模擬電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和內(nèi)容(2017).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除20162017學(xué)年第三學(xué)期模擬電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和要求大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心2017年3月一、基本情況：總 學(xué) 時(shí)：32 學(xué)時(shí)比例：1（課內(nèi)）： 1（課外）學(xué) 分：1學(xué)分適用范圍：6、8、11、16、22全體學(xué)生先修課程：高等數(shù)學(xué)、物理、電路分析、電子電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教材：電子線路實(shí)踐王堯等編，大學(xué)出版社出版實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：九龍湖校區(qū)電工電子實(shí)驗(yàn)樓，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)18室實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑杭信c開放相結(jié)合實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2017.32017.6 二、 教學(xué)要求：預(yù)習(xí)要求：1、 進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前必須完成本次實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容包括：1) 實(shí)驗(yàn)電路功能描述、系統(tǒng)框圖和詳細(xì)設(shè)計(jì)過程；2) 實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并用MultiSim軟件進(jìn)行仿真；3) 實(shí)驗(yàn)電路硬件搭接；4) 如果實(shí)驗(yàn)有預(yù)習(xí)思考題，提交預(yù)習(xí)思考題答案。2、 在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前完成與所做實(shí)驗(yàn)相關(guān)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，并將其寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)原理部分，對正確性無把握的可先寫在其他紙上，完成實(shí)驗(yàn)后再補(bǔ)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。3、 實(shí)驗(yàn)電路必須在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前完成預(yù)搭接，在實(shí)驗(yàn)室以電路調(diào)試為主。4、 預(yù)習(xí)中有問題可以登錄電工電子實(shí)驗(yàn)中心的網(wǎng)站查找解答或提出問題。電工電子實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)址為：，預(yù)習(xí)時(shí)請?jiān)L問該平臺以了解您準(zhǔn)備完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否有變動、提示或其他通知，也可以直接和您的帶班教師聯(lián)系，具體聯(lián)系方式可詢問各自的帶班教師。實(shí)驗(yàn)要求：1、 實(shí)驗(yàn)采用集中授課+開放模式，實(shí)驗(yàn)前請仔細(xì)閱讀開放實(shí)驗(yàn)規(guī)章制度，并在以后的實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真遵守。2、 每次實(shí)驗(yàn)要記得帶校園卡、元器件、單股連接線、丁字線和所發(fā)的面包板。丁字線和面包板請妥善保管，勿丟失或損壞，否則將照價(jià)賠償。3、 在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，請?jiān)谒⒖C(jī)上出示您的校園卡，在刷卡機(jī)分配的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)座位上完成實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)禁竄座。4、 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)座位后請先檢查自己座位上的儀器，如有缺失和損壞請及時(shí)通知值班教師處理，實(shí)驗(yàn)過程中如果發(fā)生儀器故障，也請和值班教師聯(lián)系，值班教師檢查確認(rèn)后才可以更換，嚴(yán)禁自己用其他實(shí)驗(yàn)座位上的儀器更換。