1、学习情境三 音调前置放大器的制作与测试任务二任务二 集成反馈式音调电路的仿真测试集成反馈式音调电路的仿真测试技能训练技能训练 集成运放的识别检测与基本性能测试集成运放的识别检测与基本性能测试知识学习知识学习 集成运算放大器集成运算放大器任务实施任务实施 集成反馈式音调电路的仿真测试集成反馈式音调电路的仿真测试常识链接常识链接 印制电路板图的识图方法印制电路板图的识图方法小结小结习题习题学习情境三学习情境三 学习情境三 音调前置放大器的制作与测试能力目标：能力目标：1.能根据技术资料识别集成运放的引脚功能，正确使用集成运放。2.能按工艺要求焊接集成放大电路，并选用仪器对其进行调试。3.能检测并排
2、除电路故障。知识目标：知识目标：1.熟悉集成运放的结构、符号，了解其使用中应注意的问题。2.掌握集成运放的主要参数及传输特性。3.掌握集成运放工作在线性区的条件、分析方法。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试技能训练技能训练 集成运放的识别检测与基本性能测试集成运放的识别检测与基本性能测试1.实训目的实训目的(1)了解集成运放的性能特点。(2)熟悉集成运放引脚的查找方法。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试2.实训仪器与材料实训仪器与材料学习情境三 音调前置放大器的制作与测试3.实训内容与步骤实训内容与步骤(1)观察、辨认集成运算放大器的外形，以及电路中的符号，如图 3.2.1 所示。(2
3、)用万用表粗测集成运放的好坏：把万用表调至 R100 挡，红表笔接 4 脚，黑表笔依次接 1、2、3、5、6、7、8 脚，测出其阻值并记录(无短路现象时可粗略判断为好的)。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.1 MC4558 的管脚排列及测试电路图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(3)按图 3.2.1(b)在万能板上连线、焊接管座，经检查无误后插入集成运放(注意引脚对应)，将两输入端接地，接上正、负 15V 电源。断开 S，使 R P 悬空，测量集成运放的输出端(1 脚)对地的电压是否为零。合上 S，使 R P 接入 MC4558 的 1、2 引脚之间，再测量集成运放的输出
4、端(1 脚)对地的电压是否为零。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(4)按图 3.2.2 所示，将另一正、负可调稳压电源 B 设置为 3V 串联输出，再用电位器 R P 接成-3+3V 可调节输出，重新断开 S，把 u i+端接地，u i-端接-3+3V 可调节输出端，调节 R P，使 u i-分别为-3V、-1V、-0.5V、-0.1V、+0.1V、+0.5V、+1V、+3V 时，测出对应的输出端电压，并在图(b)中描出 u o 随(u i-u i+)变化的曲线。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.2 测试接线及特性作图坐标学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(5)断电，
5、调节 R P 的触头至中点，合上 S，使 R P 接入 1、2 脚之间。把信号发生器调至1kHz，U PP=5mV 接入 u i-端，接上电源，用示波器同时观察比较 u i-输入端、输出端 u o的波形(频率、幅度、相位)。u i-输入端与输出端 u o的波形(是/否)同相。向左调节 R P的触头，输出端 u o的波形幅度 (增大/减小)。向右调节 R P的触头，输出端 u o的波形幅度 (增大/减小)。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(6)断开电源后，把 u i-接地，把信号发生器接入u i+端，接上电源，重复步骤(5)的测试。(7)撰写实训报告。4.分析与思考(1)测试电路中的 MC
6、4558 为什么叫做集成运算放大器?其中的运算体现在哪里?(2)测试过程中，调节电路中的 R P 起什么作用?学习情境三 音调前置放大器的制作与测试知识学习知识学习 集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器实质上是一个多级直接耦合的高电压放大倍数的放大器，具有输入电阻大、输出电阻小的特点，各项性能指标很高，使用十分方便。由于在发展的初期主要用于各种数学运算(如加、减、乘、除、积分、微分等)，至今仍保留这个名称。随着电子技术的发展，集成运放已成为当前模拟电子技术领域中的核心器件。几乎所有应用低频放大器的场合均可用集成运放来取代。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试一、一、集成运算放大器的组成
