模擬電路-模電實(shí)驗(yàn)報(bào)告改

1、.來(lái)茵 2014302364西北工業(yè)大學(xué)模擬電子技術(shù)仿真與實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè) 姓名：來(lái)茵班級(jí)：09051401學(xué)號(hào)：2014302364 姓名：閆婧文班級(jí)：09091401學(xué)號(hào)：2014302474目錄2.1晶體管共射極單管放大器2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理2三、實(shí)驗(yàn)步驟4四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果72.5 多級(jí)負(fù)反饋放大器的研究9一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理及電路10三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容12四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果132.7集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用14一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4二、實(shí)驗(yàn)原理14三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容162.8 RC文氏電橋振蕩器17一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二、實(shí)驗(yàn)原理17三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容18四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果202.10 矩形波發(fā)生器17一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二

2、、實(shí)驗(yàn)原理17三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容18四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果204.3 溫度控制電路17一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二、實(shí)驗(yàn)原理17三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容18四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果20五、實(shí)驗(yàn)思考與討論·····································&#

3、183;·······················2.1晶體管共射極單管放大器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用multisim仿真軟件分析單級(jí)放大器主要性能指標(biāo)的方法。2、掌握晶體管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試和調(diào)整方法，觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響。3、測(cè)量放大器的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路如圖2.11所示，采用基極固定分壓式偏置電路。電路在接

4、通直流電源Vcc而未加入信號(hào)（Vi=0）時(shí)，三極管三個(gè)極電壓和電流稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，即VBQ=R2VCC/(R2+R3+R7) （2.1-1）ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4 （2.1-2）IBQ=IEQ/ （2.1-3）VCEQVCCICQ（R5R4） （2.1-4）1、 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇和測(cè)量放大器的基本任務(wù)是不失真的放大小信號(hào)。為了獲得最大不失真輸出電壓，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點(diǎn)。若工作點(diǎn)選的太高，則容易引起飽和失真；而選的太低，又易引起截止失真。靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量是指在接通電源電壓后放大器輸入端不加信號(hào)時(shí)，測(cè)量晶體管的集電極電流ICQ和管壓降VCEQ。

5、其中VCEQ可直接用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)C-E極間的電壓既得，而ICQ的測(cè)量則有直接法和間接法兩種：（1） 直接法：將萬(wàn)用表電流檔串入集電極電路直接測(cè)量。此法精度高，但要斷開(kāi)集電極回路，比較麻煩。（2） 間接法：用萬(wàn)用表直流電壓檔先測(cè)出R5上的壓降，然后根據(jù)已知R5算出ICQ，此法簡(jiǎn)單，在實(shí)驗(yàn)中常用，但其測(cè)量精度差。為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的電壓表。當(dāng)按照上述要求搭好電路，在輸入端引入正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出。靜態(tài)工作點(diǎn)具體的調(diào)節(jié)步驟如下：現(xiàn)象出現(xiàn)截止失真出現(xiàn)飽和失真兩種失真都出現(xiàn)無(wú)失真動(dòng)作減小R增大R減小輸入信號(hào)加大輸入信號(hào)根據(jù)示波器上觀察到的現(xiàn)象，做出不同的調(diào)整動(dòng)作，反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)加

6、大輸入信號(hào)，兩種失真都出現(xiàn)，減小輸入信號(hào)，兩種失真同時(shí)消失，可以認(rèn)為此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正好處于交流負(fù)載線的中點(diǎn)，就是最佳的靜態(tài)工作點(diǎn)。去掉輸入信號(hào)，測(cè)量此時(shí)的VCQ,就得到了靜態(tài)工作點(diǎn)。2、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量電壓放大倍數(shù)是指放大器的輸入電壓Ui輸出電壓Uo之比AV=UO/Ui （2.1-5）用示波器分別測(cè)出UO和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍數(shù)，電壓放大倍數(shù)與負(fù)載R6有關(guān)。3、輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量（1）輸入電阻Ri用電流電壓法測(cè)得，電路如圖2.1-3所示。在輸入回路中串接電阻R=1k，用示波器分別測(cè)出電阻兩端電壓Vi和Vs，則可求得輸入電阻Ri為Ri=Vi/Ri=Vi×R/

