第三章模擬電子線路實驗內(nèi)容3

1、第三章 模擬電子線路實驗內(nèi)容模擬電子線路實驗內(nèi)容包括二極管特性及應(yīng)用、單級三極管放大電路、雙級三極管負(fù)反饋放大電路、運算放大器應(yīng)用（一，二）五個實驗內(nèi)容。實驗一 二極管特性及其應(yīng)用一 、實驗?zāi)康牧私獍雽?dǎo)體二極管在電子電路中的多種用途掌握電子電路實驗儀器的基本使用方法熟悉和掌握示波器、信號發(fā)生器的正確使用方法。二、概述二極管的運用基礎(chǔ)是二極管的單向?qū)щ娞匦裕虼?，在?yīng)用電路中，關(guān)鍵是判斷二極管的導(dǎo)通與截止。二極管導(dǎo)通時一般用電源UD=0.7V（硅管，鍺管用0.3V）。利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，可以?gòu)成限幅電路和整流電路，還可利用二極管的反向擊穿部分特性制成各種穩(wěn)壓管，實現(xiàn)對電子電路的穩(wěn)壓保護(hù)等等

2、。三、實驗內(nèi)容1、二極管特性測試與分析 （1）、二極管單向?qū)щ娦?a)實驗電路如下（V1是直流穩(wěn)壓源），給電路分別輸入不同正向直流電壓Vi(見下表)，用萬用表分別測量輸出端電壓，并分析結(jié)果。正向輸入直流電壓Vi0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V3V輸出電壓Vo (b)實驗電路如下，給電路（二極管）分別輸入大小不同反向直流電壓Vi(見下表)，用萬用表分別測量輸出端電壓，并分析結(jié)果。反向輸入直流電壓Vi0.5V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0V3.5V4.0V輸出電壓Vo 2、限幅特性（a） 實驗電路如下(圖中V1是信號源，XSC1是雙蹤示波器，示波器的A、B是通道A和

3、B，G是信號地)，用信號源給電路輸入頻率為f=1KHz, 電壓Vi為不同有效電壓值Vi(見下表)的正弦波信號，用雙蹤示波器觀察電路相應(yīng)的輸入/輸出波形，并畫出相應(yīng)的波形圖，并分析結(jié)果。輸入交流有效電壓0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0 V輸出電壓波形(b) 實驗電路如下（條件同a ）輸入交流有效電壓0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0V輸出電壓波形3、半波整流電路實驗電路如下，用信號源給電路輸入頻率分別為 100Hz、1000 Hz, Vi=10V(有效值) 正弦波信號，RL=100，RW=10K調(diào)節(jié)RW，測出VO的值，用雙蹤示波器觀察電路

4、相應(yīng)的輸入/輸出波形，并記錄相應(yīng)的波形圖，分析并說明輸出波形隨RW變化情況。四、實驗報告1整理實驗測量的數(shù)據(jù)，分析結(jié)果的正確性。2通過本實驗有那些收獲與建議。五、預(yù)習(xí)內(nèi)容 請預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書“第一章和第二章。實驗二 三極管單級交流放大電路一、實驗?zāi)康?1通過實驗搞清楚電路中各元件與靜態(tài)工作點的關(guān)系。學(xué)習(xí)晶體管放大器靜態(tài)工作點的調(diào)整與測量方法。 2分析、觀察工作點對放大器動態(tài)范圍的影響。 3搞清電路中各元件對放大器性能指標(biāo)的影響。掌握放大器諸性能指標(biāo)的測量方法。 4熟悉EDA工具軟件Multisim 設(shè)計、編輯、仿真電路的基本方法。二、概述單級阻容耦合基本放大器電路如圖3.1所示，該電路為共射極放