5、 按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案搭接和測試電路，認(rèn)真檢查確保無誤后方可通電測試。6、 認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)波形，所有數(shù)據(jù)和波形都要分析判斷，并與仿真波形對比，確保其正確。7、 要求實(shí)物驗(yàn)收的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成并記錄所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，請指導(dǎo)老師驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后方可拆除電路結(jié)束實(shí)驗(yàn)。8、 實(shí)驗(yàn)過程中遇到故障要獨(dú)立思考，耐心查找故障原因并排除，記錄故障現(xiàn)象、排除故障的過程和方法。9、 實(shí)驗(yàn)中若發(fā)生異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，并通知指導(dǎo)老師處理。如有元器件損壞，可到金智樓412室購買。10、 每個開放實(shí)驗(yàn)室的教室前方配有電烙鐵，焊接結(jié)束后，請務(wù)必拔掉電烙鐵的電源。11、 開放實(shí)驗(yàn)每次至少要完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，單次實(shí)驗(yàn)時(shí)間不少于1個小時(shí)。12、 實(shí)驗(yàn)中途請勿隨意離開實(shí)驗(yàn)室，如確實(shí)有特殊情況請向指導(dǎo)教師請假。13、 實(shí)驗(yàn)完成后請將儀器歸位并關(guān)閉儀器電源、整理線纜、打掃干凈實(shí)驗(yàn)桌面，然后刷卡下機(jī)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括以下幾個部分：1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?) 實(shí)驗(yàn)原理，請不要大量抄書上已有的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)原理包括實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)過程、系統(tǒng)框圖、原理圖、測試方案等，要求在實(shí)驗(yàn)前完成；3) 實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)中用到的儀器設(shè)備；4) 實(shí)驗(yàn)記錄，記錄實(shí)驗(yàn)具體步驟、原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)中遇到的故障現(xiàn)象、排除故障的過程和方法等；5) 實(shí)驗(yàn)分析，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比對；6) 實(shí)驗(yàn)思考題，如有，提交思考題答案；7) 實(shí)驗(yàn)小結(jié)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)完成情況，對設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果做必要的討論，簡述實(shí)驗(yàn)收獲和體會；8) 參考資料，記錄實(shí)驗(yàn)過程閱讀的有關(guān)資料，包含資料名稱、作者等。2、 模擬電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證一般包括波形驗(yàn)證、功能驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)分析。1) 波形驗(yàn)證結(jié)果，要求記錄在坐標(biāo)紙上，并標(biāo)注波形的各項(xiàng)參數(shù)，記錄的時(shí)候注意多路波形之間的時(shí)序關(guān)系；2) 功能驗(yàn)證結(jié)果，要求用表格記錄；3) 記錄實(shí)驗(yàn)波形和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，一定要對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。3、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須在指定時(shí)間完成并提交。