单位文秘网 2022-02-26 08:08:12 点击: 次
摘要:学生掌握“运算放大器”模块功能基础上,运用数字电位器实现电压增益按键步进可调。通过认知数字电位器驱动原理和增益可调方法,更好掌握运算放大器的使用。学会确定可调电压增益范围,改变过去运算放大器电压增益大小固定的模式。将新器件运用于教学,学生知识面得到真正拓展。
关键词: 模拟电路数字电位器集成运放增益可调
中图分类号: TN7文献标识码:B
作为工科院校,实践教学环节很重要。通过实践可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,实践起着培养学生形成创新思维的作用,也是培养学生创新能力的重要途径。通过实践环节,学生们理论与实践才能紧密联系,学生才能开拓视野,掌握课堂之外的新器件、新技术、新思路,这些也正是我们实验教学的真正目的。
然而,当前《模拟电子技术》教学中,利用实验箱和各功能模块电路板进行实验,具有教学易于统一操作等优点,但同时出现了内容过于陈旧,器件日益老化等问题,久而久之,学生学习的热情在慢慢消减。
为此,必须进行实验项目创新和改革,不仅要让学生理论知识得到验证,而且更重要的是要有真正质的提升。“基于数字电位器的可调增益放大器设计”就是此类项目,在原有实验模块基础上进行改革,既减少了实验室投入,又进行了知识革新。
1 集成运算放大器
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。
1.1 反相比例运算电路
电路如图1所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1 // RF。
图1反相比例运算电路 图2同相比例运算电路
1.2 同相比例运算电路
图2是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为:
R2=R1 // RF
当R1→∞时,UO=UI,即得到电压跟随器。
2X9313数字电位器
X9313为工业级的32抽头数字电位器,最大阻值为10 kΩ,采用8引脚。X9313结构框图如图3所示。它由输入部分、非易失性存储器和电阻阵列三部分组成。
图3X9313结构框图
两个顶脚引线分别接 和 ,中间抽头为 。 、 和 为三个控制端。 为片选端, 为低电平时,X9313选中。此时才能接收 和 的信号。 在下降沿使计数器增或减1(视 电平而定)。如果 =1,滑动端向 方向滑动, 与 之间的电阻减小一个阶值。反之,如果 =0,滑动端向 方向滑动。
X9313数字电位器功能如表1所示。
3 X9313数字电位器板
X9313驱动电路包括NE555P单脉冲产生电路、高低电平电路和X9313WP应用电路。
X9313数字电位器板如图4所示,电路走线在板的底层,屏蔽电路细节,板上标明各功能端名称。为了适合学生用于模拟电子电路实验需要,将该数字电位器板设计成通用电位器的形式,即常见的 、 、 三个端。使用时,加上电源+5V,通过单刀开关设定 的Up或Down状态。整个数字电位器在按键作用下,阻值呈步进递增或递减。与模拟电位器的区别是它是有源的,并且中间抽头滑动方向可自行设定。
图4X9313数字电位器板
4增益可调运算放大器
基于X9313数字电位器的增益可调放大器电路典型应用如图5所示。运用数字电位器
实现运算放大器电路增益可调,可调增益范围是可以确定的。通过测得X9313数字电位器板阻值变化范围,可以计算步进增益理论值的大小。
图5 X9313增益可调运算放大器电路
实际教学中,X9313数字电位器板对学生是屏蔽的,只需认知驱动原理和使用方法,与模拟电位器使用大致相当。
5 结语
通过此项革新,学生扩展了思路,认识到除了固定阻值电阻和机械电位器以外,还有数字电位器。学生自己动脑解决实验中遇到的问题,在学会基本运放电路的基础上,知识得以真正提升;并且为学生扩展思路,为后续课程的学习留下足够空间,例如进而可以通过单片机系统进行增益大小的自动控制实现等。
为了使学生掌握到更新的知识和技术,对教学内容进行改革和创新是永不止步的,国内大学都在进行着有益的尝试。
作者简介:王守华(1975-),男,山东滨州人,讲师,工学硕士,主要从事自动测试与控制系统方向的研究。
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