7、与电路设计上的特点集成运算放大器的组成与电路设计上的特点1.集成运放的电路组成及电路符号集成运放的电路组成及电路符号1)集成运放的电路组成各种集成运算放大器的基本结构相似，都是由输入级、中间级和输出级以及电流源偏置电路组成，如图 3.2.3 所示。输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，多由我们熟悉的共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，可采用射极跟随器；偏置电路的作用是供给各级电路稳定的偏置电流。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.3 集成运算放大器的结构框图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试2)集成运算放大器的符号图
8、3.2.4(a)、(b)均为集成运算放大器的电路符号。符号中的 A 代表集成运算放大器的电压放大倍数，代表信号的传输方向，表示该集成运放具有理想特性。由于集成运算放大器的输入级是差动输入，因此有两个输入端：其中有一个输入端是信号由此输入时，输出信号会与输入信号同相的，称为同相输入端，用“+”表示；而从另一个输入端输入信号时，输出信号将与输入信号反相，称为反相输入端，用“-”表示。因此，集成运放有同相输入、反相输入及差动输入三种输入方式，输出电压表示为 u o。当信号从两个输入端差动输入时，则等效于两个输入端信号幅度之差 u id=u i+-u i-在一个输入端获得净输入，输出信号的相位由获得净
9、输入的输入端决定。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试2.集成运放的电路设计特点集成运放的电路设计特点(1)电路结构与元件参数具有对称性。由于集成电路芯片上的所有元件是在同一块硅片上用相同工艺过程制造的，因此参数具有同向偏差，温度特性一致，特别适用于制造对称性较高的电路，比如制造两个特性一致的晶体管和两个阻值相同的电阻。(2)采用有源电阻代替无源电阻。由于集成度的要求，由硅半导体体电阻构成的电阻阻值范围受到限制，一般只能在几十到几十千欧姆之间，不易制造过高或过低阻值的电阻，且阻值误差较大。所以，集成电路中一般采用晶体管恒流源来代替所需的高阻值电阻，即采用有源电阻形式。学习情境三 音调前置放大
10、器的制作与测试(3)采用直接耦合的级间连接方式。集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容，制造电感器件就更加困难。因此，集成电路大都采用直接耦合方式，而不采用阻容耦合或变压器耦合。(4)利用二极管进行温度补偿。集成电路中，一般把三极管的集电极和基极短接，利用三极管的发射结作为二极管使用。这样构成的二极管其正向压降的温度系数与同类型三极管发射结压降的温度系数一致，作温度补偿效果较好。(5)采用复合管的结构。因为复合管(见本书功率放大电路)的制造十分方便，性能又好，所以集成电路中经常使用复合管的电路形式。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试二、二、集成运算放大器的分析方法集成运算放大器的分析方法
11、1.理想集成运放模型理想集成运放模型由于集成电路制造技术的发展，集成运算放大器性能越来越好，在一般场合，使用时完全可以将集成运放当作理想器件来处理，而不会造成不可允许的误差。一般地，认为理想运放具有如下特点：学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(1)开环差模电压放大倍数趋近于无穷大，即 A ud=u o/(u i+-u i-)。(2)差模输入电阻趋近于无穷大，即 r id 。(3)输出电阻趋近于零，即 r o 0。(4)共模抑制比趋近于无穷大，即 K CMRR 。(5)输入失调电压 U io、输入失调电流 I io 及它们的漂移均为零。此外，还认为器件的频带为无限宽，没有失调现象等。学习情境
12、三 音调前置放大器的制作与测试因为集成运算放大器本身就具有高输入电阻、低输出电阻、差模电压放大倍数大以及能够抑制零点漂移等特点，所以，所谓理想化只是强化了本来就具有的特点。如集成运放CF741 的差模电压放大倍数可以达到 100dB，差模输入电阻达到 1M 以上。把运算放大器理想化后得出的结论，对实际工程应用来讲，已十分精确，本书出现的集成运算放大器如不特殊注明，均作为理想模型处理。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试2.集成运放的传输特性集成运放的传输特性集成运放的传输特性如图 3.2.5 中的 ABCD，即曲线 。其中 BC 段为集成运放工作的线性区，AB 和 CD 段为集成运放工作的非
