模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 指指 導(dǎo)導(dǎo) 書書 電子教研室 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 單級(jí)共射放大電路單級(jí)共射放大電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握單級(jí)共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整方法。 2了解電路參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。 3掌握單級(jí)共射放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)的測(cè)量方法。 4學(xué)習(xí)幅頻特性的測(cè)量方法。 二、預(yù)習(xí)要求二、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)單級(jí)共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置。 2根據(jù)圖 1-1 所示參數(shù)，估算獲得最大不失真輸出電壓的靜態(tài)工作點(diǎn) Q。 （設(shè)=50） 。 3復(fù)習(xí)模擬電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻以及輸出電阻的計(jì)算方法。 4復(fù)習(xí)飽和失真和截止失真的產(chǎn)生原因，并分析判斷該實(shí)驗(yàn)電路在哪種情

2、況下可能產(chǎn)生飽和失真？在哪種情況下可能產(chǎn)生截止失真？ 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 雙蹤示波器 一臺(tái) 萬用表 一臺(tái) 連線 若干 其中，模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱用到函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源模塊，元器件模組以及“單級(jí)共射放大電路”電路模板 四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理 1、參考實(shí)驗(yàn)電路 圖 1-1 單級(jí)共射放大電路 如圖 1-1 所示，其中三極管選用硅管 3DG6,電位器 Rp 用來調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。 2、靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量 輸入交流信號(hào)為零（vi= 0 或 ii= 0）時(shí)，電路處于靜態(tài)，三極管各電極有確定不變的電壓、電流，在特性曲線上表現(xiàn)為一個(gè)確定點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，即 Q 點(diǎn)。一般用

3、IB、 IC和 VCE （或 IBQ、ICQ 和 VCEQ ）表示。 實(shí)際應(yīng)用中，直接測(cè)量 ICQ 需要斷開集電極回路，比較麻煩，所以通常的做法是采用電壓測(cè)量的方法來換算電流：先測(cè)出發(fā)射極對(duì)地電壓 VE ，再利用公式 ICQIEQ=，算出 ICQ 。 （此法應(yīng)選用內(nèi)阻較高的電壓表。 ） 在半導(dǎo)體三極管放大器的圖解分析中已經(jīng)學(xué)習(xí)到， 為了獲得最大不失真的輸出電壓， 靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)該選在輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點(diǎn)。 若靜態(tài)工作點(diǎn)選得太高， 容易引起飽和失真；反之又引起截止失真（如圖 1-2 所示） 。對(duì)于線形放大電路，這兩種工作點(diǎn)都是不合適的，必須對(duì)其頸性調(diào)整。此實(shí)驗(yàn)電路中，即通過調(diào)節(jié)電位器 R

4、p 來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整：Rp 調(diào)小，工作點(diǎn)增高；Rp 調(diào)大，工作點(diǎn)降低。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免輸入信號(hào)過大導(dǎo)致三極管工作在非線性區(qū)， 否則即使工作點(diǎn)選擇在交流負(fù)載線的中點(diǎn)， 輸出電壓波形仍可能出現(xiàn)雙向失真。 圖 1-2 3、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量 電壓放大倍數(shù)是指輸出電壓與輸入電壓的有效值之比：= 實(shí)驗(yàn)中可以用萬用表分別測(cè)量出輸入、 輸出電壓， 從而計(jì)算出輸出波形不失真時(shí)的電壓放大倍數(shù)。 同時(shí)，對(duì)于圖 1-1 所示電路參數(shù)，其電壓放大倍數(shù)和三極管輸入電阻分別為： ； 4、輸入電阻的測(cè)量 輸入電阻的測(cè)量原理如圖 1-3 所示。 電阻 R 的阻值已知，只需用萬用表分別測(cè)出 R 兩端的電壓

