[工学]测控电路实验指导书.doc

1实验一 差动放大器实验实验二　信号放大电路实验实验三 信号运算电路实验实验四 电压比较器实验实验五 电阻链分相细分实验实验六 幅度调制及解调实验实验七 移相电桥实验实验八 脉宽调制电路实验实验九 调频及鉴频实验实验十 开关电容滤波器实验实验十一 开关式相乘调制及解调实验实验十二 精密全波整流及检波实验实验十三 开关式全波相敏检波实验实验十四 锁相环单元实验实验十五 分频器单元实验实验十六 锁相环应用实验––频率合成实验实验十七 可控硅触发调压实验2测控电路部分实验一 差动放大器实验一、实验目的1．加深对差动放大器性能的理解2．学习差动放大器的主要性能指标的测试方法二、实验原理图 1-1 是差动放大器的实验电路图它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成当开关 K 拨向左边时，构成典型的差动放大器调零电位器 Rp 用来调节 T1，T 2 管的静态工作点，使得输入信号 Ui＝0 时，双端输出电压 Uo=0图 1-1 差动放大器实验电路图当开关 K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器它用晶体管恒流源代替发射极电阻 Re，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

1．静态工作点的估算典型电路： （认为 UB1=UB2≈0） ；I C1=IC2=½IE恒流源电路： ； C321C12．差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻 RE 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数 Ad 由输出端方式决定，而与输入方式无关双端输出：R E=∞，W 电位器在中心位置时， PbeBCiOd )1(2rUA单端输出： did1AEBEI|3BEC213C|)(3diC2dA1U当输入共模信号时，若为单端输出，则有 ECpbeBCiC12C1 2R)21)(rR若为双端输出，在理想情况下，实际上由于元件不可能完全对称，因此 Ac 也不会绝对等于零0UAiOd23．共模抑制比 CM为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比或|ARCd)dB(|A20LogC差动放大器的输入信号可以用直流信号也可以用交流信号三、实验设备1．测控电路（一）挂箱2．虚拟示波器3．函数信号发生器4．万用表5．交流毫伏表四、实验内容及步骤1．典型差动放大器性能测试把 U9 差动放大器单元的开关拨向左边构成典型差动放大器。

1) 放大器零点放大器输入端的“+” 、 “-”两端与地短接，接通±15V 直流电源，用万用表测量输出电压U0，调节调零电位器 W，使 U0=0调节要仔细，力求准确 （注意：本挂件的所有单元共地） 2）测量差模电压放大倍数接通±15V 直流电源，将功率信号发生器的信号加入本单元的 Ui 端，调节信号发生器，使之输出频率为 1KHz 左右的正弦波信号，逐渐增大输入电压 Ui（约 300mV） ，用示波器观测输入、输出波形，在 U0 输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测量 Ui，U 0+，U 0-，U 0，记入表 1-2 中，并观察 Ui，U 0+，U 0-之间的相位关系注：在后面实验中提到的信号发生器，如果未特别指明，都是指 THSGOP-1 功率函数信号发生器） 4表 1-2典型差动放大电路 具有恒流源差动放大电路单端输入 共模输入 单端输入 共模输入iU300mV 1V 300mV 1VU0+（V）U0-（V）/ // // // /(3）测量共模电压放大倍数将放大器的输入端“+”端和“- ”端短接，信号源接输入端“+”端 和地之间，构成共模输入方式，调节功率信号发生器，使之输出信号 f=1KHz，1V P-P 的正弦信号，用示波器观测输入、输出波形，在输出电压无失真的情况下，用交流毫伏表测量 U0+、U 0-的值，记入表 1-2，并观察 Ui，U 0+，U 0-之间的相位关系。

2．具有恒流源的差动放大电路性能测试将图 1-1 电路单元中的开关拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路重复步骤（2） ，（3） ，并将结果记入表 1-2五、思考题1．测量静态工作点时，放大器输入端“+”端及“-”端与地应如何连接？2．实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？3．怎样进行静态调零点？用什么仪表测 U0？六、实验报告要求1．根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数（取 β 1=β 2=100） 2．整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因1）静态工作点和差模电压放大倍数；2）典型差动放大电路单端输出时的 CMRR 实测值与理论值比较；3）典型差动放大电路单端输出时的 CMRR 实测值与具有恒流源的差动放大器的 CMRR实测值比较3．比较 Ui、U C1、U C2 之间的相位关系i01d＋AiOi01C＋iU|AMRC1d54．根据实验结果，总结电阻 RE 和恒流源的作用实验二　信号放大电路实验一、实验目的1．研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验原理集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等理想运算放大器的特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件（如表 2-1 所示）的运算放大器称为理想运放表 2-1开环电压增益 输入阻抗 输出阻抗 带宽Aud=∞ ri=∞ ro=0 fBW=∞失调与漂移均为零等理想运放性应用时的两个重要特性：（1）输出电压 UO 与输入电压之间满足关系式：U 0=Aud(U+-U-)，而 U0 为有限值，因此，(U+-U-)=0，即 U+=U-，称为“ 虚短” 2）由于 ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断” 这说明运放对其前级吸取电流极小以上两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算1．基本放大电路：1）反向比例放大器电路如图 2-1 所示对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，为了减少输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻i1FOURR2=R 1∥R F 图 2-1 反向比例放大器 图 2-2 同相比例放大器2）同相比例放大器电路如图 2-2 所示。