13、线性区(即饱和区)。由于集成运的电压放大倍数极高，BC 段十分接近纵轴。在理想情况下，认为 BC 段与纵轴重合，所以它的理想传输特性可以由图中 ABCD(曲线 )表示，其中 BC 段表示集成运放工作在线性区，AB 和 CD 段表示运放工作在非线性区。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.5 集成运放的传输特性学习情境三 音调前置放大器的制作与测试3.工作在线性区的集成运放工作在线性区的集成运放当集成运放电路的反相输入端和输出端存在负反馈通路时，如图 3.2.6(a)所示，一般可以认为集成运放工作在线性区。这种情况下，理想集成运放具有两个重要特点。(1)由于理想集成运放 A ud ，
14、故可以认为两个输入端之间的差模电压近似为零，即 u id=u i-u i+0，即 u i-=u i+，而 u o 具有一定值。由于两个输入端间的电压近似为零，而又不是短路，故称为“虚短”。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(2)由于理想集成运放的输入电阻 R id ，故可以认为两个输入端不取电流，即 i-=i+0，这样，输入端相当于断路，而又不是断开，称为“虚断”。利用集成运放工作在线性区时的两个特点，分析各种运算与处理电路的线性工作情况将十分简便。另外，由于理想集成运放输出阻抗 R o 0，一般可以不考虑负载或级联时后级运放的输入电阻对输出电压 u o 的影响，但受运放输出电流限制，负载
15、电阻不能太小，更不能短路。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 4.工作在非线性区工作在非线性区的集成运放集成运放处于开环状态或运放的同相输入端和输出端存在正反馈通路时，如图 3.2.6(b)和(c)所示，这时集成运放工作在非线性区。它具有如下特点：对于理想集成运放而言，当反相输入端 u i-与同相输入端 u i+不等时，输出电压是一个恒定值，极性可正或负，即其中，U om 是集成运放输出电压最大值，其工作特性如图 3.2.5 中的 AB 和 CD 段所示。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试三、三、集成运放的主要参数及其类型集成运放的主要参数及其类型1.集成运放的主要参数集成运放的主要参
16、数(1)开环差模电压放大倍数 A ud，指集成运放在开环情况下的直流差模电压放大倍数，即开环输出直流电压与差模输入电压之比。通常 A ud 很大，可达 105 以上的数量级。(2)输入失调电压 U io，集成运放在输入电压为 0 时，存在着或多或少的输出电压。为了使集成运放的输出电压为 0，在室温 25 及标准电源电压下输入端所加的补偿电压叫做输入失调电压，记为 U io。U io 越小，表示集成运放的对称程度和电位匹配情况越好。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(3)共模抑制比 K CMRR，集成运放工作于线性区时，其差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比称为共模抑制比，即 K CMRR
17、=。高质量的运放的共模抑制比目前可达160dB。(4)差模输入电阻 r id。运算放大器开环时从两个差动输入端之间看进去的等效交流电阻，称为差模输入电阻，表示为 rid。高质量的运放的差模输入电阻可达几兆欧姆。(5)输出电阻 r od。从集成运放的输出端和地之间看进去的等效交流电阻，称为运放的输出电阻，记为 r od。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(6)最大差模输入电压 U idmax。集成运放两输入端之间能承受的最大电压差值叫做最大差模输入电压 U idmax。超过这个电压，运放输入级某侧的三极管将会出现发射结的反向击穿，而使运放性能恶化或损坏，一般约为 5V。(7)转换速率 SR，
18、指运放在额定输出电压下，输出电压的最大变化率，即 SR=。它反映了运算放大器对于高速变化输入信号响应的快慢，也叫压摆率。此外，还有前面介绍过的带宽以及其他参数，在具体使用时可查阅相关的手册、说明等，以获得正确和最佳的使用方法。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 2.集成运放的类型集成运放的类型按照集成运算放大器的技术指标，可将集成运放分为通用型和高阻抗、低漂移、高精度、高速度、宽带、低功耗、高压、大功率等专用型集成运放，如图 3.2.7 所示。图 3.2.7 几种集成运放的外形结构图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试虽然通用型集成运算放大器(如 CF741)已经具有较理想的电路性能，但
