1、43047-2c 主编任务1比例运算放大电路的装配、调试与检修1.集成运算放大器的主要参数2.理想集成运算放大器的主要特点3.集成运算放大器的传输特性及特点4.集成运放的线性应用比例运算电路5.集成运放的线性应用加、减法运算电路6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路1.电压-电流转换电路2.电流-电压转换电路3.恒流源电路1.填空题2.判断题任务1比例运算放大电路的装配、调试与检修3.选择题4.综合题任务1比例运算放大电路的装配、调试与检修任务1比例运算放大电路的装配、调试与检修1.集成运算放大器的主要参数(1)开环差模电压放大倍数Aud它是指集成运算放大器在没有引入反馈时的差模电压放大倍数
2、，是决定运算精度的主要因素。(2)差模输入电阻Rid它是从差动放大电路两个输入端之间看进去的交流等效电阻，是反映集成运算放大器对信号源的影响程度。(3)输出电阻Ro它是集成运算放大器输出级的输出电阻。(4)输入偏置电流IIB当输入电压为零时，两输入端静态偏置电流的平均值称为输入偏置电流IIB。(5)输入失调电压UIO当输入电压为零时，输入端加的补偿电压使输出电压为零时，所加的补偿电压就称为输入失调电压UIO，其值一般为毫伏级。(6)输入失调电流IIO当输入电压为零时，两个输入端输入电流之差称为输入失调电流IIO。1.集成运算放大器的主要参数(7)共模抑制比KCMR2.理想集成运算放大器的主要特
3、点1)开环差模电压放大倍数：Aud。2)差模输入电阻：Rid。3)输出电阻：Ro0。4)共模抑制比：KCMR。5)输入失调电压UIO、输入失调电流IIO以及它们的温漂均为“0”。6)输入偏置电流：IIB0。7)开环通频带：BW。3.集成运算放大器的传输特性及特点图3-1集成运算放大器的电压传输特性3.集成运算放大器的传输特性及特点(1)传输特性所谓电压传输特性是指放大电路的输出电压与两个输入电压之差的关系曲线，如图3-1所示，其有两个工作区：一个线性区和非线性区(即正、负饱和区)。(2)工作在线性区的特点1)理想集成运放的差模输入电压等于零。2)理想集成运放的输入电流等于零。(3)工作在非线性
4、区的特点1)理想集成运放的输出电压uo有两种状态，正向最大输出电压+Uom或者反向最大输出电压-Uom。2)理想集成运放的输入电流等于零。3.集成运算放大器的传输特性及特点4.集成运放的线性应用比例运算电路图3-2反相比例运算电路(1)反相比例运算电路如图3-2所示，4.集成运放的线性应用比例运算电路输入信号通过电阻R1从反相端输入，同相端通过电阻R2接地，反馈电阻Rf从输出端反馈至反相端。图3-3同相比例运算电路4.集成运放的线性应用比例运算电路(2)同相比例运算电路如图3-3所示，输入信号通过电阻R2从同相端输入，反相端通过电阻R1接地，反馈电阻Rf从输出端反馈至反相端。图3-4电压跟随器
5、4.集成运放的线性应用比例运算电路图3-5差分比例运算电路(3)差分比例运算电路(减法运算)如图3-5所示，4.集成运放的线性应用比例运算电路输入信号ui1通过电阻R1从反相端输入、ui2通过电阻R2、R分压后从同相端输入，且同相端通过电阻R接地，反馈电阻Rf从输出端反馈至反相端。5.集成运放的线性应用加、减法运算电路图3-6具有两个输入端的反相求和运算电路5.集成运放的线性应用加、减法运算电路(1)反相输入求和运算电路如图3-6所示为具有两个输入端的反相求和运算电路。(2)利用反相信号求和实现减法运算除了上面讲的差分比例运算电路可以实现减法运算以外，还可以通过先将一个信号反相，再进行求和的方
6、法实现减法运算，如图3-7所示。图3-7利用反相信号求和实现减法运算电路5.集成运放的线性应用加、减法运算电路例3.1如图3-7所示，已知ui1=0.1V、ui2=0.3V、R1=R2=R3=10k、Rf1=51k、Rf2=100k，求uo1和uo。解：uo1=-ui1=-51/100.1V=-0.51V6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路图3-8基本积分运算电路(1)积分运算电路将反相比例运算电路中的反馈电阻Rf用电容器C6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路代替，即构成积分电路，如图3-8所示。6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路图3-9基本微分运算电路(2)微分运算电路微分运算