5、和 ，即有： R 的阻值最好選取和同一個(gè)數(shù)量級(jí)，過大易引入干擾；太小則易引起較大的測(cè)量誤差。 5、輸出電阻的測(cè)量 輸出電阻的測(cè)量原理如圖 1-4 所示。 用萬用表分別測(cè)量出開路電壓 和負(fù)載電阻上的電壓 ， 則輸出電阻可通過計(jì)算求得。 （取和的阻值為同一數(shù)量級(jí)以使測(cè)量值盡可能精確） 6、幅頻特性的測(cè)量 在輸入正弦信號(hào)情況下， 放大電路輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)， 稱為該電路的頻率響應(yīng)。 其幅頻特性幅頻特性即指放大器的增益與輸入信號(hào)頻率之間的關(guān)系曲線。 一般采用逐點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量。在保持輸入信號(hào)幅度不變的情況下，改變輸入信號(hào)的頻率，逐點(diǎn)測(cè)量對(duì)應(yīng)于不同頻率時(shí)的電壓增益， 用對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙畫出幅頻特

6、性曲線。 通常將放大倍數(shù)下降到中頻電壓放大倍數(shù)的 0.707 倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為上、下限截止頻率（、） 。 BWfHfLfH 稱為帶寬，如圖 1-5 所示。 圖 1-5 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1按圖 1-1,組裝單級(jí)共射放大電路，經(jīng)檢查無誤后，按通預(yù)先調(diào)整好的直流電源+12V。 2測(cè)試電路在線性放大狀態(tài)時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn) 從信號(hào)發(fā)生器輸出 f=1KHZ,Vi=30mV（有效值）的正弦電壓到放大電路的輸入端，將放大電路的輸出電壓接到雙蹤示波器 Y 軸輸入端，調(diào)整電位器 Rp,使示波器上顯示的 Vo 波形達(dá)到最大不失真，然后關(guān)閉信號(hào)發(fā)生器，即 Vi=0,測(cè)試此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，填入表 1.1 中。

7、 表表 1.1 VE/V ICQ/mA(VE/Re) VCEQ/V VBE/V 3測(cè)試電壓放大倍數(shù) Av （1）從信號(hào)發(fā)生器送入 f=1 KHZ，Vi=30mV 的正弦電壓，用萬用表測(cè)量輸入電壓 Vo,計(jì)算電壓放大倍數(shù) Av=Vo/Vi。 （2）用示波器觀察 Vi 和 Vo 電壓的幅值和相位。 把 Vi 和 Vo 分別接到雙蹤示波器的 CH1 和 CH2 通道上，在熒光屏上觀察它們的幅值大小和相位。 4了解由于靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，給放大電路帶來的非線性失真現(xiàn)象 調(diào)節(jié)電位器 Rp,分別使其阻值減少或增加，觀察輸出波形的失真情況，分別測(cè)出相應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)，測(cè)量方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2，將結(jié)果填入表 1.

8、2 中。 表表 1.2 工作狀態(tài) 輸出波形 靜態(tài)工作點(diǎn) ICQ/mA VCEQ/V VBE/V 5測(cè)量單級(jí)共射放大電路的通頻帶 （1） 當(dāng)輸入信號(hào) f=1KHZ,Vi=30mV,RL=5.1K,在示波器上測(cè)出放大器中頻區(qū)的輸出電壓 Vopp(或計(jì)算出電壓增益)。 （2）增加輸入信號(hào)的頻率（保持 Vi=30mV 不變） ，此時(shí)輸出電壓將會(huì)減小，當(dāng)其下降到中頻區(qū)輸出電壓的 0.707（-3dB）倍時(shí)，信號(hào)發(fā)生器所指示的頻率即為放大電路的上限頻率 fH。 （3）同理，降低輸入信號(hào)的頻率（保持 Vi=30mV 不變） ，輸出電壓同樣會(huì)減小，當(dāng)其下降到中頻區(qū)輸出電壓的 0.707（-3dB）倍時(shí)，信號(hào)發(fā)

9、生器所指示的頻率即為放大電路的下限頻率。 （4）通頻帶 BW=- 6輸入電阻 Ri 的測(cè)量 按圖 1.3 接入電路。取 R=1K，用萬用表分別測(cè)出 Vs 和 Vi，則 此外，還可以用一個(gè)可變電阻箱來代替 R,調(diào)節(jié)電阻箱的值，是 Vi=1/2Vs,則此時(shí)電阻箱所示阻值即為 Ri 的阻值。這種測(cè)試方法通常稱為“ 半壓法” 。 7輸出電阻 Ro 的測(cè)量 按圖 1.4 接入電路。取 RL=5.1k，用萬用表分別測(cè)出 RL=時(shí)的開路電壓 Vo 及RL=5.1k時(shí)的輸出電壓 VoL,則 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1認(rèn)真記錄和整理測(cè)試數(shù)據(jù)，按要求填入表格并畫出波形圖。 2對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行理論分析，找出