19、在实际应用中，有时会对集成运放某一性能或某些性能提出特殊的要求。如，测量放大器常遇到输入信号很微弱的情况，第一级就应该选用高输入电阻、高共模抑制比、高开环电压放大倍数、低失调和低温漂的集成运放。现将常见的专用集成运算放大器简要介绍如下。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(1)高输入阻抗型集成运算放大器。这种集成运放的差模输入电阻 r id 可大于(109 1012)，输入偏置电流 I IB 为几皮安到几十皮安，又称为低输入偏置电流型集成运放。主要用于测量放大器，也广泛应用于有源滤波器、采样 保持电路、对数和反对数运算及模数、数模转换器、模拟调节器等方面。(2)高速宽带型集成运算放大器。这种
20、集成运放的转换速率 SR 高于 30V/s，单位增益带宽大于 10MHz，一般用于快速 A/D 和 D/A 转换器、有源滤波器、高速取样一保持电路、锁相环等电路中。目前较好的高速型集成运放，转换速率 SR 可达几 kV/s。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(3)高精度、低漂移型集成运算放大器。目前，高精度集成运放已经能做到失调电压小于 10 V、温漂小于 0.1 V/、失调电流小于 10nA。一般用于毫伏级以下微弱信号的精密检测、精密模拟计算、高精度稳压电源及自动控制仪表中。还有一种在电路中采用了自动校零技术的自动校零运算放大器，能周期性地对失调电压进行自动补偿，使失调电压进一步减小，温
21、度系数更低，如 AD508 等。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(4)低功耗型集成运算放大器。如 CF3078，在 6V 电源下，功耗为 240 W，工作电流为 20 A，工作电压可低至 1.5V，而 ICL7600 在 1.5V 电源下，功耗仅为 10 W，一般用于对能源有严格限制的遥测、遥感、生物医学和空间技术研究的设备中。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(5)高压型集成运算放大器。普通运放中晶体三极管的集电极与发射极之间的击穿电压仅为 40V 左右。而某些负载(如一些显示设备)要求集成运算放大器有 100V 以上的输出电压，可选用超高压型集成运放。如 3583 的电源最高允许
22、电压为 150V，此时可输出140V 的输出电压。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试还有一些专用 集 成 运 算 放 大 器，比 如 电 流 型 LM1900 及 仪 表 用 放 大 器 LH0036、AD522 等。表 3-2-1 为一些典型集成运算放大器的主要参数，仅供比较、参考。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试四、四、集成运放的线性应用集成运放的线性应用集成运算放大器在电子技术中可以说是无处不在。实际应用中，如果运放工作在开环或正反馈状态，称为非线性应用；如果运放工作在闭环负反馈状态，则称为线性应用。其中非线性应用将在后续的章节中介绍。在线
23、性应用电路中，集成运放工作在线性状态。在分析这些电路的输出与输入运算关系或电压放大倍数时，可将集成运放看成理想运放，运用“虚短”和“虚断”的特点来进行分析，较为简便。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 1.比例运算电路比例运算电路1)反相比例运算如图 3.2.8(a)所示电路，信号从反相输入端输入，同相输入端通过电阻 R 2 接地，R f引入电压并联负反馈，是反相比例运算电路。图中有学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.8 比例运算电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试根据“虚短”和“虚断”的特点，即 u i-u i+0，i-=i+0，由于 u+=i+R 2=0，故u-=0
24、。这表明，运放反相输入端与地端等电位但又不是真正接地，称为“虚地”。因此即由此可得学习情境三 音调前置放大器的制作与测试这表明，u o 与 ui 符合比例运算关系，式中负号表示输出电压与输入电压的相位(或极性)相反。若将它看成放大电路，则电压放大倍数为，改变 Rf 和 R 1 的比值，即可改变其放大倍数。图中运放的同相输入端接有电阻 R 2，参数选择应使两输入端外接直流通路等效电阻值平衡，即 R 1=R 2 R f，静态时使输入级偏置电流平衡并让输入级的偏置电流在运算放大器两个输入端的外接电阻上产生相等的压降，以便消除放大器的偏置电流及其漂移的影响，故 R 2又称为平衡电阻。学习情境三 音调前
