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TheSuperPixel/stm32_OP_AMP_experiment

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stm32运放实验演示电路

简介

这是stm32运放实验演示电路,我把许多常用运放电路集成到了一个板子上,通过拨码开关来改变不同电阻大小挡位,通过转动旋钮可调节输入电压大小。然后使用运放前级处理电路,把电压映射到0-3.3V,用stm32读取电压信息,通过线性运算算出原本电压,并显示到oled上,能通过OLED显示内容直观了解和学习运放的输入输出电压关系。因为电路设计,运放精度偏差,ADC调理电路和电源质量限制,实际上OLED显示的内容和公式有一定偏差,但是大致关系是正确的。这个电路仅用于演示运放能用于计算的特性,不用于实际的信号处理。

演示视频

https://www.bilibili.com/video/BV1tPsaeoEXa

硬件组装调试说明

1.PCB打板

pcb文件位于 ./pcb 文件夹下,内有5张pcb文件,Board1是最终版本电路的左边部分,Board2是最终版本电路的中间部分,Board4是最终版本电路的右边部分,其余两张电路板,也就是Board3和Board_all,是上一版本的文件,在最新版运放实验演示电路中,已经不需要了,最后只需打板Board1,Board2和Board4即可。

2.Board1焊接制作

Board1的所有运放芯片需要焊接LM358或引脚定义相同的运放,不能按照原本的电路图焊接LM393,旋转电位器旋钮建议使用1K以上的阻值,否则会因为电流过大造成发热和过载。其余元件按照原理图设计焊接即可。

3.Board2焊接制作

Board2的所有运放芯片需要焊接LM358或引脚定义相同的运放,不能按照原本的电路图焊接LM393;R127,R129R131使用0欧电阻焊接,R128,R130R132不焊接。旋转电位器旋钮建议使用1K以上的阻值,否则会因为电流过大造成发热和过载。其余元件按照原理图设计焊接即可。

4.Board4焊接制作

1.Board4左上角U23焊接排母;左下方H4H5焊接排母,并按照视频内容正确插入与视频对应型号的正负双电源供电板。输出电压调整到正负10V。 2.给Board4通电,然后往Board4边缘的IN0连接直流电源。调整Board4右边运放前级处理电路的六个电位器进行校准,使得当IN0输入-10V到10V电压时,运放前级处理电路能把电压映射到0-3.3V。按照这个方法校准IN1和IN2的前级处理电路的电位器。最后,给Board4左上角U23按照视频内容正确插入与视频对应型号的stm32f103c8t6最小系统板。 3.把Board4的sw33sw34sw35拨到最下面,然后再次给Board4通电,通过控制五向开关,进入菜单的设置页面,调整k1,b1,k2,b2,k3,b3,使得当IN0,IN1,IN2输入-10V到10V电压时,stm32能够显示出和输入电压一样的数值。

5.整机调试

使用激光切割机切割出 ./3D模型/底板打印.DWG形状的文件,厚度选择为3mm。然后,使用铜柱和螺丝,把焊接好的Board1,Board2和Board4依次从左往右安装,把板子摆到水平方向,两块相邻的pcb边缘的排针使用跳线帽横向进行连接。

使用方法

开机后,使用五向开关控制菜单进入start页面,可以直观查看输入电压,输出电压和对应的电压波形。通过转动旋钮可调节输入电压大小,通过拨码开关来改变不同电阻大小挡位。Board2的sw28sw29sw30用于控制不同运放输入输出电路和stm32电压测量的连接关系。如果sw28sw29sw30都只有1所在的那位拨到开启状态,则stm32测量的是反相比例器的输入和输出电压;如果sw28sw29sw30都只有2所在的那位拨到开启状态,则stm32测量的是同相比例器的输入和输出电压。更多拨码含义见下表:

1:反相比例器
2:同相比例器
3:同相加法器
4:反相加法器
5:减法器
6:仪用放大器
7:积分器
8:微分器

参考资料和其他

1.stm32代码部分主要参考了江协科技的ADC多通道输入实验 https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn 2.由于ADC前级调理电路设计缺陷,在电路刚上电时,ADC前级调理电路的输出会有超出0-3.3V以外的冲击电压,会影响stm32正常工作,因此,建议在通电前先把stm32取下,通电一段时间后再插回stm32。断电时同理。 3.电路的大部分设计(包含仿真)是2023年大二上刚学习模电的时候做的,难免会有不足之处,请大家见谅。

About

OP-AMP experimental demonstration circuit with stm32

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