集成電路實(shí)驗(yàn)講義

1、2021/8/141集成電路原理與應(yīng)用集成電路原理與應(yīng)用實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 2021/8/142實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1積分器和微分器（積分器和微分器（A741）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2儀器放大器和差動(dòng)放大器（儀器放大器和差動(dòng)放大器（OPA2111、INA106）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3電壓比較器（電壓比較器（LM311）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4U/F變換器和變換器和F/U變換器（變換器（LM331）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)5函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6二階低通有源濾波器（二階低通有源濾波器（LM741）2021/8/143實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1積分器和微分器（積分器和微分器（A741）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）學(xué)會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)積分器

2、和微分器，）學(xué)會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)積分器和微分器， 熟悉電路原理熟悉電路原理 和元件參數(shù)的計(jì)算。和元件參數(shù)的計(jì)算。（2）熟悉積分器和微分器的特點(diǎn)、性能，并會(huì)應(yīng)用。）熟悉積分器和微分器的特點(diǎn)、性能，并會(huì)應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器】 萬用表，示波器，信號(hào)發(fā)生器，萬用表，示波器，信號(hào)發(fā)生器， “集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱2021/8/144【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】1 A741芯片簡介芯片簡介 A741是第二代集成運(yùn)放的典型代表是第二代集成運(yùn)放的典型代表 是采用硅外延平面工藝制作的單片式高增益運(yùn)放。是采用硅外延平面工藝制作的單片式高增益運(yùn)放。 其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是： 采用頻率內(nèi)補(bǔ)償，采用頻

3、率內(nèi)補(bǔ)償， 具有短路保護(hù)功能，具有短路保護(hù)功能， 具有失調(diào)電壓調(diào)整能力，具有失調(diào)電壓調(diào)整能力， 具有很高的輸入差模電壓和共模電壓范圍，具有很高的輸入差模電壓和共模電壓范圍， 無阻塞現(xiàn)象，功耗較低，電源電壓適應(yīng)范圍較寬。無阻塞現(xiàn)象，功耗較低，電源電壓適應(yīng)范圍較寬。 有很寬的輸入共模電壓范圍，不會(huì)在使用中出現(xiàn)有很寬的輸入共模電壓范圍，不會(huì)在使用中出現(xiàn)“阻塞阻塞”， 在諸如積分電路、求和電路及一般的反饋放大電路中使用，在諸如積分電路、求和電路及一般的反饋放大電路中使用， 均不需外加補(bǔ)償電容。均不需外加補(bǔ)償電容。2021/8/145A741采用采用DIP8和和SO8封裝封裝+ININOFFSETNEL

4、L+12345678A741OFFSETNELLVNC+VOUTPUT圖圖11-2-1 A741的引腳及功能的引腳及功能2021/8/1462 積分器積分器圖圖11-2-2 積分器和微分器電路原理圖積分器和微分器電路原理圖2374615IC2uA741R510kR410kRp2100k-12V+12VC31000pUo2C20.1u2374615IC1uA741R31MR110kR210kRp1100k-12V+12VC10.1uUi1Uo1R6100S2S1Ui2當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1斷開時(shí)，斷開時(shí)，IC1及其周圍元件構(gòu)成反相型積分器。及其周圍元件構(gòu)成反相型積分器。 2021/8/147 積分器積

5、分器 廣泛應(yīng)用于掃描電路、廣泛應(yīng)用于掃描電路、A/D轉(zhuǎn)換和模擬運(yùn)算等方面。轉(zhuǎn)換和模擬運(yùn)算等方面。 其輸出電壓和輸入電壓的積分成線性關(guān)系。其輸出電壓和輸入電壓的積分成線性關(guān)系。ttuCRtu)d(1)(i111o1 輸出電壓與輸入電壓輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為的關(guān)系為2021/8/1483 微分器微分器2374615IC2uA741R510kR410kRp2100k-12V+12VC31000pUo2C20.1u2374615IC1uA741R31MR110kR210kRp1100k-12V+12VC10.1uUi1Uo1R6100S2S1Ui2當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1斷開、斷開、S2閉合時(shí)，閉合時(shí)，I

6、C2及其周圍元件構(gòu)成反相型微分器。及其周圍元件構(gòu)成反相型微分器。 圖圖11-2-2 積分器和微分器電路原理圖積分器和微分器電路原理圖2021/8/149 微分器微分器 其輸出電壓和輸入電壓的微分成線性關(guān)系，廣泛應(yīng)其輸出電壓和輸入電壓的微分成線性關(guān)系，廣泛應(yīng)用于波形變換和模擬運(yùn)算等方面。用于波形變換和模擬運(yùn)算等方面。 輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 tuCRtutdd)()(i225o22021/8/14104 積分器和微分器積分器和微分器當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S2斷開、斷開、S1閉合時(shí)，閉合時(shí)，IC1、IC2及其周圍元件構(gòu)成積分器和微分器。及其周圍元件構(gòu)成積分器和微分器。23746

7、15IC2uA741R510kR410kRp2100k-12V+12VC31000pUo2C20.1u2374615IC1uA741R31MR110kR210kRp1100k-12V+12VC10.1uUi1Uo1R6100S2S1Ui2圖圖11-2-2 積分器和微分器電路原理圖積分器和微分器電路原理圖2021/8/1411 將將“積分器和微分器積分器和微分器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。合上電源開關(guān)。1. 電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真 參照?qǐng)D參照?qǐng)D11-2-2設(shè)計(jì)積分器和微分器。設(shè)計(jì)積分器和微分器。 用用Proteus 軟件（或軟件（或Multisim 軟件