7、是积分运算的逆运算。6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-1任务所需的仪器、工具与材料仪器、工具配套明细序号仪器仪表数量序号工具数量1MF47型指针式万用表1只120W内热式电烙铁1把2MOS620型20M双踪示波器1台2一字槽、十字槽螺钉旋具1套3XJ1641型函数信号发生器1台3尖嘴钳1把4TC2290A型双通道交流毫伏表1台4剥线钳1把5偏口钳1把6剪刀1把7尖嘴镊子1把6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-1任务所需的仪器、工具与材料8活扳手1把电子元器件配套明细代号名称规格代号名称规格碳膜电阻器510整流二极管1N4001碳膜电
8、阻器1k整流二极管1N4001碳膜电阻器1k整流二极管1N4001碳膜电阻器10k整流二极管1N4001碳膜电阻器1kI三端集成稳压器LM7805碳膜电阻器750I三端集成稳压器LM7905碳膜电阻器51kI集成电路LM324碳膜电阻器1k集成电路插座14P6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-1任务所需的仪器、工具与材料碳膜电阻器510T电源变压器AC220V/75V20碳膜电阻器1k万能电路板或铆钉板150mm100mm电解电容器470F/25V紧固件M315 4套陶瓷电容器033F电源线及插头1套陶瓷电容器01F镀银铜丝?08mm，500mm电解电容器220F/25V多股软导线1
9、000mm电解电容器470F/25V焊料、助焊剂若干陶瓷电容器033F绝缘胶布2段陶瓷电容器01F电解电容器220F/25V6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路(1)LM324集成运算放大器简介LM324为带有差动输入的四运算放大器，采用14脚双列直插塑料封装，内部有四个运算放大器，它既能单电源工作又能双电源工作，有相位补偿电路。6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路图3-10LM324集成电路6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路图3-11比例运算放大电路(2)电路原理如图3-11b所示，6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路比例运算放大电路由四级运算放大电路构成，A1构成电压跟随
10、器，作为输入级，即Auf1=1，输入输出同相；A2构成反相比例运算放大器，起电压放大作用，Auf2=-10，输入输出反相；A3构成同相比例运算放大器，起电压放大作用，Auf3=6.1，输入输出同相；A4构成反相器，作为输出级，Auf4=-1，输入输出反相，电源采用正负电源5V供电。(3)操作步骤1)电路布局装配。2)电路指标调试。6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-2比例运算放大电路测试记录测量电路输入电压/V输出电压/V电压放大倍数相位差（）输出电压测试波形（请标出波形主要参数、T的数值）电压跟随器反相比例运算放大器同相比例运算放大器6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-2
11、比例运算放大电路测试记录测量电路输入电压/V输出电压/V电压放大倍数相位差（）输出电压测试波形（请标出波形主要参数、T的数值）反相器计算值6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路图3-12观察放大电路输入、输出信号接线图6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-3任务评价标准考核项目配分工艺标准评分标准扣分记录得分观察识别能力10分能根据提供的任务所需设备、工具和材料清单进行检查、检测1不能根据设备、工具和材料清单进行检查，每处扣2分2不能对材料进行检测与判断，每处扣2分6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-3任务评价标准电路组装能力40分1
12、元器件布局合理、紧凑2导线横平、竖直，转角成直角，无交叉3元器件间连接关系和电原理图一致4元器件安装平整、对称，电阻器、二极管、集成电路水平安装，贴紧电路板，电容器、三端稳压器立式安装5绝缘恢复良好，紧固件牢固可靠6未损伤导线绝缘层和元器件表面涂敷层7焊点光亮、清洁，焊料适量，无漏焊、虚焊、假焊、搭焊、溅锡等现象8焊接后元器件引脚剪脚留头长度小于1mm1布局不合理，每处扣5分2导线不平直、转角不成直角每处扣2分，出现交叉每处扣5分3元器件错装、漏装，每处扣5分4元器件安装歪斜、不对称、高度超差，每处扣1分5绝缘恢复不符合要求，扣10分6损伤绝缘层和元器件表面涂敷层，每处扣5分7紧固件松动，每处
