【文章內(nèi)容簡介】 理想情況下　　實(shí)際上由于元件不可能完全對稱，因此AC也不會(huì)絕對等于零。　　 共模抑制比CMRR為了表征差動(dòng)放大器對有用信號（差模信號）的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個(gè)綜合指標(biāo)來衡量，即共模抑制比　　　 　　　或　　差動(dòng)放大器的輸入信號可采用直流信號也可采用交流信號。本實(shí)驗(yàn)由函數(shù)信號發(fā)生器提供頻率f＝1KHZ的正弦信號作為輸入信號。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容典型差動(dòng)放大器性能測試按圖31連接實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)K撥向左邊構(gòu)成典型差動(dòng)放大器?！　?) 測量靜態(tài)工作點(diǎn)　?、僬{(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)　　信號源不接入。將放大器輸入端A、B與地短接，接通177。12V直流電源，用直流電壓表測量輸出電壓UO，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使UO＝0。 調(diào)節(jié)要仔細(xì)，力求準(zhǔn)確?！　、跍y量靜態(tài)工作點(diǎn)零點(diǎn)調(diào)好以后，用直流電壓表測量TT2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表3－1。表31 測量靜態(tài)工作點(diǎn)測量值UC1(V)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(V)URE(V)計(jì)算值IE(mA)Ic(mA)UCE(V)2) 測量差模電壓放大倍數(shù) 　 斷開直流電源，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端接放大器輸入A端，地端接放大器輸入B端，構(gòu)成單端輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號為頻率f＝1KHz的正弦信號，并使輸出旋鈕旋至零（先使Ui等于0），用示波器監(jiān)視輸出端（集電極C1或C2與地之間）。接通177。12V直流電源，逐漸增大輸入電壓Ui（100mV，用交流毫伏表測量），在輸出波形無失真的情況下，用交流毫伏表測 ui，uC1，uC2，記入表3－2中，并觀察uC1，uC2與ui之間的相位關(guān)系。3) 測量共模電壓放大倍數(shù)將放大器A、B短接，信號源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號f=1kHz，Ui=1V（用交流毫伏表測量），在輸出電壓無失真的情況下，測量uC1， uC2之值記入表3－2，并觀察uC1，uC2與ui之間的相位關(guān)系。表32 測量電壓放大倍數(shù)典型差動(dòng)放大電路具有恒流源差動(dòng)放大電路單端輸入共模輸入單端輸入共模輸入uiuC1(V)uC2(V)////////CMRR =││　　具有恒流源的差動(dòng)放大電路性能測試將圖3－1電路中開關(guān)K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大電路。重復(fù)內(nèi)容1－2)、1－3)的要求，記入表3－2。 相位關(guān)系的記錄方法：典型差動(dòng)放大電路單端輸入時(shí)，uC1與ui之間的相位 （相同或者相反），uC2與ui之間的相位 （相同或者相反）；典型差動(dòng)放大電路共模輸入時(shí)，uC1與ui之間的相位 （相同或者相反），uC2與ui之間的相位 （相同或者相反）；具有恒流源差動(dòng)放大電路單端輸入時(shí)，uC1與ui之間的相位 （相同或者相反），uC2與ui之間的相位 （相同或者相反）；具有恒流源差動(dòng)放大電路共模輸入時(shí)，uC1與ui之間的相位 （相同或者相反），uC2與ui之間的相位 （相同或者相反）。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求　　整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列表比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析誤差原因?！　? 1) 靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)?！　? 2) 典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)的CMRR實(shí)測值與理論值比較?！　? 3) 典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)CMRR的實(shí)測值與具有恒流源的差動(dòng)放大器CMRR實(shí)測值比較?！　”容^ui，uC1和uC2之間的相位關(guān)系。　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。五、預(yù)習(xí)要求　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)，估算典型差動(dòng)放大器和具有恒流源的差動(dòng)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及差模電壓放大倍數(shù)（取β1＝β2＝100）。 測量靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，放大器輸入端A、B與地應(yīng)如何連接？　　