集成運(yùn)放電路應(yīng)用及調(diào)測(cè)操作step-by-step

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 集成運(yùn)放電路應(yīng)用及調(diào)測(cè)寫在最前面：寫在最前面：1.請(qǐng)認(rèn)真閱讀本課件。包括實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)儀器使用，實(shí)驗(yàn)步驟。請(qǐng)認(rèn)真閱讀本課件。包括實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)儀器使用，實(shí)驗(yàn)步驟。2.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行預(yù)習(xí)考核環(huán)節(jié)預(yù)習(xí)考核環(huán)節(jié)。 在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，閉卷考試。閉卷考試。 考試內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)儀器使用，實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟；考試內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)儀器使用，實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟； 重點(diǎn)考察重點(diǎn)考察 雙電源接法，雙電源接法，4個(gè)運(yùn)放的使用。個(gè)運(yùn)放的使用。3.本次實(shí)驗(yàn)需要焊接，必須帶電烙鐵及本次實(shí)驗(yàn)需要焊接，必須帶電烙鐵及烙鐵架烙鐵架，可以自備萬用表。，可以自備萬用表。12V一

2、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、認(rèn)識(shí)元器件二、認(rèn)識(shí)元器件三、三、LM324反相比例放大電路反相比例放大電路四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容五、選作內(nèi)容五、選作內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：必做內(nèi)容必做內(nèi)容.用用LM324構(gòu)成反相比例放大器，最小電阻為構(gòu)成反相比例放大器，最小電阻為2k，要求完成以下內(nèi)容：，要求完成以下內(nèi)容：1.輸入正弦波交流信號(hào)，用雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入輸出波形，輸入正弦波交流信號(hào)，用雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入輸出波形，測(cè)量閉環(huán)增益測(cè)量閉環(huán)增益 2.測(cè)量輸出動(dòng)態(tài)范圍。測(cè)量輸出動(dòng)態(tài)范圍。3.在線性范圍內(nèi)，測(cè)量反相比例放大器的上限截止頻率在線性范圍內(nèi)，測(cè)量反相比例放大器的上限截止頻率 。4.測(cè)量輸入電阻測(cè)量

3、輸入電阻 。選作內(nèi)容選作內(nèi)容.用用LM324構(gòu)成反相比例放大器，最小電阻為構(gòu)成反相比例放大器，最小電阻為2k，要求完成以下內(nèi)容：，要求完成以下內(nèi)容：改變電阻值實(shí)現(xiàn)運(yùn)算為改變電阻值實(shí)現(xiàn)運(yùn)算為 的反相比例放大器，重復(fù)的反相比例放大器，重復(fù)3測(cè)出上限截止測(cè)出上限截止頻率，體會(huì)頻率，體會(huì)“增益帶寬積增益帶寬積”的概念。的概念。HfiRoi100uu 一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ufA 1.檢查元件(10) 2.焊接電路(10) 3.規(guī)范操作（10） 4.儀器使用（15） 5.測(cè)試指標(biāo)必做： （1）靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試(5) （2）動(dòng)態(tài)指標(biāo)： A.閉環(huán)增益 （10）； B. 動(dòng)態(tài)范圍（10） C.上限截止頻率。（10） D.

4、輸入電阻（10） 6.實(shí)驗(yàn)善后(10)選做：增益帶寬積（增益帶寬積（10）實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)內(nèi)容ufA 如圖所示器件即為L(zhǎng)M324，集成運(yùn)算放大器。該器件為雙列直插（該器件為雙列直插（DIP）14腳封裝，管腳分別排列腳封裝，管腳分別排列在器件兩側(cè)，針狀的管腳在器件兩側(cè)，針狀的管腳可以插入可以插入14腳腳IC插座中。插座中。在器件表面會(huì)有一個(gè)半圓形在器件表面會(huì)有一個(gè)半圓形的缺口，習(xí)慣上把這個(gè)凹的缺口，習(xí)慣上把這個(gè)凹陷放在左手邊。陷放在左手邊。注意：半圓形的凹陷是標(biāo)識(shí)注意：半圓形的凹陷是標(biāo)識(shí)位，與右側(cè)中間的圓點(diǎn)區(qū)位，與右側(cè)中間的圓點(diǎn)區(qū)分開。分開。LM324二、認(rèn)識(shí)元器件標(biāo)識(shí)位標(biāo)識(shí)位 LM 324管腳排列

