1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗實驗3 比例放大電路的設(shè)計和調(diào)試寫在最前面：1.請認真閱讀本課件。包括實驗板結(jié)構(gòu)，實驗儀器使用，實驗步驟。2.實驗3繼續(xù)執(zhí)行預(yù)習(xí)考核環(huán)節(jié)。 在實驗開始時，閉卷考試。 考試通過方能開始實驗操作。 沒有通過考試的同學(xué)本次實驗預(yù)習(xí)成績?yōu)?。 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 雙電源接法，4個運放的使用。3.本次實驗需要焊接，必須帶電烙鐵及烙鐵架，可以自備萬用表。 必須準備鑷子。一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識元器件三、LM324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告實驗內(nèi)容：

2、基本選題A.用LM324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：2.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，并確定閉環(huán)增益 及輸出動態(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 ，并畫出幅頻特性曲線。4.測量輸入電阻 ?；具x題B.用LM324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：5.在輸出端接入負載 ,觀察輸出電壓波形的變化，體會“負載能力”的概念。6.改變電阻值實現(xiàn)運算為 的反相比例放大器，重復(fù)3測出上限截止頻率，體會“增益帶寬積”的概念?；具x題C.用LM324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1.輸入可調(diào)直流電

3、壓，測試電路的電壓傳輸特性，并確定閉環(huán)增益 及輸入輸出動態(tài)范圍。一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告選題內(nèi)容：選題A：基本選題A選題B：基本選題A +基本選題B選題C：基本選題A +基本選題B +基本選題C 根據(jù)上述選題內(nèi)容，完成各類數(shù)據(jù)指標(biāo)的測試。一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告一、實驗名稱：二、設(shè)計任務(wù)（實驗選題）三、設(shè)計原理及過程（含電路圖）參考實驗范例，充分說明電路中各元件參數(shù)選擇的依據(jù)。四、仿真驗證（部分實驗）要對實驗選題中的所有實驗指標(biāo)均完成驗證。五、自擬實驗步驟在擬定實驗步驟的過程中，自擬測量數(shù)據(jù)記錄表格六、預(yù)習(xí)思考題七、元件表 預(yù)習(xí)報告一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識元器件三、LM

4、324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告 如圖所示器件即為LM324，集成運算放大器。該器件為雙列直插（DIP）14腳封裝，管腳分別排列在器件兩側(cè)，針狀的管腳可以插入14腳IC插座中。在器件表面會有一個半圓形的缺口，習(xí)慣上把這個凹陷放在左手邊。注意：半圓形的凹陷是標(biāo)識位，與右側(cè)中間的圓點區(qū)分開。LM324二、認識元器件標(biāo)識位 LM 324管腳排列如圖所示，將標(biāo)識位放在左手邊，左下角為1腳，依次往右為2、3、4、5、6、7， 8腳在7腳對面，再依次往左9、10、11、12、13、14。是一個U字形的排列。 LM3

5、24標(biāo)識位二、認識元器件所有雙列直插(DIP)封裝的集成電路芯片都是相同的排列順序右下圖是LM324各管腳功能一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識元器件三、LM324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告三、LM324反相比例放大電路LM324內(nèi)含4個獨立的運放，每個運放都能實現(xiàn)設(shè)計要求。將設(shè)計好的電路（左圖），畫到右圖中LM324的第1個運放上，并標(biāo)出Ui和Uo的位置。將設(shè)計好的電路（左圖），畫到右圖中LM324的第3個運放上，并標(biāo)出Ui和Uo的位置. 請自己依此類推，搞定其他位置的運放。一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識

6、元器件三、LM324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告四、 LM324基本選題A的測試（一）初步認識電路板正面背面仔細觀察電路板，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，盡量少用導(dǎo)線完成電路焊接。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間的電阻。用白線相連的4個點相當(dāng)于1個節(jié)點用白線相連的3個點相當(dāng)于1個節(jié)點用紅線相連的3個點相當(dāng)于1個節(jié)點兩個節(jié)點是彼此獨立的。每個黃框里是1個LM324的管腳分布區(qū)域，只能做運放用；其他區(qū)域可視為公共區(qū)域，用來搭建外圍電路。

7、（一）初步認識電路板四、 LM324基本選題A的測試第3個LM324第1個LM324第2個LM324第4個LM324以LM324芯片中的第1個運放為例說明電路的焊接，第2、3、4個運放的管腳分別參考前面的管腳分布圖，實驗中教師會指定用某個運放完成實驗（比如要求用第2個運放完成實驗），必須按照教師要求做。1腳第1個運放輸出端2腳第1個運放反相輸入端3腳第1個運放同相輸入端4腳接電源+12v11腳接電源-12v（一）初步認識電路板四、 LM324基本選題A的測試四、 LM324基本選題A的測試（二）反相比例放大器焊接圖（用LM324中第1個運放）1-2管腳間，反饋電阻Rf輸入信號Ui到2管腳間，電

