第二十五课--Microduino与运算放大器--反向比例运算/zh

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Microduino与运算放大器--反向比例运算

目的 本教程提供了运算放大器的基础知识，该示例为反向比例运算电路。通过更改R1，R2，R3，R4的阻值，观察输出结果，理解方向比例运算电路的使用方法。 设备 Microduino-Core Microduino-Core 是以 Atmel ATmega328P为核心的8位单片机开发核心板，是一个开源的、与 Arduino UNO 兼容的控制器模块。 Microduino-USBTTL 下载程序模块，可直接与 Microduino-Core 或者Microduino-Core+ 相连，让他们与计算机通讯。它的下载接口用的是MicUSB，这也是Microduino小巧的一部分。Microduino大小与一枚一元硬币差不多大。下载线与绝大多数智能手机usb数据线是一样的，方便实用。 其他硬件设备 相关硬件 数量 功能 LM358 1个 常用双路运算放大器，可方便实现数学运算电路。 ICL7660 1个 负压产生芯片。 10K电阻 2个 更改相关电阻值，可以得到不同的输出电压。 5.1K电阻 1个 更改相关电阻值，可以得到不同的输出电压。 20K电阻 1个 更改相关电阻值，可以得到不同的输出电压。 10uf 16V电容 2个 与芯片ICL7660相连，用于产生-5V电压。本示例采用的是钽电容，电解电容也可以的。 万用表 1个 测量输出电压。本示例的Vout-pin1的负压值可由万用表测得。 干电池 1节 本示例用作输入电压Vin。 USB数据连接线 1条 连通Microduino模块与计算机。 面包板 1块 各个元器件汇聚于此。 面包板跳线 1盒 电气连接线。 ICL7660 ICL7660是我们常见的负压产生芯片。工作原理见下图：S1、S3是联动开关，S2、S4是联动开关，联动开关也就是同时开或同时关的开关。半个周期内，S1、S3是闭合的，S2、S4是断开的，这时，Vin的电压给电容C1充电。在另外的半个周期内，S2、S4是闭合的，S1、S3是断开的，这时C1给C2充电。又因为C2充入的电为上正下负，C2的正极端接GND,所以表征在C2的负极端的电位值则为负值。 ICL7660文档下载：文件:ICL7660.pdf 实验原理图 文件:358FritzInvert.jpg 600px 该示例中358为双电源供电(正负5伏)方式。358的1脚输出电压Vout-pin1=-Vin*（R2/R1），如果没有-5V电源的引入，358芯片的1脚是不会有负压输出的。该电压值可由万用表直流电压档测得。Vout-pin7=-Vout-pin1(R4/R3)，7脚输出电压为正值，该电压值由Microduino的A0口识别，arduinoIDE自带的串口监视器可输出。用万用表也可测试7脚的输出电压。该示例中2脚与3脚的对地电压均为0V，对比同向比例运算电路，参考同向比例运算 2脚与3脚的对地电压并不是0V，使用不同的运算电路时对运放输入脚的电压我们也应有所了解。 程序 ///A0 connect amp358_7 output ///A1 connect single battery output int anaValueSingleBa; //single battery value map(0--1023) int anaValueAmp; //amp value map(0--1023) float anaVoltageSingleBa; //single battery voltage float anaVoltageAmp; //amp output voltage void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { anaValueSingleBa=analogRead(A1); anaVoltageSingleBa=anaValueSingleBa/1023.0*5; Serial.print("Single battery voltage is "); Serial.print(anaVoltageSingleBa); Serial.println("V"); delay(1000); anaValueAmp=analogRead(A0); anaVoltageAmp=anaValueAmp/1023.0*5; Serial.print("Amp358_7 output voltage is "); Serial.print(anaVoltageAmp); Serial.println("V"); delay(1000); } 调试 参考上图用导线连接完毕并确认无误。 把程序复制到arduinoIDE中。 编译程序，选择正确的板卡与相应串口。 点击Upload，下载完毕后打开arduinoIDE自带的串口监视器，观察结果。Vout-pin1的输出电压可由万用表测得。 更改该电路用到电阻值，可观察到串口监视器输出电压值的变化。例如R2=2K,其它电阻值不变，观察输出电压，并与公式比对。 结果 按照原理图连接好电路。程序下载后，可在arduino IDE自带的串口监视器中观察输出电压。分析实验数据。 视频