7、（Vs-Vi） （2.1-6）圖2.1-3電阻R不宜過(guò)大，否則引入干擾；也不宜過(guò)小，否則誤差太大。通常取與Ri同一數(shù)量級(jí)。（2）輸出電阻Ro可通過(guò)測(cè)量輸出端開(kāi)路時(shí)的輸出電壓Vo，帶上負(fù)載R6后的輸出電壓Vo。Ro=（Vo/Vo-1）×R6 （2.1-7）三、實(shí)驗(yàn)步驟（一） 計(jì)算機(jī)仿真部分1、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量(1) 如圖，示波器A通道接放大器輸入信號(hào),B通道接放大器輸出信號(hào)。 (2) 在輸入端加入1kHz,幅度為20mV(峰-峰值)，頻率為1kHz的正弦波,幅度為10mV。調(diào)節(jié)電位器,使示波器所顯示的輸出波形達(dá)到最大不失真。(3) 撤掉信號(hào)發(fā)生器,使輸入信號(hào)電壓=0,用萬(wàn)用表測(cè)量

8、三極管三個(gè)極分別對(duì)地的電壓，根據(jù) ,算出。理論估算值實(shí)際測(cè)量值將測(cè)量值記錄于下表中,并與估算值進(jìn)行比較。2、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量輸入信號(hào)是1kHz，幅度是20mVpp正弦信號(hào)，利用實(shí)驗(yàn)原理中的公式AV=UO/Ui分別計(jì)算輸出端開(kāi)路和R6=2k時(shí)的電壓放大倍數(shù)，并用示波器雙蹤觀察Vo和Vi的相位關(guān)系。3、輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量（1）用示波器分別測(cè)出電阻兩端的Vs和Vi，用式（2.1-6）便可計(jì)算Ri的大小。如圖2.1-11所示。圖2.1-11（2）根據(jù)測(cè)得的負(fù)載開(kāi)路時(shí)的電壓Vo和接上2k電阻時(shí)的輸出電壓Vo，用式（2.1-7）可算出輸出電阻Ro。將2,3的結(jié)果記錄于下表理論估算實(shí)際測(cè)量參數(shù)ViV

9、oAVRiRoViVoAVRiRo負(fù)載開(kāi)路RL=2k（二）實(shí)驗(yàn)室操作部分1、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量（1）按照實(shí)驗(yàn)電路在面包板上連接好，布線要整齊、均勻，便于檢查；鏡檢查無(wú)誤接通12V直流電源。（2）在放大電路輸入端加入1KHz、幅度為20mV的正弦信號(hào)，輸出端接示波器，調(diào)節(jié)電位器，使示波器所顯示的輸出波形不失真，然后關(guān)掉信號(hào)發(fā)生器的電源，使輸入電壓Vi=0，用萬(wàn)用表測(cè)量三極管三個(gè)極分別對(duì)地電壓，VE，VB，VC，VCEQ，ICQ,根據(jù)I=V/R算出I=I。記錄測(cè)量值，并與估算值進(jìn)行比較。理論估算值實(shí)際測(cè)量值VBVCVEVCEICVBVCVEVCEIC 2、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量(1)打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器

10、的電源，輸入信號(hào)頻率為1KHz、幅度為20mV的正弦信號(hào)，輸出端開(kāi)路時(shí)，用示波器分別測(cè)出Vi,Vo的大小，然后根據(jù)式（2.1-5）算出電壓放大倍數(shù)。（2）放大器輸入端接入2k的負(fù)載電阻R6，保持輸入電壓Vi不變，測(cè)出此時(shí)的輸出電壓Vo，并算出此時(shí)的電壓放大倍數(shù)，分析負(fù)載對(duì)放大電路電壓放大倍數(shù)的影響。（3）用示波器雙蹤觀察Vo和Vi的波形，比較它們之間的相位關(guān)系。3、輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量（1）用示波器分別測(cè)出電阻兩端的電壓V和V，利用式（2.1-6）便可算出放大電路的輸入電阻Ri的大小。（2）根據(jù)測(cè)得的負(fù)載開(kāi)路時(shí)輸出電壓Vo和接上負(fù)載時(shí)的輸出電壓Vo，利用式（2.1-7）便可算出放大電路的輸

