自-应物11级模拟电路实验指导.doc

实验二 　比例求和运算电路一、实验目的１．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路2．掌握比例、求和运算电路的特点及性能3．学会上述电路的测试和分析方法4．掌握各电路的工作原理二、预习要求１．计算表6.1中的Vｏ和Aｆ2．估算表6.3中的理论值3.估算表6.4中的理论值４．计算表6.6中的值５.计算表６．7中的值三、实验原理及参考电路(一)、比例运算电路１．工作原理比例运算(反相比例运算与同相比例运算）是应用最广泛的一种基本运算电路ａ．反相比例运算，最小输入信号等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数如下图所示输入电压经电阻R1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2接地输出电压经RＦ接回到反相输入端通常有： R2=Ｒ1//ＲF由于虚断,有 I+＝0　，则ｕ+=－I+R2=0又因虚短,可得：u-=u+=０ 由于I－=0,则有i１=if,可得： ﻩ ﻩﻩ 由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为: ﻩﻩﻩ反相比例运算电路的输出电阻为：Rｏf=０输入电阻为:Rｉf=R１b．同相比例运算输入电压接至同相输入端，输出电压通过电阻RＦ仍接到反相输入端R２的阻值应为R2=Ｒ１//RF。

根据虚短和虚断的特点,可知I-＝I+=0,则有 　　 　 　 且 ｕ-＝u+=ui,可得:同相比例运算电路输入电阻为： 输出电阻： Rof=0以上比例运算电路可以是交流运算,也可以是直流运算输入信号如果是直流,则需加调零电路如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容,而调零电路可省略选择集成运算放大器时,首先应查阅手册，了解运放主要参数，一般为了减小闭环增益误差，提高放大电路的工作稳定性，应尽量选用失调温漂小，开环电压增益高,输入电阻高,输出电阻低的运算放大器特别是在交流放大时，为减小放大电路的频率失真和相位失真（动态误差)，集成运算放大器的增益——带宽积GB和转换速度SR必须满足以下关系：式中fmax为输入信号最高工作频率,Uomａｘ为最大输出电压幅值对于同相比例电路运算电路,还要特别注意存在共模输入信号的问题，也就是说，要求集成运算放大器允许的共模输入电压范围必须大于实际的共模输入信号幅值并要求有很高的共模抑制比二)求和运算电路１.反相求和基本电路如下图所示根据“虚短”、“虚断”的概念 　 　 当R１=R2=R,则 　2．同相求和，由读者自己分析四、实验内容1．电压跟随器实验电路如图６-1所示，接好线之后，接12Ｖ的直流电源。

图6-１　电压跟随器（１)按表６.1内容实验并测量记录表6.1-2-0．50+０.51=1＝5（2）断开直流信号源,在输人端加入频率的正弦信号,用毫伏表测量输出端的信号电压并用示波器观察、的相位关系,记录于表6.2 中表6．2Ｕi（V）Uo(Ｖ）Ｕi波形Uo波形实测值计算值2.反相比例放大器实验电路如图6-2所示接好电路后,接12v的直流电源图６-２ 反相比例放大器（1)按表6．3内容实验并测量记录表6.3直流输入电压Ui(mV）301003001000输出电压Uo理论估算（mＶ)实测值(mV)误差（2)断开直流传号源，在输入端加人频率的正弦信号，用毫伏表测量输出端的信号电压Ｖo并用示波器观察Vo,Ｖi的相位关系，记录于表６.5中表６.5Ｕi(V）Uo（V)Ｕi波形Uo波形实测值计算值（3）测量图６-2电路的上限截止频率3．同相比例放大器电路如图6-3所示1)按表6．6实验测量并记录图6－3同相比例放大器表6.6 直流输入电压Ｕi（mV)30１０030010003000输出电压Uo理论估算（ｍV)实测值(ｍV）误差(2）断开直流信号源,在输人端加入频率的正弦信号,用毫伏表测量输出端的信号电压Vo并用示波器观察Ｖo,Vi的相位关系，记录于表6．７中。

表6.7Ui(V)Uo(V)Ui波形Uｏ波形实测值计算值(３）测出电路的上限截止频率4.反相求和放大电路实验电路如图6-4所示按表6．8内容进行实验测量，并与预习计算比较表6.８Ｖｉ1（V）０.3-０.3Vi1(Ｖ)0.20．2Vｏ(V)图6-4反相求和放大电路五、实验报告要求１．总结本实验中5种运算电路的特点及性能2.分析理论计算与实验结果误差的原因六、思考题１．运算放大器在同相放大和反相放大时,在接法上有什么异同点?同相放大器若把反馈电路也接到同相端行不行？为什么?２.(设计）用反相比例运算电路实现 Uo= -4Ui,Rｉf=１0ｋΩ3.用同相比例运算电路实现Uo＝５Ui4.实现Uo=Auｆ(Ui2-Ｕｉ1）电路要求 Auf=4 ,Rif=１０ｋ以上输入信号大小，交、直流自定七、实验仪器模拟电子线路实验箱 一台 　 　 双踪示波器 一台万用表 　 　一台 　 　 　　　 连线 　　 若干其中，模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板实验三　 单级共射放大电路一、实验目的1.掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法。

