20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院1集成電路原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院2實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)1——積分器和微分器（μA741）實(shí)驗(yàn)2——儀器放大器和差動(dòng)放大器（OPA2111、INA106）實(shí)驗(yàn)3——電壓比較器（LM311）實(shí)驗(yàn)4——U/F變換器和F/U變換器（LM331）實(shí)驗(yàn)5——函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）實(shí)驗(yàn)6——二階低通有源濾波器（LM741）20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院3實(shí)驗(yàn)1——積分器和微分器（μA741）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）學(xué)會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)積分器和微分器，熟悉電路原理和元件參數(shù)的計(jì)算。（2）熟悉積分器和微分器的特點(diǎn)、性能，并會(huì)應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)儀器】

萬(wàn)用表，示波器，信號(hào)發(fā)生器，“集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院4【實(shí)驗(yàn)原理】1μA741芯片簡(jiǎn)介

μA741是第二代集成運(yùn)放的典型代表是采用硅外延平面工藝制作的單片式高增益運(yùn)放。其特點(diǎn)是：采用頻率內(nèi)補(bǔ)償，具有短路保護(hù)功能，具有失調(diào)電壓調(diào)整能力，具有很高的輸入差模電壓和共模電壓范圍，無(wú)阻塞現(xiàn)象，功耗較低，電源電壓適應(yīng)范圍較寬。有很寬的輸入共模電壓范圍，不會(huì)在使用中出現(xiàn)“阻塞”，在諸如積分電路、求和電路及一般的反饋放大電路中使用，均不需外加補(bǔ)償電容。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院5μA741采用DIP8和SO8封裝+IN–INOFFSETNELL－+12345678μA741OFFSETNELL–VNC+VOUTPUT圖11-2-1μA741的引腳及功能20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院62積分器圖11-2-2積分器和微分器電路原理圖當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，IC1及其周?chē)?gòu)成反相型積分器。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院7

積分器廣泛應(yīng)用于掃描電路、A/D轉(zhuǎn)換和模擬運(yùn)算等方面。其輸出電壓和輸入電壓的積分成線性關(guān)系。

輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院83微分器當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)、S2閉合時(shí)，IC2及其周?chē)?gòu)成反相型微分器。圖11-2-2積分器和微分器電路原理圖20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院9

微分器其輸出電壓和輸入電壓的微分成線性關(guān)系，廣泛應(yīng)用于波形變換和模擬運(yùn)算等方面。

輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院104積分器和微分器當(dāng)開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)、S1閉合時(shí)，IC1、IC2及其周?chē)?gòu)成積分器和微分器。圖11-2-2積分器和微分器電路原理圖20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院11

將“積分器和微分器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開(kāi)關(guān)。1.電路設(shè)計(jì)與仿真參照?qǐng)D11-2-2設(shè)計(jì)積分器和微分器。