11、出電阻Ro。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。理論估算實(shí)際測(cè)量參數(shù)ViVoAVRiRoViVoAVRiRo負(fù)載開(kāi)路RL=2k實(shí)際測(cè)量值2.75V7.811V2.104V5.707V2.09mA四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果靜態(tài)工作點(diǎn)放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試、計(jì)算結(jié)果（仿真）實(shí)際測(cè)量值參數(shù)ViV0AVViRi負(fù)載開(kāi)路14.14mV1840mV1307.754mV1217RL=2k14.14mV932.1mV667.794mV1180電壓放大倍數(shù)測(cè)量（RL=）2.5 多級(jí)負(fù)反饋放大器的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握用仿真軟件研究多級(jí)負(fù)反饋放大電路。（2）學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用，掌握多級(jí)集成運(yùn)放電路的工作特點(diǎn)。（3）研究負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影

12、響，掌握負(fù)反饋放大器性能指標(biāo)的測(cè)試方法。測(cè)試開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓反饋系數(shù)和 通頻帶；比較電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和通頻帶在開(kāi)環(huán)和閉環(huán)時(shí)的差別；觀察負(fù)反饋對(duì)非線性失真的改善。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（1）電路圖：（2）放大器的基本參數(shù)：1）開(kāi)環(huán)參數(shù)： 將反饋之路的A點(diǎn)與P點(diǎn)斷開(kāi)、與B點(diǎn)相連，便可得到開(kāi)環(huán)時(shí)的放大電路。由此可測(cè)出開(kāi)環(huán)時(shí)的放大電路的電壓放大倍數(shù)AV、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、反饋網(wǎng)路的電壓反饋系數(shù)Fv和通頻帶BW，即： 式中：VN為N點(diǎn)對(duì)地的交流電壓；Vo為負(fù)載RL開(kāi)路時(shí)的輸出電壓；Vf為B點(diǎn)對(duì)地的交流電壓；fH和fL分別為放大器的上、下限頻率，其定

13、義為放大器的放大倍數(shù)下降為中頻放大倍數(shù)的時(shí)的頻率值，即2）閉環(huán)參數(shù)：通過(guò)開(kāi)環(huán)時(shí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓反饋系數(shù)Fv和上、下限頻率fH、fL，可以計(jì)算求得多級(jí)負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AVf、輸入電阻Rif、輸出電阻Rof和通頻帶BWf的理論值，即測(cè)量放大電路的閉環(huán)特性時(shí)，應(yīng)將反饋電路的A點(diǎn)與B點(diǎn)斷開(kāi)、與P點(diǎn)相連，以構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)需要適當(dāng)增大輸入信號(hào)電壓Vi，使輸出電壓Vo（接入負(fù)載RL時(shí)的測(cè)量值）達(dá)到開(kāi)環(huán)時(shí)的測(cè)量值，然后分別測(cè)出Vi、VN、Vf、BWf和Vo（負(fù)載RL開(kāi)路時(shí)的測(cè)量值）的大小，并由此得到負(fù)反饋放大電路閉環(huán)特性的實(shí)際測(cè)量值為上

14、述所得結(jié)果應(yīng)與開(kāi)環(huán)測(cè)試時(shí)所計(jì)算的理論值近似相等，否則應(yīng)找出原因后重新測(cè)量。在進(jìn)行上述測(cè)試時(shí)，應(yīng)保證各點(diǎn)信號(hào)波形與輸入信號(hào)為同頻率且不失真的正弦波，否則應(yīng)找出原因，排除故障后再進(jìn)行測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.負(fù)反饋放大器開(kāi)環(huán)和閉環(huán)參數(shù)的測(cè)試1）開(kāi)環(huán)基本參數(shù)測(cè)量 1.按電路圖連線，檢查無(wú)誤后接通電源。 2.將A,P點(diǎn)斷開(kāi)，與B點(diǎn)相連，使放大器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，將信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)為1kHZ，8mVPP正弦波，然后接入放大器輸入端，用示波器觀察輸入和 輸出的波形。 3.接入負(fù)載Rl,用示波器測(cè)出Vi,Vn,Vf,Vo,記入表格中。4.將負(fù)載Rl開(kāi)路保持輸出電壓vi的大小不變，用示波器測(cè)出輸出vo記入表格中。 5