5、如圖所示，管腳排列如圖所示，將標(biāo)識(shí)位放在左手邊，左將標(biāo)識(shí)位放在左手邊，左下角為下角為1腳，依次往右為腳，依次往右為2、3、4、5、6、7， 8腳在腳在7腳對(duì)面，再依次往左腳對(duì)面，再依次往左9、10、11、12、13、14。是一個(gè)是一個(gè)U字形的排列。字形的排列。 LM324標(biāo)識(shí)位標(biāo)識(shí)位二、認(rèn)識(shí)元器件所有雙列直插所有雙列直插(DIP)封裝的集封裝的集成電路芯片都是相同的排列成電路芯片都是相同的排列順序順序右下圖是右下圖是LM324各管腳功能各管腳功能三、三、LM324反相比例放大電路反相比例放大電路LM324LM324內(nèi)含內(nèi)含4 4個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放，每個(gè)運(yùn)放都能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放，每個(gè)運(yùn)放都能

6、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。將設(shè)計(jì)好的電路（左圖），畫到右圖中將設(shè)計(jì)好的電路（左圖），畫到右圖中LM324的第的第3個(gè)運(yùn)放上，個(gè)運(yùn)放上，并標(biāo)出并標(biāo)出Ui和和Uo的位置。的位置。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（一）初步認(rèn)識(shí)電路板（一）初步認(rèn)識(shí)電路板（一）初步認(rèn)識(shí)電路板（一）初步認(rèn)識(shí)電路板說明：說明： 仔細(xì)觀察電路板，判斷出哪些點(diǎn)是相連的，相當(dāng)于仔細(xì)觀察電路板，判斷出哪些點(diǎn)是相連的，相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)；哪些是彼此獨(dú)立的。利用這個(gè)關(guān)系，盡一個(gè)節(jié)點(diǎn)；哪些是彼此獨(dú)立的。利用這個(gè)關(guān)系，盡量少用導(dǎo)線完成電路焊接。量少用導(dǎo)線完成電路焊接。若不能判斷兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是若不能判斷兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是相連的還是斷開的，用萬用表的歐姆檔測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)相連的還是斷

7、開的，用萬用表的歐姆檔測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)間的電阻。間的電阻。提示：提示：1 1、所有的、所有的VCCVCC都是相連的，同理所有的都是相連的，同理所有的GNDGND也是相連的，也是相連的，所有所有VSSVSS也是相連的；也是相連的；2 2、VCCVCC與與U1U1的的4 4管腳是相連的，管腳是相連的，VSSVSS與與U1U1的的1111管腳是相管腳是相連的；同理連的；同理VCCVCC與與U2U2、U3U3、U4U4的的4 4管腳也是相連的，管腳也是相連的，VSSVSS與與U2U2、U3U3、U4U4的管腳也是相連的。的管腳也是相連的。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（二）反相比例放大器焊接圖（用（二）反相比例放

8、大器焊接圖（用LM324中第中第1個(gè)運(yùn)放）個(gè)運(yùn)放）1-2管腳間，管腳間，反饋電阻反饋電阻Rf輸入信號(hào)輸入信號(hào)Ui到到2管腳間，管腳間，電阻電阻R13管腳到地，管腳到地，平衡電阻平衡電阻R2四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容 上圖是以上圖是以LM324LM324芯片中的第芯片中的第1 1個(gè)運(yùn)放為例說明電個(gè)運(yùn)放為例說明電路的焊接，第路的焊接，第2 2、3 3、4 4個(gè)運(yùn)放的管腳分別參考個(gè)運(yùn)放的管腳分別參考前面的管腳分布圖，實(shí)驗(yàn)中教師會(huì)前面的管腳分布圖，實(shí)驗(yàn)中教師會(huì)指定用某個(gè)指定用某個(gè)運(yùn)放運(yùn)放完成實(shí)驗(yàn)（比如要求用第完成實(shí)驗(yàn)（比如要求用第2 2個(gè)運(yùn)放完成實(shí)個(gè)運(yùn)放完成實(shí)驗(yàn)），必須按照教師要求做。驗(yàn)），必須按照教師

