任務(wù)１比例運算電路的裝配與調(diào)試任務(wù)２正弦信號發(fā)生器的裝配與調(diào)試任務(wù)３矩形波—三角波發(fā)生器的裝配與調(diào)試１．掌握集成運算放大器及其特性。２．掌握比例運算、加減運算電路的組成及工作分析。３．能正確識讀比例運算應(yīng)用電路的原理圖、接線圖和布置圖。４．能按照工藝要求正確焊裝比例運算應(yīng)用電路。５．能熟練掌握比例運算電路的裝配與調(diào)試方法，并能獨立排除調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標任務(wù)１比例運算電路的裝配與調(diào)試運算放大電路是一種具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標，按照電路圖裝配并調(diào)試比例運算電路；同時能獨立解決調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入相關(guān)知識運算放大電路最初主要用于模擬電子計算機中的數(shù)學(xué)運算，故稱為運算放大器。從電子技術(shù)的發(fā)展到集成電路的出現(xiàn)，形成了集成運算放大器，簡稱集成運放。一、集成運放的基本結(jié)構(gòu)與符號１．集成運放的基本結(jié)構(gòu)集成運放實際上是一個高增益的帶有深度負反饋的多級直接耦合放大器。集成運放的種類很多，電路各不相同，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似，通常都由四部分組成，即輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。（１）輸入級輸入級是集成運放最關(guān)鍵一級，其直接影響集成運放的性能，要求輸入級電阻盡可能高，靜態(tài)電流盡量小。（２）中間級中間級是電路中起放大作用的主要電路，要求中間級有足夠大的電壓放大倍數(shù)，一般可達千倍以上。（３）輸出級輸出級直接與負載相接，為功率放大級。一般要求輸出級具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小、失真小等特點，通常采用互補對稱輸出電路。（４）偏置電路偏置電路決定整個電路的直流工作狀態(tài)，用于為以上各級提供合適的靜態(tài)工作點。２．集成運放的符號“＋”號為同相輸入端，表示集成運放的輸出信號與該輸入端所加信號極性相同；“－”號為反相輸入端，表示集成運放的輸出信號與該輸入端所加信號極性相反?！?”表示信號的傳輸方向，“∞”表示理想開環(huán)電壓放大倍數(shù)為無窮大。二、集成運放的主要性能指標集成運放的主要技術(shù)指標是選擇和使用集成運放的依據(jù)，了解各項技術(shù)指標的含義，對于正確選擇和使用集成運放是非常必要的。１．開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod２．輸入失調(diào)電壓Uos及其溫漂dUos／dt３．輸入失調(diào)電流

Ios及其溫漂dIos／dt４．輸入偏置電流IB５．差模輸入電阻rid６．輸出電阻ro７．共模抑制比８．最大差模輸入電壓Uidm９．最大共模輸入電壓Uicm三、理想集成運放的技術(shù)指標及其基本特性在分析集成運放組成的各種電路時，將實際集成運放作為理想運放來處理，并分清它的工作狀態(tài)是線性區(qū)還是非線性區(qū)，這是十分重要的。１．理想集成運算放大器的技術(shù)指標理想集成運算放大器滿足以下各項技術(shù)指標：（１）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod→∞。（２）輸入電阻rid→∞。（３）輸出電阻rod

→０。（４）共模抑制比KCMR→∞。（５）失調(diào)電壓、失調(diào)電流以及它們的溫漂均為零。（６）帶寬fh→∞。２．集成運放的電壓輸出特性將集成運放的輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化的特性稱為電壓傳輸特性。３．理想運放工作在線性放大區(qū)時的特性理想運放引入深度負反饋時，工作在線性放大狀態(tài)，其特性如下：（１）同相輸入端電位與反向輸入端電位相等（２）“虛斷”是指集成運放兩個輸入端的輸入電流趨近于零，而不是輸入端真的斷開。四、基本運算電路集成運放外加不同的反饋網(wǎng)絡(luò)（反饋電路），可以實現(xiàn)比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等多種基本運算。１．比例運算電路（１）反相比例運算電路反相比例運算電路又稱為反相輸入放大器。反相比例運算電路（２）同相比例運算電路同相比例運算電器的基本電路形式２．加法運算電路加法運算電路可分為同相加法運算電路和反相加法運算電路。（１）反相加法運算電路反相加法運算電路是反相輸入端有三個輸入信號的加法電路，是利用反相比例運算電路實現(xiàn)的。反相加法運算電路（２）同相加法運算電路同相加法運算電路是同相輸入端有兩個輸入信號的加法電路，是利用同相比例運算電路實現(xiàn)的。同相加法運算電路３．減法運算電路減法運算電路任務(wù)實施一、任務(wù)準備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料可參考下表。實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料二、電路裝配１．繪制電路的元器件布置圖２．元器件的檢測對電路中使用的元器件進行檢測與篩選，確定CF741

