模拟电路项目四

1、模拟电路项目四 : 比例运算放大电路的装配与调试学习目标1掌握电阻、电容、集成运放 LM324 等元器件的检测及使用 2掌握电路的工作原理工作任务1会识读运算放大器电路及工作原理2能读懂装配图并且会检测各元器件3会焊接各元器件4会检测和调试电路5会判断简单的电路故障读一读（一）集成运算放大器介绍集成运算放大器 （简称集成运放） 是一种内部为直接耦合的高电压放 大倍数的集成电路 , 由于在发展初期主要用于数学运算，所以至今仍保留 着“运算放大器” 的名称，目前的应用实际上已远远超出数学运算的范围。目前国产集成运放已有多种型号， 封装外形主要采用圆壳式和双列直 插式两种。集成运放内部电路是多级直耦

2、放大器，有输入级、中间增益级、输出 级和偏置电路组成部分。 输入级能够使该电路获得尽可能高的共模抑制比 和良好的输入特性 , 中间级的主要作用是使集成运放具有较强的放大能力 输出级的输出特性小 , 非线性失真小 , 而偏置电路主要为各级集成运放提 供稳定的偏置电流 , 从而确定合适而稳定的静态工作点。（二）集成运放的两种放大倍数与参数LM324是含有四个集成运放的集成组件，它采用 14 脚双列直插塑料 封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器， 除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5个引出脚，其 中“+”、“- ”为两个信号输

3、入端， “V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo” 为输出端。两个信号输入端中， Vi- （- ）为反相输入端，表示运放输出端 Vo的信号与该输入端的相位相反； Vi+ （+）为同相输入端，表示运放输 出端 Vo的信号与该输入端的相位相同。 LM324的引脚排列见下图 2。图2图1由于 LM324四运放电路具有电源电压范围宽， 静态功耗小， 可单电源 使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。（三）LM324的应用实例1反相交流放大器此放大器可代替晶体管进行交流放大， 可用于扩音机前置放大等。 电 路无需调试。放大器采用单电源供电，由 R1、R2组成 1/2V+偏置， C1是 消振电容

4、。放大器电压放大倍数 Av仅由外接电阻 Ri、Rf 决定： Av=-Rf/Ri 。 负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值， Av=-10。此电 路输入电阻为 Ri 。一般情况下先取 Ri 与信号源内阻相等，然后根据要求 的放大倍数在选定 Rf。Co和 Ci 为耦合电容。2同相交流放大器同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的 R1、R2组成 1/2V+分压 电路，通过 R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数 Av 也仅由外接电阻决定： Av=1+Rf/R4，电路 输入电阻为 R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆交流信号三分配放大器此电路可将输入交流信号分成三路输出， 三路信

5、号可分别用作指示、 控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放 Ai 输入电阻高，运 放 A1-A4 均把输出端直接接到负输入端， 信号输入至正输入端， 相当于同1，与分立元相放大状态时 Rf=0 的情况，故各放大器电压放大倍数均为 件组成的射极跟随器作用相同。R1、R2组成 1/2V+偏置，静态时 A1 输出端电压为 1/2V+，故运放 A2-A4 输出端亦为 1/2V+，通过输入输出电容的隔直作用， 取出交流信号， 形成三路分配输出。3测温电路感温探头采用一只硅三极管 3DG6，把它接成二极管形式。硅晶体管 发射结电压的温度系数约为 -2.5mV/ ，即温度每上升 1度，发射结电压 变

6、会下降 2.5mV。运放 A1 连接成同相直流放大形式，温度越高，晶体管 B G1压降越小，运放 A1 同相输入端的电压就越低，输出端的电压也越低。这是一个线性放大过程。 在 A1 输出端接上测量或处理电路， 便可对温度进行指示或进行其它自动控制4有源带通滤波器许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器， 以选出各个不 同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的 大小。这种有源带通滤波器的中心频率 ，在中心频率 fo 处的电压增益 Ao=B3/2B1，品质因数，3dB 带宽 B=1/（ *R3*C）也可根据设计确定的 Q、fo 、Ao 值，去求出带通滤波器的各元件

7、参 数值。 R1=Q/（2foAoC），R2=Q/（2Q2-Ao）*2foC），R3=2Q/（2 foC）。上式中，当 fo=1KHz时， C取 0.01Uf 。此电路亦可用于一般的选 频放大。此电路亦可使用单电源，只需将运放正输入端偏置在 1/2V+并将电阻 R2下端接到运放正输入端既可。5比较器当去掉运放的反馈电阻时 , 或者说反馈电阻趋于无穷大时 （即开环状 态）, 理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大 （ 实际上是很大 , 如 LM324 运放开环放大倍数为 100dB，既 10 万倍） 。此时运放便形成一个电压比较 器，其输出如不是高电平（ V+），就是低电平（ V- 或接地）。当