8、）對(duì)積分器和軟件）對(duì)積分器和 微分器電路進(jìn)行仿真。微分器電路進(jìn)行仿真。 記錄仿真結(jié)果。記錄仿真結(jié)果。2021/8/14122. 積分器積分器（1）將開關(guān)）將開關(guān)S1斷開。斷開。（2）調(diào)零：）調(diào)零：將輸入端將輸入端ui1接地，用數(shù)字萬用表測輸出電壓接地，用數(shù)字萬用表測輸出電壓 uO1，調(diào)節(jié)調(diào)，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器零電位器Rp1，直至，直至UO1=0（或（或UO10）。）。（3）輸入方波信號(hào)：）輸入方波信號(hào)：用信號(hào)發(fā)生器，用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端在輸入端ui1加入方波信號(hào)，頻率為加入方波信號(hào)，頻率為100Hz，電壓幅，電壓幅度為度為2V。用數(shù)字示波器觀察用數(shù)字示波器觀察ui1、uO1的波形，并記錄其數(shù)值。

9、的波形，并記錄其數(shù)值。輸入信號(hào)的電壓幅度不變，改變頻率，輸入信號(hào)的電壓幅度不變，改變頻率，觀察并記錄觀察并記錄ui1、uO1的波形。的波形。 輸入信號(hào)的頻率不變，改變電壓幅度，輸入信號(hào)的頻率不變，改變電壓幅度，觀察并記錄觀察并記錄ui1、uO1的波形。的波形。（4）輸入正弦波：）輸入正弦波：用信號(hào)發(fā)生器，用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端在輸入端ui1加入正弦波信號(hào)，頻率為加入正弦波信號(hào)，頻率為100Hz，電壓，電壓有效值為有效值為1V。用數(shù)字示波器觀察用數(shù)字示波器觀察ui1、uO1波形及相位差，并記錄其數(shù)值。波形及相位差，并記錄其數(shù)值。改變正弦波信號(hào)的頻率，改變正弦波信號(hào)的頻率，觀察并記錄觀察并記錄ui

10、1、uO1的波形及相位差。的波形及相位差。2021/8/14133微分器微分器（1）將開關(guān)）將開關(guān)S1斷開，斷開，S2閉合。閉合。（2）調(diào)零：）調(diào)零：將輸入端將輸入端ui2接地，用數(shù)字萬用表測輸出電壓接地，用數(shù)字萬用表測輸出電壓uO2，調(diào)節(jié)調(diào)零電位，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器器Rp2，直至，直至UO2=0（或（或UO20）。）。（3）輸入方波信號(hào)：）輸入方波信號(hào)：用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui2加入方波信號(hào)，頻率為加入方波信號(hào)，頻率為200Hz，電壓，電壓幅度為幅度為2V。用數(shù)字示波器觀察用數(shù)字示波器觀察ui2、uO2的波形，并記錄其數(shù)值。的波形，并記錄其數(shù)值。（4）輸入正弦波：）輸入正

11、弦波：用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui2加入正弦波信號(hào)，頻率為加入正弦波信號(hào)，頻率為160Hz，電壓有效值為電壓有效值為1V。觀察并記錄。觀察并記錄ui2、uO2的波形及相位差。的波形及相位差。改變正弦波信號(hào)的頻率，改變正弦波信號(hào)的頻率，觀察并記錄觀察并記錄ui2、uO2的波形及相位差。的波形及相位差。2021/8/14144積分器和微分器積分器和微分器（1）將開關(guān)）將開關(guān)S2斷開、斷開、S1閉合。閉合。（2）輸入方波信號(hào)：）輸入方波信號(hào)： 用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端用信號(hào)發(fā)生器，在輸入端ui1加入方波信號(hào)，加入方波信號(hào)，頻率為頻率為100Hz，電壓幅度為，電壓幅度為2V。 用數(shù)字

12、示波器觀察用數(shù)字示波器觀察uo1、uo2的波形，并記錄其的波形，并記錄其數(shù)值。數(shù)值。2021/8/1415【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用）用Altium Designer 09軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并并 將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）畫出實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形，與畫出實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形，與Proteus 軟件（或軟件（或Multisim 軟件）仿真結(jié)果比較，并予軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。以分析。（3）分析積分時(shí)間常數(shù)對(duì)輸出電壓斜率的影響。）分析積分時(shí)間常數(shù)對(duì)輸出電壓斜率的影響。（4）寫出收獲和體會(huì)。）寫出收獲

13、和體會(huì)。2021/8/1416【預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書）預(yù)習(xí)本書2.2節(jié)和節(jié)和2.3節(jié)。節(jié)。（2）查閱）查閱A741的數(shù)據(jù)手冊或的數(shù)據(jù)手冊或pdf，列表記錄其主要參，列表記錄其主要參數(shù)。數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。（4）熟悉）熟悉Altium Designer 09軟件。軟件。（5）熟悉）熟悉Proteus 軟件（或軟件（或Multisim 軟件）。軟件）。2021/8/1417【思考題思考題】（1）造成積分誤差的因素有哪些？如何減小積分誤差？）造成積分誤差的因素有哪些？如何減小積

14、分誤差？（2）在圖）在圖11-2-2中，若將中，若將R3開路，積分器能否正常積分？開路，積分器能否正常積分？為什么？為什么？R3的阻值對(duì)積分精度有何影響？的阻值對(duì)積分精度有何影響？（3）在圖）在圖11-2-2中，若將中，若將C3開路，微分器能否正常微分？開路，微分器能否正常微分？為什么？為什么？2021/8/1418實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2儀器放大器和差動(dòng)放大器儀器放大器和差動(dòng)放大器 （OPA2111、INA106）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉儀器放大器及其工作原理。）熟悉儀器放大器及其工作原理。（2）熟悉差動(dòng)放大器及其工作原理。）熟悉差動(dòng)放大器及其工作原理。（3）掌握）掌握OPA2111、INA106的