實(shí)驗(yàn)中怎樣獲得雙端和單端輸入差模信號？怎樣獲得共模信號？畫出A、B端與信號源之間的連接圖?！　≡鯓舆M(jìn)行靜態(tài)調(diào)零點(diǎn)？用什么儀表測UO ？怎樣用交流毫伏表測雙端輸出電壓UO ？實(shí)驗(yàn)四 電壓串聯(lián)（并聯(lián)）負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庖胴?fù)反饋后對放大器主要性能的影響。掌握深度負(fù)反饋條件下，各項(xiàng)性能的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)說明在實(shí)際的負(fù)反饋電路里，有四種常見的組態(tài)：電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)。引入負(fù)反饋后，放大電路的許多性能得到改善，如：提高了輸出的穩(wěn)定性；改善了輸入、輸出電阻（增大或減小）；展寬頻帶；降低非線性失真。電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路是基本運(yùn)算電路。本實(shí)驗(yàn)僅對電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及上限頻率進(jìn)行測試。電壓串聯(lián)負(fù)反饋，即同相比例運(yùn)算電路，其主要特點(diǎn)是：（1）V+ = V－ = Vi，集成運(yùn)放的共模電壓等于輸入電壓，對集成運(yùn)放的CMRR 要求比較高。（2）由于是串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻比開環(huán)時(shí)增加1+AF倍。由于是電壓負(fù)反饋，輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。電壓并聯(lián)深度負(fù)反饋，即反相比例運(yùn)算電路，其主要特點(diǎn)是：（1）集成運(yùn)放的反相輸入端為虛地點(diǎn)，集成運(yùn)放的共模輸入電壓近似為0，故這種電路對運(yùn)放的CMRR要求低。（2）由于是并聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻低，Rif = R1。由于是電壓負(fù)反饋，輸出電阻小，Rof ≈ 0 ，帶負(fù)載能力強(qiáng)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路電路的電壓放大倍數(shù)AVf 令R1 = 10 k RF = 100 k R′= 10 k 輸入：f = 500 Hz，Vi = v的正弦信號，測量Vo值，計(jì)算AVf AVf = Vo／Vi 該電路中，當(dāng)RF = 0，R′= ∞時(shí)，AVf是多少？請實(shí)際測一測，這種電路叫什么電路？特點(diǎn)是什么？儀 器Vi （v）Vo （v）AVf（計(jì)算值）AVf（理論值）毫伏表示波器表41 測量電壓放大倍數(shù) 電路的輸入電阻Rif在R1前面串接RS，令RS = 1M ，測量VS、Vi ，計(jì)算Rif 。Rif = 表42 測量輸入電阻儀 器VS （v）Vi （v）Rif （計(jì)算值）Rif （理論值）毫伏表示波器電路的輸出電阻Rof令RL = 510輸入：f = 500 Hz，Vi = v的正弦信號，測量并記錄：當(dāng)RL = ∞時(shí)的Vo值；當(dāng)RL = 510 時(shí)的VoL值，計(jì)算Rof 。Rof = 表43 測量輸出電阻儀 器Vi （v）Vo（v）VoL （v）Rof（計(jì)算值）Rof（理論值）毫伏表示波器*測量電路的上限頻率fHf 輸入：Vi = v的正弦信號，保持Vi不變，改變信號頻率，測量fHf （當(dāng) ）觀察A點(diǎn)電位令Vi為：、 時(shí)，測量A點(diǎn)電位。表44 觀察A點(diǎn)電位Vi （v）VA （有RF）設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)反饋放大器，要求AVf = 10，輸入阻抗Rif﹥1M 。畫出電路圖，計(jì)算電路參數(shù)，并實(shí)際測量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（二）電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路 自行設(shè)計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 計(jì)算AVf的理論值。 什么是“虛短”現(xiàn)象？什么是“虛斷”現(xiàn)象？什么是“虛地點(diǎn)”？請用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明。五、思考題 電壓串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)是什么？在什么情況下被采用？ 若在測電路的輸入電阻之后，忘記拆掉串在R1前面的RS（1M ），就接著測量電路fHf，這時(shí)測得的fHf值應(yīng)該是偏高還是偏低？試說明信號源內(nèi)阻的大小，對于電壓串聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果影響如何？對于電壓并聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果影響如何？電壓并聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)是什么？在什么情況下被采用？ 六、備注 LM324引腳功能uA741通用高增益運(yùn)算通用放大器, 雙列直插8腳或圓筒8腳封裝。