8、阻R111腳接黑導(dǎo)線接電源-12v4腳接紅導(dǎo)線接電源+12v3管腳到地，平衡電阻R2接地，遠離正負電源，避免短路四、 LM324基本選題A的測試（三）測量步驟注意：如果正負電源加反，LM324將燒壞，是要扣分滴！ 如果正負電源只加了一個，靜態(tài)是不為0滴！ 如果沒有共地，運放是不能正常工作滴！總之，正負電源是否加對，直接決定實驗?zāi)芊褡龀鰜?。所以，這個很重要。雙電源如何加到LM324中？四、 LM324基本選題A的測試調(diào)節(jié)兩路直流穩(wěn)壓電源調(diào)壓鈕，調(diào)至12V。利用萬用表分別測試兩路直流穩(wěn)壓電源輸出端的電源。正確理解圖2-2所示的+12V和-12V電源，正確理解“共地”。問題1：將左圖中的ABCD點，

9、分別標(biāo)到右圖的電源接線柱上。ABC連接方法一：D四、 LM324基本選題A的測試ABCDA-主路正極B-主路負極C-從路正極D-從路負極連接方法二a.將主路的負極、從路的正極和標(biāo)注GND的端子用短路線接在一起。GND端子是儀器機箱的外殼接地。b.然后將直流穩(wěn)壓電源的中間那個“獨立/跟蹤”的按鍵按下，實現(xiàn)“跟蹤”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，從路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?？梢杂萌f用表確認一下。c.將實驗室提供的三根電

10、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極，綠線接公共端。ABCA-主路正極B-地C-從路正極四、 LM324基本選題A的測試問題2： 雙電源如何加到LM324中？四、 LM324基本選題A的測試A-主路正極接4管腳B-接到電路板的“地”，實現(xiàn)“共地”C-從路負極接11管腳ABC注意線的顏色！四、 LM324基本選題A的測試通電觀察。 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)立即切斷電源，檢查電路，排除故障。四、 LM324基本選題A的測試驗證雙電源正確加到LM324中用萬用表直流電壓50v檔位測量，紅表筆接4管腳，黑表筆接地，萬用表讀

11、數(shù)為12V。說明4管腳對地是+12v。四、 LM324基本選題A的測試驗證雙電源正確加到LM324中用萬用表直流電壓50v檔位測量，紅表筆接地，黑表筆接11管腳，萬用表讀數(shù)為12V。說明11管腳對地是-12v。四、 LM324基本選題A的測試1、靜態(tài)工作點的測量 -輸入信號Ui=0時的輸出Uo。（理論值是0）。如何做到Ui=0？用白色的導(dǎo)線將輸入端與“地”點相連。用萬用表測量1管腳輸出端Uo ，電壓為0v。四、 LM324基本選題A的測試1、靜態(tài)工作點的測量。如果用萬用表測量1管腳輸出端電壓為+12v，說明11管腳的負壓沒有加進去，若為-12v，則是4管腳的正壓沒有加進去。如果是其他值，則是因

12、為靜態(tài)測量輸入端接地沒有接好。(1)利用信號發(fā)生器(如圖所示）為待測電路輸入端提供輸入信號Ui。輸入信號使用正弦波，頻率為200Hz，信號幅度是0.5 VPP 。四、 LM324基本選題A的測試VrmsVppmVppmVrms2交流閉環(huán)增益及輸出動態(tài)范圍問題：1、請在圖中標(biāo)出輸入Ui，輸出Uo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。 3、用示波器第1路觀察輸入信號，用第2路觀察輸出信 號，紅黑夾子都分別夾在什么位置。兩個紅色“鱷魚夾”，分別是函數(shù)信號發(fā)生器與示波器第1路1管腳輸出端，紅色“鱷魚夾”是示波器第2路“共地”4個黑色“鱷魚夾”都是“地”，分別是電源的“地”線，函數(shù)信號

13、發(fā)生器的“地”線，和示波器的兩路“地”線。(2)正確的接法如圖所示?！镑{魚夾”在連接的時都要紅正黑負。所有地線都要夾在一起，稱為“共地”UiUo四、 LM324基本選題A的測試（3）在示波器上同時觀察輸入輸出波形用示波器的第1路（黃線）顯示輸入，第2路（藍線）顯示輸出，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。注意：輸入信號幅度太小，示波器檢測不出來。一般100mV以下就不行了。四、 LM324基本選題A的測試（4）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，確定輸出動態(tài)范圍為22.6Vpp。3、幅頻特性（測量上限頻率）在輸入信號幅度不變情況下，增加輸入信號的頻率，