15、使用方法和應(yīng)用電路。的使用方法和應(yīng)用電路。（4）學(xué)會(huì)自動(dòng)校零的方法，并會(huì)應(yīng)用。）學(xué)會(huì)自動(dòng)校零的方法，并會(huì)應(yīng)用。（5）熟悉小信號(hào)放大器的性能和特點(diǎn)，并會(huì)應(yīng)用。）熟悉小信號(hào)放大器的性能和特點(diǎn)，并會(huì)應(yīng)用。2021/8/1419【實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器】 萬用表萬用表 示波器示波器 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 “集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱箱2021/8/1420【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】1OPA2111、INA106芯片簡介芯片簡介（1）OPA2111是雙低噪聲精密運(yùn)算放大器是雙低噪聲精密運(yùn)算放大器（BURR-BROWN， Dual Low-Noise Precision

16、 Difet Operational Amplifer），偏流極低（），偏流極低（ 4pA），建立時(shí)間極短（），建立時(shí)間極短（1s建立至建立至0.01精度），噪聲很?。ň龋?，噪聲很?。?nVHz、10kHz），經(jīng)自動(dòng)校零可使失調(diào)電壓低于），經(jīng)自動(dòng)校零可使失調(diào)電壓低于5V，零漂，零漂 0.028VC，折算到輸入端其零電位調(diào)節(jié)速率為，折算到輸入端其零電位調(diào)節(jié)速率為2Vs。常用于儀器放大器和小信號(hào)放大器。常用于儀器放大器和小信號(hào)放大器。2021/8/1421B43OPA2111采用采用DIP8（或（或006E）塑封和）塑封和TO-99（或（或001B）金屬封裝。金屬封裝。如圖所示，是如圖所示，是O

17、PA2111引腳及功能引腳及功能。OPA2111V+IN AIN AOUT AA125678+VOUT B+IN BIN B2021/8/1422（2）INA106是單片增益差動(dòng)放大器是單片增益差動(dòng)放大器（BURR-BROWN，Precision Gain=10 Differential Amplifier），由一個(gè)精密運(yùn)放和四個(gè)金屬膜電阻組），由一個(gè)精密運(yùn)放和四個(gè)金屬膜電阻組成，因四個(gè)電阻均經(jīng)激光修正，所以具有很高的精成，因四個(gè)電阻均經(jīng)激光修正，所以具有很高的精度，其電壓放大倍數(shù)的精度和共模抑制比均很高。度，其電壓放大倍數(shù)的精度和共模抑制比均很高。INA106可提供精密差分放大器的功能，無需

18、精密可提供精密差分放大器的功能，無需精密電阻網(wǎng)絡(luò)，可用于增益為電阻網(wǎng)絡(luò)，可用于增益為10、10、11的差動(dòng)放大的差動(dòng)放大及儀表放大。及儀表放大。2021/8/1423INA106采用采用DIP8和和SO8封裝。封裝。如圖所示，是如圖所示，是INA106的引腳及功能的引腳及功能。SENSEV+IN IN REF100k100k10k10k+1235678INA106NCOUTPUT+V42021/8/14242自動(dòng)校零儀器放大器自動(dòng)校零儀器放大器R110kR21MR3100R4100kR5100kC11uS1S2UiUo48231IC1A1/2OPA21156748IC1B1/2OPA2111+

19、15V+15V-15V-15V1234圖圖11-2-5 自動(dòng)校零儀器放大器自動(dòng)校零儀器放大器 2021/8/14252自動(dòng)校零儀器放大器自動(dòng)校零儀器放大器 圖中圖中IC1A是主放大器，是主放大器，IC1B是輔助放大器。是輔助放大器。IC1B配合配合IC1A完成自動(dòng)校零功能。完成自動(dòng)校零功能。 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1打在打在2，開關(guān)，開關(guān)S2打在打在4時(shí)，完成自動(dòng)校零；時(shí)，完成自動(dòng)校零； 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1打在打在1，開關(guān)，開關(guān)S2打在打在3時(shí)，完成小信號(hào)放大。時(shí)，完成小信號(hào)放大。 圖中參數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)為：圖中參數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)為： Au= R2R1= 100倍。倍。2021/8/14263高

20、精度差動(dòng)放大器高精度差動(dòng)放大器R710kR810k10kR620210kE1Uo48231IC2A1/2OPA211156748IC2B1/2OPA2111+15V+15V-15V-15V+_E2100k100k+15V-15V4762315IC3 INA106_+S3S4Vi2Vi3圖圖11-2-6 高精度差動(dòng)放大器高精度差動(dòng)放大器2021/8/1427) 12(1000) 12)(210(167oEEEERRU在圖在圖11-2-6中，中， 第一級(jí)是由第一級(jí)是由OPA2111構(gòu)成的高精度儀用放大器，構(gòu)成的高精度儀用放大器， 第二級(jí)是由第二級(jí)是由INA106構(gòu)成的高精度差動(dòng)放大器。構(gòu)成的高精度

