【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開(kāi)環(huán) 放大器 UO2(V) Au(db) 17 開(kāi)環(huán)放大器的幅頻特性曲線495051525354550 .3 5 0 .4 0 .5 0 .6 0 .8 1 1 .6 2 2 .5 3 3 .4f ( k Hz )Au(db) 頻率點(diǎn)（ KHz） 閉環(huán) 放大器 uo2f(V) Auf(db) 閉環(huán)放大器的幅頻特性333435363738390 .0 7 0 .0 8 0 .1 0 .2 0 .5 1 5 10 12 14 16 18 19f ( k Hz )Au(db) *研究負(fù)反饋對(duì)放大器非線性失真的影響 放大器在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，增大輸入信號(hào) ui的幅值，用示波器觀察信號(hào) uO2 達(dá)到最大且波形不失真，測(cè)量其失真度δ %；接通反饋再測(cè) uO?2的失真度 ??%進(jìn)行比較。 ui(mV) 開(kāi) 環(huán) 閉 環(huán) uo2(V) ?% uo2f(V) ?f% 5 四、預(yù)習(xí)要求： 復(fù)習(xí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋內(nèi)容。熟悉電壓串聯(lián)負(fù)反饋的電路的工作原理，以及對(duì)放大器性能的影響。 18 考慮當(dāng)實(shí)驗(yàn)電路工作時(shí)，如果產(chǎn)生自激應(yīng)如何消除。 五、思考題： 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善程度取決于反饋深度 1?AF ，是否 1?AF 越大越好，為什么 ? 將圖 42 二級(jí)負(fù)反 饋放大器，級(jí)間反饋的取樣點(diǎn)由 T2管的集電極改接到發(fā)射極 (斷開(kāi) C4)將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，為什么 ? 六、實(shí)驗(yàn)器材 計(jì)算機(jī)（內(nèi)裝 Electronics Workbench軟件） 一臺(tái) 五、思考題： 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善程度取決于反饋深度 1?AF ，是否 1?AF 越大越好，為什么 ? 答：反饋深度不是越大越好。負(fù)反饋是以減小電壓放大倍數(shù)為代價(jià)，從而獲取其性能的改善。1?AF 越大，則電壓放大倍 數(shù) Au?數(shù)值越小，當(dāng) Au?小到一定程度該放大器就失去意義；另外， 1?AF 越大，表明反饋深度越深，當(dāng) 1?AF 太大時(shí)放大器將產(chǎn)生自激振蕩，放大器將無(wú)法正常工作。為此，負(fù)反饋放大器的反饋深度要適當(dāng)，并非越深越好。 將圖 二級(jí)負(fù)反饋放大器，級(jí)間反饋的取樣點(diǎn)由 T2 管的集電極改接到發(fā)射極 (斷開(kāi) C4)將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，為什么 ? 答：若將級(jí)間反饋的取樣點(diǎn)由 T2管的集電極改接到發(fā)射極 (斷開(kāi) C4)， U?和 Ui同相 ,此時(shí)為電流串聯(lián)正反饋，電路 將產(chǎn)生自激振蕩。 19 實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)放大器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量方法 掌握差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù) (差模放大倍數(shù) Aud，共模放大倍數(shù) Auc，共模抑制比 KCMR)的測(cè)試方法。 熟悉雙電源的連接方法，以及用示波器觀察輸出信號(hào)波形的相位關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)原理 差動(dòng)放大器又稱(chēng)差分放大器，它是一種特殊的直接耦合放大電路。圖 是一個(gè)帶恒流源的差動(dòng)放大電路，圖中電路兩邊左右完全對(duì)稱(chēng)， T T2 管型號(hào)性能參數(shù)相同。它具有靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，共模信號(hào)抑制能力強(qiáng)，對(duì)差模信號(hào)有一定放大能力的特點(diǎn)。 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，該電路可組成四種形式：?jiǎn)味溯斎雴味溯敵觯浑p端輸入雙端輸出；雙端輸入單端輸出，單端輸入單端輸出。 圖 帶恒流源差動(dòng)放大電路 雙端輸出的差模放大倍數(shù)為： A RR rud Lb be? ? ??39。 共模放大倍數(shù)為： Auc?0 共模抑制比： K AAC M R uduc? ? ? 