25、置放大器的制作与测试2)同相比例运算图 3.2.8(b)的信号从同相输入端输入，而反相输入端通过电阻接地，并引入负反馈，是同相比例运算电路。根据“虚短”和“虚断”的特点，运放两个输入端电流为 0，则 iR1=i f，且 u+=u-=u i，则有由此可得学习情境三 音调前置放大器的制作与测试u o 与 u i 也符合比例关系，但输出电压与输入电压相位(或极性)相同。看做放大电路时，其放大倍数为在图 3.2.8(c)中，R 1 为无穷大，A uf=u o/u i=1，u o 与 u i 大小相等，相位相同，起到电压跟随作用，故该电路称电压跟随器。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试2.加、减运算
26、电路加、减运算电路如图 3.2.9(a)所示是对两个输入信号进行求和的电路，信号由反相输入端引入，同相端通过一个电阻接地。由前面反相比例电路的分析可知，反相输入端为“虚地”，即反相输入端电压 u-=0，根据“虚地”和“虚断”概念，电路中可得 i1+i 2=i f，即，因此电路的输入与输出关系为 u o，当 R 1=R 2=R 时，则。也就是说，适当选择电阻参数，使输出电压与两个输入电压之和成比例。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.9 加、减运算电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.10 采用运放构成的积分电路学习情境三 音调
27、前置放大器的制作与测试1)积分运算电路图 3.2.10 是采用运放构成的积分电路，反相输入端近似与地同电位(虚地)，输入电流i R=u i/R 从反相输入端经 R 流入。然而反相输入端实际上不接地，电容 C 以充电电流 i C形式吸收输出电流，因此，运放输出电压 u o 下降。由于所以这就是i R对时间积分的电压。输入电压 u i与输出电压 u o之间的关系为理想积分特性。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试由图中的波形可见，如果 u i 为负电压，iC 当然要改变方向，u o 上升(一般把图中的 R称为积分电阻，C 称为积分电容)。实际应用的积分电路如图 3.2.11(a)所示。与图 3.
28、2.10(a)所示电路不同的是，它接有电阻 R 2、R C 和 R P，R P 是调整失调电压的电位器，R C 为补偿电阻，用于防止偏置电流在输入侧产生的不期望的电压。如果不接 R 2，则在超低频范围电路增益过大，因此接电阻 R 2进行限制，图示参数 A u 10。图 3.2.11(b)、(c)分别示出输入波形为方波及正弦波时积分的输出电压波形。就是说利用积分电路可以把方波变为三角波，正弦波变为余弦波。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.11 积分电路实例学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 2)微分电路图 3.2.12(a)是采用集成运放构成的微分电路。图 3.2.12 基本
29、微分电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试电路中的 R、C 与图 3.2.10(a)所示电路的 R、C 互换位置，由“虚地”和“虚断”，有u-=0，i-=0，则 i C=-i R。设 t=0 时，电容 C 的初始电压为 0，当信号电压 u i 接入后，便有从而可得上式表明，输出电压 u o 正比于输入电压 u i 对时间的微商，负号表示它们的相位相反。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.13(a)是实用微分电路一例。为使电路稳定工作，接入了限制电路的放大倍数的R 1。C 2 也是用于同样目的，如果满足 R 1 C 2 R 2 的条件，C 2 也可不接。图3.2.13(b)、(
30、c)分别给出了输入电压为三角波及正弦波的微分电路输出电压波形。利用集成运算放大器在外加负反馈的控制下，还可以实现乘、除、对数、指数运算，以及它们之间的复合运算。限于篇幅，这里不再赘述。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.13 实用微分电路一例学习情境三 音调前置放大器的制作与测试五、五、使用集成运算放大器应该注意的问题使用集成运算放大器应该注意的问题(1)保护。当集成运算放大器输入端的差模或共模输入电压信号过大时，会使输入级晶体管的 PN 结击穿，所以可在集成运放的两个输入端之间接入反向并联的二极管，如图3.2.14 所示。将输入电压的最大值限制在二极管的正向压降以下，若想提高输
