[作品提交] 【Follow me第二季第2期】OPAMP 放大 DAC 信号

lijinlei 2024-9-16 09:47 楼主

# 【Follow me第二季第2期】OPAMP 放大 DAC 信号

## 简介

**OPAMP** 是 **operational amplifier** 的缩写，即运算放大器。运算放大器用途广泛，可用于镜像或放大电信号等。

OPAMP 是一种应用广泛的电子元件，属于模拟集成电路类。它的主要功能是放大电压信号，可用于以下场景

- 将输入电压镜像到其输出；
- 放大一个小的模拟电压到其输出引脚，UNO R4 的输出电压范围为 0 至 ~4.7 V；
- 比较两个输入电压并给出二进制 `更高` 或 `更低` 输出；
- 集成和区分信号。

相关引脚定义如下图

该阶段任务要求实现 OPAMP 放大 `A0` 输出的 DAC 信号。

### 电压跟随器

测试 OPAMP 可将 `A2` 与 `A3` 相连，将其配置为电压跟随器。在此设置中，`A3` 处的电压应模拟施加到 `A1` 上的电压。例如，如果将 `A1` 接地 （GND），则 `A3` 的 OPAMP 输出也应处于地电位。同样，如果将 `A1` 连接到 3.3 V，则 `A3` 的输出应约为 3.3 V。

### 电压放大器

电压放大器，顾名思义，放大电压。一个简单的两倍放大器可以使用两个电阻等来构建。在 `minus` 和 GND 之间连接一个电阻。然后使用第二个电阻将 output 和 `minus` 连接在一起。此时在 `plus` 处输入的任何信号都将在输出引脚处以两倍振幅显示。输入信号和 Arduino 板应该共享相同的电阻和 GND .

若要将电压信号放大 4 倍，则需考虑运算放大器的放大率，主要取决于所选的电阻值。关系表达式如下

Av = 1 + R2/R1

其中 Av 为放大电压 (V)，R1 为接地电阻 (Ω)，R2 为反馈电阻 (Ω). 将其中一个电阻选择预定值，解上述方程即可获得另一个电阻值。

详见：[Arduino UNO R4 WiFi 运算放大器 |Arduino 文档](https://docs.arduino.cc/tutorials/uno-r4-wifi/opamp/) .

### 实物连线

### 电路

其中 DAC 输出和 OPAMP 输出作为两个通道连接示波器。

## 代码

```c++
#include <OPAMP.h>
#include "analogWave.h" // Include the library for analog waveform generation

analogWave wave(DAC);

int freq = 3;

void setup () {
  // activate OPAMP, default channel 0
  // Plus: Analog A1
  // Minus: Analog A2 
  // Output: Analog A3
  OPAMP.begin();
  wave.sine(freq);
  wave.amplitude(0.3);
}

void loop() {
}
```

参考：[EEWORLD大学堂](https://training.eeworld.com.cn/video/40793) .

## 效果展示

对比左右两波形图的振幅，说明 OPAMP 实现了 DAC 信号的放大。

### 视频

由于没有双通道示波器，无法同时显示放大前和放大后的波形。这里通过切换杜邦线实现 A0 引脚 DAC 输出和 OPAMP 放大 DAC 信号输出的 OLED 显示。

简易 OLED 示波器由 STM32F103C8T6 实现，详见：[STM32F03C8T6 OLED波形显示](https://blog.csdn.net/weixin_42880082/article/details/125979390) 。

<span class="showedittime"><i class="pstatus"> 本帖最后由 lijinlei 于 2024-9-16 11:40 编辑 </i></span>

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