模擬電路項(xiàng)目四

1、模擬電路項(xiàng)目四 : 比例運(yùn)算放大電路的裝配與調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握電阻、電容、集成運(yùn)放 LM324 等元器件的檢測(cè)及使用 2掌握電路的工作原理工作任務(wù)1會(huì)識(shí)讀運(yùn)算放大器電路及工作原理2能讀懂裝配圖并且會(huì)檢測(cè)各元器件3會(huì)焊接各元器件4會(huì)檢測(cè)和調(diào)試電路5會(huì)判斷簡(jiǎn)單的電路故障讀一讀（一）集成運(yùn)算放大器介紹集成運(yùn)算放大器 （簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放） 是一種內(nèi)部為直接耦合的高電壓放 大倍數(shù)的集成電路 , 由于在發(fā)展初期主要用于數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以至今仍保留 著“運(yùn)算放大器” 的名稱，目前的應(yīng)用實(shí)際上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)學(xué)運(yùn)算的范圍。目前國(guó)產(chǎn)集成運(yùn)放已有多種型號(hào)， 封裝外形主要采用圓殼式和雙列直 插式兩種。集成運(yùn)放內(nèi)部電路是多級(jí)直耦

2、放大器，有輸入級(jí)、中間增益級(jí)、輸出 級(jí)和偏置電路組成部分。 輸入級(jí)能夠使該電路獲得盡可能高的共模抑制比 和良好的輸入特性 , 中間級(jí)的主要作用是使集成運(yùn)放具有較強(qiáng)的放大能力 輸出級(jí)的輸出特性小 , 非線性失真小 , 而偏置電路主要為各級(jí)集成運(yùn)放提 供穩(wěn)定的偏置電流 , 從而確定合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。（二）集成運(yùn)放的兩種放大倍數(shù)與參數(shù)LM324是含有四個(gè)集成運(yùn)放的集成組件，它采用 14 腳雙列直插塑料 封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1 所示的符號(hào)來(lái)表示，它有 5個(gè)引出腳，其 中“+”、“- ”為兩個(gè)信號(hào)輸

3、入端， “V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo” 為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi- （- ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反； Vi+ （+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸 出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 LM324的引腳排列見(jiàn)下圖 2。圖2圖1由于 LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬， 靜態(tài)功耗小， 可單電源 使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。（三）LM324的應(yīng)用實(shí)例1反相交流放大器此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大， 可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。 電 路無(wú)需調(diào)試。放大器采用單電源供電，由 R1、R2組成 1/2V+偏置， C1是 消振電容

4、。放大器電壓放大倍數(shù) Av僅由外接電阻 Ri、Rf 決定： Av=-Rf/Ri 。 負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。按圖中所給數(shù)值， Av=-10。此電 路輸入電阻為 Ri 。一般情況下先取 Ri 與信號(hào)源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求 的放大倍數(shù)在選定 Rf。Co和 Ci 為耦合電容。2同相交流放大器同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。其中的 R1、R2組成 1/2V+分壓 電路，通過(guò) R3對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。電路的電壓放大倍數(shù) Av 也僅由外接電阻決定： Av=1+Rf/R4，電路 輸入電阻為 R3。R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆交流信號(hào)三分配放大器此電路可將輸入交流信號(hào)分成三路輸出， 三路信

5、號(hào)可分別用作指示、 控制、分析等用途。而對(duì)信號(hào)源的影響極小。因運(yùn)放 Ai 輸入電阻高，運(yùn) 放 A1-A4 均把輸出端直接接到負(fù)輸入端， 信號(hào)輸入至正輸入端， 相當(dāng)于同1，與分立元相放大狀態(tài)時(shí) Rf=0 的情況，故各放大器電壓放大倍數(shù)均為 件組成的射極跟隨器作用相同。R1、R2組成 1/2V+偏置，靜態(tài)時(shí) A1 輸出端電壓為 1/2V+，故運(yùn)放 A2-A4 輸出端亦為 1/2V+，通過(guò)輸入輸出電容的隔直作用， 取出交流信號(hào)， 形成三路分配輸出。3測(cè)溫電路感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。硅晶體管 發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為 -2.5mV/ ，即溫度每上升 1度，發(fā)射結(jié)電壓 變