21、差動(dòng)放大器。 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S3、S4斷開時(shí)，信號(hào)由斷開時(shí)，信號(hào)由Vi2、Vi3輸入，輸入， 輸出電壓為輸出電壓為 Uo=10（Vi2Vi3） 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S3、S4閉合時(shí)，信號(hào)由閉合時(shí)，信號(hào)由E1、E2輸入，輸入， 輸出電壓為輸出電壓為2021/8/1428【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 將將“儀器放大器和差動(dòng)放大器儀器放大器和差動(dòng)放大器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。上，合上電源開關(guān)。1電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真參照?qǐng)D參照?qǐng)D11-2-5設(shè)計(jì)自動(dòng)校零儀器放大器，圖設(shè)計(jì)自動(dòng)校零儀器放大器，圖11-2-6設(shè)計(jì)高設(shè)計(jì)高精度差動(dòng)放大器，用精度差動(dòng)放大器，用Proteus

22、 軟件（或軟件（或Multisim軟件）對(duì)以軟件）對(duì)以上兩個(gè)電路進(jìn)行仿真，并記錄仿真結(jié)果。上兩個(gè)電路進(jìn)行仿真，并記錄仿真結(jié)果。2自動(dòng)校零自動(dòng)校零當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1打在打在2、開關(guān)、開關(guān)S2打在打在4時(shí)，完成自動(dòng)校零功能，即時(shí)，完成自動(dòng)校零功能，即零輸入時(shí)，實(shí)現(xiàn)零輸出。用數(shù)字萬用表測量輸出電壓零輸入時(shí)，實(shí)現(xiàn)零輸出。用數(shù)字萬用表測量輸出電壓Uo，并，并記錄數(shù)值。記錄數(shù)值。2021/8/14293儀器放大器儀器放大器-1 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1打在打在1、開關(guān)、開關(guān)S2打在打在3時(shí)，完成小信號(hào)放大功能。時(shí)，完成小信號(hào)放大功能。（1）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)，輸入正弦信號(hào)，

23、頻率為頻率為300Hz，電壓（峰峰值）為，電壓（峰峰值）為50mV。 用數(shù)字示波器觀察輸出端用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓數(shù)的波形，并記錄輸出電壓數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。值，計(jì)算放大倍數(shù)。（2）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)，輸入正弦信號(hào)， 頻率固定為頻率固定為300Hz，將電壓值逐漸加大。，將電壓值逐漸加大。 用數(shù)字示波器觀察輸出端用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓數(shù)的波形，并記錄輸出電壓數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。值，計(jì)算放大倍數(shù)。2021/8/14303儀器放大器儀器放大器-2（3）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端）用信號(hào)發(fā)生器在輸入端Ui輸入正弦信號(hào)

24、輸入正弦信號(hào)， 電壓（峰峰值）固定為電壓（峰峰值）固定為50mV，頻率逐漸加大。，頻率逐漸加大。 用數(shù)字示波器觀察輸出端用數(shù)字示波器觀察輸出端Uo的波形，并記錄輸出電壓的的波形，并記錄輸出電壓的數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。（4）在輸入端）在輸入端Ui輸入直流信號(hào)輸入直流信號(hào)，電壓為電壓為5150mV。 用數(shù)字萬用表測試輸出端用數(shù)字萬用表測試輸出端Uo的電壓，的電壓， 并記錄輸出電壓的數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。并記錄輸出電壓的數(shù)值，計(jì)算放大倍數(shù)。2021/8/14314差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器（1）將開關(guān)）將開關(guān)S3、S4斷開，信號(hào)由斷開，信號(hào)由Vi2、Vi3輸入。輸入。 在在Vi2、Vi3輸

25、入端，分別加入直流電壓，輸入端，分別加入直流電壓， 用數(shù)字萬用表測量并記錄輸出端電壓用數(shù)字萬用表測量并記錄輸出端電壓Uo的數(shù)值。的數(shù)值。（注：（注：Vi2、Vi3電壓之差要小于電壓之差要小于1.5V；Vi2、Vi3最大電最大電壓值應(yīng)小于壓值應(yīng)小于10V。）。）（2）將開關(guān)）將開關(guān)S3、S4閉合，信號(hào)由閉合，信號(hào)由E1、E2輸入。輸入。 用信號(hào)發(fā)生器用信號(hào)發(fā)生器在在E1、E2輸入端，分別加入方波信號(hào)，兩輸入端，分別加入方波信號(hào)，兩路信號(hào)頻率相同路信號(hào)頻率相同（注：范圍為（注：范圍為100300Hz），），兩路信號(hào)電兩路信號(hào)電壓范圍在壓范圍在100300mV。 用數(shù)字示波器觀察并記錄輸出端用數(shù)字示

26、波器觀察并記錄輸出端Uo的波形，并作出相應(yīng)的波形，并作出相應(yīng)的解釋。的解釋。2021/8/1432【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用）用Altium Designer 09軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）記錄實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形或數(shù)據(jù)，）記錄實(shí)驗(yàn)觀察到的輸入、輸出信號(hào)的波形或數(shù)據(jù)，與與Proteus 軟件（或軟件（或Multisim 軟件）仿真結(jié)果比較，并軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。予以分析。（3）通過實(shí)驗(yàn)分析該儀器放大器的帶寬和精度。）通過實(shí)驗(yàn)分析該儀器放大器的帶寬和精度。（4）寫出收獲和體會(huì)。）寫出

27、收獲和體會(huì)。2021/8/1433【預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書）預(yù)習(xí)本書2.4節(jié)。節(jié)。（2）預(yù)習(xí)本書）預(yù)習(xí)本書2.5節(jié)。節(jié)。（3）查閱）查閱OPA2111、INA106的數(shù)據(jù)手冊或的數(shù)據(jù)手冊或pdf，列表，列表記錄其主要參數(shù)記錄其主要參數(shù)。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。2021/8/1434 【思考題思考題】（1）使用儀器放大器時(shí)，為什么要校零？如何校零？）使用儀器放大器時(shí)，為什么要校零？如何校零？（2）設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器，在）設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器，在PCB布線時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？布線時(shí)有哪些注意事

