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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
2、 七、实验报告,实验内容： 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
3、为2k，要求完成以下内容 1.输入可调直流电压，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
4、,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、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,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、、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。,LM324,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（
6、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
7、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。,（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+12v,11脚接电源 -
8、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，电阻R1,11脚接黑导线接电源-12v,4脚接红导线接电源+12v,3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
9、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，分别标到右图的电源接线柱上。,A,B,C,连接方法一：,D,四、 LM324基本选题A的测试,A,B,C,D,A-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
10、（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。,A,B,C,A-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、11管脚,A,B,C,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
12、 -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,Vrms,Vpp,mVpp,mVrms,2交流闭环
13、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”,Ui,Uo,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
14、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，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：
15、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：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
16、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、 LM324基本选题A的测试,RS,US,Ui,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=2.02V,Ui=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