5、大電路。 1工作點的研究 放大器靜態(tài)工作點是指放大器輸入端不加輸入信號時，流過晶體管的直流電流ICQ、IBQ及晶體管兩端的直流電壓VCEQ。由圖可知IBQ=(ECVBE)/RbEC/Rb (VBEEC) 圖3.1 阻容耦合共射極放大器電路ICQ=IBQICEQIBQ (ICEQhie，1/hoeRL 則：AV=-RL/ hie hie=rbb（1）（26/IE） 圖3.3 放大器小信號h參數(shù)簡化等效電路由上述式中可知，當(dāng)、IE、RL變化時， AV也隨之變化。3輸入輸出電阻測量輸入、輸出阻抗的測量，有電流法、電阻代替法，用脈沖信號測量、用掃頻技術(shù)測量等方法。這里只介紹用電流法測量輸入、輸出電阻。

6、 （1）輸入電阻ri：輸入電阻ri的大小表示該放大器從信號源或前級獲取電流的多少也就是該放大器的前級的負(fù)載。為了測量輸入電阻，在輸入電路中串接一已知電阻R，如圖3.4所示由圖34中得 Ii=(VA-VB)/Rri=VB/Ii=VBR/(VA-VB)圖34 測量輸入電阻原理圖（2）輸出電阻ro：放大器的輸出電阻反映該放大器帶負(fù)載能力的大小。輸出電阻ro越小，帶負(fù)載能力越強。輸出電阻測量原理圖如圖35所示。不接負(fù)載測量輸出開路電壓VO，然后接入負(fù)載電阻RL，再測量輸出電壓VOL。VOL=VORL/(roRL) 圖35 測量輸出電阻原理圖 則放大器輸出電阻r。為ro= (VO-VOL) RL /VO

7、L三、實驗內(nèi)容和步驟 （一）、基本放大器電路工作狀態(tài)調(diào)整與參數(shù)測量實驗電路如下圖所示 圖3.6 單級交流放大器電路原理圖1電路參數(shù)對放大器工作點的影響（l）Rbl對工作點的影響測試電路設(shè)置條件：電源電壓 EC為 10V，將電位器 W2旋至最大或最小，測量晶體管集電極、基極和發(fā)射極對地電壓VC、VB、VE，并計算VBE、VCE和IC的值。Rb1VC(v)VB(v)VE(v)VCE(v)VBE(v)IC(mA)Rb1minRb1max（2）EC對工作點的影響測試電路設(shè)置條件：將Rb1調(diào)至50K，改變電源電壓EC，測量VC、VB、VE，并計算VBE、VCE和IC。EC(v)VC(v)VB(v)VE(

8、v)VCE(v)VBE(v)IC(mA)101215 2工作點對波形的影響 測試電路設(shè)置條件：EC10V，RL=（開路），Rbl=Rblmax ，Vi20mVP-P ，f=1KHz，觀察并記錄輸出波形（按比例畫出波形），逐漸減小Rbl直至Rbl=Rblmin ，觀察輸出波形有何變化，并記錄輸出波形，并寫出結(jié)論。 3放大器最大不失真輸出的調(diào)整測試電路設(shè)置條件：Ec=10V，RL(W3)4.7K， 當(dāng)輸入電壓Vi由小增大時，放大器輸出波形將先出現(xiàn)飽和失真（或截止失真），這表明放大器靜態(tài)工作點不在交流負(fù)載線中點。調(diào)節(jié) W2使輸出波形失真消失。然后再增大 Vi，又出現(xiàn)失真，再調(diào)節(jié) W2使失真消失。如此

9、反復(fù)調(diào)節(jié)，直至輸入電壓稍有增加，輸出波形同時出現(xiàn)飽和與截止失真。測量這時放大器的輸出波形最大而不失真時的輸入電壓 Vimax和輸出電壓VOmax；然后去掉交流輸入信號，測量工作狀態(tài)VC、VB、VE。4放大器電壓放大倍數(shù)AV測試放大器電壓放大倍數(shù)為輸出電壓V0與輸入電壓Vi之比，即AV=VO/Vi放大倍數(shù)的測試電路如圖所示 信號源放大器示波器 Vi Vo 圖3.7 放大倍數(shù)測試電路注意：放大倍數(shù)的測量必須在不失真的條件下進(jìn)行，否則測得的放大倍數(shù)將無意義。Vi和VO分別用萬用表毫伏檔位測試。在實驗內(nèi)容3所調(diào)定的工作狀態(tài)下，輸入信號Vi=10mVP-P，f=1KHz，改變負(fù)載電阻RL（W3），測量V

