1、2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,1,第11章 实 验,11.1 实验箱使用说明,11.2 实验指导,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,2,11.1 实验箱使用说明,“集成电路原理及应用”实验箱是为了配合高等院校师生学习“集成电路原理及应用”课程而制作的。 对加深课程内容理解将会有很大帮助。 学生也可在该实验箱的基础上自行开发，掌握更多的实际应用电路，为将来读研究生和走向工作岗位，打下良好的基础。 教师还可用该实验箱培训学生参加全国大学生电子设计竞赛。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应
2、用 山东理工大学电气与电子工程学院,3,11.2 实验指导,实验1积分器和微分器（A741） 实验2仪器放大器和差动放大器（OPA2111、INA106） 实验3电压比较器（LM311） 实验4U/F变换器和F/U变换器（LM331） 实验5函数信号发生器（ICL8038） 实验6集成有源滤波器（MAX275） 实验7集成稳压电源（LM78XX、LM79XX、LM317） 实验8集成音频功率放大器（TDA2822）,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,4,实验1积分器和微分器（A741）,【实验目的】 （1）学会用集成运放设计积分器和微分器，熟悉电
3、路原理 和元件参数的计算。 （2）熟悉积分器和微分器的特点、性能，并会应用。【实验仪器】万用表，示波器，信号发生器，“集成电路原理及应用”实验箱,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,5,【实验原理】,1 A741芯片简介A741是第二代集成运放的典型代表是采用硅外延平面工艺制作的单片式高增益运放。其特点是：采用频率内补偿，具有短路保护功能，具有失调电压调整能力，具有很高的输入差模电压和共模电压范围，无阻塞现象，功耗较低，电源电压适应范围较宽。有很宽的输入共模电压范围，不会在使用中出现“阻塞”，在诸如积分电路、求和电路及一般的反馈放大电路中使用，均不
4、需外加补偿电容。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,6,A741采用DIP8和SO8封装,图11-2-1 A741的引脚及功能,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,7,2 积分器,图11-2-2 积分器和微分器电路原理图,当开关S1断开时，IC1及其周围元件构成反相型积分器。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,8,积分器广泛应用于扫描电路、A/D转换和模拟运算等方面。 其输出电压和输入电压的积分成线性关系。,输出电压与输入电压的关系为,2018年11月1
5、5日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,9,3 微分器,当开关S1断开、S2闭合时，IC2及其周围元件构成反相型微分器。,图11-2-2 积分器和微分器电路原理图,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,10,微分器其输出电压和输入电压的微分成线性关系，广泛应用于波形变换和模拟运算等方面。,输出电压与输入电压的关系为,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,11,4 积分器和微分器,当开关S2断开、S1闭合时，IC1、IC2及其周围元件构成积分器和微分器。,图11-2-2 积分器和微分器
6、电路原理图,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,12,将“积分器和微分器”模块安装在实验箱底板上，合上电源开关。1. 电路设计与仿真参照图11-2-2设计积分器和微分器。用Proteus 软件（或Multisim 软件）对积分器和 微分器电路进行仿真。记录仿真结果。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,13,2. 积分器（1）将开关S1断开。（2）调零：将输入端ui1接地，用数字万用表测输出电压 uO1，调节调零电位器Rp1，直至UO1=0（或UO10）。（3）输入方波信号： 用信号发生器，在输入端ui
7、1加入方波信号，频率为100Hz，电压幅度为2V。用数字示波器观察ui1、uO1的波形，并记录其数值。 输入信号的电压幅度不变，改变频率，观察并记录ui1、uO1的波形。 输入信号的频率不变，改变电压幅度，观察并记录ui1、uO1的波形。（4）输入正弦波： 用信号发生器，在输入端ui1加入正弦波信号，频率为100Hz，电压有效值为1V。用数字示波器观察ui1、uO1波形及相位差，并记录其数值。 改变正弦波信号的频率，观察并记录ui1、uO1的波形及相位差。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,14,3微分器（1）将开关S1断开，S2闭合。（2）调零