10、產(chǎn)生誤差的原因。 七、實(shí)驗(yàn)思考題七、實(shí)驗(yàn)思考題 1加大輸入信號(hào)時(shí)，輸出波形可能會(huì)出現(xiàn)哪幾種失真？分別是由什么原因引起的？ 2影響放大器低頻特性的因素有哪些？采取什么措施使降低？ 3提高電壓放大倍數(shù)會(huì)受到哪些因素限制？ 4測(cè)量輸入電阻、輸出電阻時(shí)，為什么測(cè)試電阻 R 要與或相接近？ 5調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，要用一個(gè)固定電阻和電位器串聯(lián)，而不能直接用電位器，為什么？ 實(shí)驗(yàn)二 射極跟隨器 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握射極跟隨器的工作原理及測(cè)量方法。 2進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項(xiàng)性能參數(shù)的測(cè)量方法。 二實(shí)驗(yàn)儀器 示波器，信號(hào)發(fā)生器，毫伏表，數(shù)字萬用表 三預(yù)習(xí)要求 1計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。 2計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路的 Au、Ri

11、 和 Ro。 3根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求設(shè)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表格。 四實(shí)驗(yàn)原理及測(cè)量方法 圖 1 為共集電極放大其的實(shí)驗(yàn)電路，負(fù)載 RL接在發(fā)射極上，輸入電壓 Ui 加在三極管的基極和地即集電極之間， 輸出電壓 UO從發(fā)射極和集電極兩端取出。 所以集電極是輸入，輸出電路的共同端點(diǎn)。 圖 1 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)： 電路的電壓放大倍數(shù) 其中 RL=RE/RL 一般 R L rbe ， 故射極輸出器的電壓放大倍數(shù)接近于 1 而略小于 1， 且輸出電壓和輸入電壓同相，所以稱同相放大器或射極跟隨器。 電路的輸入電阻 ri R B /rbe (1 )R L 電路的輸出電阻 與單管共射放大器比較， 射極輸出器的輸入電阻比

12、較高， 輸出電阻比較低， 所 以經(jīng)常用在多級(jí)放大器的第一級(jí)和最后一級(jí)。 五實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整 將直流電源+12V 接上，在 A 點(diǎn)加 f = 1kHz 的正弦信號(hào)，反復(fù)調(diào)節(jié)電位器 RP 及信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度， 用示波器觀測(cè)放大器的輸出信號(hào)， 使輸出幅度在 示波器屏幕上得到一個(gè)最大不失真波形， 然后斷開輸入信號(hào)， 即 ui=0V， 用 數(shù)字多用表測(cè)量晶體管各極對(duì)地的直流電位，即為該放大器靜態(tài)工作點(diǎn),記錄 測(cè)量數(shù)據(jù)，并計(jì)算 ICQ。 2.測(cè)量電壓放大倍數(shù) AU 在放大電路的輸出端接入負(fù)載 RL=1k， 在 A 點(diǎn)加入 f = 1kHz 信號(hào)， 調(diào)整信號(hào)發(fā) 生器的輸出信號(hào)幅度（此

13、時(shí)偏置電位器 RP 不能再旋動(dòng)），用示波器觀察放大器的輸出 波形，在輸出信號(hào)最大不失真情況下，用交流毫伏表測(cè) Ui 和 UL 值，將所測(cè)數(shù)據(jù)記 錄在自擬的表格中。 表 1 振幅/V 0.1 0.5 1 1.5 Ui/mV Uo/mV 3測(cè)量輸出電阻 ro 接上負(fù)載 RL=1.8k， 在 A 點(diǎn)加入 f=1kHz ， 信號(hào)電壓 Ui=100mV 的正弦 信號(hào)， 用示波器觀察輸出波形，用毫伏表測(cè)量放大器的輸出電壓 UL 及負(fù)載 RL，即 RL斷開時(shí)的輸出電壓 UO 的值。 則 RO=（UO/UL-1）RL. 4.測(cè)量放大器輸入電阻 ri 在 A 點(diǎn)加入 f = 1kHz 的正弦信號(hào)，用示波器觀察輸