13、扣2分8焊点不光亮、不清洁，焊料不适量，漏焊、虚焊、假焊、搭焊、溅锡，每处扣1分9剪脚留头大于1mm，每处扣05分6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-3任务评价标准仪表使用能力40分1能对任务所需的仪器仪表进行使用前检查与校正2能根据任务采用正确的测试方法与工艺，正确使用仪器仪表3测试结果正确合理，数据整理规范正确4确保仪器仪表完好无损1不能对任务所需的仪器仪表进行使用前检查与校正，每处扣5分2不能根据不同的任务采用正确的测试方法与工艺，每处扣5分3不能根据任务正确使用仪器仪表，每处扣5分4测试结果不正确、不合理，每处扣5分5数据整理不规范、不正确，每处扣5分6使用不当损坏仪器仪表，
14、每处扣10分6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路表3-3任务评价标准安全文明生产10分安全文明生产1违反安全操作规程，扣10分2违反文明生产要求，扣10分考评人得 分6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路1)操作前要看清运放引脚的位置，切记正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。2)测量时要注意选择合适的仪器设备量程以免出现测量数据的人为误差。3)输入信号的幅值要在集成运放允许的范围之内，不能输入大于其限定的的信号。6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路4)如果所使用的集成电路对静电很敏感，在实验中尽量不能用手触摸，如需要触摸那么先要将手洗干净及手温要适宜。6.集成运放的线
15、性应用积分、微分运算电路图3-13比例运算放大电路典型故障流程图6.集成运放的线性应用积分、微分运算电路1.电压-电流转换电路图3-14电压-电流转换基本电路图1.电压-电流转换电路图3-15电流-电压转换基本电路3.恒流源电路1.填空题(1)理想集成运放工作在线性区时，两输入端电位，输入电流。(2)分析集成运放时，通常把它看成一个理想元件，即无穷大，无穷大，无穷大，以及为零。(3)集成运放有两个工作区，分别是和 。(4)集成运放工作在线性应用时，有、和三种基本电路。(5)集成运放实现减法运算有和两种方法。(6)集成运放工作在线性区域的标志是电路中引入了，工作在非线性区的主要标志是电路中没有负
16、反馈(开环)或引入。2.判断题(1)运算电路中一般都引入负反馈。(2)“虚短”就是真正的短路。(3)集成运算放大器电压传输特性在非线性区，输出电压只有两种情况，正向饱和电压+Uom或负向饱和电压-Uom。(4)集成运算放大器对共模信号有放大作用。(5)加法运算电路有反相加法电路和同相加法电路。(6)反相器不仅能使输入信号倒相，而且还具有电压放大作用。(7)集成运算放大器实质上是一个高增益的直流放大器。(8)集成运算放大器的电压传输曲线是运放输入电压与输出电压之间的关系曲线。3.选择题(1)集成运算放大器的输入端有()。(2)集成运算放大器同相与反相输入端所加输入信号大小相等，极性相反的信号称为
17、()。(3)要实现电压放大-50倍，应选用()。(4)同相比例运算电路的电压放大倍数等于()。(5)集成运算放大器两个输入端的对地电位都为零，但它们都没有直接接地，称为()。4.综合题(1)若要增大集成运算放大器的增益，应如何调整电路中的元器件参数?以图3-2为例，进行说明。(2)在图3-2中为理想集成运放，已知R1=5.1k，ui=-3V,uo=12V，计算Rf的阻值。(3)图3-3为理想集成运放构成的电路，已知Rf=100k，ui=0.1V,uo=2.1V，计算R1的阻值，并求电压放大倍数Auf。(4)图3-5为理想集成运放构成的电路，已知ui1=0.4V，ui2=-0.3V，R1=10k
18、，R2=5.1k，Rf=120k，试计算输出电压uo的值。(5)图3-5为理想集成运放构成的电路，已知ui1=3mV，ui2=2mV，R1=130k，R2=8k，Rf=390k，R=2k，试计算输出电压uo的值。4.综合题(6)在图3-16中的运放为理想集成运放，已知ui1=2V，ui2=2.5V，R1=10k，R2=10k，R3=30k，R4=30k，试计算输出电压uo的值。图3-16(7)在图3-17中的运放为理想集成运放，试求uo与ui的关系表达式。4.综合题图3-17任务2电压比较器的装配、调试与检修1.单限比较器2.滞回比较器3.双限比较器1.集成运放的选用原则2.集成运放使用时注意