8、： 将输入端ui2接地，用数字万用表测输出电压uO2，调节调零电位器Rp2，直至UO2=0（或UO20）。（3）输入方波信号： 用信号发生器，在输入端ui2加入方波信号，频率为200Hz，电压幅度为2V。用数字示波器观察ui2、uO2的波形，并记录其数值。（4）输入正弦波： 用信号发生器，在输入端ui2加入正弦波信号，频率为160Hz，电压有效值为1V。观察并记录ui2、uO2的波形及相位差。 改变正弦波信号的频率，观察并记录ui2、uO2的波形及相位差。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,15,4积分器和微分器（1）将开关S2断开、S1闭合。（
9、2）输入方波信号： 用信号发生器，在输入端ui1加入方波信号，频率为100Hz，电压幅度为2V。 用数字示波器观察uo1、uo2的波形，并记录其数值。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,16,【实验报告要求】（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图，并 将此图粘贴到实验报告中。 （2）画出实验观察到的输入、输出信号的波形，与Proteus 软件（或Multisim 软件）仿真结果比较，并予以分析。 （3）分析积分时间常数对输出电压斜率的影响。 （4）写出收获和体会。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东
10、理工大学电气与电子工程学院,17,【预习要求】（1）预习本书2.2节和2.3节。 （2）查阅A741的数据手册或pdf，列表记录其主要参数。 （3）根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。 （4）熟悉Altium Designer 09软件。 （5）熟悉Proteus 软件（或Multisim 软件）。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,18,【思考题】（1）造成积分误差的因素有哪些？如何减小积分误差？ （2）在图11-2-2中，若将R3开路，积分器能否正常积分？为什么？R3的阻值对积分精度有何影响？ （3）在图11-2-2中
11、，若将C3开路，微分器能否正常微分？为什么？,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,19,实验2仪器放大器和差动放大器（OPA2111、INA106）,【实验目的】（1）熟悉仪器放大器及其工作原理。 （2）熟悉差动放大器及其工作原理。 （3）掌握OPA2111、INA106的使用方法和应用电路。 （4）学会自动校零的方法，并会应用。 （5）熟悉小信号放大器的性能和特点，并会应用。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,20,【实验仪器】万用表示波器信号发生器直流稳压电源“集成电路原理及应用”实验箱,2018
12、年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,21,【实验原理】1OPA2111、INA106芯片简介 （1）OPA2111是双低噪声精密运算放大器（BURR-BROWN， Dual Low-Noise Precision Difet Operational Amplifer），偏流极低（ 4pA），建立时间极短（1s建立至0.01精度），噪声很小（8nV,、10kHz），经自动校零可使失调电压低于5V，零漂 0.028VC，折算到输入端其零电位调节速率为2Vs。常用于仪器放大器和小信号放大器。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电
13、子工程学院,22,B,4,3,OPA2111采用DIP8（或006E）塑封和TO-99（或001B）金属封装。 如图所示，是OPA2111引脚及功能。,OPA2111,V,+IN A,IN A,OUT A,A,1,2,5,6,7,8,+V,OUT B,+IN B,IN B,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,23,（2）INA106是单片增益差动放大器（BURR-BROWN，Precision Gain=10 Differential Amplifier），由一个精密运放和四个金属膜电阻组成，因四个电阻均经激光修正，所以具有很高的精度，其电压放大倍
