的调试工作和中期评审才得以顺当进行。同时感谢最终测评时助教老师为我们支配宁静有序的测试场所，使我们最终的测试顺当通过。任何语言都不足以表示我们小组对以上各位的感谢，但愿本次科创试验的产品和报告能成为给你们的最好的礼物！9. 参考资料 引用：1摘自科技创新2讲座 2 讲义 2摘自 CD4066DATASHEET 3摘自 μ a741DATASHEET 4摘自 OHM 丛书运算放大器的设计及应