28、項(xiàng)？（3）如何應(yīng)用儀器放大器和差動(dòng)放大器？舉出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。）如何應(yīng)用儀器放大器和差動(dòng)放大器？舉出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。2021/8/1435 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3電壓比較器（電壓比較器（LM311）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉單限電壓比較器和雙限電壓比較器的工作原）熟悉單限電壓比較器和雙限電壓比較器的工作原理、電路特性和應(yīng)用方面。理、電路特性和應(yīng)用方面。（2）掌握）掌握LM311的使用方法和應(yīng)用電路。的使用方法和應(yīng)用電路。（3）掌握電壓比較器設(shè)計(jì)、測試和調(diào)整的方法。）掌握電壓比較器設(shè)計(jì)、測試和調(diào)整的方法。2021/8/1436【實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器】 萬用表萬用表 示波器示波器 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 直流穩(wěn)壓電

29、源直流穩(wěn)壓電源 “集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱2021/8/1437【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】1LM311芯片簡介芯片簡介 LM311是專用電壓比較器芯片是專用電壓比較器芯片（High-Performance Voltage Comparator），電源電壓范圍大（），電源電壓范圍大（5Vl5V）、偏置電流?。ǎ?、偏置電流?。?00nA）、失調(diào)電流?。?、失調(diào)電流?。?.0nA）、差分輸入電壓范圍大（）、差分輸入電壓范圍大（30V）。）。 其輸出與其輸出與TTL、DTL及及MOS電路相容，并可驅(qū)動(dòng)指示電路相容，并可驅(qū)動(dòng)指示燈和繼電器。燈和繼電器?？蓡坞娫垂╇姡部呻p電源供電，有集

30、電極輸出和發(fā)射可單電源供電，也可雙電源供電，有集電極輸出和發(fā)射極輸出兩種形式，還具有外部平衡調(diào)節(jié)端和選通控制端。極輸出兩種形式，還具有外部平衡調(diào)節(jié)端和選通控制端。 2021/8/1438LM311采用采用DIP8和和SO8封裝。封裝。如圖所示，如圖所示，是是LM311的引腳及功能。的引腳及功能。圖圖11-2-7 LM311的引腳及功能的引腳及功能GNDVIN-IN+12345678LM311BALANCE+VOUTPUTBALANCE/STROBE2021/8/14392 2單限電壓比較器單限電壓比較器IN+ 2IN- 3EMIT OUT1BAL5COL OUT7BAL/STRB6IC1LM3

31、11Rp10kR5kS2S1+12V-12V+5VUi48Uo圖圖11-2-8 單限電壓比較器單限電壓比較器2021/8/1440（1）過零電壓比較器）過零電壓比較器 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1閉合、閉合、S2斷開時(shí)，是過零電壓比較器。斷開時(shí)，是過零電壓比較器。 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓Ui 0時(shí)，輸出高電平，時(shí)，輸出高電平，Uo =5V； 輸入電壓輸入電壓Ui 0時(shí)，輸出低電平，時(shí)，輸出低電平，Uo =0。（2）任意電平比較器）任意電平比較器 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S2閉合、閉合、S1斷開時(shí)，是任意電平比較器。斷開時(shí)，是任意電平比較器。 調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器Rp，可得到任意參考電位，可得到任意參考電位Er （注：本

32、電路設(shè)計(jì)（注：本電路設(shè)計(jì)0Er5V）。）。 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓Ui Er時(shí)，輸出高電平；時(shí)，輸出高電平； 輸入電壓輸入電壓Ui Er時(shí)，輸出低電平，時(shí)，輸出低電平，Uo =0。2021/8/1441窗口電壓比較器可以用來判斷輸入信號(hào)窗口電壓比較器可以用來判斷輸入信號(hào)ui是否位于兩是否位于兩個(gè)指定電位之間，個(gè)指定電位之間，把其中較小的一個(gè)電位稱為把其中較小的一個(gè)電位稱為下門限下門限電位電位EmL，較大的一個(gè)電位稱為，較大的一個(gè)電位稱為上門限電位上門限電位EmH，二者，二者之差稱為之差稱為門限寬度門限寬度 Em。當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)ui落入門限寬度落入門限寬度 Em之內(nèi)或之內(nèi)或“窗口窗口”之內(nèi)之

33、內(nèi)時(shí)，時(shí)，為一種邏輯電平（如為高電平），為一種邏輯電平（如為高電平），而輸入電壓在而輸入電壓在“窗口窗口”之外之外時(shí)，為時(shí)，為另一種邏輯電平（如為低電平），另一種邏輯電平（如為低電平），具有這種傳輸特性的比較器稱為窗口電壓比較器。具有這種傳輸特性的比較器稱為窗口電壓比較器。 3窗口電壓比較器窗口電壓比較器2021/8/1442R5k+12V-12V+_UoUiEmH132478+_132478+12V-12V+5VEmLLM311LM311IC2IC3uiuo0EmLEmH圖圖11-2-9 窗口電壓比較器窗口電壓比較器 圖圖11-2-10 窗口比電壓較器的傳輸特性窗口比電壓較器的傳輸特性如圖如