14、数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，无需精密电阻网络，可用于增益为10、10、11的差动放大及仪表放大。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,24,INA106采用DIP8和SO8封装。 如图所示，是INA106的引脚及功能。,SENSE,V,+IN,IN,REF,100k,100k,10k,10k,+,1,2,3,5,6,7,8,INA106,NC,OUTPUT,+V,4,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,25,2自动校零仪器放大器,图11-2-5 自动校零仪器放大器
15、,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,26,2自动校零仪器放大器图中IC1A是主放大器，IC1B是辅助放大器。IC1B配合IC1A完成自动校零功能。当开关S1打在2，开关S2打在4时，完成自动校零；当开关S1打在1，开关S2打在3时，完成小信号放大。图中参数对应的电压放大倍数为：Au= R2R1= 100倍。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,27,3高精度差动放大器,图11-2-6 高精度差动放大器,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,28,在图11-2
16、-6中， 第一级是由OPA2111构成的高精度仪用放大器， 第二级是由INA106构成的高精度差动放大器。 当开关S3、S4断开时，信号由Vi2、Vi3输入， 输出电压为Uo=10（Vi2Vi3） 当开关S3、S4闭合时，信号由E1、E2输入， 输出电压为,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,29,【实验内容及步骤】,将“仪器放大器和差动放大器”模块安装在实验箱底板上，合上电源开关。1电路设计与仿真 参照图11-2-5设计自动校零仪器放大器，图11-2-6设计高精度差动放大器，用Proteus 软件（或Multisim软件）对以上两个电路进行仿真，
17、并记录仿真结果。 2自动校零 当开关S1打在2、开关S2打在4时，完成自动校零功能，即零输入时，实现零输出。用数字万用表测量输出电压Uo，并记录数值。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,30,3仪器放大器-1当开关S1打在1、开关S2打在3时，完成小信号放大功能。（1）用信号发生器在输入端Ui输入正弦信号， 频率为300Hz，电压（峰峰值）为50mV。用数字示波器观察输出端Uo的波形，并记录输出电压数值，计算放大倍数。（2）用信号发生器在输入端Ui输入正弦信号， 频率固定为300Hz，将电压值逐渐加大。 用数字示波器观察输出端Uo的波形，并记录输
18、出电压数值，计算放大倍数。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,31,3仪器放大器-2（3）用信号发生器在输入端Ui输入正弦信号， 电压（峰峰值）固定为50mV，频率逐渐加大。 用数字示波器观察输出端Uo的波形，并记录输出电压的数值，计算放大倍数。（4）在输入端Ui输入直流信号，电压为5150mV。 用数字万用表测试输出端Uo的电压， 并记录输出电压的数值，计算放大倍数。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,32,4差动放大器（1）将开关S3、S4断开，信号由Vi2、Vi3输入。 在Vi2、Vi3输入端
19、，分别加入直流电压， 用数字万用表测量并记录输出端电压Uo的数值。 （注：Vi2、Vi3电压之差要小于1.5V；Vi2、Vi3最大电压值应小于10V。）（2）将开关S3、S4闭合，信号由E1、E2输入。 用信号发生器在E1、E2输入端，分别加入方波信号，两路信号频率相同（注：范围为100300Hz），两路信号电压范围在100300mV。 用数字示波器观察并记录输出端Uo的波形，并作出相应的解释。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,33,【实验报告要求】（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图，并将此图粘贴到实验报告中。（
20、2）记录实验观察到的输入、输出信号的波形或数据，与Proteus 软件（或Multisim 软件）仿真结果比较，并予以分析。（3）通过实验分析该仪器放大器的带宽和精度。（4）写出收获和体会。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,34,【预习要求】（1）预习本书2.4节。 （2）预习本书2.5节。 （3）查阅OPA2111、INA106的数据手册或pdf，列表记录其主要参数。 （4）根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,35,【思考题】（1）使用
