集成運放電路應(yīng)用及調(diào)測操作step-by-step

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗實驗3 集成運放電路應(yīng)用及調(diào)測寫在最前面：寫在最前面：1.請認(rèn)真閱讀本課件。包括實驗板結(jié)構(gòu)，實驗儀器使用，實驗步驟。請認(rèn)真閱讀本課件。包括實驗板結(jié)構(gòu)，實驗儀器使用，實驗步驟。2.實驗實驗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)。 在實驗開始時，在實驗開始時，閉卷考試。閉卷考試。 考試內(nèi)容：實驗板結(jié)構(gòu)，實驗儀器使用，實驗測試步驟；考試內(nèi)容：實驗板結(jié)構(gòu)，實驗儀器使用，實驗測試步驟； 重點考察重點考察 雙電源接法，雙電源接法，4個運放的使用。個運放的使用。3.本次實驗需要焊接，必須帶電烙鐵及本次實驗需要焊接，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、、實驗內(nèi)容一、實驗內(nèi)容二、認(rèn)識元器件二、認(rèn)識元器件三、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)容實驗內(nèi)容實驗內(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，用雙蹤示波器同時觀察輸入輸出波形，輸入正弦波交流信號，用雙蹤示波器同時觀察輸入輸出波形，測量閉環(huán)增益測量閉環(huán)增益 2.測量輸出動態(tài)范圍。測量輸出動態(tài)范圍。3.在線性范圍內(nèi)，測量反相比例放大器的上限截止頻率在線性范圍內(nèi)，測量反相比例放大器的上限截止頻率 。4.測量輸入電阻測量

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：改變電阻值實現(xiàn)運算為改變電阻值實現(xiàn)運算為 的反相比例放大器，重復(fù)的反相比例放大器，重復(fù)3測出上限截止測出上限截止頻率，體會頻率，體會“增益帶寬積增益帶寬積”的概念。的概念。HfiRoi100uu 一、實驗內(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.測試指標(biāo)必做： （1）靜態(tài)工作點測試(5) （2）動態(tài)指標(biāo)： A.閉環(huán)增益 （10）； B. 動態(tài)范圍（10） C.上限截止頻率。（10） D.

4、輸入電阻（10） 6.實驗善后(10)選做：增益帶寬積（增益帶寬積（10）實驗操作評價內(nèi)容ufA 如圖所示器件即為LM324，集成運算放大器。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。在器件表面會有一個半圓形在器件表面會有一個半圓形的缺口，習(xí)慣上把這個凹的缺口，習(xí)慣上把這個凹陷放在左手邊。陷放在左手邊。注意：半圓形的凹陷是標(biāo)識注意：半圓形的凹陷是標(biāo)識位，與右側(cè)中間的圓點區(qū)位，與右側(cè)中間的圓點區(qū)分開。分開。LM324二、認(rèn)識元器件標(biāo)識位標(biāo)識位 LM 324管腳排列

5、如圖所示，管腳排列如圖所示，將標(biāo)識位放在左手邊，左將標(biāo)識位放在左手邊，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腳對面，再依次往左腳對面，再依次往左9、10、11、12、13、14。是一個是一個U字形的排列。字形的排列。 LM324標(biāo)識位標(biāo)識位二、認(rèn)識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個獨立的運放，每個運放都能實現(xiàn)設(shè)計要求。個獨立的運放，每個運放都能

6、實現(xiàn)設(shè)計要求。將設(shè)計好的電路（左圖），畫到右圖中將設(shè)計好的電路（左圖），畫到右圖中LM324的第的第3個運放上，個運放上，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)識電路板（一）初步認(rèn)識電路板（一）初步認(rèn)識電路板（一）初步認(rèn)識電路板說明：說明： 仔細(xì)觀察電路板，判斷出哪些點是相連的，相當(dāng)于仔細(xì)觀察電路板，判斷出哪些點是相連的，相當(dāng)于一個節(jié)點；哪些是彼此獨立的。利用這個關(guān)系，盡一個節(jié)點；哪些是彼此獨立的。利用這個關(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。若不能判斷兩個節(jié)點是若不能判斷兩個節(jié)點是相連的還是斷開的，用萬用表的歐姆檔測量兩個點相連的還是斷

7、開的，用萬用表的歐姆檔測量兩個點間的電阻。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個運放）個運放）1-2管腳間，管腳間，反饋電阻反饋電阻Rf輸入信號輸入信號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個運放為例說明電個運放為例說明電路的焊接，第路的焊接，第2 2、3 3、4 4個運放的管腳分別參考個運放的管腳分別參考前面的管腳分布圖，實驗中教師會前面的管腳分布圖，實驗中教師會指定用某個指定用某個運放運放完成實驗（比如要求用第完成實驗（比如要求用第2 2個運放完成實個運放完成實驗），必須按照教師要求做。驗），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個運放）個運放）四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（三）測量步驟（三）測量步驟注意：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，靜態(tài)是不為如果正負(fù)電源只加了一個，靜態(tài)是不為0滴！滴！ 如果沒有共地，運放是不能正常工作滴！如果沒有共地，運放是不能正常工作滴！總之，正負(fù)電源是否加對，直接決定實驗?zāi)芊褡龀鰜?。總之，正?fù)電源是否加對，直接決定實驗?zāi)芊褡龀鰜?。所以，這個很重要。所以，這個很重要。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)容實驗室提供的三根電源線連接到儀器的各端子。紅線是電源主路實驗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)壓電源的中間那個將直流穩(wěn)壓電源的中間那個“獨立獨立/跟蹤跟蹤”的按鍵的按鍵按下，實現(xiàn)按下，實現(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，

