集成电路实验

实验1——积分器和微分器（μA741）

【实验目的】

（1）学会用集成运放设计积分器和微分器，熟悉电路原理 和元件参数的计算。 （2）熟悉积分器和微分器的特点、性能，并会应用。 【实验仪器】

• 万用表，示波器，信号发生器， • “集成电路原理及应用”实验箱 【实验原理】

1. μA741芯片简介

• μA741是第二代集成运放的典型代表

• 是采用硅外延平面工艺制作的单片式高增益运放。 • 其特点是： • 采用频率内补偿 • 具有短路保护功能 • 具有失调电压调整能力

• 具有很高的输入差模电压和共模电压范围

• 无阻塞现象，功耗较低，电源电压适应范围较宽

• 有很宽的输入共模电压范围，不会在使用中出现“阻塞”

• 在诸如积分电路、求和电路及一般的反馈放大电路中使用，均不需外加补偿电容。 μA741采用DIP8和SO8封装

图11-2-1 μA741

的引脚及功能

2 积分器

当开关S1断开时，IC1及其周围元件构成反相型积分器

+IN –IN OFFSETNE

－

+

μA

OFFSETNE

–V

NC +V

OUTPU

• 积分器

• 广泛应用于扫描电路、A/D 转换和模拟运算等方面。 其输出电压和输入电压的积

分成线性关系。

• 输出电压与输入电压的关系为

t

t u C R t u )d (1

)(i1

1

1o1⎰-

=

3 微分器

当开关S1断开、S2闭合时，IC2及其周围元件构成反相型微分器。

图11-2-2 积分器和微分器电路原理图

• 微分器

• 其输出电压和输入电压的微分成线性关系，广泛应用于波形变换和模拟运算等方面。 • 输出电压与输入电压的关系为

t u C R t u t d d )()(i22

5o2-=

4 积分器和微分器

当开关S2断开、S1闭合时，IC1、IC2及其周围元件构成积分器和微分器。

图11-2-2 积分器和微分器电路原理图

【实验内容】

1. 电路设计与仿真

•参照图11-2-2设计积分器和微分器。

•用Multisim 软件对积分器和微分器电路进行仿真。

2. 积分器

（1）将开关S1断开。

（2）调零：将输入端u i1接地，用数字万用表测输出电压u O1，调节调零电位器R p1，直至U O1=0（或U O1≈0）。

（3）输入方波信号：

①用信号发生器，在输入端ui1加入方波信号，频率为100Hz，电压幅度为±2V。用数字示波器观察ui1、uO1的波形，并记录其数值。

②输入信号的电压幅度不变，改变频率，观察并记录u i1、u O1的波形。

③输入信号的频率不变，改变电压幅度，观察并记录u i1、u O1的波形。

（4）输入正弦波：

①用信号发生器，在输入端u i1加入正弦波信号，频率为100Hz，电压有效值为1V。

用数字示波器观察u i1、u O1波形及相位差，并记录其数值。

②改变正弦波信号的频率，观察并记录u i1、u O1的波形及相位差。

3．微分器

（1）将开关S1断开，S2闭合。

（2）调零：

将输入端u i2接地，用数字万用表测输出电压u O2，调节调零电位器R p2，直至U O2=0（或U O2≈0）。（3）输入方波信号：

用信号发生器，在输入端u i2加入方波信号，频率为200Hz，电压幅度为±2V。用数字示波器观察u i2、u O2的波形，并记录其数值

。

（4）输入正弦波：

①用信号发生器，在输入端u i2加入正弦波信号，频率为160Hz，电压有效值为1V。观察并记录u i2、u O2的波形及相位差。

②改变正弦波信号的频率，

观察并记录u i2，u O2的波形及相位差。

4．积分器和微分器

（1）将开关S2断开、S1闭合。（2）输入方波信号：

•用信号发生器，在输入端u i1加入方波信号，频率为100Hz，电压幅度为±2V。

•用数字示波器观察u o1、u o2的波形，并记录其数值。

【实验总结】

通过此次积分器和微分器实验，加深了我对积分器和微分器的了解，同时，也暴露我对仿真软件使用不够熟练，在今后的学习过程中，我会不断总结Multisim的技巧，达到熟练应用的目的。

实验二自动校零放大器

【实验目的】

（1）熟悉仪器放大器及其工作原理。

（2）掌握OPA2111的使用方法和应用电路。

（3）学会自动校零的方法，并会应用。

（4）熟悉小信号放大器的性能和特点，并会应用。

【实验仪器】

•万用表

•示波器

•信号发生器

•直流稳压电源

•“集成电路原理及应用”实验箱

【实验原理】

1．OPA2111、INA106芯片简介

OPA2111是双低噪声精密运算放大器（BURR-BROWN，Dual Low-Noise Precision Difet Operational Amplifer），偏流极低（≤±4pA），建立时间极短（1μs建立至0.01％精度），噪声很小，经自动校零可使失调电压低于5μV，零漂≤0.028μV／°C，折算到输入端其零电位调节速率为≤2μV／s。常用于仪器放大器和小信号放大器。

OPA2111采用DIP8（或006E）塑封和TO-99（或001B）金属封装。

如图所示，是OPA2111引脚及功能。

2．自动校零仪器放大器