21、仪器放大器时，为什么要校零？如何校零？ （2）设计小信号放大器，在PCB布线时有哪些注意事项？ （3）如何应用仪器放大器和差动放大器？举出几个应用实例。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,36,实验3电压比较器（LM311）【实验目的】（1）熟悉单限电压比较器和双限电压比较器的工作原理、电路特性和应用方面。 （2）掌握LM311的使用方法和应用电路。 （3）掌握电压比较器设计、测试和调整的方法。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,37,【实验仪器】万用表示波器信号发生器直流稳压电源“集成电路原理及应
22、用”实验箱,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,38,【实验原理】,1LM311芯片简介LM311是专用电压比较器芯片（High-Performance Voltage Comparator），电源电压范围大（5Vl5V）、偏置电流小（100nA）、失调电流小（6.0nA）、差分输入电压范围大（30V）。其输出与TTL、DTL及MOS电路相容，并可驱动指示灯和继电器。 可单电源供电，也可双电源供电，有集电极输出和发射极输出两种形式，还具有外部平衡调节端和选通控制端。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,
23、39,LM311采用DIP8和SO8封装。 如图所示，是LM311的引脚及功能。,图11-2-7 LM311的引脚及功能,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,40,2单限电压比较器,图11-2-8 单限电压比较器,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,41,（1）过零电压比较器当开关S1闭合、S2断开时，是过零电压比较器。当输入电压Ui0时，输出高电平，Uo=5V；输入电压Ui0时，输出低电平，Uo=0。（2）任意电平比较器当开关S2闭合、S1断开时，是任意电平比较器。调节电位器Rp，可得到任意参考电位E
24、r （注：本电路设计0Er5V）。当输入电压UiEr时，输出高电平；输入电压UiEr时，输出低电平，Uo=0。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,42,窗口电压比较器可以用来判断输入信号ui是否位于两个指定电位之间，把其中较小的一个电位称为下门限电位EmL，较大的一个电位称为上门限电位EmH，二者之差称为门限宽度Em。 当输入信号ui落入门限宽度Em之内或“窗口”之内时，为一种逻辑电平（如为高电平），而输入电压在“窗口”之外时，为另一种逻辑电平（如为低电平）， 具有这种传输特性的比较器称为窗口电压比较器。,3窗口电压比较器,2018年11月15日
25、星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,43,图11-2-9 窗口电压比较器 图11-2-10 窗口比电压较器的传输特性,如图11-2-9所示，是窗口电压比较器。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,44,【实验内容及步骤】 将“电压比较器”模块安装在实验箱底板上，合上电源开关。 1单限电压比较器 （1）过零电压比较器 当开关S1闭合时，用信号发生器在ui输入端加频率为1kHz、电压有效值为2V的正弦波信号，用双踪示波器观察ui、uo 的波形，画出传输特性曲线。 当开关S1闭合时，用信号发生器在ui输入端加正弦波信号，先固定输入
26、信号的频率，逐渐改变输入信号电压值，用双踪示波器观察ui、uo 波形；再固定输入信号的电压值，逐渐改变输入信号的频率，用双踪示波器观察ui、uo 的波形。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,45,（2）任意电平比较器 当开关S2闭合时，调节电位器Rp，参考电位Er得到一个数值，用信号发生器在ui输入端加入频率为1kHz、电压有效值为2V的正弦波信号，用双踪示波器观察ui、uo 的波形，画出传输特性曲线。 当开关S2闭合时，调节电位器Rp，参考电位Er得到一个数值，用信号发生器在输入端ui加入正弦波信号，先固定输入信号的频率，逐渐改变输入信号的电压
27、值，用双踪示波器观察ui、uo 的波形；再固定输入信号的电压值，逐渐改变输入信号的频率，用双踪示波器观察ui、uo 的波形。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,46,2窗口电压比较器 （1）用多路输出直流稳压电源给EmL、EmH提供参考电压，如取EmL=2V，EmH=4V，用信号发生器在输入端ui加入频率为1kHz、电压有效值为10V的正弦波信号，用双踪示波器观察输入ui、输出uo波形，画出传输特性曲线。 （2）改变EmH、EmL上下门限电压的数值，用双踪示波器观察输入ui、输出uo的波形。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东