15、.保持輸入信號(hào)幅度不變化，逐漸增加輸入信號(hào)頻率，直到輸出波形減小到原來(lái)的0.707倍，此時(shí)信號(hào)頻率為上限頻率fH,逐漸縮小輸入信號(hào)頻率，測(cè)得下線頻率Fl。計(jì)入表格 6.由卻測(cè)試結(jié)果，根據(jù)式（2.5.1）存儲(chǔ)算出放大電路開(kāi)環(huán)時(shí)的Av Ri Ro BW和Fv的值，并由式（2.5-3）計(jì)算放大器閉環(huán)時(shí)的Avf,Rif,Rof和BW的的理論值，記入表中。2）閉環(huán)基本參數(shù)的測(cè)量 1.將圖2.5.3中的A與B斷開(kāi)，與P點(diǎn)相連，使放大電路處于閉環(huán)狀態(tài) 2.接入負(fù)載Rl，保持輸入電壓Vo達(dá)到開(kāi)環(huán)時(shí)的測(cè)量值，用示波器分別測(cè)出Vi Vn Vof的值，記入表中。 3.將負(fù)載Rl開(kāi)路，保持輸入電壓Vi的大小不變，用示

16、波器分別測(cè)出Vo的值，記入表中。 4.閉環(huán)時(shí)放大器的頻率測(cè)試同開(kāi)環(huán)時(shí)的測(cè)試，即重復(fù)開(kāi)環(huán)測(cè)試5步 5.由上述結(jié)果根據(jù)式（2.5-4）計(jì)算出閉環(huán)時(shí)的Avf Rif Rof和Fv的實(shí)際值記入表中。2.負(fù)反饋對(duì)線性失真的改善作用（1）將圖2.5.3的電路開(kāi)環(huán)，逐步加大VI的幅度，使輸出信號(hào)失真。記錄失真波形。（2）將電路閉環(huán)，觀察輸出情況。并適當(dāng)增加Vi的幅度，使輸出幅度接近開(kāi)環(huán)時(shí)的失真波形的幅度。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表2.51 負(fù)反饋放大電路實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)Vi/mVVN/mVVf/mV/VV0/V開(kāi)環(huán)測(cè)試44.15/0.780.73/閉環(huán)測(cè)試44.878.120.7680.728/開(kāi)環(huán)測(cè)試267

17、k349.32/閉環(huán)測(cè)試45.98k280.22/2.7集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解并掌握由運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。（2）掌握集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用，為綜合應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)放是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合器件。當(dāng)外部接入有不同的線性或非線性元器件組成的輸入負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活的實(shí)現(xiàn)各種函數(shù)關(guān)系，在線性應(yīng)用方面，可組成加法、減法、比例。積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想的，即在一般討論中，以下三條基本結(jié)論是普遍使用的：1）開(kāi)環(huán)電壓增益Av=2）運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電壓近似相等，即，稱為“虛短”。

18、3）運(yùn)放的同相和反相兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即，稱為“虛斷”。應(yīng)用理想運(yùn)放的三條基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路計(jì)算，得出本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（1）反相加法電路。電路如下圖所示，輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是當(dāng)時(shí)。（2）差動(dòng)放大電路（減法器）。減法器實(shí)際上是反相加法器和同相加法器的組合。如圖所示的電路中，有當(dāng)，時(shí)，有如下關(guān)系：三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 反相比例運(yùn)算電路 若V0=-10VI 則需RF=100K，R1=10K，R2=9K 2 差分放大電路 若VO=5(VI2-VI1) 則需RF=100K,R1=R2=20K,R3=100K3 反相加法電路若VO=-(10VI1+5VI2) 則需RF=100K,R1=10K,