14、出波形，用毫伏表分別測(cè) A、B 點(diǎn)對(duì)地電位 US、Ui，則 ri=UiRS/(Us-Ui) 5 測(cè)試射極跟隨其的跟隨特性 接入負(fù)載 RL=2.4k 電阻，在 A 點(diǎn)加入 f = 1kHz 的正弦信號(hào)，逐點(diǎn)增 大輸入信號(hào)幅度 Ui，用示波器監(jiān)視輸出端的信號(hào)波形。在波形不失真 時(shí)，用毫伏表測(cè)所對(duì)應(yīng)的 Ui 值和 UL，計(jì)算出 Au。 并用示波器測(cè)量輸出電壓的峰峰值 UOPP,與電壓表讀測(cè)的對(duì)應(yīng)輸出電壓 有效值比較。將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在自擬的表格中。 表 2 幅值/mV 100 200 300 400 Ui/mV Ul/mv Uopp/1.414 6.測(cè)試頻率響應(yīng)特性 保持輸入信號(hào)幅度 Ui 不變，改變

15、信號(hào)發(fā)生器的頻率（注意信號(hào)發(fā)生器的頻率發(fā) 生變化時(shí)， 其輸出電壓也將發(fā)生變化） ， 用示波器監(jiān)視放大器輸出波形，用毫伏表測(cè) 量不同頻率下的輸出電壓 UL 值，并記錄在表格中。找出電路的通頻帶。 表 3 頻率/KHz 1 0.1 0.5 1.5 Uo/Mv 實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)放大電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?l.熟悉差動(dòng)放大電路工作原理。 2.掌握差動(dòng)放大電路的基本測(cè)試方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1.雙蹤示波器 2.數(shù)字萬用表 3.信號(hào)源 三、預(yù)習(xí)要求 1.計(jì)算圖 3.1 的靜態(tài)工作點(diǎn)(設(shè) rbc=3K，=100)及電壓放大倍數(shù)。 2.在圖 3.1 基礎(chǔ)上畫出單端輸入和共模輸入的電路。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 實(shí)驗(yàn)電路如

16、圖 3.1 所示 圖圖 3.1 3.1 差動(dòng)放大原理圖差動(dòng)放大原理圖 1.測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)， (1)調(diào)零 將輸入端短路并接地，接通直流電源，調(diào)節(jié)電位器 RPl使雙端輸出電壓 V0=0。 (2)測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 測(cè)量 V1、V2、V3各極對(duì)地電壓填入表 3.1 中 表表 3.13.1 對(duì)地電壓 Vc1 Vc2 Vc3 Vb1 Vb2 Vb3 Ve1 Ve2 Ve3 測(cè)量值 （V） 2.測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)。 在輸入端加入直流電壓信號(hào) Vid=土0.1V 按表 3.2 要求測(cè)量并記錄，由測(cè)量數(shù)據(jù)算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。注意先調(diào)好 DC 信號(hào)的 OUTl 和 OUT2，使其分別為+0.1V 和

17、-0.1V，然后再接入。 3.測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)。 將輸入端 b1、b2短接，接到信號(hào)源的輸入端，信號(hào)源另一端接地。DC 信號(hào)分先后接OUTl 和 OUT2， 分別測(cè)量并填入表 5.2。 由測(cè)量數(shù)據(jù)算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。進(jìn)一步算出共模抑制比 CMRR=cdAA。 表表 3.23.2 測(cè)量及 計(jì)算值 輸入 信號(hào) Vi 差模輸入 共模輸入 共模抑制比 測(cè)量值(V) 計(jì)算值 測(cè)量值(V) 計(jì)算值 計(jì)算值 Vc1 Vc2 V0 雙 Ad1 Ad2 Ad 雙 Vc1 Vc2 V0 雙 Ac1 Ac2 AC 雙 CMRR +0.1V -0.1V 4.在實(shí)驗(yàn)板上組成單端輸入的差放電路進(jìn)行下列實(shí)