28、理工大学电气与电子工程学院,47,【实验报告要求】（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图，并将此图粘贴到实验报告中。 （2）画出实验观察到输入、输出信号波形图，与Proteus软件（或Multisim软件）仿真结果比较，并予以分析。 （3）将实验数据与计算值比较，若有误差，分析其原因。 （4）写出收获和体会。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,48,【预习要求】（1）预习本书3.6节。 （2）查阅LM311的数据手册或pdf，列表记录其主要参数。 （3）根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。,20
29、18年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,49,【思考题】（1）电压比较器是否需要调零？ （2）什么叫传输特性？它与波形图有什么区别？ （3）用LM311设计一个迟滞电压比较器。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,50,实验4U/F变换器和F/U变换器（LM331）【实验目的】（1）熟悉U/F变换器和F/U变换器的工作原理、电路特性和 应用方面。 （2）掌握LM331的使用方法和应用电路。 （3）熟悉将电压信号转换成为频率信号的设计和调试方法。 （4）熟悉将频率信号转换成为电压信号的设计和调试方法。,2018年
30、11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,51,【实验仪器】万用表示波器信号发生器直流稳压电源“集成电路原理及应用”实验箱,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,52,【实验原理】1LM331芯片简介LM331是美国NS（National Semiconductor）公司生产的性价比较高的集成芯片（U-F Converter）;可用作F/U变换器、U/F变换器、A/D变换器、线性频率调制解调、长时间积分器等。,其内部由输入比较器、定时比较器、R-S触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关和输
31、出保护管等部分组成。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,53,其主要技术指标： 动态范围宽，可达100dB；线性度好； 最大非线性失真小于0.01%； 频率范围1Hz100kHz； 输入电压范围0.2+Vcc（V）；功耗500mW； 采用双电源供电或单电源供电，可工作在4.040V之间，输出高达40V，且可防止Vcc短路； 变化精度高，数字分辨率可达12位； 外接电路简单，只需接入几个外部元件就可构成F/U变换器或U/F变换器，且容易保证转换精度。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,54,LM331
32、采用DIP8（或N08E）封装。 如图所示，是LM331引脚及功能。,CURRENTOUTPUT OUTPUT,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,55,2U/F变换器,图11-2-12 U/F变换器,输出频率和输入电压 之间的关系为,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,56,3F/U变换器,图11-2-13 F/U变换器,输出频率和输入电压 之间的关系为,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,57,【实验内容及步骤】将“U/F变换器和F/U变换器”模块安装在
33、实验箱底板上，合上电源开关。1 U/F变换器用直流稳压电源在输入端Ui1输入直流电压，使Ui1从0V开始，逐渐加大电压值，用数字示波器观察输出端fo2的波形，读出频率值。 （1）记录输入电压值和输出频率值的对应关系。 （2）记录输入电压和输出频率的变化范围。 （3）调节电位器Rp11，观察频率的变化。 （4）调节电位器R1t，观察频率的变化。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,58,2F/U变换器用信号发生器在输入端fi2加入方波信号，使fi2从1Hz开始（输入电压范围为320V），逐渐加大信号频率，用数字示波器观察输出端uo2的波形。（1）记录
34、输入频率值和输出电压值的对应关系。 （2）记录输入频率和输出电压的变化范围。 （3）调节电位器Rp21，观察电压的变化。 （4）调节电位器R2t，观察电压的变化。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,59,【实验报告要求】（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图，并将此图粘贴到实验报告中。 （2）列出电压/频率变换的实验记录数据表格，与Proteus 软件（或Multisim 软件）仿真结果比较，并予以分析。 （3）绘出电压/频率关系曲线，并讨论其结果。 （4）列出频率/电压变换的实验记录数据表格，与Proteus 软件（
