实验3比例放大电路的设计和调试(最终版)(ppt)

1、模拟电子技术基础实验实验3 比例放大电路的设计和调试写在最前面：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。 考试通过方能开始实验操作。 没有通过考试的同学本次实验预习成绩为0。 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。 必须准备镊子。一、实验内容和预习报告二、认识元器件三、LM324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告实验内容：

2、基本选题A.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：2.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，并确定闭环增益 及输出动态范围。3.在线性范围内，测量反相比例放大器的上限截止频率 ，并画出幅频特性曲线。4.测量输入电阻 。基本选题B.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：5.在输出端接入负载 ,观察输出电压波形的变化，体会“负载能力”的概念。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。基本选题C.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.输入可调直流电

3、压，测试电路的电压传输特性，并确定闭环增益 及输入输出动态范围。一、实验内容和预习报告选题内容：选题A：基本选题A选题B：基本选题A +基本选题B选题C：基本选题A +基本选题B +基本选题C 根据上述选题内容，完成各类数据指标的测试。一、实验内容和预习报告一、实验名称：二、设计任务（实验选题）三、设计原理及过程（含电路图）参考实验范例，充分说明电路中各元件参数选择的依据。四、仿真验证（部分实验）要对实验选题中的所有实验指标均完成验证。五、自拟实验步骤在拟定实验步骤的过程中，自拟测量数据记录表格六、预习思考题七、元件表 预习报告一、实验内容和预习报告一、实验内容和预习报告二、认识元器件三、LM

4、324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告 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。LM324二、认识元器件标识位 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。 LM3

5、24标识位二、认识元器件所有双列直插(DIP)封装的集成电路芯片都是相同的排列顺序右下图是LM324各管脚功能一、实验内容和预习报告二、认识元器件三、LM324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告三、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1个运放上，并标出Ui和Uo的位置。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. 请自己依此类推，搞定其他位置的运放。一、实验内容和预习报告二、认识

6、元器件三、LM324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告四、 LM324基本选题A的测试（一）初步认识电路板正面背面仔细观察电路板，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。用白线相连的4个点相当于1个节点用白线相连的3个点相当于1个节点用红线相连的3个点相当于1个节点两个节点是彼此独立的。每个黄框里是1个LM324的管脚分布区域，只能做运放用；其他区域可视为公共区域，用来搭建外围电路。

7、（一）初步认识电路板四、 LM324基本选题A的测试第3个LM324第1个LM324第2个LM324第4个LM324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。1脚第1个运放输出端2脚第1个运放反相输入端3脚第1个运放同相输入端4脚接电源+12v11脚接电源-12v（一）初步认识电路板四、 LM324基本选题A的测试四、 LM324基本选题A的测试（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输入信号Ui到2管脚间，电

8、阻R111脚接黑导线接电源-12v4脚接红导线接电源+12v3管脚到地，平衡电阻R2接地，远离正负电源，避免短路四、 LM324基本选题A的测试（三）测量步骤注意：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。双电源如何加到LM324中？四、 LM324基本选题A的测试调节两路直流稳压电源调压钮，调至12V。利用万用表分别测试两路直流稳压电源输出端的电源。正确理解图2-2所示的+12V和-12V电源，正确理解“共地”。问题1：将左图中的ABCD点，

9、分别标到右图的电源接线柱上。ABC连接方法一：D四、 LM324基本选题A的测试ABCDA-主路正极B-主路负极C-从路正极D-从路负极连接方法二a.将主路的负极、从路的正极和标注GND的端子用短路线接在一起。GND端子是仪器机箱的外壳接地。b.然后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。可以用万用表确认一下。c.将实验室提供的三根电

10、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。ABCA-主路正极B-地C-从路正极四、 LM324基本选题A的测试问题2： 双电源如何加到LM324中？四、 LM324基本选题A的测试A-主路正极接4管脚B-接到电路板的“地”，实现“共地”C-从路负极接11管脚ABC注意线的颜色！四、 LM324基本选题A的测试通电观察。 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、 LM324基本选题A的测试验证双电源正确加到LM324中用万用表直流电压50v档位测量，红表笔接4管脚，黑表笔接地，万用表读