用Proteus軟件（或Multisim軟件）對(duì)積分器和微分器電路進(jìn)行仿真。記錄仿真結(jié)果。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院122.積分器（1）將開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)。（2）調(diào)零：將輸入端ui1接地，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)輸出電壓uO1，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器Rp1，直至UO1=0（或UO1≈0）。（3）輸入方波信號(hào)：①用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui1加入方波信號(hào)，頻率為100Hz，電壓幅度為±2V。用數(shù)字示波器觀察ui1、uO1的波形，并記錄其數(shù)值。②輸入信號(hào)的電壓幅度不變，改變頻率，觀察并記錄ui1、uO1的波形。③輸入信號(hào)的頻率不變，改變電壓幅度，觀察并記錄ui1、uO1的波形。（4）輸入正弦波：①用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui1加入正弦波信號(hào)，頻率為100Hz，電壓有效值為1V。用數(shù)字示波器觀察ui1、uO1波形及相位差，并記錄其數(shù)值。②改變正弦波信號(hào)的頻率，觀察并記錄ui1、uO1的波形及相位差。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院133．微分器（1）將開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2閉合。（2）調(diào)零：將輸入端ui2接地，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)輸出電壓uO2，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器Rp2，直至UO2=0（或UO2≈0）。（3）輸入方波信號(hào)：用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui2加入方波信號(hào)，頻率為200Hz，電壓幅度為±2V。用數(shù)字示波器觀察ui2、uO2的波形，并記錄其數(shù)值。（4）輸入正弦波：①用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui2加入正弦波信號(hào)，頻率為160Hz，電壓有效值為1V。觀察并記錄ui2、uO2的波形及相位差。②改變正弦波信號(hào)的頻率，觀察并記錄ui2、uO2的波形及相位差。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院144．積分器和微分器（1）將開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)、S1閉合。（2）輸入方波信號(hào)：用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui1加入方波信號(hào)，頻率為100Hz，電壓幅度為±2V。用數(shù)字示波器觀察uo1、uo2的波形，并記錄其數(shù)值。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院15【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用AltiumDesigner09軟件畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形，與Proteus軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（3）分析積分時(shí)間常數(shù)對(duì)輸出電壓斜率的影響。（4）寫(xiě)出收獲和體會(huì)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院16【預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書(shū)2.2節(jié)和2.3節(jié)。（2）查閱μA741的數(shù)據(jù)手冊(cè)或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)使用。（4）熟悉AltiumDesigner09軟件。（5）熟悉Proteus軟件（或Multisim軟件）。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院17【思考題】（1）造成積分誤差的因素有哪些？如何減小積分誤差？（2）在圖11-2-2中，若將R3開(kāi)路，積分器能否正常積分？為什么？R3的阻值對(duì)積分精度有何影響？（3）在圖11-2-2中，若將C3開(kāi)路，微分器能否正常微分？為什么？20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院18實(shí)驗(yàn)2——儀器放大器和差動(dòng)放大器（OPA2111、INA106）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉儀器放大器及其工作原理。（2）熟悉差動(dòng)放大器及其工作原理。（3）掌握OPA2111、INA106的使用方法和應(yīng)用電路。（4）學(xué)會(huì)自動(dòng)校零的方法，并會(huì)應(yīng)用。（5）熟悉小信號(hào)放大器的性能和特點(diǎn)，并會(huì)應(yīng)用。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院19【實(shí)驗(yàn)儀器】

萬(wàn)用表示波器信號(hào)發(fā)生器直流穩(wěn)壓電源“集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院20【實(shí)驗(yàn)原理】1．OPA2111、INA106芯片簡(jiǎn)介（1）OPA2111是雙低噪聲精密運(yùn)算放大器（BURR-BROWN，DualLow-NoisePrecisionDifetOperationalAmplifer），偏流極低（≤±4pA），建立時(shí)間極短（1μs建立至0.01％精度），噪聲很?。?nV／、10kHz），經(jīng)自動(dòng)校零可使失調(diào)電壓低于5μV，零漂≤0.028μV／°C，折算到輸入端其零電位調(diào)節(jié)速率為≤2μV／s。常用于儀器放大器和小信號(hào)放大器。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院21B43OPA2111采用DIP8（或006E）塑封和TO-99（或001B）金屬封裝。如圖所示，是OPA2111引腳及功能。OPA2111–V+INA–INAOUTAA125678+VOUTB+INB–INB20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院22（2）INA106是單片增益差動(dòng)放大器（BURR-BROWN，PrecisionGain=10DifferentialAmplifier），由一個(gè)精密運(yùn)放和四個(gè)金屬膜電阻組成，因四個(gè)電阻均經(jīng)激光修正，所以具有很高的精度，其電壓放大倍數(shù)的精度和共模抑制比均很高。INA106可提供精密差分放大器的功能，無(wú)需精密電阻網(wǎng)絡(luò)，可用于增益為10、–10、11的差動(dòng)放大及儀表放大。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院23INA106采用DIP8和SO8封裝。如圖所示，是INA106的引腳及功能。SENSE–V+IN–INREF100k–100k10k10k+1235678INA106NCOUTPUT+V420七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院242．自動(dòng)校零儀器放大器圖11-2-5自動(dòng)校零儀器放大器20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院252．自動(dòng)校零儀器放大器圖中IC1A是主放大器，IC1B是輔助放大器。IC1B配合IC1A完成自動(dòng)校零功能。