10、OL，并計算AV值。RL(k)VOL(V)AV234.75測量放大器輸入電阻ri在實驗內(nèi)容3所調(diào)定的工作狀態(tài)下，輸入信號加到A端， f=1KHz，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓，使D點電壓為10mVP-P，測量VA和W1值，計算出放大器輸入電阻ri。VA(mV)VD(mV)W1(k)ri(k)106測量放大器輸出電阻rO 在實驗內(nèi)容 3所調(diào)定的工作狀態(tài)下，輸入信號 Vi10mV（有效值），f=1KHz，。測量負(fù)載開路時的輸出電壓 VO和接上負(fù)載 RL4.7K時的輸出電壓 VOL，計算放大器的輸出電阻rO。RL(k)VO (V)VOL(V)rO(k)/4.7/（二）、設(shè)計單級共射極交流電壓放大電路電路器件：

11、三極管為 NPN型，為100；Rs=200,RL=5K，Rc=3 K，RE=2 K；基極上下偏置電阻Rb1 Rb2自定（10 K100 K）電源工作電壓為10V輸入信號頻率f=2kHz，Vimin=1mVP-P, Vimax=30 mVP-P ；基本要求：保證輸出信號不失真時，電壓放大倍數(shù)不小于50。用EDA工具軟件Multism2001設(shè)計該電路，并用計算機進(jìn)行仿真 （確定電路中個元件的參數(shù)值）。并測出：、電路的最大不失真的輸入與輸出電壓。、Vi=10mVP-P時的電壓放大倍數(shù)AV、該放大器的輸出電阻ro和輸入電阻ri。四、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)與理論計算值相比較2分析實驗結(jié)果3. 通過

12、本實驗有那些收獲與建議五、 預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)基本放大器的工作原理，搞清電路各元件對工作點及性能指標(biāo)的影響2計算該放大器的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。3了解放大器工作點的調(diào)試方法及放大器性能指標(biāo)的測量方法。4. 閱讀EDA工具軟件Multism2001的使用說明實驗三 三極管負(fù)反饋交流放大電路 一、實驗?zāi)康?1加深對負(fù)反饋對放大器性能的理解。2學(xué)習(xí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器的調(diào)試和測量方法。3學(xué)會EDA工具軟件Multisim設(shè)計、仿真、調(diào)試基本負(fù)反饋放大器的方法。 二、 概述放大器引入負(fù)反饋后，將使放大器放大倍數(shù)下降，卻使放大器其他性能得到改善，它是以犧牲放大倍數(shù)來改善其他性能，反饋放大器方框圖如下

13、圖所示。1負(fù)反饋對放大器放大倍數(shù)的影響圖中反饋電路的反饋系數(shù)F為： F=VF/VO無反饋的基本放大器的放大倍數(shù) AV為： AV=VO/Vi （即開環(huán)放大倍數(shù)）引入負(fù)反饋后，Vi=Vi-VF ，則放大器的放大倍數(shù)AF為： AF=VO/Vi=VO/(Vi+VF) =AV/(1+FAV) 或中（1FAV）稱為反饋深度，1FAV1，則AFAV， 即放大器引入負(fù)反饋后，使放大器閉環(huán)放大倍數(shù)降低為開環(huán)放大倍數(shù)的1/（lFAV）。2負(fù)反饋對放大倍數(shù)穩(wěn)定性的影響 AFAV/(1+FAV) 對AF求導(dǎo)，得dAF/dAV1/(1+FAV)2AFAV/(1+FAV)1/ (AV (1+FAV)AF/ AV (1+F