35、或Multisim 软件）仿真结果比较，并予以分析。 （5）绘出频率/电压关系曲线，并讨论其结果。 （6）写出收获和体会。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,60,【预习要求】（1）预习集成电路原理及应用（第3版）第4.3节 U/F变换器和F/U变换器。 （2）查阅LM331的数据手册或pdf，列表记录其主要参数。 （3）根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,61,【思考题】（1）12位以上的A/D变换器价格较高，能否用U/F变换器来代替A/
36、D变换器？并说明使用条件？ （2）在图11-2-13中，C1能否取值太大？为什么？ （3）在图11-2-13中，CL取值大小对输出电压有何影响？为什么？（4）试举出几个U/F和F/U的应用实例？,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,62,实验5函数信号发生器（ICL8038）【实验目的】（1）掌握ICL8038的特点、功能和应用电路。 （2）熟悉由ICL8038构成的函数信号发生器工作原理。 （3）掌握调试函数信号发生器的方法。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,63,【实验仪器】万用表示波器信号发生
37、器“集成电路原理及应用”实验箱,【实验原理】1ICL8038芯片简介ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，它能同时产生正弦波、方波、三角波。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,64,ICL8038具有以下主要参数和主要特点：（1）工作频率范围：0.001Hz500kHz。 （2）波形失真度：不大于0.5。 （3）同时有三种波形输出：正弦波、方波、三角波。 （4）电源：单电源为+10V+30V，双电源为5V15V。 （5）足够低的频率温漂：最大值为50ppm/C。 （6）改变外接电阻、电容值，可改变输出信号的频率范围。 （7）外接电压可以调制或
38、控制输出信号的频率和占空比。 （8）使用简单，外接元件少。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,65,ICL8038采用DIP14封装。 如图所示，是ICL8038的引脚及其功能。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,66,2由ICL8038构成的函数信号发生器电路原理图,图11-2-15 由ICL8038构成的函数信号发生器电路原理图,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,67,8脚为调频电压控制输入端。该芯片的方波输出端为集电极开路形式，一般需在正电源与9
39、脚之间外接一个电阻，图中R3=4.7K。电位器RP2的作用是调节占空比或调节波形对称性。调节RP1、RP2、RP3可使正弦波的失真度达到较理想的程度；其中，电位器RP1的作用是调频偏；电位器RP3的作用是调节低频信号对称性。当RP2滑动端在中间位置时，若调节RP1，即改变正电源+VCC与8脚之间的控制电压（即调频电压）；调节RP2可调节占空比或波形对称性，即可得到脉冲波和锯齿波。当RP2的滑动端位于中间位置时，可得到标准的方波和三角波。调节电源电压可调节输出信号的幅度。,在图11-2-15中,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,68,【实验内容及步
40、骤】将“函数信号发生器”模块安装在实验箱底板上，合上电源开关。1将开关S2闭合，开关S1、S3断开。调整电位器Rp2，使方波的占空比达到50；用示波器观测方波输出端的波形。通过调节电位器Rp1，可调节方波的频率。通过调节电源电压可调节方波的幅度。（即调节在“集成稳压电源”模块上电位器“Rp1”），,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,69,2将开关S2闭合，开关S1、S3断开。保持方波的占空比为50不变，用示波器观测正弦波输出端的波形，反复调整电位器Rp4、Rp3、Rp1，使正弦波不产生明显失真。通过调节电位器Rp1，可调节正弦波的频率。通过调节电
41、源电压，可调节正弦波的幅度。,3将开关S2闭合，开关S1、S3断开。保持方波的占空比为50不变，用示波器观测三角波输出端的波形。通过调节电位器Rp1，可调节三角波的频率。通过调节电源电压，可调节三角波的幅度。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,70,4参考以上3个步骤，再分别将开关S1闭合（同时开关S2、S3断开）、S2闭合（同时开关S1、S3断开）、S3闭合（同时开关S1、S2断开），调整电位器Rp2，使方波的占空比在1090范围内变化，用示波器分别观测方波、正弦波、三角波信号输出端的波形。 5参考以上4个步骤，分别调节电位器Rp1、Rp2、R
