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大 连 民 族 学 院 课 程 设 计（论 文） 项目开发技能培训 学 院 （系）：物理与材料工程学院 专 业：光电子技术科学 学 生 姓 名： 学 号：2012153211 指 导 教 师：冯志庆 完 成 日 期：2014年12月25日 大连民族学院 摘 要 本次设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为核心，在实验室中，首先，我和同学们在老师指导与帮助下完成使用电烙铁点焊电路板的实验设计，该电路板中有四个电阻、两个芯片、光电二极管和若干导线；接着，利用万用表和示波器调试电路板，检测电路板上不同位置的电压值与理论情况是否相符，检测芯片是否完好等；其次，使用示波器在光电二极管挡光与不挡光情况下观察频谱，发现有明显变化，与理论对照；然后，使用万用表测量输入电压与输出电压，挡光电压与不挡光电压，记录数据；而后，通过理论电路图与实际所用元件相对照，计算出理论的电压放大系数为16倍，与实际值相比较；最后，分析整体电路的输入与输出特性，得出本次设计成功的结论。并且我初步学会了使用Altium Designer Summer 09软件绘制电路原理图与PCB。 关键词：通用运算放大器、光电二极管、Altium Designer Summer 09 目 录 摘 要 1 目 录 1 一、绪论 1 1.1 设计背景 1 1.2 设计任务 1 1.3 基本理论知识 1 1.4 其他理论知识 3 二、设计方案 4 2.1 功能设计 4 2.2 原理图设计 5 2.3 PCB设计 5 三、硬件与设备 6 3.1 PCB 6 3.2 电容器 6 3.3 Tektronix TDS2024数字示波器 7 3.4 OP07CP芯片 7 3.5 其他工具 8 四、实验过程 8 4.1 实验步骤 8 4.2 注意事项 9 4.3 完成情况 9 五、数据记录与分析 9 5.1挡光与不挡光情况 9 5.2输入与输出电压测量（放大系数） 10 5.3理论放大系数与实验值相比较 10 六、实验总结 10 七、参考文献 10 一、绪论 1.1 设计背景 随着教学的深入开展，本专业学生有必要了解与掌握一些基本的实验电路设计，并能有相应的动手实验能力，本次设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为主。 1.2 设计任务 （1）了解实验电路板的功能与结构，选取所需元件； （2）使用电烙铁，把各个元件正确点焊在电路板上； （3）使用万用表调试完成电路板，直至无误为止； （4）使用示波器观察电路上不同点在不同情况下的频谱，记录频谱、放大倍数与相关数据等。 1.3 基本理论知识 完成该设计，需掌握以下基本理论知识。 1.3.1 光电二极管 图1.1 光电二极管 光电二极管与一般二极管一样具有单向导通性，可以实现光信号转换成电信号，光照强度与电流成正比，其性能与感光面积有关。 1.3.2 半导体三极管 图1.2 半导体三极管 三极管由两个PN结组成，分为PNP和NPN两种类型，具有电流放大作用。发射区的掺杂浓度最高；基区最薄，掺杂浓度最低；集电区面积最大。 1.3.3 理想运算放大器 图1.3 理想运算放大器 理想运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为无穷小（近似为零），电压放大倍数为无穷大等。在线性区工作时有以下特点： 输入电流等于零，这种现象称为“虚断”； 差模输入电压等于零，这种现象称为“虚短”； 2与3相互跟随变化，且二者关系为（2）； 虚地：3接地，相当于2接地（虚地）等。 1.3.4 同相放大器 图1.4 同相放大器 同相放大器的电压信号从同相输入端输入，采用电压串联负反馈结构，具有共模抑制比要求高、输入电阻高和输出电阻低的特点。根据计算可得： 因此，同相放大器的电压增益为 。 1.3.5 反相放大器 图1.5 反相放大器 反相放大器的电压信号从反相输入端输入，采用电压并联负反馈结构，具有共模抑制比要求低、输入电阻和输出电阻较低的特点。根据计算可得： 因此，反相放大器的电压增益为 。 1.3.6 I-V转换器 图1.6 I-V转换器 I-V转换器是实现电流转换为电压的放大器。 1.4 其他理论知识 1.4.1 焊接 焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接透过下列三种途径达成接合的目的： （1