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打在2，開(kāi)關(guān)S2打在4時(shí)，完成自動(dòng)校零；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打在1，開(kāi)關(guān)S2打在3時(shí)，完成小信號(hào)放大。

圖中參數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)為：

Au=–R2／R1=–100倍。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院263．高精度差動(dòng)放大器圖11-2-6高精度差動(dòng)放大器20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院27在圖11-2-6中，第一級(jí)是由OPA2111構(gòu)成的高精度儀用放大器，第二級(jí)是由INA106構(gòu)成的高精度差動(dòng)放大器。當(dāng)開(kāi)關(guān)S3、S4斷開(kāi)時(shí)，信號(hào)由Vi2、Vi3輸入，輸出電壓為

Uo=10（Vi2–Vi3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S3、S4閉合時(shí)，信號(hào)由E1、E2輸入，輸出電壓為20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院28【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】

將“儀器放大器和差動(dòng)放大器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開(kāi)關(guān)。1．電路設(shè)計(jì)與仿真參照?qǐng)D11-2-5設(shè)計(jì)自動(dòng)校零儀器放大器，圖11-2-6設(shè)計(jì)高精度差動(dòng)放大器，用Proteus軟件（或Multisim軟件）對(duì)以上兩個(gè)電路進(jìn)行仿真，并記錄仿真結(jié)果。2．自動(dòng)校零當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打在2、開(kāi)關(guān)S2打在4時(shí)，完成自動(dòng)校零功能，即零輸入時(shí)，實(shí)現(xiàn)零輸出。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓Uo，并記錄數(shù)值。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院293．儀器放大器-1

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打在1、開(kāi)關(guān)S2打在3時(shí)，完成小信號(hào)放大功能。（1）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)，頻率為300Hz，電壓（峰峰值）為50mV。

用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。（2）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)，頻率固定為300Hz，將電壓值逐漸加大。用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院303．儀器放大器-2（3）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)，電壓（峰峰值）固定為50mV，頻率逐漸加大。用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓的數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。（4）在輸入端Ui輸入直流信號(hào)，電壓為5～150mV。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試輸出端Uo的電壓，并記錄輸出電壓的數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院314．差動(dòng)放大器（1）將開(kāi)關(guān)S3、S4斷開(kāi)，信號(hào)由Vi2、Vi3輸入。在Vi2、Vi3輸入端，分別加入直流電壓，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量并記錄輸出端電壓Uo‘的數(shù)值。（注：①Vi2、Vi3電壓之差要小于1.5V；②Vi2、Vi3最大電壓值應(yīng)小于10V。）（2）將開(kāi)關(guān)S3、S4閉合，信號(hào)由E1、E2輸入。用信號(hào)發(fā)生器在E1、E2輸入端，分別加入方波信號(hào)，兩路信號(hào)頻率相同（注：范圍為100～300Hz），兩路信號(hào)電壓范圍在100～300mV。用數(shù)字示波器觀察并記錄輸出端Uo'的波形，并作出相應(yīng)的解釋。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院32【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用AltiumDesigner09軟件畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）記錄實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形或數(shù)據(jù)，與Proteus軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析該儀器放大器的帶寬和精度。（4）寫(xiě)出收獲和體會(huì)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院33【預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書(shū)2.4節(jié)。（2）預(yù)習(xí)本書(shū)2.5節(jié)。（3）查閱OPA2111、INA106的數(shù)據(jù)手冊(cè)或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)使用。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院34【思考題】（1）使用儀器放大器時(shí)，為什么要校零？如何校零？（2）設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器，在PCB布線時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？（3）如何應(yīng)用儀器放大器和差動(dòng)放大器？舉出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院35