14、AV)dAF/AF1/(1+FAV) dAv/AV由上式可知，引入負(fù)反饋后放大器放大倍數(shù)下降了（lFAV）倍，而放大倍數(shù)的穩(wěn)定性卻提高了（lFAV）倍。3輸入端串聯(lián)負(fù)反饋對放大器輸入電阻的影響輸入端串聯(lián)負(fù)反饋放大器方框圖如下所示：基本放大器的輸入電阻ri為: riVi/Ii引入輸入端串聯(lián)負(fù)反饋后，放大器的輸入電阻riF為:riFVi/Ii(Vi+VF)/Ii(Vi+ FAVVi)/Ii(Vi/Ii)(1+FAV)ri(1+FAV)由上式可知，輸入端引入串聯(lián)負(fù)反饋使放大器輸入電阻增大為無反饋時的（lFAv）倍。而和輸出端的反饋方式無關(guān)。4輸出端電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響 輸出端電壓負(fù)反饋求輸出電

15、阻的原理方框圖如下圖所示，將輸入信號短路（Vi=0）。在輸出端加上交流電壓VO；就有反饋電壓VFFVO被送到放大器輸入端，故有Vi=-VF，因此在輸出端就產(chǎn)生一個等效電動勢AVO Vi=-AVOVF(式中AVO為負(fù)載開路時，基本放大器的放大倍數(shù))。在不考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對IO的分流作用，則有VOIOrOAVO ViIOrOAVO VFIOrOAVO FVO式中rO為基本放大器輸出電阻。 由上式可得，引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后,放大器的輸出電阻rOF為: rOFVO/IOrO/(1AVOF)即引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，輸出電阻比無反饋時減小了（1十AVOF）倍。 5. 放大器引入負(fù)反饋還可以減小非線性失真、擴展

16、通頻帶等。三、實驗內(nèi)容和步驟（一）、負(fù)反饋放大器電路調(diào)整與參數(shù)測量電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器電路如下圖所示。l調(diào)整放大器靜態(tài)工作點輸入信號頻率 f=1KHz，斷開反饋（將 S1開關(guān)撥向接地），接通 S2，使負(fù)載電阻RL=W4max=4.7K。用示波器觀察輸出波形。逐漸增大輸入信號，適當(dāng)調(diào)節(jié)W2和W3，把放大器的靜態(tài)工作點調(diào)到負(fù)載線的中點（即當(dāng)輸入信號稍有增加時，輸出電壓波形的正負(fù)幅值同時出現(xiàn)失真）。去掉輸入信號，并將放大器輸入端短路，測量并記錄放大器的靜態(tài)工作狀態(tài)。各極對地電壓Q1Q2VC(V)VB(V)VE(V)注：以下實驗都在該調(diào)定的狀態(tài)下進(jìn)行。2電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大倍數(shù)的影響輸入信號Vi5mV

17、P-P，f1KHz，負(fù)載電阻RLW4max4.7K，測量、記錄、有無反饋時的輸出電壓VO，并計算AV和AVF。VO(V)VR3(mV)FVF/VOAVAVF計算值實測值無反饋/有反饋/ VFIFR3(VOVR3)/R10R3 3. 負(fù)載變化對放大器放大倍數(shù)的影響 輸入信號 Vi=5mVP-P，f=1KHz。改變負(fù)載電阻RL，測量并記錄有、無反饋時的 VO值。RL4.7 KRL3 KdAV/AV1dAVF/AVF1VO(V)AV1AVF1VO(V)AV2AVF2計算值實測值無反饋/有反饋/4.電壓串聯(lián)負(fù)反饋對輸入電阻的影響輸入信號Vs從G端輸入，f=1KHz，調(diào)節(jié)輸入信號。使D點的交流信號Vi=

18、5mVP-P， 測量有、無反饋時的Vs值。 并由測得的兩電壓值和W1值計算出有、無反饋時的輸入電阻。VS(mV)W1(K)ri(K)riF(K)計算值實測值無反饋/有反饋/5電壓串聯(lián)負(fù)反饋對輸出電阻的影響 輸入信號Vi5mVP-P，f1KHz，在有、無反饋的情況下，分別測量空載和有載時的輸出電壓VO，根據(jù)測得的VO值求出輸出電阻值。 RLVO(V)RL4.7KVO(V)RO(K)riF(K)計算值實測值無反饋/有反饋/（二）、設(shè)計電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路電路器件：三極管為 NPN型，為100；Rs=200,RL=5K，Rc=2 K, RE=2 K12 K；基極上下偏置電阻Rb Rb自定（10 K

