电子CAD课程设计---集成运放电路的PCB设计

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1、 1 集成运放电路的集成运放电路的 PCBPCB 设计设计 电子电子 CADCAD课程设计报告课程设计报告 学学 院：机械与电子工程学院院：机械与电子工程学院 专专 业：电子信息工程业：电子信息工程 20132013 年年 6 6 月月 2525 日日 2 目录目录 一、设计内容及要求 .3 1、设计内容： .3 2、 设计要求： .3 二、设计原理 3 三、 原理图设计.6 四、 PCB 设计 .8 五、 课程设计心得体会 .9 3 一、设计内容及要求一、设计内容及要求 1 1、设计内容：、设计内容： 研究集成运算放大器的组成及其工作原理， 画出集成运放电路原理图，利用 电路板向导建立 PC

2、B 板。 2、设计要求：设计要求： （1）、使用双面板，板框尺寸为 1820mil X 2300mil。 （2）、采用插针式元件。 （3）、镀铜过孔，焊盘之间允许走一根铜膜线。 （4）、最小铜膜线走线宽度为 10mil，电源，地线的铜膜线宽度为 20mil。 （5）、画出原理图，元件属性中必须填上元件的封装。 （6）、对原理图进行电气化检测，创建网络表。 （7）、利用电路板向导建立 PCB 文档，使原理图与 PCB 板电位器管脚号 一致。 （8）、手工调整元件布局，然后进行自动布线。 二、设计原理二、设计原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。 当外 部接入不同的线

3、性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时， 可以灵活地实现各 种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、 对数等模拟运算电路。 1、反相比例运算放大器 反相比例运算放大器电路是集成运放的一种最基本的接法，如图 1 所示。电 路的输出电压 o u与输入电压 i u的关系式为： f oi 1 R uu R 。 4 Uo R1 Rf R Ui 2 10k 10k 20k 图 1 反相比例运放电路 2、反相加法器 如果在运算放大器的反相端同时加入几个信号，接成图 2 的形式，就构成了 能对同时加入的几个信号电压进行代数相加的运算反相加法器电路。 电路的输出 电压 o u与输入

4、电压 i u的关系式为： ff oi1i2 12 RR u(uu) RR 。 Uo R2 Rf R Ui2 3 10k 4k 20k R1 10k Ui1 图 2 反相加法器电路 3、差动运算放大电路 差动输入运算放大器电路如图 3 所示。 根据电路分析， 该电路的输出电压 o u 与输入电压 i u的关系式为： f oi2i1 1 R u(u-u) R 。该关系式说明了两个输入端的信号具 有相减的关系，所以这种电路又称为减法器。同时，电路中同相输入电路参数与 反相输入电路参数应保持对称，即同相输入端的分压电路也应该由电阻 f R和 1 R 来构成，其中 3f RR， 21 RR。 5 Uo

5、R2 Rf R Ui2 3 10k 20k 20k R1 10k Ui1 图 3 差动运算放大电路 4、积分器电路 由运算放大器构成的基本积分电路如图 4 所示，它的基本运算关系是： oi 1 1 uu dt R C 当 i u为恒定直流电压时，即 ii uU， oi 1 1 uU t R C ，这时输出电压是随时间作 直线变化的电压，其上升（或下降）的斜率是 i 1 U R C ，改变 i U、 1 R或C三个量中的 任一个量都可以改变输出电压上升（或下降）的斜率。 积分器的反馈元件是电容器。无信号输入时，电路处于开环状态。所以运算 放大器微小的失调参数就会使得运算放大器的输出逐渐偏向正 （

6、或负） 饱和状态， 使得电路无法正常工作。为了减小这种积分漂移现象，实际使用时应尽量选择失 调参数小的运算放大器，并在积分电容两端并联一只高阻值电阻 f R以稳定直流 工作点，构成电压反馈，限制整个积分器电路放大倍数。但 f R不能太小，否则 将影响电路积分线性关系。 uo R1 Rf R ui 2 20k 10k 100k 0.1uF C 图 4 积分器电路 6 三、三、原理图设计原理图设计 启动 protel 99SE，新建一个原理图文件，设置原理图参数，绘制如图 5 的电路图。 图 5 集成运放电路 图中电路元件说明如表 1 所示。 Designator Footprint Lib Ref R1R11 AXIAL0.3 RES2 R12 VR5 POT2 C1、C2 RAD0.1 CAP J1、J2 SIP-2 CON2 J3 SIP-3 CON3 U1 DIP-14 LF324A 表 1 电路元件明细表 使用 Protel 99se 绘制原理图如图 6，进行 ERC 检查