对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：6，其中 R2= R1∥R Fi1FO)U(当 R1→∞时，U 0= Ui，即得到如图 2-3 所示的电压跟随器3）电压跟随器电路如图 2-3 所示对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：U0= Ui，图中 R1= RF，用以减少漂移和起保护作用一般 RF 取 10KΩ，R F 太小起不到保护作用，太大则影响到跟随性 图 2-3 电压跟随器2．高输入阻抗放大电路：1) 同相交流放大电路电路如图 2-4 所示电容 C2 将运算放大器两输入端之间的交流电压作用于电阻 R1 的两端对理想运放，两输入端是虚短的（近似等电位） ，即 R1 的两端等电位，没有信号电流通过R1，因此，对交流而言，R 1 可以看作无穷大图 2-4 同相交流放大电路 图 2-5 自举组合电路该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，为了减少失调电压，应满足 R3= R1+ R2i223O)UWC/1R(U输入阻抗： 113iin jwC)KR/((Z其中：K 为运算放大器的开环放大倍数；Zi 为运算放大器的开环输入阻抗。

2）自举组合电路电路如图 2-5 所示这种利用反馈电路来减少向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：；i25OURO642输入电阻： 21i当 R1= R2，R 5= 2R2，R 4= R6 时，则 ，即 I1 将全部由 I2 提供，输1i2iO2RUI7入回路无电流，输入阻抗为无穷大3．高共模抑制比放大电路1）双运放高共模抑制比放大电路电路如图 2-6 所示对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，其中 R3=R1∥R 2，R 7=R4∥R 5∥ R6当 ，U i1=Ui2 时，输i256i1462OURU 5412出电压为零，共模信号得到了抑制图 2-6 双运放高共模抑制比放大电路2）三运放高共模抑制比放大电路电路如图 2-7 所示三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好其共模抑制比大，能适于在大的共模电压的背景下对微小差值信号进行放大图中改变电位器 RF1 的阻值，则可以改变对差模信号的放大倍数；R 5，R F2，R 6 用于调零，当 R1=R2, R3=R4，R 7=R8 时则 CMRic37idF1OU)(UicCidG其中，G 是整个放大器对差模信号的增益：是整个放大器对共模信号的增益：CKKCMRR 是运算放大器 N3 的共模抑制比整个放大器的共模抑制比： CMRF1CMRK2GK)(图 2-7 三运放高共模抑制比放大电路37F1)(378三、实验设备1．测控电路（一）实验挂箱2．虚拟示波器3．函数信号发生器4．直流电压表四、实验内容及步骤实验前熟悉相应的实验单元，认清实验单元的信号输入及输出端口，把±15V 直流稳压电源接入“测控电路（一） ”实验挂箱。

（注：切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块） 1．反向比例放大器（1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元，输入端 Ui 接地，用万用表测量输出端 UO，调节本单元的电位器，使输出为零2）调节功率信号发生器，使之输出 f=1KHz 的正弦信号，接入本单元的输入端，实验时要注意输入的信号幅度以确保集成运放工作性区，用示波器观测 Ui 及输出电压 UO 的相位关系，记入下表中Ui(V) UO(V) Ui 波形 UO 波形 UO 与 Ui 的关系2．同相比例放大器（1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零2）实验步骤同内容 1，将结果记入下表中Ui(V) UO(V) Ui 波形 UO 波形 UO 与 Ui 的关系3．电压跟随器（1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零2）实验步骤同内容 1，将结果记入下表中Ui(V) UO(V) Ui 波形 UO 波形 UO 与 Ui 的关系4．同相交流放大电路（1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元9（2）实验步骤同内容 1，将结果记入表下表中。

Ui(V) UO(V) Ui 波形 UO 波形 UO 与 Ui 的关系5．自举组合电路1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零2）实验步骤同内容 1，将结果记入表下表中Ui(V) UO(V) Ui 波形 UO 波形 UO 与 Ui 的关系6．双运放高共模抑制比放大电路1）在“测控电路（一） ”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零2）在 Ui1 及 Ui。