6、會(huì)下降 2.5mV。運(yùn)放 A1 連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管 B G1壓降越小，運(yùn)放 A1 同相輸入端的電壓就越低，輸出端的電壓也越低。這是一個(gè)線性放大過(guò)程。 在 A1 輸出端接上測(cè)量或處理電路， 便可對(duì)溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動(dòng)控制4有源帶通濾波器許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器， 以選出各個(gè)不 同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的 大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率 fo 處的電壓增益 Ao=B3/2B1，品質(zhì)因數(shù)，3dB 帶寬 B=1/（ *R3*C）也可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的 Q、fo 、Ao 值，去求出帶通濾波器的各元件

7、參 數(shù)值。 R1=Q/（2foAoC），R2=Q/（2Q2-Ao）*2foC），R3=2Q/（2 foC）。上式中，當(dāng) fo=1KHz時(shí)， C取 0.01Uf 。此電路亦可用于一般的選 頻放大。此電路亦可使用單電源，只需將運(yùn)放正輸入端偏置在 1/2V+并將電阻 R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。5比較器當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí) , 或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí) （即開(kāi)環(huán)狀 態(tài)）, 理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大 （ 實(shí)際上是很大 , 如 LM324 運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既 10 萬(wàn)倍） 。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較 器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V- 或接地）。當(dāng)

8、正輸入端 電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。附圖中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器， 電阻 R1、R1組成 分壓電路，為運(yùn)放 A1 設(shè)定比較電平 U1；電阻 R2、R2組成分壓電路，為 運(yùn)放 A2設(shè)定比較電平 U2。輸入電壓 U1同時(shí)加到 A1 的正輸入端和 A2的 負(fù)輸入端之間， 當(dāng) Ui U1 時(shí)，運(yùn)放 A1輸出高電平；當(dāng) Ui U2時(shí)， 運(yùn)放 A2輸出高電平。運(yùn)放 A1、A2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管 BG1就 會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管 LED就會(huì)點(diǎn)亮。若選擇 U1U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui 越出U2，U1區(qū)間范圍時(shí)， LED點(diǎn)亮， 這便是一個(gè)電壓雙限指示器。若選擇 U2 U1，則當(dāng)

9、輸入電壓在 U2，U1區(qū)間范圍時(shí)， LED點(diǎn)亮， 這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量 的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等。6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器此電路可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。電阻 R1、 R2組成分壓電路，為 運(yùn)放 A1負(fù)輸入端提供偏置電壓 U1，作為比較電壓基準(zhǔn)。靜態(tài)時(shí)，電容 C 1 充電完畢，運(yùn)放 A1 正輸入端電壓 U2 等于電源電壓 V+，故 A1輸出高電 平。當(dāng)輸入電壓 Ui 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，二極管 D1導(dǎo)通，電容 C1通過(guò) D1迅速 放電，使 U2突然降至地電平，此時(shí)因?yàn)?U1U2，故運(yùn)放 A1 輸出低電平。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管 D1截止，電

10、源電壓 R3給電容 C1充電，當(dāng) C1 上充電電壓大于 U1時(shí)，既 U2U1， A1輸出又變?yōu)楦唠娖剑瑥亩Y(jié)束了一 次單穩(wěn)觸發(fā)。顯然，提高 U1或增大 R2、C1的數(shù)值，都會(huì)使單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間 增長(zhǎng)，反之則縮短。1圖 2如果將二極管 D1 去掉，則此電路具有加電延時(shí)功能。剛加電時(shí)， U1 U2，運(yùn)放 A1 輸出低電平，隨著電容 C1不斷充電， U2不斷升高，當(dāng) U2U 1 時(shí)， A1 輸出才變?yōu)楦唠娖?。參考圖 2。做一做電路原理圖圖 4-1 電路原理圖 二、實(shí)訓(xùn)條件(1) 元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量元件標(biāo)號(hào)1電阻5101R12電阻1K7R2 R3 R5 R8R10 R11R123電阻20K1R

