模拟电子技术基础实验 实验3 集成运放电路应用及调测.

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1 模拟电子技术基础实验 实验3 集成运放电路应用及调测

2 写在最前面： 1.请认真阅读本课件。包括实验板结构，实验仪器使用，实验步骤。 2.实验3继续执行预习考核环节。 在实验开始时，闭卷考试。
考试内容：实验板结构，实验仪器使用，实验测试步骤； 重点考察 双电源接法，4个运放的使用。 3.本次实验需要焊接，必须带电烙铁及烙铁架，可以自备万用表。

3 一、实验内容 二、认识元器件 三、LM324反相比例放大电路 四、必做内容 五、选作内容

4 一、实验内容 实验内容： 必做内容.用LM324构成反相比例放大器，最小电阻为2k，要求完成以下内容：
1.输入正弦波交流信号，用双踪示波器同时观察输入输出波形， 测量闭环增益 2.测量输出动态范围。 3.在线性范围内，测量反相比例放大器的上限截止频率 。 4.测量输入电阻 。 选作内容.用LM324构成反相比例放大器，最小电阻为2k，要求完成以下内容： 改变电阻值实现运算为 的反相比例放大器，重复3测出上限截止频率，体会“增益带宽积”的概念。

5 实验操作评价内容 1.检查元件(10) 2.焊接电路(10) 3.规范操作（10） 4.仪器使用（15） 5.测试指标 必做：
（1）静态工作点测试(5) （2）动态指标： A.闭环增益 （10）； B. 动态范围（10） C.上限截止频率。（10） D.输入电阻（10） 6.实验善后(10) 选做：增益带宽积（10）

6 二、认识元器件 LM324 如图所示器件即为LM324，集成运算放大器。
该器件为双列直插（DIP）14脚封装，管脚分别排列在器件两侧，针状的管脚可以插入14脚IC插座中。 在器件表面会有一个半圆形的缺口，习惯上把这个凹陷放在左手边。 注意：半圆形的凹陷是标识位，与右侧中间的圆点区分开。 标识位

7 二、认识元器件 LM324 LM 324管脚排列如图所示，将标识位放在左手边，左下角为1脚，依次往右为2、3、4、5、6、7，
8脚在7脚对面，再依次往左9、10、11、12、13、14。 是一个U字形的排列。 标识位 所有双列直插(DIP)封装的集成电路芯片都是相同的排列顺序 右下图是LM324各管脚功能

8 三、LM324反相比例放大电路 LM324内含4个独立的运放，每个运放都能实现设计要求。
将设计好的电路（左图），画到右图中LM324的第3个运放上，并标出Ui和Uo的位置。

9 四、必做内容 （一）初步认识电路板

10 四、必做内容 （一）初步认识电路板 说明： 仔细观察电路板，判断出哪些点是相连的，相当于一个节点；哪些是彼此独立的。利用这个关系，尽量少用导线完成电路焊接。若不能判断两个节点是相连的还是断开的，用万用表的欧姆档测量两个点间的电阻。 提示： 1、所有的VCC都是相连的，同理所有的GND也是相连的，所有VSS也是相连的； 2、VCC与U1的4管脚是相连的，VSS与U1的11管脚是相连的；同理VCC与U2、U3、U4的4管脚也是相连的，VSS与U2、U3、U4的管脚也是相连的。

11 四、必做内容 （二）反相比例放大器焊接图（用LM324中第1个运放） 3管脚到地，平衡电阻R2 1-2管脚间，反馈电阻Rf
输入信号Ui到2管脚间，电阻R1

12 四、必做内容 （二）反相比例放大器焊接图（用LM324中第1个运放）

13 四、必做内容 （三）测量步骤 双电源如何加到LM324中？？ 注意：如果正负电源加反，LM324将烧坏，是要扣分滴！！
如果正负电源只加了一个，静态是不为0滴！！ 如果没有共地，运放是不能正常工作滴！！ 总之，正负电源是否加对，直接决定实验能否做出来。 所以，这个很重要。

14 四、必做内容 直流稳压电源如何输出 ？ A-主路正极 C-从路负极 B-地 实验室提供的三根电源线连接到仪器的各端子。红线是电源主路
直流稳压电源如何输出 ？ B A C A-主路正极 C-从路负极 B-地 实验室提供的三根电源线连接到仪器的各端子。红线是电源主路 的正极，紫线是电源从路的负极，绿线接公共端。

15 将直流稳压电源的中间那个“独立/跟踪”的按键按下，实现“跟踪”功能。这样从路（右路）的电压跟随主路（左路）的电压变化，不管之前从路的电压是多少，在跟踪状态时，从路的电压跟主路电压一致。
需要说明的是，跟踪状态时，从路显示的电压可能和主路的一致，也有可能显示全零。此时，直流稳压电压并未损坏，是一种正常现象。

16 四、必做内容 问题1： 双电源如何加到LM324中？？

17 四、必做内容 通电观察。 接上电源之后，观察电路是否有异常现象，如集成块冒烟、发烫或有异常气味等，应立即切断电源，检查电路，排除故障。

18 四、必做内容 验证双电源正确加到LM324中 电源的正确接法

19 四、必做内容 验证双电源正确加到LM324中 用万用表直流电压档位测量，红表笔接4管脚，黑表笔接GND，万用表读数为12V。说明4管脚对地是+12v。

20 四、必做内容 验证双电源正确加到LM324中 用万用表直流电压档位测量，红表笔接11管脚，黑表笔接GND，万用表读数为-12V。说明11管脚对地是-12v。