14、使放大倍數(shù)（或者輸出電壓）降為中頻段的0.707倍，此時輸入信號的頻率即是上限頻率。如果在高頻段，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。注意：在整個測量過程中，都要保證輸出波形不失真。！四、 LM324基本選題A的測試圖a 輸出電壓幅度圖b 上限頻率5.2*0.707上限頻率四、 LM324基本選題A的測試左圖是200Hz中低頻段的輸入輸出電壓波形，輸入電壓峰峰值為528mV，輸出電壓峰峰值為5.32V。右圖即為增大頻率時，輸出電壓峰峰值降為5.32*0.707=3.76V左右。對應(yīng)的上限頻率為35.09kHz這樣測量的結(jié)果對嗎？答：不對！注意

15、：在整個測量過程中，都要保證輸出波形不失！圖a 輸出電壓幅度圖b 上限頻率1030*0.707上限頻率四、 LM324基本選題A的測試正確的測量方法是將輸入信號的幅度降低到峰峰值為0.1Vpp，重新測量上限截止頻率。提醒：由于0.1Vpp信號比較小，同學(xué)需仔細調(diào)節(jié)示波器調(diào)幅、調(diào)頻旋鈕，只用“AUTO”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1800，輸出波形滯后了。4、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 如圖所示，在放大電路正常工作的情況下，用示波器或交流毫伏表測出 和 ，則根據(jù)輸入電阻的定義可得： 四、 LM324基本選題A的測試儀器的接法四、 LM32

16、4基本選題A的測試RSUSUi四、 LM324基本選題A的測試示波器上顯示的是第1路（黃線）測量US，第2路（藍線）測量Ui US=2.02VUi=384mV思考這個計算得到的Ri與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：1Vpp以上。因為信號加小了，Ui在示波器上可能讀不出來。一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識元器件三、LM324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告5.在輸出端接入負載 ,觀察輸出電壓波形的變化，記錄不同負載下的電壓放大倍數(shù)，體會“負載能力”的概念。五、 LM324基本選題B的

17、測試輸出端到“地”之間的RL測試方法參見基本選題A的交流閉環(huán)增益查閱其他的一些參考資料來預(yù)測一下輸出電壓的大小變化，請解釋為什么？6.改變電阻值實現(xiàn)運算為 的反相比例放大器，重復(fù)3測出上限截止頻率，體會“增益帶寬積”的概念。五、 LM324基本選題B的測試把Rf換成大10倍的電阻測試方法參見基本選題A的上限截止頻率。思考：改變放大倍數(shù)之后，上限截止頻率有何變化？重新計算R2并更換一、實驗內(nèi)容和預(yù)習(xí)報告二、認識元器件三、LM324反相比例放大電路四、LM324基本選題A的測試五、LM324基本選題B的測試六、LM324基本選題C的測試七、實驗報告1.輸入可調(diào)直流電壓，測試電路的電壓傳輸特性，并確

18、定閉環(huán)增益 及輸入輸出動態(tài)范圍，完成表格3-2五、 LM324基本選題C的測試表3-2與實驗書上的數(shù)據(jù)有區(qū)別，請按照ppt上的數(shù)據(jù)完成預(yù)習(xí)。問題：表格3-2中要求輸出直流電壓值，如何實現(xiàn)？答案：用兩個電阻一個電位器構(gòu)成分壓電路來實現(xiàn)。電路圖如下：五、 LM324基本選題C的測試Ui五、 LM324基本選題B的測試R4右圖為原理圖，左圖為實際焊接的電路，用萬用表測量電位器滑動端電壓，調(diào)成表格3-2中的某個值，比如+2V。然后將電位器的滑動端接入Ui。R3RPUi如圖用白色導(dǎo)線將分壓電路和R1連上，將直流電壓送入輸入端。用萬用表再次測量電位器滑動端電壓， 問題：電壓還會是+2V嗎？為什么？答：不是，電壓值變小，因為引入了運放的輸入電阻。白色導(dǎo)線將電位器滑動端與Ui相連測量方法：將直流電壓接入輸入端后，再次調(diào)整電位器，使輸入電壓為表格3-2要求的數(shù)值； 用萬用表測量輸出端電壓（注意極性），將數(shù)值填入表格3-2；計算該電路的閉環(huán)增益輸入動態(tài)范圍輸出動態(tài)范圍 實驗驗收每個選題驗收1次。實驗數(shù)據(jù)測試完畢之后及時記錄在實驗數(shù)據(jù)表格中，便于老師簽字驗收。請自覺在驗收完請老師簽字，沒有事后補簽。實驗完成后斷開電源，關(guān)閉各臺儀器。將實驗板恢復(fù)至初始狀態(tài)，將所有電阻卸下，不允許使用吸錫器，避