19、R2=20K,R3=5.8K四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果RFR1R2R3VI1VI2AUVO反相100K10K5.8K/500mV 1000HZ/V0=-10VI5V差動(dòng)100K20K20K100K500mV 1000HZ1000mV1000HZVO=5(VI2-VI1)7.5V反相加法100K10K20K5.8K500mV1000HZ300mV1000HZVO=-(10VI1+5VI2) -6.5V2.8 RC文氏電橋振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件。 (2)學(xué)會(huì)測(cè)量、調(diào)試振蕩器。二、實(shí)驗(yàn)原理文氏電橋振蕩器是一種較好的正弦波產(chǎn)生電路，適用于產(chǎn)生頻率小于1MHz，頻率范圍寬，波

20、形較好的低頻振蕩信號(hào)。因?yàn)闆](méi)有輸入信號(hào)，為了產(chǎn)生正弦波，必須在電路里加入正反饋。下圖是用運(yùn)算放大器組成的電路，圖中R3,R4構(gòu)成負(fù)反饋支路，R1，R2，C1，C2的串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成正反饋支路并兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，二極管構(gòu)成穩(wěn)幅電路。調(diào)節(jié)電位器Rp可以改變負(fù)反饋的深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。二極管D1，D2要求溫度穩(wěn)定性好且特性匹配，這樣才能保證輸出波形正負(fù)半周對(duì)稱，同時(shí)接入R4以消除二極管的非線性影響。若R1=R2，C1=C2，則振蕩頻率為f0=1/2RC，正反饋的電壓與輸出電壓同相位，且正反饋系數(shù)為1/3。為滿足電路的起振條件放大器的電壓放大倍數(shù)AV > 3，其中AV = 1+R

21、5/ =Rp+R4。由此可得出當(dāng)R5 >2R3時(shí)，可滿足電路的自激振蕩的振幅起振條件。在實(shí)際應(yīng)用中R5應(yīng)略大于R3，這樣既可以滿足起振條件，又不會(huì)因其過(guò)大而引起波形嚴(yán)重失真。此外，為了輸出單一的正弦波，還必須進(jìn)行選頻。由于振蕩頻率為f0=1/2RC，故在電路中可變換電容來(lái)進(jìn)行振蕩頻率的粗調(diào)，可用電位器代替R1，R2來(lái)進(jìn)行頻率的細(xì)調(diào)。電路起振后，由于元件參數(shù)的不穩(wěn)定性，如果電路增益增大，輸出幅度將越來(lái)越大，最后由于二極管的非線性限幅，這必然產(chǎn)生非線性失真。反之，如果增益不足，則輸出幅度減小，可能停振，為此振蕩電路要有一個(gè)穩(wěn)幅電路。圖中兩個(gè)二極管主要是利用二極管的正向電阻隨所加電壓而改變的特

22、性，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋深度。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）計(jì)算機(jī)仿真部分（1）按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好仿真電路。（2）啟動(dòng)仿真，用示波器觀測(cè)有無(wú)正弦波輸出。若無(wú)輸出，可調(diào)節(jié)Rp使V0為伍明顯失真的正弦波，并觀察V0的值是否穩(wěn)定。（3）保持其他參數(shù)不變，分別測(cè)量C1=C2=0.01F V0和Vf的有效值及頻率，記錄在表中。（二）實(shí)驗(yàn)室操作部分一，按圖連接好電路，并仔細(xì)檢查確保電路沒(méi)有錯(cuò)誤。（1）按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好仿真電路。（2）接通電源用示波器觀測(cè)有沒(méi)有正弦波輸出。調(diào)節(jié) Rp，使輸出波形從無(wú)到有直至不失真。記錄臨界起振，正弦波輸出及出現(xiàn)失真情況下得Rp值。將結(jié)果記錄至表中。（3）調(diào)節(jié)電位器 Rp，使輸出波形幅度數(shù)值