19、680 K）電源工作電壓為10V輸入信號頻率f=2kHz，Vimin=1mVP-P, Vimax=50 mVP-P ；放大器電路基本要求：保證輸出信號不失真時，電壓放大倍數(shù)不小于30。用EDA工具軟件Multism2001設(shè)計該電路，并用計算機進(jìn)行仿真 （確定電路中個元件的參數(shù)值）。并測出: 、電路的最大不失真的輸入與輸出電壓。、Vi=5mVP-P時的電壓放大倍數(shù)AV、該放大器的輸出電阻ro和輸入電阻ri四、 實驗報告要求1整理測試數(shù)據(jù)，與計算值相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。2總結(jié)負(fù)反饋對放大器性能的影響。3通過本實驗有那些收獲與建議。五、 預(yù)習(xí)要求l復(fù)習(xí)負(fù)反饋放大器工作原理及負(fù)反饋對放大器性能

20、的影響。2復(fù)習(xí)放大器輸入、輸出電阻的測量方法。3. 閱讀EDA工具軟件Multism2001的使用說明實驗四 運算放大器應(yīng)用（一）一、實驗?zāi)康?熟悉和了解運算放大器的參數(shù)和性能熟悉和掌握運算放大器在比例運算、加法運算、積分及微分方面的應(yīng)用。二、實驗原理說明概述 (一)、概述 運算放大器是用反饋控制其特性的直接耦合高增益放大器。它可以針對不同的應(yīng)用，通過反饋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，以產(chǎn)生各種轉(zhuǎn)移函數(shù)。運算放大器能夠從直流到幾兆赫的頻率范圍內(nèi)放大，控制或產(chǎn)生任一種正弦波或非正弦波：能夠進(jìn)行加、減、乘、除、積分、微分等所有經(jīng)典運算。因而在控制系統(tǒng)、信號處理、測試儀表中都得到廣泛應(yīng)用。 利用運算放大器的理想特性，

21、可得出兩條基本定則： （1）運算放大器輸入端不吸取電流。 （2）兩輸入端之間的電壓為零。利用這兩條基本定則可以大大簡化運算放大器電路的設(shè)計。(二)、運算放大器應(yīng)用舉例： 1反相比例放大拼倒相器、反相器） 反相比例放大器電路見下圖反饋阻抗和輸入端外接阻抗均為純電阻，則有 VO-(RF/R1)Vi圖 反相比例放大器 即輸出信號VO等于輸入信號Vi乘以比例系數(shù)RF/R1后反相,改變RF，和R1的大小，就可改變其比例關(guān)系。 為了使運算放大器兩個輸入端直流電阻保持平衡，電路要求R2=RF/R1。 2同相放大器（電壓跟隨器） 同相放大器電路見下圖。輸出電壓VO和輸入電壓Vi的關(guān)系為：VO-(1RF/R1)

22、Vi 當(dāng)RF0時，VOVi，電路即為電壓跟隨器。圖 同相放大器3求和放大器（加減放大器、加權(quán)放大器、加法器、減法器）求和放大器電路見下圖輸出電壓VO和輸入電壓Vi之間的關(guān)系為： VOAVf1V1AVf2V2AVf3V3AVf4V4AVf5V5AVf6V6 式中AVf1VO/V1-RF/R1 AVf2VO/V2-RF/R2 AVf3VO/V3-RF/R3AVf4VO/V4RC/（RCR4）（1RF/RX）RCR5R6RPRXR1R2R3Rn 圖 求和放大器AVf5VO/V5RD/（RDR5）（1RF/RX）RDR4R6RPAVf6VO/V6RE/（RER6）（1RF/RX）RDR4R5RP當(dāng)R1