三、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃：教學(xué)周時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)方式第6周3運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用集中上課第7周3運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（續(xù)）開放第8周3增益自動切換放大電路設(shè)計(jì)集中上課第9周3增益自動切換放大電路設(shè)計(jì)（續(xù)）集中驗(yàn)收第10周3三極管放大電路設(shè)計(jì)集中上課第11周3三極管放大電路設(shè)計(jì)（續(xù)）開放第12周3信號的產(chǎn)生、分解及合成集中上課第13周3信號的產(chǎn)生、分解及合成（續(xù)）集中驗(yàn)收第14周3音響電路設(shè)計(jì)集中上課第15周3音響電路設(shè)計(jì)（續(xù)）集中驗(yàn)收第16周考試四、 考核方法：本課程最終成績由每個實(shí)驗(yàn)的成績和期末考試成績組成。期末考試采取給出題目，設(shè)計(jì)并搭試電路的模式。具體成績組成如下：運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用10增益自動切換放大電路設(shè)計(jì)20三極管放大電路設(shè)計(jì)10信號的產(chǎn)生、分解及合成20音響電路設(shè)計(jì)20期末考試20每個實(shí)驗(yàn)的評分組成如下：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)預(yù)搭驗(yàn)收報(bào)告運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 20%30%20%30%增益自動切換放大電路設(shè)計(jì)10%20%50%20%三極管放大電路設(shè)計(jì) 20%30%20%30%信號的產(chǎn)生、分解及合成10%20%50%20%音響電路設(shè)計(jì)10%20%50%20%注：期末考試卷面分?jǐn)?shù)低于45分，實(shí)驗(yàn)綜合成績不及格。五、 本學(xué)期開放時(shí)間安排1、 開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間(6-15周)1) 周一14:0021:00（上午實(shí)驗(yàn)室檢修）2) 周二09:3021:00 3) 周三09:3021:004) 周四09:3021:00 5) 周五09:3016:306) 周六09:3016:307) 其他時(shí)間如實(shí)驗(yàn)室有空位也可插班實(shí)驗(yàn)2、 法定假期和校歷規(guī)定的假期，實(shí)驗(yàn)室不開放；3、 開放時(shí)間如有變更，將在實(shí)驗(yàn)中心主頁上提前通知，來實(shí)驗(yàn)室前最好請?jiān)L問實(shí)驗(yàn)中心主頁確認(rèn)是否開放。此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流實(shí)驗(yàn)一 運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用一、 基本信息實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)+課外開放實(shí)驗(yàn)檢查：預(yù)習(xí)、預(yù)搭檢查，部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟練掌握反相比例、同相比例、加法、減法等電路的設(shè)計(jì)方法；2. 熟練掌握運(yùn)算放大電路的故障檢查和排除方法；3. 了解運(yùn)算放大器的主要直流參數(shù)（輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、溫度漂移、共模抑制比，開環(huán)差模電壓增益、差模輸入電阻、輸出電阻等）、交流參數(shù)（增益帶寬積、轉(zhuǎn)換速率等）和極限參數(shù)（最大差模輸入電壓、最大共模輸入電壓、最大輸出電流、最大電源電壓等）的基本概念。4. 熟練掌握運(yùn)算放大電路的增益、幅頻特性、傳輸特性曲線的測量方法。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容內(nèi)容一：反相輸入比例運(yùn)算電路各項(xiàng)參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)（預(yù)習(xí)時(shí)，查閱A741運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊，自擬表格記錄相關(guān)的直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，解釋參數(shù)含義）。 圖1.1 反相輸入比例運(yùn)算電路 A741管腳圖(1) 圖1.1中電源電壓15V，R1=10k，RF=100 k，RL100 k，RP10k/100k。按圖連接電路，輸入直流信號Ui分別為2V、0.5V、0.5V、2V，用萬用表測量對應(yīng)不同Ui時(shí)的Uo值，列表計(jì)算Au并和理論值相比較。其中Ui通過電阻分壓電路產(chǎn)生。(2) Ui輸入0.2V（有效值）、 1kHz的正弦交流信號，在雙蹤示波器上觀察并記錄輸入輸出波形，在輸出不失真的情況下測量交流電壓增益，并和理論值相比較。注意此時(shí)不需要接電阻分壓電路。