23、最大且不失真，分別測(cè)量出輸出電壓V0并將結(jié)果記錄至表中。（4）保持其他參數(shù)不變，分別測(cè)量C1=C2=0.01F V0和Vf的有效值及頻率，記錄在表中。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 仿真數(shù)據(jù)VfV0fH /fLC1=C2=0.01F1.333V3.906V1.56kHz起振波形穩(wěn)定波形 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 起振正弦波輸出臨界失真f/kHz1.5791.5721.5Rp/k57.59.2V0/V1.2898.0011.4VfV0FoC1=C2=0.01F1.33V436V1.5kHzfo理論值為1.591kHZ實(shí)際測(cè)量值為 1.5kHZ2.10 矩形波發(fā)生器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)用集成運(yùn)算放大器組成矩形波發(fā)生器的工作原理2

24、掌握集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用，為綜合應(yīng)用奠定基礎(chǔ)3 進(jìn)一步熟悉仿真軟件的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 在熟悉放大器的基本運(yùn)算的基礎(chǔ)上了解有運(yùn)放組成的電壓比較器和占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器。 1）電壓比較器： 電壓比較器是用來(lái)比較兩個(gè)電壓大小的電路，輸入信號(hào)為模擬電壓，輸出信號(hào)一般只有高電平和地電平兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電壓。利用電壓比較器可將各種周期性信號(hào)轉(zhuǎn)化為矩形波，通常用于越限報(bào)警，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波形變換等場(chǎng)合。 比較器電路的運(yùn)放一般工作在開(kāi)環(huán)或正反饋條件下，運(yùn)放的輸出電壓只有正和負(fù)兩種飽和值，即運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)。在這種情況下，運(yùn)放輸入端虛短的結(jié)論不再適用，但虛斷的結(jié)論仍然可用（由于運(yùn)放的輸入電阻很大）即

25、滿足如下關(guān)系： 當(dāng)V->V+時(shí)，Vo=Vol（低電平） 當(dāng)V-<V+時(shí)，Vo=Voh（高電平）反向遲滯比較器電路如圖所示，其中R2將Vo反饋到運(yùn)放同相端與R1一起構(gòu)成正反饋。其工作原理為：當(dāng)Vo幅度改變時(shí)，A點(diǎn)的電壓V+也隨之改變。若Vo為正 VA=R2/(R2+Rf)*Vo       則當(dāng)Vi>Va后，即V->V+。即由正變成負(fù)。此時(shí)A點(diǎn)的電壓也變成負(fù)值，為-VA，只有當(dāng)Vi下降到此值以下時(shí)，即V-<V+，才能使VO再度回到高電平。于是可得圖所示的遲滯特性。VA與-VA的差稱為回差

26、，改變R2即可改變回差的大小。 2）波形產(chǎn)生電路：圖2.10-3是由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的輸出脈沖寬度可調(diào)的矩形波發(fā)生器。設(shè)接通電源后輸出電壓Vo=Vz二極管D1導(dǎo)通，D2截止，Vo經(jīng)R3向C充電，充電時(shí)間常數(shù)為R3C。當(dāng)電容兩端Vc略大于同向輸入端電壓Vp時(shí)，輸出電壓Vo跳變?yōu)?Vz，二極管D1截止，D2導(dǎo)通，電容經(jīng)R4向輸出端放電，放電常數(shù)為R4C。當(dāng)Vc略小于Vp時(shí)，輸出電壓Vo跳變?yōu)閂z。如此周而復(fù)始，隨著電容的充放電，輸出電壓Vo不斷翻轉(zhuǎn)，形成矩形波，如圖所示2.10-3(b)所示?？梢?jiàn)，調(diào)節(jié)電位器Rp，改變R3的大小，即可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。但由于受運(yùn)算放大器上升速率的限制，不能得到