23、R2R3RF之值大于R4R5R6時，則不用RP，而要用Rn，選Rn使得 R1R2R3RFRnR4R5R6 當(dāng)R1R2R3RF之值小于R4R5R6時，則不用Rn，而要用RP，選RP使得R1R2R3RFR4R5R6RP采用上述方法計算電阻值較為復(fù)雜，可采用下圖所示的對稱法構(gòu)成加減法電路較為方便。所謂對稱法，是指將電阻接入到某一輸入端，且在其上加輸入電壓，而在相對應(yīng) 的另一輸入端與地之間也應(yīng)接一個相同阻值的電阻的方法。VO (AVf3V3AVf4V4)(AVf1V1AVf2V2)對稱法加減運算電路4積分器（積分放大器、累積放大器、定積分電路、模擬積分器、低通濾波器）運算放大器的反饋阻抗為電容，輸入端

24、外接阻抗為電阻便組成積分器，電路見圖 輸出電壓VO和輸入電壓Vi的關(guān)系為： VO-(1/R1C)Vidt 當(dāng)輸入信號為一階躍電壓Vm時，則 VO-(1/R1C) Vmt即輸出電壓VO和時間t成正比。為使運算放大器兩個輸入端直流電阻保持平衡，電路要求R2=R1。 5微分器（微分放大器、一階微分電路、高通濾波器）運算放大器反饋阻抗為電阻，輸入端外接阻抗為電容便組成微分器。電路見圖。輸出電壓 VO和輸入電壓 Vi的關(guān)系為：VO-R1C(dVi/dt) 當(dāng)輸入電壓 Vi為一階躍信號時輸出電壓VO便為一窄尖脈沖。它反映了Vi對時間的微分關(guān)系。三、 實驗內(nèi)容與要求 實驗所用運放采用A741型通用集成運放。

25、 A741是單片高性能內(nèi)補償運算放大器，具有較寬的共模電壓范圍。該器件的主要特點是：不需要外部頻率補償；具有短路保護(hù)功能；失調(diào)電壓調(diào)到零的能力；較寬的共模和差模電壓范圍；功耗低。實驗所用運放采用8引腳DIP封裝,下圖為其頂視封裝。各管腳功能如下: 1、5:調(diào)零端 2: 反相輸入端 3: 同相輸入端 4:-VEE 6:輸出 7:+VCC 8:空腳 1反相比例放大器安裝下圖所示的反相比例放大器。1）將輸入端接地（Vi0），調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W，使輸出端電位為零。（XMM是萬用表）2）輸入端輸入正負(fù)不同直流電壓(見下表)，測量大器的實際放大輸出端VO的對應(yīng)值，并求出放倍數(shù)。（注意：VO的測量值必須要在放

26、大器的線性范圍之內(nèi)。）表Vi0.10V0.50V1.0V-0.10V-0.5V-1.0V1.5VVOAV3）輸入端輸入不同電壓交流信號Vip-p，f=1kHz，測量輸出端VO的對應(yīng)值。求出放大器的實際放大倍數(shù)。（注意：VO的測量值必須要在放大器的線性范圍之內(nèi)。）Vip-p5mV50mV100mV500mV1.0V1.5VVOAVVO波形2同相比例放大器 安裝下圖所示的同相比例放大器。1）將輸入端接地（Vi0），調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W，使輸出端電位為零。2）輸入端輸入正負(fù)不同直流電壓（見下表），測量輸出端VO的對應(yīng)值，并求出放大器的實際放大倍數(shù)。（注意：VO的測量值必須要在放大器的線性范圍之內(nèi)。） 表

27、Vi0.10V0.50V1.0V-0.1V-0.5V-1.0V1.5VVOAV3）輸入端輸入不同電壓交流信號Vip-p，f=1kHz，測量輸出端VO的對應(yīng)值。求出放大器的實際放大倍數(shù)。（注意：VO的測量值必須要在放大器的線性范圍之內(nèi)。）Vip-p5mV50mV100mV500mV1.0V1.5VVOAV3反相加法器安裝下圖所示的反相加法器電路。1）將輸入端接地（Vi0），調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W，使輸出端電位為零。2)在輸入端(VX， VY)輸入正負(fù)不同直流電壓，測量輸出端VO的對應(yīng)值。（注意：VO的測量值必須要在放大器的線性范圍之內(nèi)。）VX0.5V1.0V1.0V-0.5V-1.0VVY0.1V0.