(3) 輸入信號頻率為1kHz的正弦交流信號，增加輸入信號的幅度，測量最大不失真輸出電壓值。(4) 用示波器X-Y方式，測量電路電壓的傳輸特性曲線（教師當(dāng)堂驗(yàn)收），計(jì)算傳輸特性的斜率和轉(zhuǎn)折點(diǎn)值。(5) 電源電壓改為12V，重復(fù)(3)、(4)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較。(6) 重新加負(fù)載（減小負(fù)載電阻RL），使RL220，測量最大不失真輸出電壓，并和RL100 k數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析數(shù)據(jù)不同的原因。（提示：考慮運(yùn)算放大器的最大輸出電流）。內(nèi)容二：(1) 設(shè)計(jì)一個同相輸入比例運(yùn)算電路，放大倍數(shù)為11，且 RF=100 k。輸入信號保持Ui0.1V不變，改變輸入信號的頻率，在輸出不失真的情況下，測出上限頻率fH并記錄此時(shí)的輸入輸出波形，測量兩者的相位差，并做簡單分析。(2) 輸入信號為占空比為50%的雙極性方波信號，調(diào)整信號頻率和幅度，直至輸出波形正好變成三角波，記錄該點(diǎn)輸出電壓和頻率值，根據(jù)轉(zhuǎn)換速率的定義對此進(jìn)行計(jì)算和分析（這是較常用的測量轉(zhuǎn)換速率的方法）。(3) 將輸入正弦交流信號頻率調(diào)到前面測得的fH，逐步增加輸入信號幅度，觀察輸出波形，直到輸出波形開始變形（看起來不象正弦波了），記錄該點(diǎn)的輸入、輸出電壓值，根據(jù)轉(zhuǎn)換速率的定義對此進(jìn)行計(jì)算和分析，并和手冊上的轉(zhuǎn)換速率值進(jìn)行比較。(4) RF改為10 k，注意調(diào)整RP的阻值，重復(fù)內(nèi)容二（1）（2）。列表比較前后兩組數(shù)據(jù)的差別，從同相比例放大器增益計(jì)算、增益帶寬積等角度對之進(jìn)行分析。并總結(jié)在高頻應(yīng)用中該如何綜合考慮增益帶寬積和轉(zhuǎn)換速率對電路性能的影響。內(nèi)容三：設(shè)計(jì)電路滿足以下加法運(yùn)算關(guān)系（預(yù)習(xí)時(shí)設(shè)計(jì)好電路圖，并用Multisim軟件仿真) ：Ui1接入方波信號，方波信號從示波器的校準(zhǔn)信號獲?。M示波器的校準(zhǔn)信號為1KHz、1V（峰峰值）的方波信號，數(shù)字示波器的校準(zhǔn)信號為1KHz、5V（峰峰值）的方波信號），Ui2接入5kHz，0.1V（峰峰值）的正弦信號，用示波器觀察輸出電壓Uo的波形，畫出波形圖并與理論值比較。實(shí)驗(yàn)中如波形不穩(wěn)定，可微調(diào)Ui2的頻率。四、 實(shí)驗(yàn)要求1. 設(shè)計(jì)反相比例放大電路，計(jì)算電路中各元件參數(shù)。2. 在Multisim軟件平臺中對所設(shè)計(jì)的電路作仿真，調(diào)整參數(shù)。其中阻容元件參數(shù)必須符合電阻、電容參數(shù)規(guī)范。3. 在面包板上搭試、調(diào)試電路。4. 測量反相比例放大電路的各項(xiàng)參數(shù)，包括增益、幅頻特性、傳輸特性曲線、帶寬的測量方法。 5. 用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)反相比例、同相比例、加法、減法、積分、微分等電路的方法及實(shí)驗(yàn)測量技能。五、 預(yù)習(xí)思考1. 查閱A741運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊，自擬表格記錄相關(guān)的直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，解釋參數(shù)含義。2. 設(shè)計(jì)一個反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri10K，RF=100 k，并用multisim仿真。3. 設(shè)計(jì)一個同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri10K，RF=100 k，并用multisim仿真。六、 設(shè)計(jì)指導(dǎo)1. 分壓電路產(chǎn)生方法如圖1.2所示，其中Ui通過電阻分壓電路產(chǎn)生，串接固定電阻510W的目的是限流，避免燒壞器件和電源。 圖1.2分壓電路2. 電壓增益（電壓放大倍數(shù)Au）測量方法電壓增益是電路的輸出電壓和輸入電壓的比值，包括直流電壓增益和交流電壓增益。實(shí)驗(yàn)中一般采用萬用表的直流檔測量直流電壓增益，測量時(shí)要注意表筆的正負(fù)。交流電壓增益測量要在輸出波形不失真的條件下，用交流毫伏表或示波器測量輸入電壓 圖1.3 電壓增益（電壓放大倍數(shù)Au）測量 Ui（有效值）或Uim（峰值）或Uipp（峰-峰值）與輸出電壓Uo（有效值）或Uom（峰值）或 Uopp（峰-峰值），再通過計(jì)算可得。測試框圖如圖1.3所示，其中示波器起到了監(jiān)視輸出波形是否失真的作用。3. 用示波器測量電壓傳輸特性曲線的方法雙端口網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓值隨輸入電壓值的變化而變化的特性叫做電壓傳輸特性。