9、要求做。（二）反相比例放大器焊接圖（用（二）反相比例放大器焊接圖（用LM324中第中第1個(gè)運(yùn)放）個(gè)運(yùn)放）四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（三）測(cè)量步驟（三）測(cè)量步驟注意：如果正負(fù)電源加反，注意：如果正負(fù)電源加反，LM324將燒壞，是要扣分滴！將燒壞，是要扣分滴！ 如果正負(fù)電源只加了一個(gè)，靜態(tài)是不為如果正負(fù)電源只加了一個(gè)，靜態(tài)是不為0滴！滴！ 如果沒有共地，運(yùn)放是不能正常工作滴！如果沒有共地，運(yùn)放是不能正常工作滴！總之，正負(fù)電源是否加對(duì)，直接決定實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡龀鰜怼？傊?fù)電源是否加對(duì)，直接決定實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡龀鰜?。所以，這個(gè)很重要。所以，這個(gè)很重要。雙電源如何加到雙電源如何加到LM324中？中？12V四、必做

10、內(nèi)容四、必做內(nèi)容實(shí)驗(yàn)室提供的三根電源線連接到儀器的各端子。紅線是電源主路實(shí)驗(yàn)室提供的三根電源線連接到儀器的各端子。紅線是電源主路的正極，紫線是電源從路的負(fù)極，綠線接公共端。的正極，紫線是電源從路的負(fù)極，綠線接公共端。ABCA-主路主路正極正極B-地地C-從路從路負(fù)極負(fù)極直流穩(wěn)壓電源如何輸出直流穩(wěn)壓電源如何輸出 ？12V四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容將直流穩(wěn)壓電源的中間那個(gè)將直流穩(wěn)壓電源的中間那個(gè)“獨(dú)立獨(dú)立/跟蹤跟蹤”的按鍵的按鍵按下，實(shí)現(xiàn)按下，實(shí)現(xiàn)“跟蹤跟蹤”功能。這樣從路（右路）的電壓跟隨主路（左路）的功能。這樣從路（右路）的電壓跟隨主路（左路）的電壓變化，不管之前從路的電壓是多少，在跟蹤狀態(tài)時(shí)，

11、從路電壓變化，不管之前從路的電壓是多少，在跟蹤狀態(tài)時(shí)，從路的電壓跟主路電壓一致。的電壓跟主路電壓一致。需要說明的是，跟蹤狀態(tài)時(shí)，從路顯示的電壓可能和主路的一需要說明的是，跟蹤狀態(tài)時(shí)，從路顯示的電壓可能和主路的一致，也有可能顯示全零。此時(shí)，直流穩(wěn)壓電壓并未損壞，是一致，也有可能顯示全零。此時(shí)，直流穩(wěn)壓電壓并未損壞，是一種正?，F(xiàn)象。種正?，F(xiàn)象。問題問題1 1： 雙電源如何加到雙電源如何加到LM324中？中？12V四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容通電觀察通電觀察。 接上電源之后，觀察電路是否有異?，F(xiàn)象，如接上電源之后，觀察電路是否有異?，F(xiàn)象，如集成塊冒煙、發(fā)燙或有異常氣味等，應(yīng)立即切斷電集成塊冒煙、發(fā)燙或有

12、異常氣味等，應(yīng)立即切斷電源，檢查電路，排除故障。源，檢查電路，排除故障。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容驗(yàn)證雙電源正確加到驗(yàn)證雙電源正確加到LM324中中電源的正電源的正確接法確接法四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容驗(yàn)證雙電源正確加到驗(yàn)證雙電源正確加到LM324中中用萬用表直流電壓檔位測(cè)量，紅表筆接用萬用表直流電壓檔位測(cè)量，紅表筆接4管腳，黑管腳，黑表筆接表筆接GND，萬用表讀數(shù)為，萬用表讀數(shù)為12V。說明。說明4管腳對(duì)地管腳對(duì)地是是+12v。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容驗(yàn)證雙電源正確加到驗(yàn)證雙電源正確加到LM324中中用萬用表直流電壓檔位測(cè)量，紅表筆接用萬用表直流電壓檔位測(cè)量，紅表筆接11管腳，管腳，黑表筆接黑表

13、筆接GND，萬用表讀數(shù)為，萬用表讀數(shù)為-12V。說明。說明11管腳管腳對(duì)地是對(duì)地是-12v。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容1 1、靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量的測(cè)量 -輸入信號(hào)輸入信號(hào)Ui=0時(shí)的輸出時(shí)的輸出Uo。（理論值是（理論值是0）。）。如何做到如何做到Ui=0？用白色的導(dǎo)線將輸入端與用白色的導(dǎo)線將輸入端與“地地”點(diǎn)相連。點(diǎn)相連。用萬用表測(cè)用萬用表測(cè)量量1管腳輸出管腳輸出端端Uo ，電壓，電壓為為0v。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容1 1、靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量。的測(cè)量。說明：說明：1、如果用萬用表測(cè)量、如果用萬用表測(cè)量1管腳輸出端電壓為管腳輸出端電壓為+12v，說明，說明11管腳管腳的負(fù)壓沒有加