單端輸出時(shí)，差模放大倍數(shù)為雙端輸出的一半，即 A A A RR rud ud ud Lb be1 2 2 2? ? ? ? ? ?? 39。( ) 而共模輸出放大倍數(shù) A RRuc ce??2 39。 (Re39。為恒流源等效電阻 ) 20 三、電路與器材： 實(shí)驗(yàn)電路板 1 塊； MF— 10 型萬(wàn)用表 1 只； YJ— 44 型直穩(wěn)電源 2 臺(tái)； XD1B 型信號(hào)發(fā)生器 1 臺(tái)； SS5702 示波器 1 臺(tái)。 圖 差動(dòng)放大器實(shí)驗(yàn)電路 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 在實(shí)驗(yàn)板上安裝差動(dòng)放大器，檢查接線無(wú)誤后接通電源，將輸入端接地，調(diào)節(jié) Wo使 Io=1mA, 調(diào)節(jié) W1 使 Uo=0； 測(cè)量差放電路的靜態(tài)參數(shù)，并記入表 。 表 Ec 12V (V) T T1 T2 T3 T4 Ee 12V VE 11 11 Ui1 0 VB Ui2 0 VC Uo 0 VCE 10 將電路接成雙端輸入、雙端輸出狀態(tài)；在輸入端分別輸入直流差模信號(hào)電壓177。 、 、 、 UC UC2 和 UO的變化值，并計(jì)算 Aud， *繪制輸入輸出電壓傳輸 特性。 在輸入端分別輸入直流共模信號(hào)177。 1V，分別測(cè)量 UC UC2 和 UO 的變化值，并計(jì)算 Auc。 計(jì)算共模抑制比 KCMR。 21 輸入方式 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) (V) Ad?Ac Uid Uid1 Uid2 Uc1 Uc2 ?Uo VRE 差 模 (+) 差 模 () 共 模 0 0 0 0 +1 +1 +1 1 1 1 共模抑制比 KCMR ?103 將電路改接成單端輸入雙端輸出，輸入 ?=1KHz， Uid=(有效值 )的正弦信號(hào)，測(cè)量 UcUc2 和 UO 的變化，畫(huà)出輸入輸出 (Uid、 Uc Uc UO)的對(duì)應(yīng)波形。 (波形在下一頁(yè) ) 六、思考題： 單端輸入差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)有無(wú)抑制作用，條件是什么 ? 答：有抑制作用，條件是 Re足夠大。 Re越大，對(duì)共模信號(hào)的抑制作用也越強(qiáng)。 恒流源差動(dòng)放大器和長(zhǎng)尾差動(dòng)放大電路相比較有何區(qū)別，它有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：對(duì)于長(zhǎng)尾差動(dòng)放大電路來(lái)說(shuō)， Re越大，對(duì)抑制溫漂（共模信號(hào)）越有利。但是 Re的增大是有限的，一是當(dāng) VEE 電源已選定后， Re太大會(huì)使 ICQ 下降太多，影響放大倍數(shù)；二是在集成電路中不易制作大阻值的電阻。因此長(zhǎng)尾差動(dòng)電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力是有限的。在恒流源差動(dòng)放大器中，用恒流源來(lái)代替 Re電阻，由于恒流源的動(dòng)態(tài)電阻為無(wú)窮大，因此其共模抑制比趨于無(wú)窮大。 22 Aud=(*5)/(*)= 23 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（ 一 ） —— 信號(hào)運(yùn)算電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 熟悉用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成基本運(yùn)算電路的方法； 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)比例放大，加法、減法和積分運(yùn)算等電路。 二、實(shí)驗(yàn)原理： 集成運(yùn)算放大器具有增益范圍大，通用性強(qiáng)，靈活性大，體積小，壽命長(zhǎng)，耗電省，使用方便等特點(diǎn)，因此應(yīng)用非常廣泛，由運(yùn)算放大器構(gòu)成的數(shù)學(xué)運(yùn)算電路是運(yùn)放線性 應(yīng)用電路之一。 反相比例運(yùn)算： 在理想條件下，電路的閉環(huán)增益為： SfOfSOuf URRURRUUA 11 ????? ， 上式可見(jiàn) R Rf 1 為比例系數(shù)，若當(dāng) R Rf ? 1 時(shí)，則 U US O?? ，故電路即變成了反相器。? ?R R Rf2 1/ / 用來(lái)減小輸入偏置電流引起的誤差。 圖 反相比例運(yùn)算電路 圖 反相加法運(yùn)算電路 反相加法運(yùn)算 當(dāng)運(yùn)放反相輸入端同時(shí)加入 2~3 個(gè)輸入信號(hào)時(shí)，在理想條件下，輸出電壓 fSSSSfSfSfO RRURURUURRURRURRU ???????? ???????????? ????332211332211 24 差分運(yùn)算： 在運(yùn)放的反相端和同相端同時(shí)分別輸入 US1 和 US2 信號(hào)；在理想條件下 ? ?12123111232311 .SSfOfSfSfOUURRURRRRURRURR RR RRU???????