21 四、必做内容 1、静态工作点的测量 --输入信号Ui=0时的输出Uo。（理论值是0）。
用万用表测量1管脚输出端Uo ，电压为0v。

22 四、必做内容 1、静态工作点的测量。 说明： 1、如果用万用表测量1管脚输出端电压为+12v，说明11管脚的负压没有加进去，若为-12v，则是4管脚的正压没有加进去。 2、如果是其他值，则是因为输入端接地没有接好。

23 四、必做内容 2交流闭环增益及输出动态范围 (1)利用信号发生器(如图所示）为待测电路输入端提供输入信号Ui。输入信号使用正弦波，频率为200Hz，信号幅度是0.5 VPP 。 Vrms Vpp mVpp mVrms

24 四、必做内容 问题：1、请在图中标出输入Ui，输出Uo的位置。 2、函数信号发生器的红黑夹子分别夹在什么位置。
3、用示波器第1路观察输入信号，用第2路观察输出信 号，红黑夹子都分别夹在什么位置。

25 四、必做内容 (2)正确的接法如图所示。“鳄鱼夹”在连接的时都要红正黑负。所有地线都要夹在一起，称为“共地” “共地”
4个黑色“鳄鱼夹”都是“地”，分别是电源的“地”线，函数信号发生器的“地”线，和示波器的两路“地”线。 1管脚输出端，红色“鳄鱼夹”是示波器第2路 两个红色“鳄鱼夹”，分别是函数信号发生器与示波器第1路

26 四、必做内容 （3）在示波器上同时观察输入输出波形 注意：输入信号幅度太小，示波器检测不出来。
用示波器的第1路（黄线）显示输入，第2路（蓝线）显示输出，可以看出输入输出波形反相，读数可以算出 故，闭环增益满足设计要求。

27 四、必做内容 （4）输出动态范围 增大输入电压，观察输出波形出现失真时，确定输出动态范围为22.6Vpp。

28 注意：在整个测量过程中，都要保证输出波形不失真。！！！
四、必做内容 3、幅频特性（测量上限频率） 在输入信号幅度不变情况下，增加输入信号的频率，使放大倍数（或者输出电压）降为中频段的0.707倍，此时输入信号的频率即是上限频率。 如果输出信号的波形失真，该如何解决？原因是什么？ 答：是输入信号的幅度太大，降低输入信号幅度。 注意：在整个测量过程中，都要保证输出波形不失真。！！！

29 四、必做内容 这样测量的结果对吗？答：不对！
左图是200Hz中低频段的输入输出电压波形，输入电压峰峰值为528mV，输出电压峰峰值为5.32V。 右图即为增大频率时，输出电压峰峰值降为5.32*0.707=3.76V左右。对应的上限频率为35.09kHz 这样测量的结果对吗？答：不对！ 上限频率 5.2*0.707 图a 输出电压幅度 图b 上限频率

30 注意：在整个测量过程中，都要保证输出波形不失！！！
四、必做内容 注意：在整个测量过程中，都要保证输出波形不失！！！ 正确的测量方法是将输入信号的幅度降低到峰峰值为0.1Vpp，重新测量上限截止频率。提醒：由于0.1Vpp信号比较小，同学需仔细调节示波器调幅、调频旋钮，只用“AUTO”键可能看不到波形。 上限频率 图a 输出电压幅度 图b 上限频率 1030*0.707 右图中还能看到，输入输出波形不再是差1800，输出波形滞后了。

31 四、必做内容 4、输入电阻 在被测放大电路的输入端与信号源之间串入一个已知电阻
如图所示，在放大电路正常工作的情况下，用示波器或交流毫伏表测出 和 ，则根据输入电阻的定义可得：

32 四、必做内容 仪器的接法 Ui RS US

33 四、必做内容 问题：信号发生器的幅度应该是多少？答：1Vpp或2Vpp。因为信号加小了，Ui在示波器上可能读不出来。
示波器上显示的是第1路（黄线）测量US，第2路（蓝线）测量Ui 思考这个计算得到的Ri与 理论的输入电阻是否相符？ Ui=384mV US=2.02V

34 思考：改变放大倍数之后，上限截止频率有何变化？
五、选做内容 6.改变电阻值实现运算为 的反相比例放大器，重复3测出上限截止频率，体会“增益带宽积”的概念。 把Rf换成大10倍的电阻 测试方法参见基本选题A的上限截止频率。 思考：改变放大倍数之后，上限截止频率有何变化？ 重新计算R2并更换

35 实验验收 必做内容全部完成后只验收1次。 实验数据测试完毕之后及时记录在实验数据表格中，便于老师签字验收。

36 实验完成后 LM324不要卸下。 断开电源，关闭各台仪器。 只将所有电阻卸下，不允许使用吸锡器，避免破坏焊盘。 整理实验台。
万用表放回指定位置。

37 补充说明 实验室提供：电阻、导线、焊锡、运放LM324，
实验中，指导教师会指定使用LM324的1-4运放中 的一个完成实验。（本ppt是以第1个运放为例做的，要求同学其他3个运放也要会用。）（考试会考滴，很重要哦！！）