14、進(jìn)去，若為的負(fù)壓沒有加進(jìn)去，若為-12v，則是，則是4管腳的正壓沒有加進(jìn)管腳的正壓沒有加進(jìn)去。去。2、如果是其他值，則是因?yàn)檩斎攵私拥貨]有接好。、如果是其他值，則是因?yàn)檩斎攵私拥貨]有接好。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容(1)(1)利用信號(hào)發(fā)生器利用信號(hào)發(fā)生器( (如圖所示）為待測(cè)電路輸入端提供輸如圖所示）為待測(cè)電路輸入端提供輸入信號(hào)入信號(hào)Ui。輸入信號(hào)使用正弦波，頻率為。輸入信號(hào)使用正弦波，頻率為200Hz，信號(hào)，信號(hào)幅度是幅度是0.5 VPP 。VrmsVppmVppmVrms2交流閉環(huán)增益及輸出動(dòng)態(tài)范圍交流閉環(huán)增益及輸出動(dòng)態(tài)范圍四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容問題：?jiǎn)栴}：1 1、請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出輸入、請(qǐng)?jiān)趫D

15、中標(biāo)出輸入U(xiǎn)iUi，輸出，輸出UoUo的位置。的位置。 2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的紅黑夾子分別夾在什么位置。、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的紅黑夾子分別夾在什么位置。 3、用示波器第、用示波器第1路觀察輸入信號(hào)，用第路觀察輸入信號(hào)，用第2路觀察輸出信路觀察輸出信 號(hào)，紅黑夾子都分別夾在什么位置。號(hào)，紅黑夾子都分別夾在什么位置。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容兩個(gè)紅色兩個(gè)紅色“鱷鱷魚夾魚夾”，分別，分別是函數(shù)信號(hào)發(fā)是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器與示波器生器與示波器第第1路路1管腳輸出端，管腳輸出端，紅色紅色“鱷魚夾鱷魚夾”是示波器第是示波器第2路路“共地共地”4個(gè)黑色個(gè)黑色“鱷魚夾鱷魚夾”都是都是“地地”，分，分別是電源的別是電源的“地

16、地”線，函數(shù)信號(hào)發(fā)線，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的生器的“地地”線，線，和示波器的兩路和示波器的兩路“地地”線。線。(2)正確的接法正確的接法如圖所示。如圖所示。“鱷魚夾鱷魚夾”在連接的時(shí)都要紅正黑負(fù)。在連接的時(shí)都要紅正黑負(fù)。所有地線都要夾在一起，稱為所有地線都要夾在一起，稱為“共地共地”四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（3）在示波器上同時(shí)觀察輸入輸出波形）在示波器上同時(shí)觀察輸入輸出波形用示波器的第用示波器的第1路（黃線）顯示輸入，第路（黃線）顯示輸入，第2路（藍(lán)線）顯示輸路（藍(lán)線）顯示輸出，可以看出輸入輸出波形反相，讀數(shù)可以算出出，可以看出輸入輸出波形反相，讀數(shù)可以算出故，閉環(huán)增益滿足設(shè)計(jì)要求。故，閉環(huán)增益滿足

17、設(shè)計(jì)要求。oufi5.32=10.0750.528UAU注意：輸入信號(hào)幅度太注意：輸入信號(hào)幅度太小，示波器檢測(cè)不出來。小，示波器檢測(cè)不出來。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（4）輸出動(dòng)態(tài)范圍）輸出動(dòng)態(tài)范圍增大輸入電壓，觀察輸出波形出現(xiàn)失真時(shí)，確定輸增大輸入電壓，觀察輸出波形出現(xiàn)失真時(shí)，確定輸出動(dòng)態(tài)范圍為出動(dòng)態(tài)范圍為22.6Vpp。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容3、幅頻特性幅頻特性（測(cè)量上限頻率）（測(cè)量上限頻率）在輸入信號(hào)幅度不變情況下，在輸入信號(hào)幅度不變情況下，增加輸入信號(hào)的頻率增加輸入信號(hào)的頻率，使，使放大倍數(shù)（或者輸出電壓）降為中頻段的放大倍數(shù)（或者輸出電壓）降為中頻段的0.707倍，此倍，此時(shí)輸入信號(hào)