18、驗(yàn)。 (1)在圖 1 中將 b2接地，組成單端輸入差動(dòng)放大器，從 b1端輸入直流信號(hào) V=0.1V， 測(cè)量單端及雙端輸出，填表 3.3 記錄電壓值。計(jì)算單端輸入時(shí)的單端及雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。并與雙端輸入時(shí)的單端及雙端差模電壓放大倍數(shù)進(jìn)行比較。 表表 3.33.3 測(cè)量儀計(jì)算值 輸入信號(hào) 電壓值 放大倍數(shù) AV Vc1 Vc2 Vo 直流0.1V 直流0.1V 正弦信號(hào)(50mV、1KHz) (2)從 b1端加入正弦交流信號(hào) Vi=0.05V，f=1000Hz（b2接地）分別測(cè)量、記錄單端及雙端輸出電壓，填入表 3.3 計(jì)算單端及雙端的差模放大倍數(shù)。 (注意：輸入交流信號(hào)時(shí)，用示波器監(jiān)視C1

19、、C2波形，若有失真現(xiàn)象時(shí)，可減小輸入電壓值，使C1、C2都不失真為止) 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1.根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算圖 3.1 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，與預(yù)習(xí)計(jì)算結(jié)果相比較。 2.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各種接法的 Ad，并與理論計(jì)算值相比較。 3.計(jì)算實(shí)驗(yàn)步驟 3 中 AC和 CMRR 值。 4.總結(jié)差放電路的性能和特點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)四比例求和運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)四比例求和運(yùn)算電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用集成運(yùn)算放大器組成比例、求和電路。 2掌握比例、求和運(yùn)算電路的特點(diǎn)及性能。 3學(xué)會(huì)上述電路的測(cè)試和分析方法。 4掌握各電路的工作原理。 二、預(yù)習(xí)要求二、預(yù)習(xí)要求 1計(jì)算表 4.1 中的 Vo 和 Af。2估算表

20、4.3 中的理論值。 3估算表 4.4 中的理論值。4計(jì)算表 4.6 中的OV值。 5計(jì)算表 4.7 中的OV值。 三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 雙蹤示波器 一臺(tái) 萬用表 一臺(tái) 連線 若干 其中，模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱用到信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源模塊，元器件模組以及“比例求和運(yùn)算電路”模板。 四、實(shí)驗(yàn)原理及參考電路四、實(shí)驗(yàn)原理及參考電路 （一） 、比例運(yùn)算電路 1工作原理 比例運(yùn)算（反相比例運(yùn)算與同相比例運(yùn)算）是應(yīng)用最廣泛的一種基本運(yùn)算電路。 a反相比例運(yùn)算,最小輸入信號(hào)miniU等條件來選擇運(yùn)算放大器和確定外圍電路元件參數(shù)。 如下圖所示。 輸入電壓iU經(jīng)電阻 R1加到集成運(yùn)

21、放的反相輸入端，其同相輸入端經(jīng)電阻 R2接地。輸出電壓OU經(jīng) RF接回到反相輸入端。通常有： R2=R1/RF 由于虛斷，有 I+=0 ，則 u+=-I+R2=0。又因虛短，可得：u-=u+=0 由于 I-=0，則有 i1=if，可得： Fo1iRuuRuu 由此可求得反相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為： 1iiif1FioufRiuRRRuuA 反相比例運(yùn)算電路的輸出電阻為：Rof=0 輸入電阻為：Rif=R1 b同相比例運(yùn)算 輸入電壓iU接至同相輸入端，輸出電壓OU通過電阻 RF仍接到反相輸入端。R2的阻值應(yīng)為 R2=R1/RF。 根據(jù)虛短和虛斷的特點(diǎn)，可知 I-=I+=0, 則有 oFuR