實(shí)驗(yàn)3——電壓比較器（LM311）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉單限電壓比較器和雙限電壓比較器的工作原理、電路特性和應(yīng)用方面。（2）掌握LM311的使用方法和應(yīng)用電路。（3）掌握電壓比較器設(shè)計(jì)、測(cè)試和調(diào)整的方法。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院36【實(shí)驗(yàn)儀器】

萬(wàn)用表示波器信號(hào)發(fā)生器直流穩(wěn)壓電源“集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院37【實(shí)驗(yàn)原理】1．LM311芯片簡(jiǎn)介

LM311是專用電壓比較器芯片（High-PerformanceVoltageComparator），電源電壓范圍大（±5V～±l5V）、偏置電流?。?00nA）、失調(diào)電流?。?.0nA）、差分輸入電壓范圍大（±30V）。其輸出與TTL、DTL及MOS電路相容，并可驅(qū)動(dòng)指示燈和繼電器。可單電源供電，也可雙電源供電，有集電極輸出和發(fā)射極輸出兩種形式，還具有外部平衡調(diào)節(jié)端和選通控制端。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院38LM311采用DIP8和SO8封裝。如圖所示，是LM311的引腳及功能。圖11-2-7LM311的引腳及功能GND–VIN-IN+–+12345678LM311BALANCE+VOUTPUTBALANCE/STROBE20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院392．單限電壓比較器圖11-2-8單限電壓比較器20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院40（1）過(guò)零電壓比較器

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，是過(guò)零電壓比較器。當(dāng)輸入電壓Ui′≥0時(shí)，輸出高電平，Uo′=5V；

輸入電壓Ui′＜0時(shí)，輸出低電平，Uo′=0。（2）任意電平比較器

當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合、S1斷開(kāi)時(shí)，是任意電平比較器。調(diào)節(jié)電位器Rp，可得到任意參考電位Er（注：本電路設(shè)計(jì)0＜Er≤5V）。當(dāng)輸入電壓Ui′≥Er時(shí)，輸出高電平；

輸入電壓Ui′＜Er時(shí)，輸出低電平，Uo′=0。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院41窗口電壓比較器可以用來(lái)判斷輸入信號(hào)ui是否位于兩個(gè)指定電位之間，把其中較小的一個(gè)電位稱為下門(mén)限電位EmL，較大的一個(gè)電位稱為上門(mén)限電位EmH，二者之差稱為門(mén)限寬度Em。當(dāng)輸入信號(hào)ui落入門(mén)限寬度Em之內(nèi)或“窗口”之內(nèi)時(shí)，為一種邏輯電平（如為高電平），而輸入電壓在“窗口”之外時(shí)，為另一種邏輯電平（如為低電平），具有這種傳輸特性的比較器稱為窗口電壓比較器。3．窗口電壓比較器20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院42uiuo0EmLEmH圖11-2-9窗口電壓比較器圖11-2-10窗口比電壓較器的傳輸特性如圖11-2-9所示，是窗口電壓比較器。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院43【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】將“電壓比較器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開(kāi)關(guān)。1．單限電壓比較器（1）過(guò)零電壓比較器①當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，用信號(hào)發(fā)生器在ui′輸入端加頻率為1kHz、電壓有效值為2V的正弦波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′的波形，畫(huà)出傳輸特性曲線。②當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，用信號(hào)發(fā)生器在ui′輸入端加正弦波信號(hào)，先固定輸入信號(hào)的頻率，逐漸改變輸入信號(hào)電壓值，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′波形；再固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)的頻率，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′的波形。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院44（2）任意電平比較器①當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，調(diào)節(jié)電位器Rp，參考電位Er得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器在ui′輸入端加入頻率為1kHz、電壓有效值為2V的正弦波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′的波形，畫(huà)出傳輸特性曲線。②當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，調(diào)節(jié)電位器Rp，參考電位Er得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器在輸入端ui′加入正弦波信號(hào)，先固定輸入信號(hào)的頻率，逐漸改變輸入信號(hào)的電壓值，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′的波形；再固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)的頻率，用雙蹤示波器觀察ui′、uo′的波形。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院452．窗口電壓比較器（1）用多路輸出直流穩(wěn)壓電源給EmL、EmH提供參考電壓，如取EmL=2V，EmH=4V，用信號(hào)發(fā)生器在輸入端ui加入頻率為1kHz、電壓有效值為10V的正弦波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察輸入ui、輸出uo波形，畫(huà)出傳輸特性曲線。（2）改變EmH、EmL上下門(mén)限電壓的數(shù)值，用雙蹤示波器觀察輸入ui、輸出uo的波形。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院46【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用AltiumDesigner09軟件畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)觀察到輸入、輸出信號(hào)波形圖，與Proteus軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（3）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算值比較，若有誤差，分析其原因。（4）寫(xiě)出收獲和體會(huì)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院47【預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書(shū)3.6節(jié)。（2）查閱LM311的數(shù)據(jù)手冊(cè)或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)使用。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院48【思考題】（1）電壓比較器是否需要調(diào)零？（2）什么叫傳輸特性？它與波形圖有什么區(qū)別？（3）用LM311設(shè)計(jì)一個(gè)遲滯電壓比較器。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院49