11、数为12V。说明4管脚对地是+12v。四、 LM324基本选题A的测试验证双电源正确加到LM324中用万用表直流电压50v档位测量，红表笔接地，黑表笔接11管脚，万用表读数为12V。说明11管脚对地是-12v。四、 LM324基本选题A的测试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。四、 LM324基本选题A的测试1、静态工作点的测量。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。如果是其他值，则是因

12、为静态测量输入端接地没有接好。(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 。四、 LM324基本选题A的测试VrmsVppmVppmVrms2交流闭环增益及输出动态范围问题：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。两个红色“鳄鱼夹”，分别是函数信号发生器与示波器第1路1管脚输出端，红色“鳄鱼夹”是示波器第2路“共地”4个黑色“鳄鱼夹”都是“地”，分别是电源的“地”线，函数信号

13、发生器的“地”线，和示波器的两路“地”线。(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”UiUo四、 LM324基本选题A的测试（3）在示波器上同时观察输入输出波形用示波器的第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。注意：输入信号幅度太小，示波器检测不出来。一般100mV以下就不行了。四、 LM324基本选题A的测试（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。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，

14、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。如果在高频段，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。！四、 LM324基本选题A的测试图a 输出电压幅度图b 上限频率5.2*0.707上限频率四、 LM324基本选题A的测试左图是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！注意

15、：在整个测量过程中，都要保证输出波形不失！图a 输出电压幅度图b 上限频率1030*0.707上限频率四、 LM324基本选题A的测试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。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： 四、 LM324基本选题A的测试仪器的接法四、 LM32

16、4基本选题A的测试RSUSUi四、 LM324基本选题A的测试示波器上显示的是第1路（黄线）测量US，第2路（蓝线）测量Ui US=2.02VUi=384mV思考这个计算得到的Ri与理论的输入电阻是否相符？问题：信号发生器的幅度应该是多少？答：1Vpp以上。因为信号加小了，Ui在示波器上可能读不出来。一、实验内容和预习报告二、认识元器件三、LM324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告5.在输出端接入负载 ,观察输出电压波形的变化，记录不同负载下的电压放大倍数，体会“负载能力”的概念。五、 LM324基本选题B的

17、测试输出端到“地”之间的RL测试方法参见基本选题A的交流闭环增益查阅其他的一些参考资料来预测一下输出电压的大小变化，请解释为什么？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。五、 LM324基本选题B的测试把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并更换一、实验内容和预习报告二、认识元器件三、LM324反相比例放大电路四、LM324基本选题A的测试五、LM324基本选题B的测试六、LM324基本选题C的测试七、实验报告1.输入可调直流电压，测试电路的电压传输特性，并确

18、定闭环增益 及输入输出动态范围，完成表格3-2五、 LM324基本选题C的测试表3-2与实验书上的数据有区别，请按照ppt上的数据完成预习。问题：表格3-2中要求输出直流电压值，如何实现？答案：用两个电阻一个电位器构成分压电路来实现。电路图如下：五、 LM324基本选题C的测试Ui五、 LM324基本选题B的测试R4右图为原理图，左图为实际焊接的电路，用万用表测量电位器滑动端电压，调成表格3-2中的某个值，比如+2V。然后将电位器的滑动端接入Ui。R3RPUi如图用白色导线将分压电路和R1连上，将直流电压送入输入端。用万用表再次测量电位器滑动端电压， 问题：电压还会是+2V吗？为什么？答：不是，电压值变小，因为引入了运放的输入电阻。白色导线将电位器滑动端与Ui相连测量方法：将直流电压接入输入端后，再次调整电位器，使输入电压为表格3-2要求的数值； 用万用表测量输出端电压（注意极性），将数值填入表格3-2；计算该电路的闭环增益输入动态范围输出动态范围 实验验收每个选题验收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。请自觉在验收完请老师签字，没有事后补签。实验完成后断开电源，关闭各台仪器。将实验板恢复至初始状态，将所有电阻卸下，不允许使用吸锡器，避