42、p3、Rp4。（1）用示波器分别观测方波、正弦波、三角波的波形变化情况。（2）用示波器分别记录几组（其中包括电位器置于低端和高端时）方波、正弦波、三角波信号输出端的波形及频率值。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,71,【实验报告要求】（1）用Altium Designer 09软件画出实验电路原理图，并将此图粘贴到实验报告中。 （2）画出实验步骤1、2、3观察到的方波、正弦波、三角波的波形图，与Proteus 软件（或Multisim 软件）仿真结果比较，并予以分析。 （3）整理实验步骤4，列出记录表格。 （4）整理实验步骤5，列出记录表格。
43、（5）分析讨论以上实验数据。 （6）写出收获和体会。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,72,【预习要求】（1）预习集成电路原理及应用（第3版）第5.1节 模拟集成函数发生器。 （2）查阅ICL8038的数据手册或pdf，熟悉其引脚及功能，列表记录其主要参数。 （3）根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,73,【思考题】（1）改变电位器Rp2的值，观测三种输出波形，有何结论? （2）改变10脚外接电容C的值(即分别取C1、C2、C3的数值时)
44、，观测三种输出波形，有何结论? （3）除了用专用模拟芯片设计函数信号发生器外，再列举其它设计函数发生器的方法？并比较各种设计方案的优缺点？,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,74,实验6集成有源滤波器（MAX275）【实验目的】（1）熟悉集成有源滤波器及其工作原理。 （2）掌握MAX275的使用方法和应用电路。 （3）熟悉MAX275滤波器软件及其设计方法。 （4）掌握各类滤波电路的设计和调试方法。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,75,【实验仪器】万用表示波器信号发生器扫频仪“集成电路原理及应用
45、”实验箱,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,76,【实验原理】1 MAX275芯片简介-1MAX275是美国MAXIM公司生产的通用型集成有源滤波器（4th-Order-Two 2nd-Order Sections Contionous-Time Active Filters）。其内部含两个独立的二阶有源滤波电路，可完成各种二阶低通和二阶带通滤波功能，也可级联实现四阶有源滤波。两个滤波节均可完成Butterworth、Bessel、Chebyshev型滤波功能。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,7
46、7,1 MAX275芯片简介-2其中心频率截止频率范围为100300kHz，在工作温度范围内的精度为0.9%，输出电压摆幅为4.5V（RL=5k），电源电压范围为2.375.50，总谐波失真的典型值为-86dB。MAX275不需外接电容，只需外接电阻，每个二阶节的中心频率F0、Q值、放大倍数均由4个外接电阻确定。MAX275无需时钟电路，与其它滤波电路相比，具有外接元件少、容易实现、参数调整方便、噪声低、动态特性好等优点，能广泛应用于精密测试设备、通信设备、医疗仪器和数据采集系统等方面。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,78,MAX275采用D
47、IP20和SO20封装。 如图所示，是MAX275的引脚及功能。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,79,2由MAX275组成的有源滤波器电路原理图,图11-2-17 由MAX275组成的有源滤波器电路原理图,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,80,R22109/F0，R4R25，R3Q（）F0（RXRY），R12109F0HOLP（RXRY） （低通滤波）或R1R3HOBP（带通滤波）。式中F0为中心频率截止频率，Q为品质因数，HOLP为低通滤波器增益，HOBP为带通滤波器增益。,2018年11月15日星期四,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,81,3用MAX275设计滤波器的方法和步骤进MAXIM公司网站，下载MAX275滤波器设计软件。 （1）打开MAX275滤波器设计软件打开MAX275滤波器设计软件包，双击 ，进入 。 其主菜单： Determine Poles/Qs/Zeros base on filter requirements Implement filter in hardware（MAX275） Configure printer Quit,