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，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，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，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，直流穩(wěn)壓電壓并未損壞，是一致，也有可能顯示全零。此時，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，觀察電路是否有異常現(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)容驗證雙電源正確加到驗證雙電源正確加到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)容驗證雙電源正確加到驗證雙電源正確加到LM324中中用萬用表直流電壓檔位測量，紅表筆接用萬用表直流電壓檔位測量，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管腳對地管腳對地是是+12v。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容驗證雙電源正確加到驗證雙電源正確加到LM324中中用萬用表直流電壓檔位測量，紅表筆接用萬用表直流電壓檔位測量，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管腳管腳對地是對地是-12v。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容1 1、靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點的測量的測量 -輸入信號輸入信號Ui=0時的輸出時的輸出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”點相連。點相連。用萬用表測用萬用表測量量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)工作點靜態(tài)工作點的測量。的測量。說明：說明：1、如果用萬用表測量、如果用萬用表測量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、進去，若為的負(fù)壓沒有加進去，若為-12v，則是，則是4管腳的正壓沒有加進管腳的正壓沒有加進去。去。2、如果是其他值，則是因為輸入端接地沒有接好。、如果是其他值，則是因為輸入端接地沒有接好。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容(1)(1)利用信號發(fā)生器利用信號發(fā)生器( (如圖所示）為待測電路輸入端提供輸如圖所示）為待測電路輸入端提供輸入信號入信號Ui。輸入信號使用正弦波，頻率為。輸入信號使用正弦波，頻率為200Hz，信號，信號幅度是幅度是0.5 VPP 。VrmsVppmVppmVrms2交流閉環(huán)增益及輸出動態(tài)范圍交流閉環(huán)增益及輸出動態(tài)范圍四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容問題：問題：1 1、請在圖中標(biāo)出輸入、請在圖

15、中標(biāo)出輸入UiUi，輸出，輸出UoUo的位置。的位置。 2、函數(shù)信號發(fā)生器的紅黑夾子分別夾在什么位置。、函數(shù)信號發(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，用第路觀察輸入信號，用第2路觀察輸出信路觀察輸出信 號，紅黑夾子都分別夾在什么位置。號，紅黑夾子都分別夾在什么位置。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容兩個紅色兩個紅色“鱷鱷魚夾魚夾”，分別，分別是函數(shù)信號發(fā)是函數(shù)信號發(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個黑色個黑色“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)信號發(fā)線，函數(shù)信號發(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?！镑{魚夾鱷魚夾”在連接的時都要紅正黑負(fù)。在連接的時都要紅正黑負(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）在示波器上同時觀察輸入輸出波形）在示波器上同時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)計要求。故，閉環(huán)增益滿足

17、設(shè)計要求。oufi5.32=10.0750.528UAU注意：輸入信號幅度太注意：輸入信號幅度太小，示波器檢測不出來。小，示波器檢測不出來。四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容（4）輸出動態(tài)范圍）輸出動態(tài)范圍增大輸入電壓，觀察輸出波形出現(xiàn)失真時，確定輸增大輸入電壓，觀察輸出波形出現(xiàn)失真時，確定輸出動態(tài)范圍為出動態(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（測量上限頻率）（測量上限頻率）在輸入信號幅度不變情況下，在輸入信號幅度不變情況下，增加輸入信號的頻率增加輸入信號的頻率，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，此時輸入信號

18、的頻率即是時輸入信號的頻率即是上限上限頻率。頻率。如果輸出信號的波形失真，該如何解決？原因是什么？如果輸出信號的波形失真，該如何解決？原因是什么？答：是輸入信號的幅度太大，降低輸入信號幅度。答：是輸入信號的幅度太大，降低輸入信號幅度。注意：在整個測量過程中，都要保證輸出波形不失注意：在整個測量過程中，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，輸出電壓峰峰值降為右圖即為增大頻率時，輸出電壓峰峰值降為5.325.32* *0.707=3.76V0.707=3.76V左右。對應(yīng)的上限頻率為左右。對應(yīng)的上限頻率為35.09kHz35.09kHz這樣測量的結(jié)果對嗎？答：不對！這樣測量的結(jié)果對嗎？答：不對！四、必做內(nèi)容四、必做內(nèi)容注意：在整個測量過程中，都要保證輸出波形不失！注意：在整個測量過程中，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量方法是將輸入信號的幅度降低到峰峰值為正確的測量方法是將輸入

20、信號的幅度降低到峰峰值為0.1Vpp0.1Vpp，重新測量上限截止頻率。，重新測量上限截止頻率。提醒：由于提醒：由于0.1Vpp0.1Vpp信信號比較小，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 在被測放大電路的輸入端與信號源之間串入一個已知電阻在被測放大電路的輸入端與信號源之間串入一個已知電阻 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出毫伏表測出 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信信號號源源被被測測電電路路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）測量路（黃線）測量U US S，第，第2 2路（藍(lán)線）路（藍(lán)線）測量測量U Ui i US=2.02VUi=384mV/384102.34k2020 384SiiiiSiRSSiUUURRIURUU思考這個計算得到的思考這個計算得到的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：信號發(fā)生器的幅度應(yīng)該是多少？答：問題：信號發(fā)生器的幅度應(yīng)該是多少？答：1Vpp1Vpp或或2Vpp2Vpp