22、RRu11 且 u-=u+=ui，可得：ioFuuRRR11 同相比例運(yùn)算電路輸入電阻為： iiifiuR 輸出電阻： Rof=0 以上比例運(yùn)算電路可以是交流運(yùn)算，也可以是直流運(yùn)算。輸入信號(hào)如果是直流，則需加調(diào)零電路。如果是交流信號(hào)輸入，則輸入、輸出端要加隔直電容，而調(diào)零電路可省略。 選擇集成運(yùn)算放大器時(shí)，首先應(yīng)查閱手冊(cè)，了解運(yùn)放主要參數(shù)，一般為了減小閉環(huán)增益誤差， 提高放大電路的工作穩(wěn)定性， 應(yīng)盡量選用失調(diào)溫漂小， 開環(huán)電壓增益高， 輸入電阻高，輸出電阻低的運(yùn)算放大器。 特別是在交流放大時(shí)，為減小放大電路的頻率失真和相位失真（動(dòng)態(tài)誤差） ，集成運(yùn)算放大器的增益帶寬積 GB和轉(zhuǎn)換速度 SR 必

23、須滿足以下關(guān)系： 式中 fmax為輸入信號(hào)最高工作頻率，Uomax為最大輸出電壓幅值 對(duì)于同相比例電路運(yùn)算電路，還要特別注意存在共模輸入信號(hào)的問題，也就是說，要求集成運(yùn)算放大器允許的共模輸入電壓范圍必須大于實(shí)際的共模輸入信號(hào)幅值。 并要求有很高的共模抑制比。 （二）求和運(yùn)算電路 1反相求和 基本電路如下圖所示 根據(jù)“虛短” 、 “虛斷”的概念 當(dāng) R1=R2=R，則 12()FoiiRuuuR 2同相求和 由讀者自己分析。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1電壓跟隨器 實(shí)驗(yàn)電路如圖 8-1 所示，接好線之后，接 12V 的直流電源。 圖圖 4-1 電壓跟隨器電壓跟隨器 （1）按表 4.1 內(nèi)容實(shí)驗(yàn)并

24、測(cè)量記錄。 表表 4.1 ( )IV V -2 -0.5 0 +0.5 1 ( )OV V LR=1 LR=5 （2）斷開直流信號(hào)源，在輸人端加入頻率100,0.5ifHz VV的正弦信號(hào)，用毫伏表測(cè)量輸出端的信號(hào)電壓OV并用示波器觀察OV、iV的相位關(guān)系，記錄于表 4.2 中。 表 4.2 Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA 實(shí)測(cè)值 計(jì)算值 2反相比例放大器 實(shí)驗(yàn)電路如圖 4-2 所示。接好電路后，接 12v的直流電源。 圖圖 4-2 反相比例放大器反相比例放大器 （1）按表 4.3 內(nèi)容實(shí)驗(yàn)并測(cè)量記錄。 表 4.3 直流輸入電壓 Ui（mV） 30 100 300 100

25、0 輸出電壓 Uo 理論估算（mV） 實(shí)測(cè)值（mV） 誤差 （2）斷開直流傳號(hào)源，在輸入端加人頻率100,0.5ifHz VV的正弦信號(hào)，用毫伏表測(cè)量輸出端的信號(hào)電壓 Vo 并用示波器觀察 Vo,Vi 的相位關(guān)系，記錄于表 4.5 中。 表 4.5 Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA 實(shí)測(cè)值 計(jì)算值 （3）測(cè)量圖 4-2 電路的上限截止頻率。 3同相比例放大器 電路如圖 4-3 所示。 （1）按表 4.6 實(shí)驗(yàn)測(cè)量并記錄。 圖圖 4-3 同相比例放大器同相比例放大器 表 4.6 直流輸入電壓 Ui（mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓 Uo 理論估算（m

26、V） 實(shí)測(cè)值（mV） 誤差 （2）斷開直流信號(hào)源，在輸人端加入頻率100,0.5ifHz VV的正弦信號(hào)，用毫伏表測(cè)量輸出端的信號(hào)電壓 Vo 并用示波器觀察 Vo，Vi 的相位關(guān)系，記錄于表 4.7 中。 表 4.7 Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA 實(shí)測(cè)值 計(jì)算值 （3）測(cè)出電路的上限截止頻率 4反相求和放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 4-4 所示。 按表 4.8 內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并與預(yù)習(xí)計(jì)算比較。 表 4.8 Vi1（V） 0.3 -0.3 Vi1（V） 0.2 0.2 Vo（V） 圖圖 4-4 反相求和放大電路反相求和放大電路 5雙端輸入求和放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 4-5

