集成运放电路应用及调测操作step-by-step

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。！！！
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
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 Auf 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 f H 。 4.测量输入电阻 Ri 。 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 uo 100ui 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。
图b 上限频率
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
1030*0.707
图b 上限频率
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。
4、输入电阻
Ri
四、必做内容
• 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 RS • 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U S 和Ui ，则根据输入电阻的定义可得：
Ui Ui Ui Ri RS（RS =10k） I i U RS / RS U S U i
“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。
四、必做内容
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
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。
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！！）
四、必做内容
（二）反相比例放大器焊接图（用LM324中第1个运放）
1-2管脚间， 反馈电阻Rf
3管脚到地， 平衡电阻R2
输入信号Ui 到2管脚间， 电阻R1
四、必做内容
（二）反相比例放大器焊接图（用LM324中第1个运放）
上图是以LM324芯片中的第1个运放为例说明电 路的焊接，第2、3、4个运放的管脚分别参考 前面的管脚分布图，实验中教师会指定用某个 运放完成实验（比如要求用第2个运放完成实 验），必须按照教师要求做。
模拟电子技术基础实验
实验3 集成运放电路应用及调测
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 12V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。
四、必做内容
（三）测量步骤
12V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。
四、必做内容
直流稳压电源如何输出 12V ？
四、必做内容
问题1： 12V双电源如何加到LM324中？？
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。
四、必做内容
验证双电源正确加到LM324中
电源的正 确接法
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。
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 Auf （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）
LM324
LM 324管脚排列如图所示，
二、认识元器件
标识位
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。 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
Vrms Vpp mVpp mVrm s
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。
(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”
实验操作评价内容
LM324
二、认识元器件
标识位
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。
RS
信 号 源
US
Ui
被 测 ri 电 路
仪器的接法
四、必做内容
Ui
RS
US
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
Ui Ui Ui Ri RS I i U RS / RS U S U i 384 10 2.34k 2020 384
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。
四、必做内容
（一）初步认识电路板
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。
A
B
C
A-主路 正极
B-地
C-从路 负极
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。
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。
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。
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 。
思考这个计算得到的Ri与 理论的输入电阻是否相符？
US=2.02V
Ui=384mV
6.改变电阻值实现运算为 uo 100ui 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
五、选做内容
重新计算 R2并更换
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？
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。
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）。
如何做到Ui=0？用白色的导线将输入端与“地”点相连。 用万用表测 量1管脚输出 端Uo ，电压 为0v。
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。
实验完成后
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。
LM324不要卸下。
整理实验台。 万用表放回指定位置。
补充说明
实验室提供：电阻、导线、焊锡、运放LM324，
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
U o 5.32 Auf = = =10.075 U i 0.528
故，闭环增益满足设计要求。
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。
四、必做内容
四、必做内容
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
图a 输出电压幅度
5.2*0.707