2．了解电路参数变化对静态工作点的影响3.掌握单级共射放大电路动态指标的测量方法4.学习幅频特性的测量方法二、预习要求1.复习单级共射放大电路静态工作点的设置2.根据图1-1所示参数，估算获得最大不失真输出电压的静态工作点Ｑ设β=5０）３．复习模拟电路电压放大倍数、输入电阻以及输出电阻的计算方法４．复习饱和失真和截止失真的产生原因，并分析判断该实验电路在哪种情况下可能产生饱和失真？在哪种情况下可能产生截止失真？三、实验原理1、参考实验电路 ﻩﻩﻩ ﻩ图1－1单级共射放大电路如图1-1所示,其中三极管选用硅管3DG６,电位器Rp用来调整静态工作点２、静态工作点的测量输入交流信号为零(vi= ０ 或　ｉi=　0)时，电路处于静态,三极管各电极有确定不变的电压、电流，在特性曲线上表现为一个确定点，称为静态工作点,即Ｑ点一般用IB、 ＩC和ＶCＥ (或ＩBＱ、ICQ和ＶCＥQ ）表示实际应用中,直接测量ＩCＱ需要断开集电极回路,比较麻烦，所以通常的做法是采用电压测量的方法来换算电流:先测出发射极对地电压VE ，再利用公式ICQ≈IEQ=，算出ＩCQ 此法应选用内阻较高的电压表)在半导体三极管放大器的图解分析中已经学习到，为了获得最大不失真的输出电压,静态工作点应该选在输出特性曲线上交流负载线的中点。

若静态工作点选得太高，容易引起饱和失真;反之又引起截止失真(如图１-2所示）对于线形放大电路，这两种工作点都是不合适的，必须对其颈性调整此实验电路中,即通过调节电位器Rp来实现静态工作点的调整：Rp调小,工作点增高；Ｒp调大,工作点降低值得注意的是，实验过程中应避免输入信号过大导致三极管工作在非线性区,否则即使工作点选择在交流负载线的中点,输出电压波形仍可能出现双向失真图1-23、电压放大倍数的测量电压放大倍数是指输出电压与输入电压的有效值之比:=实验中可以用万用表分别测量出输入、输出电压,从而计算出输出波形不失真时的电压放大倍数同时，对于图1-１所示电路参数，其电压放大倍数和三极管输入电阻分别为:; 4、输入电阻的测量输入电阻的测量原理如图1-3所示电阻R的阻值已知,只需用万用表分别测出R两端的电压　 和 　，即有：Ｒ的阻值最好选取和同一个数量级,过大易引入干扰；太小则易引起较大的测量误差５、输出电阻的测量输出电阻的测量原理如图1-4所示用万用表分别测量出开路电压 和负载电阻上的电压 ，则输出电阻可通过计算求得取和的阻值为同一数量级以使测量值尽可能精确） 6、幅频特性的测量在输入正弦信号情况下，放大电路输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为该电路的频率响应。

其幅频特性即指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线一般采用逐点法进行测量在保持输入信号幅度不变的情况下，改变输入信号的频率，逐点测量对应于不同频率时的电压增益，用对数坐标纸画出幅频特性曲线通常将放大倍数下降到中频电压放大倍数的０.707倍时所对应的频率称为上、下限截止频率(、)BW=fH－fL≈ｆＨ 称为带宽，如图1-5所示 图1-5四、实验内容1.按图1-1，组装单级共射放大电路,经检查无误后，按通预先调整好的直流电源＋１2V２．测试电路性放大状态时的静态工作点从信号发生器输出f=1KHZ,Ｖi=30mV（有效值）的正弦电压到放大电路的输入端,将放大电路的输出电压接到双踪示波器Ｙ轴输入端,调整电位器Rｐ,使示波器上显示的Vｏ波形达到最大不失真，然后关闭信号发生器,即Ｖｉ=0，测试此时的静态工作点,填入表１.１中表1.1VE／VICQ/ｍA(VE／Ｒe)　 VCEQ/Ｖ VＢE／Ｖ3.测试电压放大倍数Av(1）从信号发生器送入f＝1 KＨZ,Ｖi=３0ｍＶ的正弦电压,用万用表测量输入电压Vo,计算电压放大倍数Ａv=Vｏ／Ｖi2）用示波器观察Vi和Vo电压的幅值和相位把Vi和Vo分别接到双踪示波器的CＨ1和CH2通道上,在荧光屏上观察它们的幅值大小和相位。

４.了解由于静态工作点设置不当，给放大电路带来的非线性失真现象调节电位器Rp,分别使其阻值减少或增加，观察输出波形的失真情况五、实验报告要求１.认真记录和整理测试数据，按要求填入表格并画出波形图2.对测试结果进行理论分析，找出产生误差的原因六、实验思考题 1．加大输入信号时，输出波形可能会出现哪几种失真?分别是由什么原因引起的?2.影响放大器低频特性的因素有哪些？采取什么措施使降低？３．提高电压放大倍数会受到哪些因素限制?４．测量输入电阻、输出电阻时，为什么测试电阻R要与或相接近？5.调整静态工作点时，要用一个固定电阻和电位器串联,而不能直接用电位器，为什么？七、实验器材模拟电子线路实验箱 一台 　　 　 　 双踪示波器　 　　一台万用表 　 　 　　 一台　 　 　 连线 　　 若干其中，模拟电子线路实验箱用到函数发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“单级共射放大电路”电路模板实验四 电压串联负反馈放大电路一、实验目的1．加深理解负反馈对放大电路性能的影响2.掌握放大电路开环与闭环特性的测试方法二、预。