電壓傳輸特性在實(shí)驗(yàn)中一般采用兩種方法進(jìn)行測量。一種是手工逐點(diǎn)測量法，另一種是采用示波器X-Y方式進(jìn)行直接觀察。手工逐點(diǎn)測量法：可以在輸入端加一個輸入信號，逐步改變輸入端電壓，每改變一次記錄一個輸出電壓值，最后把所有測量所得數(shù)據(jù)記錄在坐標(biāo)紙上，所有的點(diǎn)連接起來就是電壓傳輸特性曲線。這種測量方式最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，只要有信號源和電壓表就可以了，缺點(diǎn)是繁瑣，同時(shí)由于是取有限的點(diǎn)進(jìn)行測量，有可能丟失比較重要的信息點(diǎn)，所以測量精度有限。示波器X-Y方式直接觀察法：是把一個電壓隨時(shí)間變化的信號（如：正弦波、三角波、鋸齒波）在加到電路輸入端的同時(shí)加到示波器的X通道，電路的輸出信號加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y圖示儀的功能，在屏幕上顯示完整的電壓傳輸特性曲線，同時(shí)還可以測量相關(guān)參數(shù)。測量方法如圖1.4所示。圖1.4電壓傳輸特性曲線測量具體測量步驟如下：(1) 選擇合理的輸入信號電壓，一般與電路實(shí)際的輸入動態(tài)范圍相同，太大除了會影響測量結(jié)果以外還可能會損壞器件；太小不能完全反應(yīng)電路的傳輸特性。(2) 選擇合理的輸入信號頻率，頻率太高會引起電路的各種高頻效應(yīng)，太低則使顯示的波形閃爍，都會影響觀察和讀數(shù)。一般取50500Hz即可。(3) 選擇示波器輸入耦合方式，一般要將輸入耦合方式設(shè)定為DC，比較容易忽視的是在X-Y方式下，X通道的耦合方式是通過觸發(fā)耦合按鈕來設(shè)定的，同樣也要設(shè)成DC。(4) 選擇示波器顯示方式，示波器設(shè)成X-Y方式，對于模擬示波器，將掃描速率旋鈕逆時(shí)針旋到底就是X-Y方式；對于數(shù)字示波器，按下“Display”按鈕，在菜單項(xiàng)中選擇X-Y。(5) 進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)，對于模擬示波器，可把兩個通道都接地，此時(shí)應(yīng)該能看到一個光點(diǎn)，調(diào)節(jié)相應(yīng)位移旋鈕，使光點(diǎn)處于坐標(biāo)原點(diǎn)；對于數(shù)字示波器，先將CH1通道接地，此時(shí)顯示一條豎線，調(diào)節(jié)相應(yīng)位移旋鈕，將其調(diào)到和Y軸重合，然后將CH1改成直流耦合，CH2接地，此時(shí)顯示一條水平線，調(diào)節(jié)相應(yīng)位移旋鈕，將其調(diào)到和X軸重合。4. 幅頻特性曲線、上限頻率、下限頻率、截止頻率中心頻率、帶寬的測量方法： (a)單級放大器放大特性 (b)低通特性 (c)高通特性 (d)帶通特性圖1.5 幅頻特性示意圖幅頻特性反應(yīng)了電路增益和頻率之間的關(guān)系，圖1.5列出了常見的幅頻特性類型。 (a)和(d)中的fL表示下限頻率，fH表示上限頻率，帶寬BW=fH-fL，(d)中的f0表示中心頻率；(b)和(c)中的 f0表示截止頻率。在實(shí)驗(yàn)中可采用“逐點(diǎn)法”測量不同頻率時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au來測量幅頻特性。測量時(shí)，保持輸入信號幅度不變，改變輸入信號頻率，每改變一次信號頻率，用交流毫伏表或示波器測量一個輸出電壓值，計(jì)算其增益，然后將測試數(shù)據(jù)列表、整理并在坐標(biāo)紙上將其連接成曲線。由于函數(shù)發(fā)生器的輸出信號幅度在不同頻率時(shí)可能會有變化，因此每改變一次頻率都要用交流毫伏表或示波器測量輸入信號的幅度，一定要保證輸入信號的幅度不改變。為了更快更準(zhǔn)確的測量幅頻特性，必須根據(jù)不同幅頻特性類型，選擇不同的測量技巧。對于(a)可先測出中頻區(qū)的輸出電壓值，然后調(diào)高或調(diào)低頻率使輸出電壓降到中頻電壓值的0.707倍，從而找到fL和fH，然后在fL和fH之間和左右找3至5個點(diǎn)進(jìn)行測量，即可較準(zhǔn)確的繪制曲線。(b)和(c)也可參考這種方式來測量。對于(d)可從較低的頻率值逐步增加頻率，用交流毫伏表或示波器測量輸出信號，剛開始輸出信號幅度隨著頻率的增加而增加，當(dāng)增加到某一個頻率時(shí)，輸出信號幅度隨著頻率的增加開始減小，則該頻率為中心頻率，記下該頻率對應(yīng)的幅度，然后調(diào)高或調(diào)低頻率使輸出電壓降到中心頻率電壓的0.707倍，從而找到fL和fH。注：也可以使用掃頻儀來測量放大器的頻率特性，連接方式見圖1.6所示。掃頻信號加至被測電路，檢波探頭對被測電路的輸出信號進(jìn)行峰值檢波，并將檢波所得信號送往示波器Y軸電路，該信號的幅度變化正好反映了被測電路的幅頻特性，因而在屏幕上能直接觀察到被測電路的幅頻特性曲線。圖1.6 利用掃頻儀測量放大電路頻率特性5. 參數(shù)定義(1) 開環(huán)帶寬BW 集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益下降3dB(或直流增益的0.707倍)時(shí)所對應(yīng)的信號頻率稱為開環(huán)帶寬。