18、的頻率即是時(shí)輸入信號(hào)的頻率即是上限上限頻率。頻率。如果輸出信號(hào)的波形失真，該如何解決？原因是什么？如果輸出信號(hào)的波形失真，該如何解決？原因是什么？答：是輸入信號(hào)的幅度太大，降低輸入信號(hào)幅度。答：是輸入信號(hào)的幅度太大，降低輸入信號(hào)幅度。注意：在整個(gè)測(cè)量過程中，都要保證輸出波形不失注意：在整個(gè)測(cè)量過程中，都要保證輸出波形不失真。！真。！四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容圖圖a 輸出電壓幅度輸出電壓幅度圖圖b 上限頻率上限頻率5.2*0.707上限上限頻率頻率左圖是左圖是200Hz200Hz中低頻段的輸入輸出電壓波形，輸入電壓峰峰值為中低頻段的輸入輸出電壓波形，輸入電壓峰峰值為528mV528mV，輸出電壓峰

19、峰值為，輸出電壓峰峰值為5.32V5.32V。右圖即為增大頻率時(shí)，輸出電壓峰峰值降為右圖即為增大頻率時(shí)，輸出電壓峰峰值降為5.325.32* *0.707=3.76V0.707=3.76V左右。對(duì)應(yīng)的上限頻率為左右。對(duì)應(yīng)的上限頻率為35.09kHz35.09kHz這樣測(cè)量的結(jié)果對(duì)嗎？答：不對(duì)！這樣測(cè)量的結(jié)果對(duì)嗎？答：不對(duì)！四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容注意：在整個(gè)測(cè)量過程中，都要保證輸出波形不失！注意：在整個(gè)測(cè)量過程中，都要保證輸出波形不失！圖圖a 輸出電壓幅度輸出電壓幅度圖圖b 上限頻率上限頻率1030*0.707上限上限頻率頻率正確的測(cè)量方法是將輸入信號(hào)的幅度降低到峰峰值為正確的測(cè)量方法是將輸入

20、信號(hào)的幅度降低到峰峰值為0.1Vpp0.1Vpp，重新測(cè)量上限截止頻率。，重新測(cè)量上限截止頻率。提醒：由于提醒：由于0.1Vpp0.1Vpp信信號(hào)比較小，同學(xué)需仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器調(diào)幅、調(diào)頻旋鈕，只號(hào)比較小，同學(xué)需仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器調(diào)幅、調(diào)頻旋鈕，只用用“AUTOAUTO”鍵可能看不到波形。鍵可能看不到波形。右圖中還能看到，輸入輸出波形不再是差右圖中還能看到，輸入輸出波形不再是差1801800 0，輸出波形，輸出波形滯后了。滯后了。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容4、輸入電阻輸入電阻 在被測(cè)放大電路的輸入端與信號(hào)源之間串入一個(gè)已知電阻在被測(cè)放大電路的輸入端與信號(hào)源之間串入一個(gè)已知電阻 如圖所示，在放大電路正常工

21、作的情況下，用如圖所示，在放大電路正常工作的情況下，用示波器或交流示波器或交流毫伏表測(cè)出毫伏表測(cè)出 和和 ，則根據(jù)輸入電阻的定義可得：，則根據(jù)輸入電阻的定義可得： SRiRSUiU信信號(hào)號(hào)源源被被測(cè)測(cè)電電路路SRSUiUir/SiiiiSiRSSiUUURRIURUU=10kSR（）四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容儀器的接法儀器的接法RSUSUi四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容示波器上顯示的是第示波器上顯示的是第1 1路（黃線）測(cè)量路（黃線）測(cè)量U US S，第，第2 2路（藍(lán)線）路（藍(lán)線）測(cè)量測(cè)量U Ui i US=2.02VUi=384mV/384102.34k2020 384SiiiiSiRSSiUUURRIURUU思考這個(gè)計(jì)算得到的思考這個(gè)計(jì)算得到的Ri與與理論的輸入電阻是否相符？理論的輸入電阻是否相符？問題：信號(hào)發(fā)生器的幅度應(yīng)該是多少？答：?jiǎn)栴}：信號(hào)發(fā)生器的幅度應(yīng)該是多少？答：1Vpp1Vpp或或2Vpp2Vpp