31、入电压等级，在安全的情况下也可使用反向串联的稳压管。为防止将集成运算放大器的正负电源极性接反，使集成运放损坏，可利用图 3.2.15 所示的电路来保护。将两只二极管分别串于集成运算放大器的正负电源电路中，如果电源极性接错，二极管将处于截止状态将电源电压隔断，从而起到保护集成运放的作用。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.14 集成运放输入端的保护学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.15 对电源极性接错时的保护学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(2)集成运放采用阻容耦合方式时，必须满足两个条件：一是集成运放的同相输入端必须有提供偏置的直流通路；二是集成运放必须有直
32、流负反馈。集成运放本身是一个高增益的直流放大器，工作在线性放大状态时，必须加负反馈，构成闭环，否则两个输入端之间很小的漂移也会使输出级饱和。例如图 3.2.16 所示的集成运放反相输入时的阻容耦合放大电路，其中 3.2.16(b)、(c)都是错误的连接。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.16 反相输入时的阻容耦合放大电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(3)集成运放单电源运用时，若采用阻容耦合方式，不存在零输入零输出的限制。但为了取得最大输出动态范围，零输入时，输出端直流电压应为单电源电压的一半。因此，一般输入端直流偏置常用两个相同的电阻分压。如图 3.2.17 所示，此
33、时，不管是反相输入还是同相输入都不再有“虚地”的情况了。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.17 单电源集成运放阻容耦合放大电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(4)由于晶体管内部极间电容和其他分布参数的影响，容易使放大电路在没有输入信号时，输出端就已经存在着近似正弦波的高频电压信号，尤其在人体或金属物体接近时更为明显，这种现象称为自激振荡。这将使集成运算放大器的有用输出信号淹没在高频的自激振荡中，使放大器不能正常工作。因此，在使用集成运算放大器中要注意消振，一般的方法是外接消振电容以破坏自激振荡的产生条件。例如图 2.3.13(a)所示的实用微分电路中 R 2 两端还并接
34、 33pF 的电容 C 2 就是起消振作用的。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试综上所述，正确的选择和使用集成运放对电子工作者来说是一个十分重要的问题。在具体的使用中，应根据实际的具体要求，合理地选择集成运算放大器，在尽量降低成本的同时获得高性能的输出，并注意查阅手册和说明，正确地使用集成运放，避免损坏器件。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试任务实施任务实施 集成反馈式音调电路的仿真测试集成反馈式音调电路的仿真测试一、一、实训目的实训目的(1)熟悉集成运放引脚功能的查找、分辨方法。(2)掌握集成运放的静态和动态测试方法。(3)熟悉 PROTEUS 仿真软件中双踪示波器的使用方法。学习情
35、境三 音调前置放大器的制作与测试二、二、实训仪器与材料实训仪器与材料学习情境三 音调前置放大器的制作与测试三、三、实训内容与步骤实训内容与步骤实训仿真测试电路如图 3.2.18 所示。图 3.2.18 仿真测试电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试(1)按图 3.2.18 在 PROTEUS 仿真界面中逐一找到相对应的虚拟元器件，并进行布局排列、连接，画好电路。(2)在 PROTEUS 仿真界面中找到虚拟电源端子、虚拟示波器和虚拟信号源，接入仿真电路对应的端子中。虚拟信号源调整为 1000Hz、5mV 输出。调节 R P1 从最左到最右端，观察输出波形的变化幅度。调节 R P2 从最左到最
36、右端，观察输出波形的变化幅度。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 虚拟信号源调整为 12kHz、5mV 输出，调节 R P2 从最左到最右端，观察输出波形的变化幅度值。把 R P2 改为 50k，观察 R P2 从最左到最右端时输出波形的变化幅度值。虚拟信号源调整为 300Hz、5mV 输出，调节 R P1 从最左到最右端，观察输出波形的变化幅度值。把 R P1改为 300k，观察 R P2从最左到最右端时输出波形的变化幅度值。(3)把所得的测试结果与分立负反馈音调电路作对比。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试四、四、实训评价实训评价按附录一(B)“电路仿真实训评分表”操作。五、五、分