實(shí)驗(yàn)4——U/F變換器和F/U變換器（LM331）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉U/F變換器和F/U變換器的工作原理、電路特性和應(yīng)用方面。（2）掌握LM331的使用方法和應(yīng)用電路。（3）熟悉將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為頻率信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。（4）熟悉將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院50【實(shí)驗(yàn)儀器】

萬(wàn)用表示波器信號(hào)發(fā)生器直流穩(wěn)壓電源“集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院51【實(shí)驗(yàn)原理】1．LM331芯片簡(jiǎn)介

LM331是美國(guó)NS（NationalSemiconductor）公司生產(chǎn)的性價(jià)比較高的集成芯片（U-FConverter）;

可用作F/U變換器、U/F變換器、A/D變換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器等。

其內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、R-S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開(kāi)關(guān)和輸出保護(hù)管等部分組成。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院52其主要技術(shù)指標(biāo)：動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)100dB；線性度好；最大非線性失真小于0.01%；頻率范圍1Hz～100kHz；輸入電壓范圍?0.2～+Vcc（V）；功耗500mW；采用雙電源供電或單電源供電，可工作在4.0～40V之間，輸出高達(dá)40V，且可防止Vcc短路；變化精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)12位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可構(gòu)成F/U變換器或U/F變換器，且容易保證轉(zhuǎn)換精度。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院53LM331采用DIP8（或N08E）封裝。如圖所示，是LM331引腳及功能。CURRENTOUTPUTOUTPUTFREQUENCYOUTPUTREFERENCECURRENT12345678LM331R-CGNDVccTHRESHOLDCOMPARATORINPUT20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院542．U/F變換器圖11-2-12U/F變換器輸出頻率和輸入電壓之間的關(guān)系為20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院553．F/U變換器圖11-2-13F/U變換器輸出頻率和輸入電壓之間的關(guān)系為20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院56【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】