34、圖11-2-9所示，是窗口電壓比較器。所示，是窗口電壓比較器。2021/8/1443【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】將將“電壓比較器電壓比較器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。1單限電壓比較器單限電壓比較器（1）過零電壓比較器）過零電壓比較器 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí)，閉合時(shí)， 用信號(hào)發(fā)生器在用信號(hào)發(fā)生器在ui 輸入端加輸入端加頻率為頻率為1kHz、電壓有效值為、電壓有效值為2V的正的正弦波信號(hào)，弦波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察用雙蹤示波器觀察ui 、uo 的波形，畫出傳輸特性曲線。的波形，畫出傳輸特性曲線。 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí)，閉合時(shí)， 用信號(hào)發(fā)生器在

35、用信號(hào)發(fā)生器在ui 輸入端加正弦波信號(hào)，輸入端加正弦波信號(hào)，先固定輸入信號(hào)的頻先固定輸入信號(hào)的頻率，逐漸改變輸入信號(hào)電壓值，率，逐漸改變輸入信號(hào)電壓值，用雙蹤示波器觀察用雙蹤示波器觀察ui 、uo 波形；波形； 再再固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)的頻率，固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)的頻率，用雙蹤示用雙蹤示波器觀察波器觀察ui 、uo 的波形。的波形。2021/8/1444（2）任意電平比較器）任意電平比較器當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)閉合時(shí)，調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié)電位器Rp，參考電位，參考電位Er得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器在在ui 輸入端加入輸入端加入頻率為頻率

36、為1kHz、電壓有效值為、電壓有效值為2V的正弦波信號(hào)，的正弦波信號(hào)，用用雙蹤示波器觀察雙蹤示波器觀察ui 、uo 的波形，畫出傳輸特性曲的波形，畫出傳輸特性曲線。線。當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，閉合時(shí)，調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器Rp，參考電位，參考電位Er得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器得到一個(gè)數(shù)值，用信號(hào)發(fā)生器在輸入端在輸入端ui 加入加入正弦波信號(hào)，先固定輸入信號(hào)的頻率，逐漸改變輸正弦波信號(hào)，先固定輸入信號(hào)的頻率，逐漸改變輸入信號(hào)的電壓值，入信號(hào)的電壓值，用雙蹤示波器觀察用雙蹤示波器觀察ui 、uo 的波的波形；再固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)形；再固定輸入信號(hào)的電壓值，逐漸改變輸入信號(hào)的頻率，

37、用雙蹤示波器觀察的頻率，用雙蹤示波器觀察ui 、uo 的波形。的波形。2021/8/14452窗口電壓比較器窗口電壓比較器（1）用多路輸出直流穩(wěn)壓電源給）用多路輸出直流穩(wěn)壓電源給EmL、EmH提供參提供參考電壓，如取考電壓，如取EmL=2V，EmH=4V， 用信號(hào)發(fā)生器用信號(hào)發(fā)生器在輸入端在輸入端ui加入頻率為加入頻率為1kHz、電壓有、電壓有效值為效值為10V的正弦波信號(hào)，的正弦波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察輸入用雙蹤示波器觀察輸入ui、輸出輸出uo波形，畫出傳輸特性曲線。波形，畫出傳輸特性曲線。（2）改變改變EmH、EmL上下門限電壓的數(shù)值，上下門限電壓的數(shù)值，用雙蹤用雙蹤示波器觀察輸入示波器觀

38、察輸入ui、輸出、輸出uo的波形。的波形。2021/8/1446【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用）用Altium Designer 09軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）畫出實(shí)驗(yàn)觀察到輸入、輸出信號(hào)波形圖，與）畫出實(shí)驗(yàn)觀察到輸入、輸出信號(hào)波形圖，與Proteus軟件（或軟件（或Multisim軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。析。（3）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算值比較，若有誤差，分析其原）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算值比較，若有誤差，分析其原因。因。（4）寫出收獲和體會(huì)。）寫出收獲和體會(huì)。2021/8/1447【預(yù)

39、習(xí)要求預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)本書）預(yù)習(xí)本書3.6節(jié)。節(jié)。（2）查閱）查閱LM311的數(shù)據(jù)手冊或的數(shù)據(jù)手冊或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。，列表記錄其主要參數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。2021/8/1448【思考題思考題】（1）電壓比較器是否需要調(diào)零？）電壓比較器是否需要調(diào)零？（2）什么叫傳輸特性？它與波形圖有什么區(qū)別？）什么叫傳輸特性？它與波形圖有什么區(qū)別？（3）用）用LM311設(shè)計(jì)一個(gè)遲滯電壓比較器。設(shè)計(jì)一個(gè)遲滯電壓比較器。2021/8/1449 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4U/F變換器和變換器和F/U變換器（

40、變換器（LM331）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）熟悉）熟悉U/F變換器和變換器和F/U變換器的工作原理、電路特性和變換器的工作原理、電路特性和 應(yīng)用方面。應(yīng)用方面。（2）掌握）掌握LM331的使用方法和應(yīng)用電路。的使用方法和應(yīng)用電路。（3）熟悉將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為頻率信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。）熟悉將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為頻率信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。（4）熟悉將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。）熟悉將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。2021/8/1450【實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器】 萬用表萬用表 示波器示波器 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 “集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用”

41、實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱2021/8/1451【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】 1LM331芯片簡介芯片簡介 LM331是美國是美國NS（National Semiconductor）公司）公司生產(chǎn)生產(chǎn)的性價(jià)比較高的集成芯片（的性價(jià)比較高的集成芯片（U-F Converter）; 可用作可用作F/U變換器、變換器、U/F變換器、變換器、A/D變換器、線性頻變換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時(shí)間積分器等。率調(diào)制解調(diào)、長時(shí)間積分器等。 其內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、其內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、R-S觸發(fā)器、輸出觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、驅(qū)動(dòng)管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、