37、析与思考分析与思考(1)负反馈式音调电路的调节范围取决于什么因素?(2)与分立负反馈音调电路相比，反馈网络有什么不同要求?学习情境三 音调前置放大器的制作与测试常识链接常识链接 印制电路板图的识图方法印制电路板图的识图方法印制电路板图表示的是电路中所有元器件在印制电路板上的具体位置及连接关系。印制电路板是用腐蚀法在敷铜板上制作的印制电路。一般印制电路板图给出的都是敷铜板有印制电路(即有铜箔)一面的图，元器件应安放在无铜箔的一面，将元器件的引脚穿过焊孔，焊接在有铜箔面的焊盘上。下面以单管放大电路为例，简要介绍印制电路板图的画法及识图方法。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试一、一、印制电路板图
38、的基本画法印制电路板图的基本画法单管放大电路的印制电路板图，如图 3.2.19 所示。将单管放大电路的全部元器件实物按电路的基本走向摆放在一张大小适当的坐标纸上，为了节省电路板的空间，元器件摆放时，相对位置应尽量紧凑些，但相邻元器件的引脚不能接触，以免形成短路。在每个元器件的引脚处，各画一个焊孔标记(直径约 1mm 的小圆圈，焊孔的实际大小应以元器件引脚的粗细为准)，在焊孔的外面再画一个与焊孔同心的焊盘标记(直径约 3mm 的圆圈，焊盘的实际大小应以元器件的质量大小为准)，学习情境三 音调前置放大器的制作与测试最后，将需要连接的焊盘用平直线条(线条宽度约 2mm)连接起来，接地线的宽度应适当加
39、大。在印制电路板上，电阻器应水平放置，引脚保留长度 35mm；电容器应竖直放置，引脚保留长度 810mm，三极管应竖直放置，引脚保留长度 015mm。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.19 单管放大电路的印制电路板图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试二、二、印制电路板图的识图印制电路板图的识图印制电路板图的识图是电子设备安装及维修工作必须具备的一项基本功。印制电路板图的识图，应对照原理图进行。对于一个简单的印制电路板图，首先应找到三极管，然后再找三极管各引脚上的元器件；对于一个由多级电路组成的整机印制电路板图，首先应对照原理图看清总电路的走向，找到要查找的级，然后再找各级电
40、路的放大管或集成电路，最后找放大管或集成电路各引脚上的元器件。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试上述识图方法是印制电路板图识图的一般方法，可概括为以下几点：(1)参照原理图对印制电路板图进行识图；(2)对由多级电路组成的整机印制电路板图，必须先看清总电路的走向，从而看清各级之间的关系；(3)在各级电路中，应首先找到该级的放大管或集成电路，然后才能方便地找到各引脚上的元器件。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试小小 结结集成运算放大器是一种多级直接耦合的高电压放大倍数的集成放大电路，具有输入电阻高、输出电阻小等特点，同时还有可靠性高、性能优良、重量轻、造价低廉、使用方便等集成电路的优点，其
41、内部由输入级、中间级、输出级以及偏置电路组成。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试集成运算放大器中大量地使用了电流源结构。电流源在集成电路中主要起两方面的作用：一是给各级电路提供偏置电流，使各级的静态工作点稳定；二是利用电流源较大的交流等效电阻作为有源负载，以提高电路的电压放大倍数。电流源的类型有镜像电流源、微电流源等。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试除通用型集成运放外，集成运算放大器还有高输入阻抗、低漂移、高精度、高速度、宽带、低功耗、高压、大功率等专用型集成运放。在使用时可以根据不同的需要选择不同类型的集成运放，以获得最佳的使用效果，并要注意集成运放参数范围，以免造成损坏。在线性电
42、路中有比例、加减、积分、微分、对数、指数等运算电路。分析问题的关键是正确应用“虚短”、“虚地”、“虚断”这三个概念。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试习习 题题一、填空题一、填空题1.集成运放第一级采用差动放大电路主要是为了减小。2.理想化集成运放主要参数的理想化要求是：A ud；K CMRR；R id；R o。理想集成运放有两个特点：“虚短”，即，其条件是集成运放工作在状态；“虚断”，即。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试3.反相输入时，同相输入端接地，反相输入端处于状态，“虚地”情况只有在输入时产生，输入时无“虚地”情况。4.集成运放两个输入端的等效电阻一般要求，主要是为了减小集成