集成運放各引腳的名稱。３．元器件的成型將所用元器件按插裝工藝要求進行成型。４．元器件的插裝焊接按順序在萬能焊接電路板上插接元器件。５．鍍錫裸銅絲的焊接根據(jù)元器件布置圖進行鍍錫裸銅絲的焊接。接線要可靠，無漏接、虛接、短路現(xiàn)象，并引出電源接線端、公共地端及輸入、輸出信號接線端。６．焊接檢查焊接結(jié)束，首先檢查電路板上有無漏焊、錯焊、虛焊等問題。三、通電前的檢查電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查中應(yīng)注意以下問題：１．元器件引腳之間有無短路。２．檢查集成運放引腳有無接錯，用萬用表歐姆擋檢查引腳有無短路、開路等問題。３．檢查集成運放輸出端、電源端和接地端，這幾個端子之間不能短路，否則將損壞元器件和電源。發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時糾正。四、電路測試１．經(jīng)上述檢查確認沒有錯誤后，將穩(wěn)壓電源輸出的±12V直流電源與電路板的正、負電源端相連接，并認真檢查，確保直流電源正確、可靠地接入電路，然后接通直流電源。２．將低頻信號發(fā)生器“頻率”調(diào)為100

Hz，輸出信號電壓調(diào)為50

mV，輸入至測試電路的輸入端。３．將雙通道示波器Y輸入分別與測試電路的輸入、輸出端連接，接通示波器電源，調(diào)整示波器使輸入、輸出電壓波形穩(wěn)定顯示（1～3

個周期）。４．讀取輸入、輸出電壓波形的峰—峰值，計算電壓放大倍數(shù)。５．分別觀察電壓跟隨器、同相比例運算電路、反相比例運算電路和反相器的輸出波形，觀察輸入、輸出波形的相位變化。知識拓展一、微分運算電路微分運算電路和反相比例運算電路的差別是用電容器代替電阻器R1。為使直流電阻平衡，要求R1＝

Rf

。二、積分運算電路將微分運算電路中的電阻器和電容器位置互換，即構(gòu)成積分運算電路。微分和積分電路常用以實現(xiàn)波形變換。微、積分電路用于波形變換ａ）微分電路輸出電壓ｂ）積分電路輸出電壓１．掌握正弦波振蕩的基本概念、RC串并聯(lián)電路的選頻特性、RC橋式正弦波振蕩電路的組成及工作原理。２．能正確識讀RC橋式正弦波振蕩電路圖、接線圖和布置圖。３．能按照工藝要求正確焊裝RC橋式正弦波振蕩電路。４．能熟練掌握RC橋式正弦波振蕩電路的裝配與調(diào)試，并能獨立排除調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標任務(wù)２正弦信號發(fā)生器的裝配與調(diào)試本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標，按照電路圖裝配并調(diào)試正弦信號發(fā)生器電路；同時能獨立解決調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入相關(guān)知識一、正弦波振蕩的概念放大電路在沒有輸入信號時，接通電源就有穩(wěn)定的正弦波信號輸出，這種電路被稱為正弦波振蕩電路。二、正弦波振蕩電路的組成原則正弦波振蕩電路一般應(yīng)由放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)路和穩(wěn)幅電路四部分組成。１．放大電路放大電路是維持振蕩電路連續(xù)工作的主要環(huán)節(jié)，沒有放大，就不可能產(chǎn)生持續(xù)的振蕩。要求放大電路必須有能量供給，結(jié)構(gòu)合理，靜態(tài)工作點合適，且具有放大的作用。２．反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)的作用是形成反饋（主要是正反饋）信號，為放大電路提供維持振蕩的輸入信號，是振蕩電路維持振蕩的主要環(huán)節(jié)。３．選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)的主要作用是保證電路能產(chǎn)生單一頻率的振蕩信號，一般情況下這個頻率就是振蕩電路的振蕩頻率。在很多振蕩電路中，選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起。４．穩(wěn)幅電路穩(wěn)幅電路的作用主要是使振蕩信號幅值穩(wěn)定，以達到穩(wěn)幅振蕩。三、RC橋式正弦波振蕩電路１．電路組成集成運放構(gòu)成的RC橋式正弦波振蕩電路如圖所示。RC橋式正弦波振蕩電路圖２．RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性（１）反饋電壓uF的幅頻特性uF的幅值隨輸入信號的頻率變化而發(fā)生變化的關(guān)系被稱為幅頻特性。（２）反饋電壓uF的幅頻特性當(dāng)信號頻率f等于RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率f0時，輸出電壓uF幅值最大，且與輸入信號