19、事项1.填空题2.判断题3.选择题4.综合题任务2电压比较器的装配、调试与检修任务2电压比较器的装配、调试与检修任务2电压比较器的装配、调试与检修图3-18电压比较器的电压传输特性1.单限比较器(1)过零比较器门限电平UT=0V的比较器称为过零比较器，如图3-19所示为反相输入过零比较器，其工作原理是：当ui0时，uo=-Uom0，即输出低电平“0”。图3-19反相输入过零比较器1.单限比较器图3-20利用稳压管限幅的反相输入过零比较器(2)单限比较器如图3-21所示，单限比较器与过零比较器有所不同，其参考电压UR0，其工作原理是：当uiUR时，uo=，即输出低电平“0”。图3-21反相输入单
20、限比较器1.单限比较器图3-22同相输入单限比较器2.滞回比较器图3-23反相输入滞回比较器2.滞回比较器3.双限比较器图3-24双限比较器3.双限比较器3.双限比较器表3-4任务所需的仪器、工具与材料仪器、工具配套明细序号仪器仪表数量序号工具数量1MF47型指针式万用表1只120W内热式电烙铁1把2MOS620型20M双踪示波器1台2一字槽、十字槽螺钉旋具1套3XJ1641型函数信号发生器1台3尖嘴钳1把4TC2290A型双通道交流毫伏表1台4剥线钳1把5偏口钳1把6剪刀1把7尖嘴镊子1把3.双限比较器表3-4任务所需的仪器、工具与材料8活扳手1把电子元器件配套明细代号名称规格代号名称规格碳
21、膜电阻器62k整流二极管1N4001碳膜电阻器10k整流二极管1N4001碳膜电阻器10k整流二极管1N4001碳膜电阻器10k整流二极管1N4001碳膜电阻器10k晶体管9014碳膜电阻器51k晶体管9014碳膜电阻器51k晶体管9014碳膜电阻器51k晶体管9014碳膜电阻器51k发光二极管?5mm红色碳膜电阻器680发光二极管?5mm红色3.双限比较器表3-4任务所需的仪器、工具与材料碳膜电阻器680发光二极管?5mm红色碳膜电阻器680发光二极管?5mm红色碳膜电阻器680I三端集成稳压器LM7805RP微调电位器5kI集成电路LM324电解电容器470F/25V集成电路插座14P陶瓷
22、电容器033FT电源变压器AC220V/75V2陶瓷电容器01F万能电路板或铆钉板150mm100mm电解电容器220F/25V紧固件M315 4套电解电容器470F/25V电源线及插头1套3.双限比较器表3-4任务所需的仪器、工具与材料陶瓷电容器033F镀银铜丝?08mm，500mm陶瓷电容器01F多股软导线1000mm电解电容器220F/25V焊料、助焊剂若干绝缘胶布2段3.双限比较器(1)电路原理如图3-25b的电压比较器由四个单限电压比较器构成，通过电位器RP调整得到输入电压Ui，分别加到运放的同相输入端，参考电压UR分别接运放的反相输入端，由电阻分压构成；当输入电压Ui大于阈值电压，
23、电压比较器输出端UO=UOH时，相连接的晶体管导通，发光二极管“亮”。3.双限比较器图3-25电压比较器(2)操作步骤3.双限比较器1)电路布局装配。图3-26电路实物图3.双限比较器2)电路指标调试。3.双限比较器表3-5电压比较器测试记录发光二极管发光情况阈值电压/V输入电压范围/V计算值测量值均不发光不发光、发光、不发光、发光不发光、发光均发光3.双限比较器3.双限比较器表3-6任务评价标准考核项目配分工艺标准评分标准扣分记录得分观察识别能力10分能根据提供的任务所需设备、工具和材料清单进行检查、检测1不能根据设备、工具和材料清单进行检查，每处扣2分2不能对材料进行检测与判断，每处扣2分
24、3.双限比较器表3-6任务评价标准电路组装能力40分1元器件布局合理、紧凑2导线横平、竖直，转角成直角，无交叉3元器件间连接关系和电原理图一致4元器件安装平整、对称，电阻器、二极管、集成电路水平安装，贴紧电路板，电容器、三端稳压器、发光二极管、电位器立式安装5绝缘恢复良好，紧固件牢固可靠6未损伤导线绝缘层和元器件表面涂敷层7焊点光亮、清洁，焊料适量，无漏焊、虚焊、假焊、搭焊、溅锡等现象8焊接后元器件引脚剪脚留头长度小于1mm1布局不合理，每处扣5分2导线不平直、转角不成直角每处扣2分，出现交叉每处扣5分3元器件错装、漏装，每处扣5分4元器件安装歪斜、不对称、高度超差，每处扣1分5绝缘恢复不符合