42、電流開關(guān)和輸出保護(hù)管等部分組成。電流開關(guān)和輸出保護(hù)管等部分組成。 2021/8/1452其主要技術(shù)指標(biāo)：其主要技術(shù)指標(biāo)：動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)100dB；線性度好；線性度好；最大非線性失真小于最大非線性失真小于0.01%；頻率范圍頻率范圍1Hz100kHz；輸入電壓范圍輸入電壓范圍0.2+Vcc（V）；功耗）；功耗500mW；采用雙電源供電或單電源供電，可工作在采用雙電源供電或單電源供電，可工作在4.040V之間，之間，輸出高達(dá)輸出高達(dá)40V，且可防止，且可防止Vcc短路；短路；變化精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)變化精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)12位；位；外接電路簡單，只需接入幾個(gè)外部元件就可構(gòu)成

43、外接電路簡單，只需接入幾個(gè)外部元件就可構(gòu)成F/U變換變換器或器或U/F變換器，且容易保證轉(zhuǎn)換精度。變換器，且容易保證轉(zhuǎn)換精度。2021/8/1453LM331采用采用DIP8（或（或N08E）封裝。）封裝。如圖所示，如圖所示，是是LM331引腳及功能引腳及功能。CURRENTOUTPUT OUTPUTFREQUENCY OUTPUTREFERENCE CURRENT12345678LM331R-CGNDVccTHRESHOLDCOMPARATOR INPUT2021/8/14542U/F變換器變換器CMPR7R/C5C REF2C OUT1FREQ OUT3THR6IC1LM331R347R1

44、100kR275kR510kCt0.01uC21uRp115kR1t6.8kfo1+15VUi1+5VR410kC11u4+15V8圖圖11-2-12 U/F變換器變換器輸出頻率和輸入電壓輸出頻率和輸入電壓之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為ttSiRCRRUf12101109. 22021/8/14553F/U變換器變換器CMPR7R/C5C REF2C OUT1FREQ OUT3THR6IC1LM331R368kR110kR210kR10kCt0.01uC11uC1uRp2110kR2t6.8kUo2+15Vfi2+15VR42.4kLL+15V84圖圖11-2-13 F/U變換器變換器輸出頻率和輸入

45、電壓輸出頻率和輸入電壓之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為i2tt2SLo209. 2fCRRRU2021/8/1456【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 將將“U/F變換器和變換器和F/U變換器變換器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。上電源開關(guān)。1 U/F變換器變換器 用直流穩(wěn)壓電源在輸入端用直流穩(wěn)壓電源在輸入端Ui1輸入直流電壓，使輸入直流電壓，使Ui1從從0V開始，逐漸加大電壓值，用數(shù)字示波器觀察輸出端開始，逐漸加大電壓值，用數(shù)字示波器觀察輸出端fo2的波形，讀出頻率值。的波形，讀出頻率值。（1）記錄輸入電壓值和輸出頻率值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。）記錄輸入電壓值和輸出頻率值的對(duì)應(yīng)關(guān)

46、系。（2）記錄輸入電壓和輸出頻率的變化范圍。）記錄輸入電壓和輸出頻率的變化范圍。（3）調(diào)節(jié)電位器）調(diào)節(jié)電位器Rp11，觀察頻率的變化。，觀察頻率的變化。（4）調(diào)節(jié)電位器）調(diào)節(jié)電位器R1t，觀察頻率的變化。，觀察頻率的變化。2021/8/14572F/U變換器變換器 用信號(hào)發(fā)生器在輸入端用信號(hào)發(fā)生器在輸入端fi2加入方波信號(hào)，使加入方波信號(hào)，使fi2從從1Hz開始（輸入電壓范圍為開始（輸入電壓范圍為320V），逐漸加大信號(hào)頻率，），逐漸加大信號(hào)頻率， 用數(shù)字示波器觀察輸出端用數(shù)字示波器觀察輸出端uo2的波形。的波形。（1）記錄輸入頻率值和輸出電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。）記錄輸入頻率值和輸出電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)

47、系。（2）記錄輸入頻率和輸出電壓的變化范圍。）記錄輸入頻率和輸出電壓的變化范圍。（3）調(diào)節(jié)電位器）調(diào)節(jié)電位器Rp21，觀察電壓的變化。，觀察電壓的變化。（4）調(diào)節(jié)電位器）調(diào)節(jié)電位器R2t，觀察電壓的變化。，觀察電壓的變化。2021/8/1458【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】（1）用）用Altium Designer 09軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖軟件畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并將此圖粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（2）列出電壓）列出電壓/頻率變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與頻率變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與Proteus 軟件軟件（或（或Multisim 軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。軟件）仿真結(jié)

48、果比較，并予以分析。（3）繪出電壓）繪出電壓/頻率關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。頻率關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。（4）列出頻率）列出頻率/電壓變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與電壓變換的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)表格，與Proteus 軟件軟件（或（或Multisim 軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。軟件）仿真結(jié)果比較，并予以分析。（5）繪出頻率）繪出頻率/電壓關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。電壓關(guān)系曲線，并討論其結(jié)果。（6）寫出收獲和體會(huì)。）寫出收獲和體會(huì)。 2021/8/1459【預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求】（1）預(yù)習(xí)）預(yù)習(xí)集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用（第（第3版）第版）第4.3節(jié)節(jié) U/F變換器和變換器和F/U變換器。變換器。（