uo

同相位，這就是RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相頻特性。任務(wù)實施一、任務(wù)準備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料可參考下表。實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料二、電路裝配１．繪制電路的元器件布置圖２．元器件的檢測對電路中使用的元器件進行檢測與篩選。３．元器件的成型將所用元器件按插裝工藝要求進行成型。４．元器件的插裝焊接按照裝配工藝要求進行元器件的插裝焊接。５．鍍錫裸銅絲的焊接根據(jù)元器件布置圖進行鍍錫裸銅絲的焊接。要求布線正確，焊點合格，無虛焊、短路現(xiàn)象。６．焊接檢查焊接結(jié)束，首先檢查電路有無漏焊、錯焊、虛焊等問題。三、通電前的檢查電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查中應(yīng)注意以下問題：１．元器件引腳之間有無短路。２．檢查集成運放引腳有無接錯，用萬用表歐姆擋檢查引腳有無短路、開路等問題。３．重點檢查集成運放輸出端、電源端和接地端，這幾個端子之間不能短路，否則將損壞元器件和電源。發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時糾正。四、電路測試１．負反饋強弱對起振條件及輸出波形的影響分析２．分析研究振蕩的幅值條件３．振蕩頻率f0分析４．故障分析知識拓展正弦波振蕩的條件一、振幅平衡條件AF＝1二、相位平衡條件三、起振條件１．掌握電壓比較器、具有滯回特性的電壓比較器的工作原理及特點。２．掌握矩形波—三角波發(fā)生器的組成及工作原理。３．能正確識讀矩形波—三角波發(fā)生器的電路圖、接線圖和布置圖。４．能按照工藝要求正確焊裝矩形波—三角波發(fā)生器。５．能熟練掌握電路的調(diào)試方法，并能獨立排除調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。學(xué)習(xí)目標任務(wù)３矩形波—三角波發(fā)生器的裝配與調(diào)試集成運放工作在非線性區(qū)域時，可以組成電壓比較電路。電壓比較電路又稱為電壓比較器，它是函數(shù)發(fā)生器電路中不可缺少的組成部分。本次任務(wù)的主要內(nèi)容如下：根據(jù)給定的技術(shù)指標，按照原理圖裝配并調(diào)試矩形波—三角波發(fā)生器電路；同時能獨立解決調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障。任務(wù)引入矩形波—三角波發(fā)生器的電路圖相關(guān)知識一、電壓比較器電壓比較器是將輸入電壓與一個參考電壓相比較，在兩者幅值相等的附近由輸出狀態(tài)反映比較結(jié)果。１．過零比較器過零比較器是一個參考電壓為0V的比較器。２．滯回比較器滯回比較器也稱為遲滯比較器。二、矩形波—三角波發(fā)生器１．矩形波—三角波發(fā)生器的作用矩形波和三角波發(fā)生器分別是產(chǎn)生矩形波和三角波信號的電路，是一個信號源，在計算機和自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。矩形波—三角波發(fā)生器的工作波形２．矩形波—三角波發(fā)生器電路組成及工作原理任務(wù)實施一、任務(wù)準備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具、材料。二、電路裝配１．繪制電路的元器件布置圖２．元器件的檢測對電路中使用的元器件進行檢測與篩選。３．元器件的成型將所用元器件按插裝工藝要求進行成型。４．元器件的插裝焊接按照裝配工藝要求進行元器件的插裝焊接。５．鍍錫裸銅絲的焊接根據(jù)元器件布置圖進行鍍錫裸銅絲的焊接。６．焊接檢查焊接結(jié)束，首先檢查電路有無漏焊、錯焊、虛焊等問題。三、通電前的檢查電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查中應(yīng)注意以下問題：１．元器件引腳之間有無短路。２．檢查集成運放引腳有無接錯，用萬用表歐姆擋檢查引腳有無短路、開路等問題。３．重點檢查集成運放輸出端、電源端和接地端，這幾個端子之間不能短路，否則將損壞元器件和電源。發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時糾正。四、電路測試１．電路調(diào)試２．故障分析知識拓展一、集