可以代換的其他運(yùn)放有,uA709,LM301,LM308, LF356,OP07，op37,max427等。 實(shí)驗(yàn)五 集成運(yùn)放基本運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯坑杉蛇\(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。了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題。二、實(shí)驗(yàn)原理　　集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益　Aud=∞輸入阻抗　　　ri=∞輸出阻抗　　　ro=0帶寬 fBW=∞失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO為有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，稱為“虛短”?！　。?）由于ri=∞，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB＝0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對其前級吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運(yùn)放電路的計(jì)算?；具\(yùn)算電路。用數(shù)學(xué)式子表示為：y = x1+ x2+ …… + xni1+ i2+ i3 +…… + in = if= if于是有V0 = (Vi1 +Vi2 +Vi3 +……+Vin) 如果各電阻的阻值不同，則可作為比例加法器，則有 減法器是指輸出信號為兩個(gè)輸入信號之差的放大器。用數(shù)學(xué)關(guān)系表示時(shí)，可寫為：y = x1 x2 下圖為減法器的基本結(jié)構(gòu)圖。由于 VA = VB （已知R3 = Rf）所以 積分器是指輸出信號為輸入信號積分后的結(jié)果，用數(shù)學(xué)關(guān)系表示為： 右圖是最基本的積分器的結(jié)構(gòu)圖。這里反饋網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)部分用電容來代替電阻，則有： 上式表示了輸出信號是輸入信號積分的結(jié)果。 微分器。微分是積分的反運(yùn)算，微分器是指輸出信號為輸入信號微分運(yùn)算的結(jié)果。用數(shù)學(xué)式子表示為： 下圖示出微分器的基本原理圖，利用“虛斷”和和“虛短”的概念，可以建立以下關(guān)系式：三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)反相加法運(yùn)算電路、減法運(yùn)算電路、積分運(yùn)算電路，并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格。整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關(guān)系）?！　⒗碚撚?jì)算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。 分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實(shí)驗(yàn)提示：實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。四、實(shí)驗(yàn)參考方案1. 反相比例放大電路表51Ui V V V毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)V0（理論值）V0（測量值）2. 反相加法運(yùn)算電路1) 按下圖連接實(shí)驗(yàn)電路。2) 調(diào)節(jié)信號源的輸出。用交流毫伏表或示波器測量輸入電壓Vi及A、B點(diǎn)電壓VA和VB，及輸出電壓VO，數(shù)據(jù)記入表5－2。表52Ui V V V毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)UAUBV0（理論值）V0（測量值）　　3. 減法運(yùn)算電路 表5－3Ui V V V毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)毫伏表讀數(shù)示波器讀數(shù)UAUBV0（理論值）V0（測量值）五、思考題為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么問題？ 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)放比較器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针妷罕容^器的電路構(gòu)成及特點(diǎn)。學(xué)會(huì)測試比較器的方法。 二、實(shí)驗(yàn)原理電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個(gè)模擬量電壓信號和一個(gè)參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。圖6－1所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，輸入電壓ui加在反相輸入端。 (a)電路圖 (b)傳輸特性圖6－1 電壓比較器 當(dāng)ui＜UR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，穩(wěn)壓管Dz反向穩(wěn)壓工作。輸出端電位被其箝位在穩(wěn)壓