43、运放输入偏置电流在反相和同相输入端等效电阻上产生不平衡压降而引起。5.集成运放输入时，输入端存在共模输入电压。6.集成运放采用阻容耦合时必须满足两个条件：一是集成运放的同相输入端必须有；二是集成运放必须有。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试二、选择题二、选择题7.集成运放电路采用直接耦合方式的原因是()。A.便于设计 B.放大交流信号 C.不易制作大容量电容 D.省电8.为了减小温漂，通用型运放的输入级大多采用()。A.共射电路 B.共集电路 C.差动放大电路 D.共基电路9.为了减小输出电阻并提高效率，通用型运放的输出级大多数采用()。A.共射电路 B.共集电路 C.差动放大电路 D.互
44、补对称电路学习情境三 音调前置放大器的制作与测试10.集成运放第一级采用差动放大电路的原因是()。A.减小温漂 B.提高输入电阻 C.稳定放大倍数 D.减小功耗11.集成运放输出级采用互补对称电路是为了()。A.电压放大倍数大 B.不失真输出电压大C.带负载能力强 D.提高共模抑制比12.集成运放反相比例运算时，反相输入端电压为()；同相比例运算时，同相输入端电压为()，反相输入端电压为()。A.0 B.(R f/R 1)u I C.u i D.(R 1/R 2)u i学习情境三 音调前置放大器的制作与测试三、综合分析题三、综合分析题13.理想集成运算放大器组成的电路如图 3.2.20 所示。
45、(1)试判断各电路的反馈类别。(2)求输出电压 u o 与输入电压 u i 的关系式。图 3.2.20 习题 13 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试14.在图 3.2.21 中，R 1=R 2=R 3=R 4，试求 u o 与 u i1、u i2 的关系式。图 3.2.21 习题 14 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 15.在图 3.2.22 中，u i U Z，试写出 u o 与 U Z 的关系式，并说明此电路的功能。图 3.2.22 习题 15 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 16.求出图 3.2.23 中 u o 与 u i1、u i2、u i3 的关系式。图
46、 3.2.23 习题 16 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试17.求出图 3.2.24 中输出电压的可调范围，R 1=R 2=R P=100k。图 3.2.24 习题 17 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试18.在图 3.2.25 中，A 为理想运算放大器，R 1=R 2，求出 i o 与 u i 的关系式，i o 有何特点?图 3.2.25 习题 18 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试19.求出图 3.2.26 中 u o 与 u i1、u i2 的关系式。图 3.2.26 习题 19 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试20.画出图 3.2.27 的输出波形，R
47、=10k，C=1 F。图 3.2.27 习题 20 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试21.在图 3.2.28 中，u i1=-1V，u i2=2V，u i3=-3V，R 1=10k，R 2=20k，R 3=30k，C=0.1 F。试写出 u o 的表达式，并计算 u o 从 0 上升到 10V 所需的时间(设初始电压为零)。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.28 习题 21 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试 22.在图 3.2.29 中，R 1=R 2=R 3=10k，R 4=R 5=20k，C=1 F，u i1=1.1V，u i2=1V。求 u o 从 0 上
48、升到 10V 所需的时间。当运算放大器所用电源为 15V 时，接通电源 1 秒后，输出电压 u o 为何值。学习情境三 音调前置放大器的制作与测试图 3.2.29 习题 22 图学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习
49、情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与
50、测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器的制作与测试学习情境三 音调前置放大器