49、2）查閱）查閱LM331的數(shù)據(jù)手冊或的數(shù)據(jù)手冊或pdf，列表記錄其主要參數(shù)。，列表記錄其主要參數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，供實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。實(shí)驗(yàn)測試時(shí)使用。2021/8/1460【思考題思考題】（1）12位以上的位以上的A/D變換器價(jià)格較高，能否用變換器價(jià)格較高，能否用U/F變變換器來代替換器來代替A/D變換器？并說明使用條件？變換器？并說明使用條件？（2）在圖）在圖11-2-13中，中，C1能否取值太大？為什么？能否取值太大？為什么？（3）在圖）在圖11-2-13中，中，CL取值大小對(duì)輸出電壓有何影取值大小對(duì)輸出電壓有何影

50、響？為什么？響？為什么？ （4）試舉出幾個(gè)）試舉出幾個(gè)U/F和和F/U的應(yīng)用實(shí)例？的應(yīng)用實(shí)例？2021/8/1461 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)5函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（ICL8038）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）掌握）掌握ICL8038的特點(diǎn)、功能和應(yīng)用電路。的特點(diǎn)、功能和應(yīng)用電路。（2）熟悉由）熟悉由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作原理。構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作原理。（3）掌握調(diào)試函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的方法。）掌握調(diào)試函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的方法。2021/8/1462 【實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器】 萬用表萬用表 示波器示波器 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 “集成電路原理及應(yīng)用集成電路原理及應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱【實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原

51、理】 1ICL8038芯片簡介芯片簡介 ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，它能同是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，它能同時(shí)時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波產(chǎn)生正弦波、方波、三角波。2021/8/1463 ICL8038具有以下主要參數(shù)和主要特點(diǎn)：具有以下主要參數(shù)和主要特點(diǎn)：（1）工作頻率范圍：工作頻率范圍：0.001Hz500kHz。（2）波形失真度：不大于）波形失真度：不大于0.5。（3）同時(shí)有三種波形輸出：）同時(shí)有三種波形輸出：正弦波、方波、三角波。正弦波、方波、三角波。（4）電源：）電源：單電源為單電源為+10V+30V，雙電源為，雙電源為5V15V。（5）足夠低的頻率溫漂：最大值為）足夠低

52、的頻率溫漂：最大值為50ppm/C。（6）改變外接電阻、電容值，可改變輸出信號(hào)的頻率范圍。）改變外接電阻、電容值，可改變輸出信號(hào)的頻率范圍。（7）外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比。）外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比。（8）使用簡單，外接元件少。）使用簡單，外接元件少。2021/8/1464ICL8038采用采用DIP14封裝。封裝。如圖所示，是如圖所示，是ICL8038的引腳及其功能的引腳及其功能。1234576141312111089SIN ADJ1SIN OUTTRI OUTDF ADJ1DF ADJ2+VFMBLASNCNCSIN ADJ2VCSQ OUTFMIN

53、ICL80382021/8/1465 2由由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖1234567891011121314IC1 ICL8038R44.7kR510kR76.8kR120kR34.7kR24.7kR610kS2S1S3Rp110kRp21kRp4100kRp3100kC1105C3221C2103C4104C5224VT18050SINE OUTSQUARE OUTTRIANGLE OUT10-30V圖圖11-2-15 由由ICL8038構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖構(gòu)成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖2021/8/1466 8腳為調(diào)頻電壓控制輸入端

54、。腳為調(diào)頻電壓控制輸入端。 該芯片的方波輸出端為集電極開路形式，一般需在正電源與該芯片的方波輸出端為集電極開路形式，一般需在正電源與9腳之腳之間外接一個(gè)電阻，圖中間外接一個(gè)電阻，圖中R3=4.7K。 電位器電位器RP2的作用是調(diào)節(jié)占空比或調(diào)節(jié)波形對(duì)稱性。的作用是調(diào)節(jié)占空比或調(diào)節(jié)波形對(duì)稱性。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RP1、RP2、RP3可使正弦波的失真度達(dá)到較理想的程度；可使正弦波的失真度達(dá)到較理想的程度； 其中，其中，電位器電位器RP1的作用是調(diào)頻偏；的作用是調(diào)頻偏； 電位器電位器RP3的作用是調(diào)節(jié)低頻信號(hào)對(duì)稱性。的作用是調(diào)節(jié)低頻信號(hào)對(duì)稱性。 當(dāng)當(dāng)RP2滑動(dòng)端在中間位置時(shí)，若調(diào)節(jié)滑動(dòng)端在中間位置時(shí)，若調(diào)節(jié)R

55、P1，即改變正電源，即改變正電源+VCC與與8腳之腳之間的控制電壓（即調(diào)頻電壓）；間的控制電壓（即調(diào)頻電壓）； 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RP2可調(diào)節(jié)占空比或波形對(duì)稱性，即可得到脈沖波和鋸齒波可調(diào)節(jié)占空比或波形對(duì)稱性，即可得到脈沖波和鋸齒波。 當(dāng)當(dāng)RP2的滑動(dòng)端位于中間位置時(shí)，可得到標(biāo)準(zhǔn)的方波和三角波。的滑動(dòng)端位于中間位置時(shí)，可得到標(biāo)準(zhǔn)的方波和三角波。 調(diào)節(jié)電源電壓可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度。調(diào)節(jié)電源電壓可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度。在圖在圖11-2-15中中2021/8/1467 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 將將“函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源模塊安裝在實(shí)驗(yàn)箱底板上，合上電源開關(guān)。開關(guān)。 1將開關(guān)將開關(guān)S2閉合，開關(guān)閉合，開關(guān)S1、S3斷開。斷開。 調(diào)整電位器調(diào)整電位器Rp2，使方波的占空比達(dá)到，使方波的占空比達(dá)到50； 用示波器觀測方波輸出端的波形。用示波器觀測方波輸出端的波形。 通過通過調(diào)