時(shí)，若令 故此電路又稱(chēng)減法器。 圖 差分運(yùn)算電路 圖 積分 運(yùn)算電路 基本積分運(yùn)算： 將積分信號(hào)輸入到運(yùn)放的反相端，在理想條件下，如果電容的初始電壓為零則： U RC U dtO S? ? ?1 三、實(shí)驗(yàn)器材： 實(shí)驗(yàn)電路板 1 塊； MF— 10 型萬(wàn)用表 1 只； YJ— 44 型直穩(wěn)電源 1 臺(tái)； XD1B 型信號(hào)發(fā)生器 1 臺(tái)； SS5702 示波器 1 臺(tái)。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 按圖 安裝運(yùn)放調(diào)零電路，在輸入端接地時(shí)調(diào)節(jié) W 使 UO=0。 圖 運(yùn)放調(diào)零電路 25 按下列表達(dá)式設(shè)計(jì)計(jì)算電路元件參數(shù)： ① 反相比例運(yùn)算： U RR UO f S? ? 1 在 US=，比例系數(shù) RRf1分別為 10。 元件參數(shù)選?。?因?yàn)檫\(yùn)放外接電阻的典型值為 10 K?，所以取 R0=R1=10K?，則 R?分別為 20K?、30K?和 100K?。 ② 反相加法運(yùn)算： ? ?URR URR URR U U U UU V U V U VOfSfSfS S S SS S S? ? ? ???? ??? ? ? ? ?? ? ?112233 1 2 31 2 31 2 30 2 0 5 1 0. . .， ， 直流信號(hào)。 元件參數(shù)選?。?R? =30K?， R1 = 30K? , R2 = 15K? , R3 = 30K? 。 ③ 減法運(yùn)算： ? ? ? ?U RR U U U UO f S S S S? ? ? ?1 2 1 2 13 輸入直流信號(hào)可在加法運(yùn)算三組信號(hào)中任取二組。 元件參數(shù)選?。?R? =30K?， R1 =10K?。 ④ 積分運(yùn)算： KH zfVUdtERCUdtURCUPSPiOSO 1, ?????? ??? ），（的正弦和矩形波信號(hào)。 參數(shù)選取如下： 積分常數(shù) ? = RC，應(yīng)使 ? T/2 =（ ?約為 T/2 的 3~5 倍）。故選取 R1=10K?，C?=?F，為減小輸出波形的失真度，在電路中連接反饋電阻 R?=100K?。 積分電路 ⑤微分運(yùn)算： 這種微分器有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是高頻時(shí)易于自激 ，這是因?yàn)榉糯蟊稊?shù)隨著角頻率 ? 的上升，增益越來(lái)越大。二是輸入電阻隨著 ? 的不斷上升而越來(lái)越小，因而增大了信號(hào)源的負(fù)擔(dān)。解決的辦法是在輸入端串聯(lián)一個(gè)電阻。做此實(shí)驗(yàn)特別要注意消除高頻自激。 26 參數(shù)選取要求 ? ＝ RC2T＝ ， T 為輸入信號(hào) SU 的周期。我們選取 R?=10K?，C=?F，為消除避免自激，我們?cè)谳斎攵舜?lián)一個(gè) 1 K?的 電阻。 微分電路 利用運(yùn)放電源177。 12V，設(shè)計(jì)符合比例，加、減法運(yùn)算的直流信號(hào)源。 直流信號(hào)源 在實(shí)驗(yàn)板上分別安裝調(diào)試比例、加、減運(yùn)算電路，并將求取的運(yùn)算結(jié)果與設(shè)計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： (1)、反相比例運(yùn)算： R1 R0 R? US Uo 計(jì)算值 測(cè)量值 10K? 10K? 20K? 30K? 100K? Us Uo 741 27 (2)、反相加法運(yùn)算： R? R US(V) UO(V) 計(jì)算值 測(cè)量值 30K? R1=30K? US1= R2=15K? US2= R3=10K? US3= (3)、減法運(yùn)算： R1(K?) R?(K?) US1(V) US2(V) UO(V) 計(jì)算值 測(cè)量值 10 30 用示波器觀測(cè)積分運(yùn)算的輸入、輸出波形，繪制幅值、相位對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。 R1 R0 C? R? 10K? 10K? ?F 100K? 幅值、相位對(duì)應(yīng)關(guān)系圖： (1)積分電路輸入、輸出波形圖 28 （ 2）微分電路輸入、輸出波形圖 0 0 t(ms) t(ms) ui(V) uo(V) 1 1 Us Uo 0 t(ms) 1 (V) 29 四、思考題： 分析基本運(yùn)算電路輸出電壓的誤差產(chǎn)生的原因，如何減小誤差。 答：基本運(yùn)算電路輸出電壓的誤差產(chǎn)生的原因主要為運(yùn)放調(diào)零不夠準(zhǔn)確；運(yùn)放具有輸入、輸