28、5V1.OV-0.1V-0.5VVO4積分器安裝右圖所示的積分器電路。 1）將輸入端接地，積分電容C短路，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W，使輸出端VO為零電平。 2）去掉積分電容短路線，輸入端Vi加入連續(xù)的方波信號（Vip-p）6V，f1kHz，用示波器觀察、測量并記錄輸入Vi和輸出VO的波形參波（周期、脈沖寬度、幅度及電平等）。3)根據(jù)測得的輸入信號波形參數(shù)和電路參數(shù)，計算出積分器輸出波形的參數(shù)，并與實測值相比較。表周期(ms)脈沖/三角波寬度(ms)幅度(Vp-p)電平(dBm)方波ViVOVO波形5.微分器安裝右圖所示的微分器電路。 1）消除自激振蕩和阻尼振蕩 由于電容C有隔直流作用，微分器處于深度直

29、流負(fù)反饋狀態(tài)，輸出零偏很小，所以一般不用加調(diào)零電路。微分器的主要調(diào)整工作是消除自激振蕩和阻尼振蕩。 在微分器的輸入端加入三角波（圖a），幅度為5V，f1kHz，用示波器觀察微分器的輸出波形。此時，若補償電阻R1不合適，將會看到如圖（圖b）出所示的阻尼振蕩或大幅度的自激振蕩波形。調(diào)節(jié)R1直到尋到圖（圖c）所示的波形，微分器即可正常工作。2)輸入端加入連續(xù)的方波信號， Vip-p6V，f1kHz，用示波器觀察并記錄輸入、輸出波形。周期(ms)脈沖寬度(ms)幅度(V)電平(dBm)方波ViVOVO波形（二）設(shè)計一個同相交流電壓放大器 電壓放大倍數(shù)為100 運算放大器LM324 輸入信號VP-P值為

30、 Vimin=5mV, Vimax=10 mV輸入信號頻率帶寬范圍為： 04KHz；放大器電路基本要求：保證輸出信號不失真時，電壓放大倍數(shù)不小于50。借用EDA工具軟件Multism2001設(shè)計該電路，并用計算機進(jìn)行仿真 （確定電路中個元件的參數(shù)值）。四、實驗報告要求1整理測試的數(shù)據(jù)。2分析、總結(jié)實驗結(jié)果。3通過本次實驗有那些收獲與建議。五、 預(yù)習(xí)要求l復(fù)習(xí)運算放大器工作原理。2閱讀EDA工具軟件Multism2001的使用說明實驗五 運算放大器應(yīng)用（二）一、實驗?zāi)康?通過運算放大器在精密檢波器、正交振蕩器和電壓一脈沖寬度調(diào)制器中的應(yīng)用，進(jìn)一步熟悉運算放大器的特性。二、概述 1精密檢波器 用普

31、通二極管作檢波器時，由于其正向伏安特性的非線性，因此檢波特性不夠理想，尤其在小信號的情況下，檢波失真相當(dāng)嚴(yán)重。另外，二極管的正向壓降隨溫度而變，所以這種檢波器的特性也與溫度有關(guān)。 把檢波二極管接在運算放大器的反饋回路中，能得到與理想二極管相接近的精密檢波器。這種檢波器的輸出與輸入之間即使在小信號情況下仍有良好的線性關(guān)系。而且檢波器的等效內(nèi)阻及溫度敏感性也比普通檢波器好得多。但應(yīng)注意，由于運算放大器帶寬的限制，這種檢波器的工作頻率不能太高。精密檢波器電路如圖所示。當(dāng)輸入電壓為負(fù)時，運算放大器輸出端的電壓VO為正值。因放大器的反相輸入端是虛地點，所以二極管D1截止。而 D2的工作狀態(tài)則取決于VO的