27、所示。 按表 4.9 要求實(shí)驗(yàn)并測(cè)量記錄。 表 4.9 Vi1（V） 1 2 0.2 Vi1（V） 0.5 1.8 -0.2 Vo（V） 圖圖 4-5 雙端輸入求和電路雙端輸入求和電路 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1總結(jié)本實(shí)驗(yàn)中 5 種運(yùn)算電路的特點(diǎn)及性能。 2分析理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的原因。 七、思考題七、思考題 1運(yùn)算放大器在同相放大和反相放大時(shí)，在接法上有什么異同點(diǎn)？同相放大器若把反饋電路也接到同相端行不行？為什么？ 2 （設(shè)計(jì)）用反相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn) Uo= -4Ui,Rif=10k 3用同相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn) Uo=5Ui 4實(shí)現(xiàn) Uo=Auf(Ui2-Ui1)電路。要求 Au

28、f=4 ,Rif=10k 以上輸入信號(hào)大小，交、直流自定。 實(shí)驗(yàn)五 積分與微分電路實(shí)驗(yàn) 一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1進(jìn)一步了解運(yùn)算放大器的性質(zhì)與特點(diǎn)，用集成運(yùn)算放大器組成積分，微分電路。 2學(xué)會(huì)上述電路的測(cè)試和分析方法。 二、二、實(shí)驗(yàn)儀器 1模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱。 2雙蹤示波器。 三、三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1. 積分電路 圖5-1 積分電路 （1）連接電路，將頻率為500Hz（T = 2mS）、幅值為4V的方波接入輸入U(xiǎn)i。用示波器測(cè)量輸出Uo波形的幅值并與理論值相比較。完成下表。 表5-1 （2）將輸入波形換成同頻率幅值適當(dāng)?shù)恼也?，在輸出不失真的情況下，觀察其相位變化和幅值隨頻率的變化。完成下表。 表

29、52 2微分電路 圖5-2 微分電路 連接電路，將頻率為500Hz（T = 2mS）的正弦波接入U(xiǎn)i，在輸出不失真的情況下，觀察Uo相位變化和幅值隨頻率的變化。完成下表。 表53 實(shí)驗(yàn)六波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)六波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 一、任務(wù)一、任務(wù) 利用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器， 能產(chǎn)生正弦波、 方波、 三角波、鋸齒波等信號(hào)，其系統(tǒng)框圖如圖所示。 二、二、要求要求 1 不使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)以下功能： （1）至少能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種周期性波形；在示波器上可以清晰地看清楚每種波形。20 分 （2）輸出信號(hào)的頻率可通過按鈕調(diào)節(jié)； （范圍越大越好）20 分 （3）輸出信號(hào)的幅度可通

30、過按鈕調(diào)節(jié)； （范圍越大越好）20 分 （4）輸出信號(hào)波形無明顯失真；10 分 （5）穩(wěn)壓電源自制。10 分 （6）其他 2 種擴(kuò)展功能。20 分 信號(hào)產(chǎn)生 參數(shù)調(diào)整 穩(wěn)壓電源 信號(hào)放大 信號(hào)輸出 實(shí)驗(yàn)七 整流濾波與并聯(lián)穩(wěn)壓電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉單相半波、全波、橋式整流電路。 2、觀察了解電容濾波作用。 3、了解并聯(lián)穩(wěn)壓電路。 二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 1、示波器 2、數(shù)字萬用表 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、半波整流、橋式整流電路實(shí)驗(yàn)電路分別如圖 7-1，圖 7-2 所示。分別接二種電路，用示波器觀察 V2及 VL 的波形，并測(cè)量 V2 、VD 、VL 。 圖

31、7-1 圖 7-2 2、電容濾波電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 7-3 圖 7-3 電容濾波電路 (1)分別用不同電容接入電路，RL先不接，用示波器觀察波形，用電壓表測(cè) VL并記錄。 (2)接上 RL，先用 RL= lK，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)并記錄。 (3)將 RL 改為 150，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。 3、并聯(lián)穩(wěn)壓電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 7-4 所示。 (1)電源輸入電壓不變，負(fù)載變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。 7-4 并聯(lián)穩(wěn)壓電路 改變負(fù)載電阻 RL 使負(fù)載電流 IL=lmA、5mA、l0mA 分別測(cè)量 VL、VR、IL、IR ，計(jì)算電源輸出電阻。 (2)負(fù)載不變，電源電壓變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。 用可調(diào)的直流電壓變化模擬 220