27、太窄的矩形波。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.計(jì)算機(jī)仿真部分占空比可調(diào)的方波 1. 調(diào)出圖中所示元器件，單擊菜單欄的place,選Component，再?gòu)膹棾龅膶?duì)話框的group欄中選Diodes，F(xiàn)amily欄中選DIODE，在Component欄中選1BH62,調(diào)出二極管。 2.將A,P點(diǎn)斷開(kāi)，與B點(diǎn)相連，使放大器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，將信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)為1kHZ，8mVPP正弦波，然后接入放大器輸入端，用示波器觀察輸入和 輸出的波形。 3.接入負(fù)載Rl,用示波器測(cè)出Vi,Vn,Vf,Vo,記入表格中。4.將負(fù)載Rl開(kāi)路保持輸出電壓vi的大小不變，用示波器測(cè)出輸出vo記入表格中。 5.保持輸入信號(hào)幅度不變化，逐漸

28、增加輸入信號(hào)頻率，直到輸出波形減小2.實(shí)驗(yàn)室操作部分占空比可調(diào)的方波1.按圖2.10-3（a）所示連線，檢查無(wú)誤后接通直流電源。2.用示波器觀察Vo,Vc的波形畫下波形，比較他們的相位關(guān)系。3.用示波器測(cè)出Vo,Vc的幅值和頻率。4.調(diào)節(jié)電位器Rp，用示波器觀察輸出電壓Vo的變化，當(dāng)T1=T2時(shí)，測(cè)量電阻R3的大小，分析實(shí)際值和理論值的誤差。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 矩形波發(fā)生器實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)幅值/Vpp頻率/HZVo6.94841Vc13.80341 Vo和Vc相位相同。 當(dāng)占空比為50%時(shí)，R3=100K 實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)R3=100K時(shí)2，占空比為50% 矩形波發(fā)生器仿真數(shù)據(jù)幅值/Vpp頻率/HZVo7

29、.01240.8Vc13.74540.8 Vo和Vc相位相同。 當(dāng)占空比為50%時(shí)，R3=100K 實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)R3=100K時(shí)2，占空比為50%4.3溫度控制電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解傳感器的基本知識(shí)，掌握溫度傳感器的基本用法（2）了解有關(guān)控制的基本知識(shí)（3）掌握根據(jù)溫度傳感器來(lái)設(shè)計(jì)控制電路得基本思路二、設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求（1）電源：+12V或士12V單雙電源供電均可（2）要求溫度設(shè)定范圍為-20+130，溫度非線性誤差不得超過(guò)士5。（3）控制部分：監(jiān)控溫度高于設(shè)定的上限溫度或者低于設(shè)定的下限溫度，分別點(diǎn)亮不同顏色的二極管。三 、實(shí)驗(yàn)原理（1）溫度傳感器 集成芯片LM35。LM35是美國(guó)

30、國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的集成電路溫度傳感器設(shè)備系列產(chǎn)品之一，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度呈線性關(guān)系。因而，從使用角度來(lái)看，LM35與用開(kāi)爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處，LM35無(wú)需外部校準(zhǔn)或微調(diào)，可以提供常用的室溫溫度。特點(diǎn)與基本參數(shù)：直接與攝氏溫度校準(zhǔn)；線性比例因數(shù)：+10.0mv/攝氏度；額定全工作范圍：4-30V；漏電電流：小于60uA;低自發(fā)熱量，在靜止空氣中：0.08攝氏度；非線性特性：+_1/4攝氏度；應(yīng)用，若R=-Vs/50uVout=+1500mv (+150攝氏度） =+250mv（+25攝氏度) =-550mv（-55攝氏度） 如圖所示，利用計(jì)算出的電阻和滑動(dòng)變阻器，使得輸出電壓范圍確定位于在 -550mv到+1500mv之間溫度越大，電阻越小，電壓為正 溫度越小，電阻越大，電壓為負(fù)（2）信號(hào)處理 由LM35的技術(shù)資料可知LM35把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電壓信號(hào)，輸出范圍為-500+1500mV內(nèi)，并且輸出電壓和溫度呈良好的線性關(guān)系。要點(diǎn)亮發(fā)光二極管，僅僅靠LM35提供的輸出電壓是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要對(duì)其輸出新號(hào)進(jìn)行放大。所以選擇電壓放大器作為輸出信號(hào)的處理部分。下面給出運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的基本電壓放大器的實(shí)例。（3）報(bào)警控制雖然