25、要求，扣10分6损伤绝缘层和元器件表面涂敷层，每处扣5分7紧固件松动，每处扣2分8焊点不光亮、不清洁，焊料不适量，漏焊、虚焊、假焊、搭焊、溅锡，每处扣1分9剪脚留头大于1mm，每处扣05分3.双限比较器表3-6任务评价标准考核项目配分工艺标准评分标准扣分记录得分3.双限比较器表3-6任务评价标准仪表使用能力40分1能对任务所需的仪器仪表进行使用前检查与校正2能根据任务采用正确的测试方法与工艺，正确使用仪器仪表3测试结果正确合理，数据整理规范正确4确保仪器仪表完好无损1不能对任务所需的仪器仪表进行使用前检查与校正，每处扣5分2不能根据不同的任务采用正确的测试方法与工艺，每处扣5分3不能根据任务正
26、确使用仪器仪表，每处扣5分4测试结果不正确、不合理，每处扣5分5数据整理不规范、不正确，每处扣5分6使用不当损坏仪器仪表，每处扣10分3.双限比较器表3-6任务评价标准安全文明生产10分安全文明生产1违反安全操作规程，扣10分2违反文明生产要求，扣10分考评人得 分3.双限比较器1)集成电路出现故障一般是局部损坏，如击穿、开路、短路等。2)对于集成电路是否损坏，可通过从各个方面测试集成电路的工作状态，并与正常工作状态作比较的方法来判断。检查集成电路各引脚对地的直流电压。检查集成电路各引脚对地电阻值。用示波器检查集成电路的输入输出波形。3.双限比较器3.双限比较器图3-27电压比较器典型故障检修
27、流程图3.双限比较器1.集成运放的选用原则1)如果没有特殊的要求，一般可选用通用型运放，因为这类运放直流性能较好，种类较多，并且价格较低。2)如果被放大的信号源的输出阻抗很大，则可选用高输入阻抗的运放。3)如果系统对放大电路要求低噪声、低漂移、高精度，则可选用高精度、低漂移的低噪声运放。4)对于视频信号放大、高速采样保持、高频振荡及波形发生器、锁相环等场合，则应选用高速宽带运放。5)对于要求低功耗的场合，如便捷式仪表、遥感遥测等，可选用低功耗运放；对于需要高压输入输出的场合，可选用高压运放；对于需要增益控制的场合，可选用程控运1.集成运放的选用原则6)其他如宽范围电压振荡、伺服放大和驱动、AC
28、/DC变换等场合，可选用跨导型、电流型相应的集成运放。2.集成运放使用时注意事项(1)集成运放的电源供给方式集成运放有两个电源接线端+UCC和-UEE，但有不同的电源供给方式。(2)集成运放的调零问题由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当集成运放组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。图3-28集成运放的外部调零2.集成运放使用时注意事项(3)集成运放的自激振荡问题集成运放是一个高放大倍数的多级放大器，在深度负反馈条件下，很容易产生自激振荡。(4)集成运放的保护问题集成运放的安全保护有三个方面，即电源保护、输入保护和输出保护。1)电源保护：电源的常见故障是电源极性接反和电压
29、跳变。2)输入保护：集成运放的输入差模电压过高或者输入共模电压过高(超出该集成运放的极限参数范围)时，集成运放也会损坏，常通过在输入端接双向二极管的方式进行保护，如图3-29a所示。3)输出保护：当集成运放过载或输出端短路时，若没有保护电路，则该运放会损坏。2.集成运放使用时注意事项图3-29集成运放输入、输出端保护1.填空题(1)在电压比较器中，使输出电压从最大值跃变为最大值或从最大值跃变为最大值时的输入电压称为电压。(2)电压比较器有、。(3)单限比较器只有一个电压，输入电压逐渐或过程中，当通过电压时，输出电压产生。(4)能检测出是否在两个之间的电路，是窗口比较器。(5)集成运放常用保护措
30、施有、。(6)当输入电压变化且经过阈值电压时，输出电压的方向，取决于输入电压作用于输入端还是输入端。2.判断题(1)电压比较器是集成运放的线性应用。(2)“虚短”概念在集成运放的非线性应用中依然成立。(3)利用电压比较器可将矩形波变换成正弦波。(4)在电压比较器中，集成运放工作于开环状态或引入正反馈。(5)在电压比较器中，集成运放工作在非线性区域。(6)过零比较器的输出电压等于0。(7)滞回比较器中引入了负反馈。3.选择题(1)在电压比较器中，输入电压加在集成运放的()端，输入电压大于阈值电压时，输出高电平。(2)要画出正确的电压传输特性，必须求出()要素。(3)滞回电压比较器有()阈值电压。(4)在电压比较器中，集成运放工作在()状态。(5)在单限比较放大器中，集成运放工作在()状态。(6)过零比较器实际上是()比较器。(7)双限比较器是一个含有()网络的比较器。4.综合题(1)如图3-30所示为单限比较器及输出电压波形，试画出对应于输入电压ui的输出电压uo的波形。图3-30