將“U/F變換器和F/U變換器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開(kāi)關(guān)。1U/F變換器用直流穩(wěn)壓電源在輸入端Ui1輸入直流電壓，使Ui1從0V開(kāi)始，逐漸加大電壓值，用數(shù)字示波器觀察輸出端fo2的波形，讀出頻率值。（1）記錄輸入電壓值和輸出頻率值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2）記錄輸入電壓和輸出頻率的變化范圍。（3）調(diào)節(jié)電位器Rp11，觀察頻率的變化。（4）調(diào)節(jié)電位器R1t，觀察頻率的變化。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院572．F/U變換器用信號(hào)發(fā)生器在輸入端fi2加入方波信號(hào)，使fi2從1Hz開(kāi)始（輸入電壓范圍為3～20V），逐漸加大信號(hào)頻率，用數(shù)字示波器觀察輸出端uo2的波形。（1）記錄輸入頻率值和輸出電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2）記錄輸入頻率和輸出電壓的變化范圍。（3）調(diào)節(jié)電位器Rp21，觀察電壓的變化。（4）調(diào)節(jié)電位器R2t，觀察電壓的變化。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院58【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用AltiumDesigner09軟件畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）列出電壓/頻率變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與Proteus軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（3）繪出電壓/頻率關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。（4）列出頻率/電壓變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與Proteus軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（5）繪出頻率/電壓關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。（6）寫(xiě)出收獲和體會(huì)。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院59【預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)《集成電路原理及應(yīng)用》（第3版）第4.3節(jié)U/F變換器和F/U變換器。（2）查閱LM331的數(shù)據(jù)手冊(cè)或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)使用。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院60【思考題】（1）12位以上的A/D變換器價(jià)格較高，能否用U/F變換器來(lái)代替A/D變換器？并說(shuō)明使用條件？（2）在圖11-2-13中，C1能否取值太大？為什么？（3）在圖11-2-13中，CL取值大小對(duì)輸出電壓有何影響？為什么？（4）試舉出幾個(gè)U/F和F/U的應(yīng)用實(shí)例？20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院61

實(shí)驗(yàn)5——函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）掌握ICL8038的特點(diǎn)、功能和應(yīng)用電路。（2）熟悉由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作原理。（3）掌握調(diào)試函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的方法。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院62【實(shí)驗(yàn)儀器】

萬(wàn)用表示波器信號(hào)發(fā)生器“集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱【實(shí)驗(yàn)原理】1．ICL8038芯片簡(jiǎn)介

ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，它能同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院63ICL8038具有以下主要參數(shù)和主要特點(diǎn)：（1）工作頻率范圍：0.001Hz～500kHz。（2）波形失真度：不大于0.5％。（3）同時(shí)有三種波形輸出：正弦波、方波、三角波。（4）電源：?jiǎn)坞娫礊?10V～+30V，雙電源為±5V～±15V。（5）足夠低的頻率溫漂：最大值為50ppm/oC。（6）改變外接電阻、電容值，可改變輸出信號(hào)的頻率范圍。（7）外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比。（8）使用簡(jiǎn)單，外接元件少。20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院64ICL8038采用DIP14封裝。如圖所示，是ICL8038的引腳及其功能。1234576141312111089SINADJ1SINOUTTRIOUTDFADJ1DFADJ2+VFMBLASNCNCSINADJ2–VCSQOUTFMINICL803820七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院652．由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖圖11-2-15由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院668腳為調(diào)頻電壓控制輸入端。該芯片的方波輸出端為集電極開(kāi)路形式，一般需在正電源與9腳之間外接一個(gè)電阻，圖中R3=4.7KΩ。

電位器RP2的作用是調(diào)節(jié)占空比或調(diào)節(jié)波形對(duì)稱性。調(diào)節(jié)RP1、RP2、RP3可使正弦波的失真度達(dá)到較理想的程度；其中，電位器RP1的作用是調(diào)頻偏；

電位器RP3的作用是調(diào)節(jié)低頻信號(hào)對(duì)稱性。當(dāng)RP2滑動(dòng)端在中間位置時(shí)，若調(diào)節(jié)RP1，即改變正電源+VCC與8腳之間的控制電壓（即調(diào)頻電壓）；

調(diào)節(jié)RP2可調(diào)節(jié)占空比或波形對(duì)稱性，即可得到脈沖波和鋸齒波。

當(dāng)RP2的滑動(dòng)端位于中間位置時(shí)，可得到標(biāo)準(zhǔn)的方波和三角波。

調(diào)節(jié)電源電壓可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度。在圖11-2-15中20七月2023集成電路原理及應(yīng)用山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院67【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】

將“函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開(kāi)關(guān)。

1．將開(kāi)關(guān)S2閉合，開(kāi)關(guān)