32、V 電源電壓變化，電路接入前將可調(diào)電源調(diào)到 l0V,然后調(diào)到 8V、9V、llV、l2V，按表 7-1 內(nèi)容測(cè)量填表，并計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)。 表 7-1 Vi VL (V) IR (mA) IL (mA) 10V 8V 9V 11V 12V 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)算。 2、 圖 7-4 所示電路能輸出電流最大為多少?為獲得更大電流應(yīng)如何選用電路元器件及參數(shù)? 實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握電壓源與電流源外特性的測(cè)試方法。 2.驗(yàn)證電壓源與電流源等效變換的條件。 二、原理說明二、原理說明 1.能向外電

33、路輸送定值電壓的裝置被稱為電壓源。理想電壓源的內(nèi)阻為零，其輸出電壓值與流過它的電流的大小和方向無關(guān)， 即不隨負(fù)載電流而變； 流過它的電流是由定值電壓和外電路共同決定的。它的外特性即伏安特性 Uf(I)是一條平行于 I 軸的直線。而具有一定內(nèi)阻值的非理想電壓源， 其端電壓不再如理想電壓源一樣總是恒定值了， 而是隨負(fù)載電流的增加而有所下降。 一個(gè)質(zhì)量高的直流穩(wěn)壓電源，具有很小的內(nèi)阻，故在一定的電流范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電壓源。 非理想電壓源的電路模型是由理想電壓源 Us 和內(nèi)阻 Rs 串聯(lián)構(gòu)成的， 如圖 4-1 所示， 其輸出電壓 UUsI Rs 2.能向外電路輸送定值電流的裝置被稱為電流源

34、。理想電流源的內(nèi)阻為無窮大，其輸出電流與其端電壓無關(guān)，即不隨負(fù)載電壓而變；電流源兩端的電壓值是由定值電流Is 和外電路共同決定的。它的伏安特性 If(U)是一條平行于 U 軸的直線。對(duì)于非理想的電流源，因其內(nèi)阻值不是無窮大，輸出電流不再是恒定值，而是隨負(fù)載端電壓的增加有所下降。一個(gè)質(zhì)量高的恒流源其內(nèi)阻值做得很大，在一定的電壓范圍內(nèi)，可將它視為一個(gè)理想的電流源。 非理想電流源的電路模型是由理想電流源 Is 和內(nèi)阻 Rs 并聯(lián)構(gòu)成的， 如圖 4-2 所示， I=LRRsIsRs. 3.一個(gè)實(shí)際的電源， 就其外部特性而言，即可以看成是一個(gè)電壓源，又可以看成是一個(gè)電流源。若視為電壓源，則可用一個(gè)理想的

35、電壓源 Us 與一個(gè)電阻 Ro 相串聯(lián)的組合來表示；若視為電流源，則可用一個(gè)理想電流源Is 與一電導(dǎo) go相并聯(lián)的給合來表示，若 它們向同樣大小的負(fù)載提供同樣大小的電流和端電壓， 則稱這兩個(gè)電源是等效的， 即具有相同的外特性。 圖4-1 電壓源的電路模型 圖 4-2 電流源的電路模型 一個(gè)非理想電壓源與一個(gè)非理想電流源等效變換的條件為 Is Us / Ro， go1 / Ro 或 Us Is / go， Ro1 / go 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序號(hào) 名 稱 型號(hào)與規(guī)格 數(shù)量 備 注 1 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 0-30V 1 RTDG-1 2 可調(diào)直流恒流源 0-500mA 1 RTDG-1 3 直流數(shù)字電壓表 1 RTT01 4 直流數(shù)字毫安表 1 RTT01 5 萬用表 MF-30 1 另備 6 電阻器 51,1k,200 各 1 RTDG-08 7 可調(diào)電阻箱 0-999