11、44電阻7501R65電阻5.1K1R76電阻5101R97電容220F/16V2C1 C28集成電路LM3241IC其他:印制電路板 ,電源導(dǎo)線若干等2)工 具： 電烙鐵、烙鐵架、焊錫絲、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)（3）儀器儀表：萬(wàn)用表、低頻信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、示波器三、技能標(biāo)準(zhǔn)：工藝規(guī)范描述讀圖元器件檢測(cè)裝配焊接調(diào)試 步驟 1： 讀圖根據(jù)電路原理圖和裝配圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系找出各個(gè)元器件所在位置步驟 2：用萬(wàn)用表仔細(xì)檢測(cè)元器件 , 將不合格的元器件篩選出來(lái) 步驟 3：裝配對(duì)照原理圖和印制電路板 ,解讀各元器件在印制板上的位置。 裝配時(shí)注意： 元器件不能齊根部處理 ,以防折斷 ,安裝元器件時(shí)要注意極性 ,元器件

12、的 標(biāo)注方向要一致。 電阻要臥式安裝，電容要立式安裝。 注意帶有極性的元器件，正負(fù)極不要裝錯(cuò)。 集成塊安裝注意引腳的判別。步驟 4: 整機(jī)焊接要進(jìn)行認(rèn)真的檢查 ,有無(wú)虛焊和假焊 ,焊點(diǎn)之間有否連接 ,以防引起短路 ,燒 壞集成短路 .焊接完成后剪去多余引腳 ,留頭在焊面以上 0.5-1mm,且不能損 壞焊接面.步驟 5: 調(diào)試 檢查各元器件安裝是否正確，并用萬(wàn)用表測(cè)量電源正負(fù)極之間的電阻， 防止短路。調(diào)節(jié)低頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為 1KHz 、電壓為 50mv 的正弦波，并送 給比例運(yùn)算放大器的輸入端。 將雙通道示波器 Y 軸輸入電纜分別與比例運(yùn)算放大器的輸入、輸出連 接。 接通電源，使輸入、輸

13、出電壓波形穩(wěn)定顯示（ 1-3 個(gè)周期）。 讀取相應(yīng)電壓并記入表中。四、情感要求： 尊敬師長(zhǎng)： 愛(ài)崗敬業(yè)： 安全操作： 文明生產(chǎn)： 協(xié)作精神： 工作效益：五、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：項(xiàng)目?jī)?nèi)容配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)扣分1裝前準(zhǔn)備1、根據(jù)圖紙核 對(duì)所用元件的101、清點(diǎn)元器件有遺漏扣 1 分規(guī)格、型號(hào)和數(shù) 量 2、對(duì)電路板按圖作 線路檢查和外觀檢 查2、不按圖進(jìn)行檢查或存 在問(wèn)題沒(méi)有檢查出來(lái)扣 2 分2元器 件檢 測(cè)1、用萬(wàn)用表對(duì) 元器件檢測(cè)判 斷好壞 2、將不合格的 元器件篩選出 來(lái)151、不會(huì)用萬(wàn)用表對(duì)元器 件檢測(cè)的扣 3 分 2、檢查元器件方法不正 確，不合格的元器件沒(méi)有 篩選出來(lái)扣 1 分3安裝元器 件1、元器件成

14、形 美觀、整齊 2、線路板清潔， 裝配美觀201、元器件插件部規(guī)范、 位置和方向不正確扣 2 分 2、元器件插錯(cuò)扣 1 分， 插件不規(guī)范扣 1 分4焊接1、焊點(diǎn)光滑， 無(wú)虛焊和漏焊 2、焊接過(guò)程中 部損壞元件301、有漏焊、連焊、虛焊 等不良焊點(diǎn)扣 1 分/處 2、焊接后元器件引線裸 露長(zhǎng)度部符合標(biāo)準(zhǔn)的扣 1 分3、焊接時(shí)損壞焊盤及銅 箔扣 2 分/處 4、焊接時(shí)損壞元器件扣 3 分/處5調(diào)試1、調(diào)節(jié)低頻信251、方法不對(duì)扣 2 分 /處，號(hào)發(fā) 生 器,輸出 1KHz 、50mv 的 正弦波信號(hào)，并 給比例運(yùn)算放 大器的輸入端。 2、用示波器觀 察比例運(yùn)算放 大器輸入、輸出 電壓波形并記 錄數(shù)據(jù)。不會(huì)用儀器扣 2 分 /處操