32、大?。划?dāng)VOVf時,(Vf為二極管的正向壓降)，D2管截止，放大器處于開環(huán)狀態(tài)；當(dāng)VOVf時，D2導(dǎo)通。D2導(dǎo)通之后，圖相當(dāng)于一個反相比例放大器，它的傳輸特性為： VO-(R2/R1)Vi 圖 精密檢波器 由于運算放大器的開環(huán)增益GOL很高，因此當(dāng)輸入信號ViVf/GOL時，就能使D2導(dǎo)通。而且D2一旦導(dǎo)通，放大器處于深度閉環(huán)狀態(tài)，失真非常小。因此從小信號開始，該檢波器的輸出和輸入之間就有很好的線性關(guān)系。 當(dāng)輸入信號為正時，VO0，D2截止，D1導(dǎo)通。D1導(dǎo)通為放大器提供了深度負(fù)反饋，放大器的反相輸入端為虛地點，檢波器是從虛地點經(jīng)過R2輸出信號，所以輸出為零（VO=0）。 2正交振蕩器 正交振

33、蕩器是能夠同時產(chǎn)生正弦波和余弦波信號的振蕩器，輸出信號振幅穩(wěn)定，失真也不嚴(yán)重。它特別適于作頻率固定、失真度要求不高的低頻和超低頻信號源。這種振蕩器的原理是用運算放大器求解正弦振蕩二階微分方程：0Y0最后得到正弦和余弦輸出波形。右圖是正交振蕩器的原理圖，其中U1為同相輸入積分器，U2為反相輸入積分器。由圖可以看出，當(dāng)R1R2，C1C2時：V1(t)(1/R1C1)V2(t)dt (1)V2(t)(1/R3C3)V1(t)dt (2)故有 d2V2(t)/d2t(1/R1C1R3C3)V2(t)0令 R1R2R3RC1C2C3C則上式可寫為： d2V2(t)/d2t02V2(t)0式中 01/RC

34、這是標(biāo)準(zhǔn)的正弦振蕩微分方程，其解為： V2(t)asin0t系數(shù)a由初始條件決定。將上式代入(1)式，可求得： V1(t)-acos0t 而振蕩頻率： f00/21/2RC由此可見，正交振蕩器可同時得到正弦波和余弦波，或者說相位差為/2的頻率完全相同的正弦波。3脈沖寬度調(diào)制器脈沖寬度調(diào)制器是把幅度變化的信號變換為脈沖寬度變化的信號。下圖為脈沖寬度調(diào)制器的原理電路圖。它由方波振蕩器 U1A、積分器 U1B和比較器U1C三部分電路組成。 圖 脈沖寬度調(diào)制器原理電路圖U1A運算放大器構(gòu)成固定頻率方波振蕩器。其中R1、R2組成正反饋電路，給U1A運算放大器的同相端提供一個隨輸出電壓而變的基準(zhǔn)電壓： V2R1/(R1R2)VS 其中VS為運算放大器的飽和輸出電壓。 當(dāng)輸出端為正飽和值VS時，V2V2R1/(R1R2)VS這時電容C1經(jīng)R3充電，使運放反相輸入端的電位逐漸升高。當(dāng)V1V2時，運放的輸出立即跳變?yōu)樨?fù)飽和值VS。此時 V2V2-R1/(R1R2)VS電容C1經(jīng)R3放電，V1下降。當(dāng)V1V2時，放大器再次跳變至VS，如此循環(huán)便得到方波輸出。很明顯，運算放大器U1A在這里起比較器的作用，R3、C1構(gòu)成積分器，R1、R2給比較器提供一個基準(zhǔn)電壓V2，每當(dāng)V1、 V2交越時，電路就發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出方波信號。U1A方波發(fā)生器產(chǎn)主的方波信號VS，經(jīng)U1B積分器積分，變?yōu)槿遣ㄐ盘?VI輸出