學會如何調試電路問題是學習過程中非常重要的一部分,。為你診斷錯誤不是助教的責任,，如果你以這種方式依賴其他人,，那么你就錯過了實驗的一個關鍵點，你將不大可能在以后的課程中取得成功,。除非你的運算放大器冒煙,，電阻上出現了棕色燒傷痕跡,，或者電容發(fā)生爆炸,，否則你的元器件很可能沒問題。
必須為運算放大器始終提供直流電源,，因此在添加任何其他電路元件之前，最好配置這些連接,。圖1顯示了無焊試驗板上的一種可能的電源配置,。我們將兩根長軌用于正電源電壓和地,，另一根用于可能需要的2.5 V中間電源連接,。板上包括電源去耦電容,，其連接在電源和地(GND)軌之間?，F在詳細討論這些電容的用途還為時過早,，只需知道它們用于降低電源線上的噪聲并避免寄生振蕩,。在模擬電路設計中,，務必在電路中每個運算放大器的電源引腳附近使用小型旁路電容，這被認為是良好實踐,。
圖1.電源連接
將運算放大器插入試驗板,，然后添加導線和電容,，如圖1所示,。為避免以后出現問題,，可能需要在試驗板上貼一個小標簽,，指示哪些電源軌對應5 V、2.5 V和地,。導線應利用顏色加以區(qū)分：紅色為5 V,，黑色為2.5 V，綠色為GND,。這有助于保持連接的有序性,。
接下來，在ADALM1000板和試驗板上的端子之間建立5 V電源和GND連接,。使用跳線為電源軌供電,。注意,，電源GND端子將是電路接地基準,。有了電源連接之后，可能需要使用DMM直接探測IC引腳,，確保引腳7為5 V且引腳4為0 V(地)。
注意,，使用電壓表測量電壓之前,，必須將ADALM1000插入USB端口,。
單位增益放大器(電壓跟隨器)：
第一個運算放大器電路很簡單(如圖2所示),。這稱為單位增益緩沖器,，有時也稱為電壓跟隨器，它由轉換函數VOUT = VIN定義,。乍一看,，它似乎是一個無用的器件,，但正如我們稍后將展示的那樣,，其有用之處在于高輸入電阻和低輸出電阻,。
圖2.單位增益跟隨器
使用試驗板和ADALM1000電源,，構建圖2所示的電路,。請注意,，此處未明確顯示電源連接,。任何實際電路中都會進行這些連接(如上一步中所做的那樣)，因此從這里開始,，原理圖中沒必要顯示它們,。使用跳線將輸入和輸出連接到波形發(fā)生器輸出CA-V和示波器輸入CB-H,。
通道A電壓發(fā)生器設置為1.0 V最小值和4.0 V最大值(3 V p-p,，以2.5 V為中心),，使用500 Hz正弦波。配置示波器,，使輸入信號跡線顯示為CA-V，輸出信號跡線顯示為CB-V,。導出所產生的兩個波形圖,，并將其包含在實驗報告中，注意波形參數(峰值和頻率的基波時間周期),。你的波形應當確認其為單位增益或電壓跟隨器電路的說明。
緩沖示例：
運算放大器的高輸入電阻(零輸入電流)意味著發(fā)生器上的負載非常小;也就是說,，沒有從源電路汲取電流,，因此任何內部電阻(戴維寧等效值)上都沒有電壓降。所以,，在這種配置中,，運算放大器的作用類似于緩沖器，屏蔽信號源免受系統(tǒng)其他部分帶來的負載效應,。從負載電路的角度看,，緩沖器將非理想電壓源轉換成近乎理想的電壓源,。圖3給出了一個簡單的電路，我們可以用它來演示單位增益緩沖器的這個特性,。這里,，緩沖器插在分壓器電路和某一負載電阻(10 kΩ電阻)之間。
圖3.緩沖器示例
斷開電源并將電阻添加到電路中,，如圖3所示(注意這里沒有更改運算放大器連接,，我們只是相對于圖2翻轉了運算放大器符號以更好地安排導線)。
重新連接電源,，并將波形發(fā)生器設置為500 Hz正弦波,、0.5 V最小值和4.5 V最大值(4 V p-p，以2.5 V為中心),。同時觀察VIN CA-V和VOUT CB-H,，并在實驗報告中記錄幅度。使用示波器輸入CB-H還能測量運算放大器引腳3上的信號幅度,。
圖形實例如圖4所示,。
圖4.緩沖器曲線
移除10 kΩ負載，代之以1 kΩ電阻,。記錄幅度?，F在移動引腳3和2.5 V之間的1 kΩ負載，使其與4.7 kΩ電阻并聯,。記錄輸出幅度如何變化。你能預測新的輸出幅度嗎?
簡單放大器配置
反相放大器：
圖5所示為常規(guī)反相放大器配置，輸出端有10 kΩ負載電阻,。
圖5.反相放大器配置
現在使用R2 = 4.7kΩ組裝圖5所示的反相放大器電路,。組裝新電路之前,，請記住斷開電源,。根據需要切割和彎曲電阻引線，使其平放在電路板表面,，并為每個連接使用最短的跳線(如圖1所示)。記住,，試驗板有很大的靈活性,。例如,，電阻R2的引線不一定要將運算放大器從引腳2橋接到引腳6;你可以使用中間節(jié)點和跳線來繞過該器件,。
重新連接電源并觀察電流消耗,，確保沒有意外短路?，F在將波形發(fā)生器調整為500 Hz正弦波,，設置為2.1 V最小值和2.9 V最大值(0.8 V p-p,，以2.5 V為中心),，并再次在示波器上顯示輸入和輸出,。測量和記錄此電路的電壓增益，并與課堂上討論的原理進行比較,。導出輸入/輸出波形圖,，并將其包含在實驗報告中。
圖形實例如圖6所示,。
圖6.反相放大器曲線
趁此機會說一下電路調試。在課堂中的某個時候,，你可能無法讓電路工作,。這并不意外,，沒有人是完美的,。但是，你不應簡單地認為電路不工作必定意味著器件或實驗儀器有故障,。這基本上不是事實,，99%的電路問題都是簡單的接線或電源錯誤,。即便是經驗豐富的工程師也會不時出錯，因此,，學會如何調試電路問題是學習過程中非常重要的一部分,。為你診斷錯誤不是助教的責任，如果你以這種方式依賴其他人,，那么你就錯過了實驗的一個關鍵點，你將不大可能在以后的課程中取得成功,。除非你的運算放大器冒煙,，電阻上出現了棕色燒傷痕跡，或者電容發(fā)生爆炸,，否則你的元器件很可能沒問題。事實上,，大多數器件在發(fā)生重大損傷之前都能容忍一定程度的濫用,。當事情不妙時,，最好的辦法就是斷開電源并尋找一個簡單的解釋，而不要急著責怪器件或設備,。在這方面，DMM可是一件十分有價值的調試工具,。
輸出飽和：
現在將圖5中的反饋電阻R2從4.7 kΩ更改為10 kΩ?，F在的增益是多少?將輸入信號的幅度緩慢增加至2 V，仍然以2.5 V為中心,，并將波形導出到實驗室筆記本電腦中,。任何運算放大器的輸出電壓最終都會受電源電壓的限制，而在很多情況下,，由于電路中存在內部電壓降,，實際限制要遠小于電源電壓。根據你的以上測量結果量化AD8541的內部壓降,。如果你有時間,，可嘗試用OP97或OP27放大器替換AD8541，并比較它能產生的最小和最大輸出電壓,。