8、正输入端 电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器， 电阻 R1、R1组成 分压电路，为运放 A1 设定比较电平 U1；电阻 R2、R2组成分压电路，为 运放 A2设定比较电平 U2。输入电压 U1同时加到 A1 的正输入端和 A2的 负输入端之间， 当 Ui U1 时，运放 A1输出高电平；当 Ui U2时， 运放 A2输出高电平。运放 A1、A2只要有一个输出高电平，晶体管 BG1就 会导通，发光二极管 LED就会点亮。若选择 U1U2，则当输入电压 Ui 越出U2，U1区间范围时， LED点亮， 这便是一个电压双限指示器。若选择 U2 U1，则当

9、输入电压在 U2，U1区间范围时， LED点亮， 这是一个“窗口”电压指示器。此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量 的双限检测、短路、断路报警等。6单稳态触发器此电路可用在一些自动控制系统中。电阻 R1、 R2组成分压电路，为 运放 A1负输入端提供偏置电压 U1，作为比较电压基准。静态时，电容 C 1 充电完毕，运放 A1 正输入端电压 U2 等于电源电压 V+，故 A1输出高电 平。当输入电压 Ui 变为低电平时，二极管 D1导通，电容 C1通过 D1迅速 放电，使 U2突然降至地电平，此时因为 U1U2，故运放 A1 输出低电平。当输入电压变高时，二极管 D1截止，电

10、源电压 R3给电容 C1充电，当 C1 上充电电压大于 U1时，既 U2U1， A1输出又变为高电平，从而结束了一 次单稳触发。显然，提高 U1或增大 R2、C1的数值，都会使单稳延时时间 增长，反之则缩短。1图 2如果将二极管 D1 去掉，则此电路具有加电延时功能。刚加电时， U1 U2，运放 A1 输出低电平，随着电容 C1不断充电， U2不断升高，当 U2U 1 时， A1 输出才变为高电平。参考图 2。做一做电路原理图图 4-1 电路原理图 二、实训条件(1) 元器件清单序号名称型号规格数量元件标号1电阻5101R12电阻1K7R2 R3 R5 R8R10 R11R123电阻20K1R

11、44电阻7501R65电阻5.1K1R76电阻5101R97电容220F/16V2C1 C28集成电路LM3241IC其他:印制电路板 ,电源导线若干等2)工 具： 电烙铁、烙铁架、焊锡丝、实验操作台（3）仪器仪表：万用表、低频信号发生器、交流毫伏表、示波器三、技能标准：工艺规范描述读图元器件检测装配焊接调试 步骤 1： 读图根据电路原理图和装配图的对应关系找出各个元器件所在位置步骤 2：用万用表仔细检测元器件 , 将不合格的元器件筛选出来 步骤 3：装配对照原理图和印制电路板 ,解读各元器件在印制板上的位置。 装配时注意： 元器件不能齐根部处理 ,以防折断 ,安装元器件时要注意极性 ,元器件

12、的 标注方向要一致。 电阻要卧式安装，电容要立式安装。 注意带有极性的元器件，正负极不要装错。 集成块安装注意引脚的判别。步骤 4: 整机焊接要进行认真的检查 ,有无虚焊和假焊 ,焊点之间有否连接 ,以防引起短路 ,烧 坏集成短路 .焊接完成后剪去多余引脚 ,留头在焊面以上 0.5-1mm,且不能损 坏焊接面.步骤 5: 调试 检查各元器件安装是否正确，并用万用表测量电源正负极之间的电阻， 防止短路。调节低频信号发生器输出频率为 1KHz 、电压为 50mv 的正弦波，并送 给比例运算放大器的输入端。 将双通道示波器 Y 轴输入电缆分别与比例运算放大器的输入、输出连 接。 接通电源，使输入、输

13、出电压波形稳定显示（ 1-3 个周期）。 读取相应电压并记入表中。四、情感要求： 尊敬师长： 爱岗敬业： 安全操作： 文明生产： 协作精神： 工作效益：五、评价标准：项目内容配分评分标准扣分1装前准备1、根据图纸核 对所用元件的101、清点元器件有遗漏扣 1 分规格、型号和数 量 2、对电路板按图作 线路检查和外观检 查2、不按图进行检查或存 在问题没有检查出来扣 2 分2元器 件检 测1、用万用表对 元器件检测判 断好坏 2、将不合格的 元器件筛选出 来151、不会用万用表对元器 件检测的扣 3 分 2、检查元器件方法不正 确，不合格的元器件没有 筛选出来扣 1 分3安装元器 件1、元器件成

14、形 美观、整齐 2、线路板清洁， 装配美观201、元器件插件部规范、 位置和方向不正确扣 2 分 2、元器件插错扣 1 分， 插件不规范扣 1 分4焊接1、焊点光滑， 无虚焊和漏焊 2、焊接过程中 部损坏元件301、有漏焊、连焊、虚焊 等不良焊点扣 1 分/处 2、焊接后元器件引线裸 露长度部符合标准的扣 1 分3、焊接时损坏焊盘及铜 箔扣 2 分/处 4、焊接时损坏元器件扣 3 分/处5调试1、调节低频信251、方法不对扣 2 分 /处，号发 生 器,输出 1KHz 、50mv 的 正弦波信号，并 给比例运算放 大器的输入端。 2、用示波器观 察比例运算放 大器输入、输出 电压波形并记 录数据。不会用仪器扣 2 分 /处操