(2) 單位增益帶寬GW 集成運(yùn)放在閉環(huán)增益為1倍狀態(tài)下，當(dāng)用正弦小信號驅(qū)動時(shí)，其閉環(huán)增益下降至0.707倍時(shí)的頻率。當(dāng)集成運(yùn)放的頻率特性具有單極點(diǎn)響應(yīng)時(shí)，其單位增益帶寬可表示為 式中，是當(dāng)信號頻率為f時(shí)集成運(yùn)放的實(shí)際差模開環(huán)電壓增益值。 (3) 轉(zhuǎn)換速率（或電壓擺率） 在額定的負(fù)載條件下，當(dāng)輸入階躍大信號時(shí)，集成運(yùn)放輸出電壓的最大變化率稱為轉(zhuǎn)換速率。 通常，集成運(yùn)放手冊中所給出的轉(zhuǎn)換速率均指閉環(huán)增益為1倍時(shí)的值。實(shí)際集成運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率與其閉環(huán)增益無關(guān)，一般集成運(yùn)放反相和同相應(yīng)用時(shí)的轉(zhuǎn)換速率是不一樣的。(4) 全功率帶寬 在額定負(fù)載條件下，集成運(yùn)放閉環(huán)增益為1倍時(shí)，當(dāng)輸入正弦大信號后，使集成運(yùn)放輸出電壓幅度達(dá)到最大時(shí)的信號頻率，即為功率帶寬。此頻率將受到集成運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率的限制。一般可用近似公示估算和之間的關(guān)系 式中是集成運(yùn)放輸出的峰值電壓。七、 應(yīng)用拓展1. 加法器應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三中，僅僅是完成一個給定的加法運(yùn)算，在實(shí)際應(yīng)用中，這樣的加法電路被廣泛運(yùn)用。例如實(shí)驗(yàn)五“音響放大器設(shè)計(jì)”中的混合前置放大器的作用是將放大后的話音信號MIC與Line In信號混合放大，起到了混音的功能，如圖1.7所示。（Line In信號可以用一般的MP3輸出）圖1.7 加法電路的應(yīng)用2. 按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分，集成運(yùn)算放大器可分為如下7類，在實(shí)際應(yīng)用中選擇合適的運(yùn)放進(jìn)行電路設(shè)計(jì)非常重要。(1) 通用型運(yùn)算放大器通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例A741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。(2) 高阻型運(yùn)算放大器這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小,一般rid1G1T,IB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓較大。(3) 低溫漂型運(yùn)算放大器在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。(4) 高速型運(yùn)算放大器在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。(5) 低功耗型運(yùn)算放大器由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。(6) 高壓大功率型運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。(7) 可編程控制運(yùn)算放大器在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題。為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)。例如:有一運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)為10倍，輸入信號為1mV時(shí)，輸出電壓為10mV，當(dāng)輸入電壓為0.1mV時(shí)，輸出就只有1mV，為了得到10mV就必須改變放大倍數(shù)為100。程控運(yùn)放就是為了解決這一問題而產(chǎn)生得。八、 考核要求1. 預(yù)習(xí)報(bào)告；2. 實(shí)驗(yàn)預(yù)搭, 部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容驗(yàn)收；3. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告（要求見教學(xué)計(jì)劃）。一、運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用驗(yàn)收表日期板號學(xué)號姓 名預(yù)習(xí)預(yù)搭電壓傳輸特性驗(yàn)收概念理解程度操作熟練程度九、 注意事項(xiàng)1. 要注意運(yùn)放器件的管腳順序和電解電容的極性。2. 使用運(yùn)算放大器時(shí)要注意不能超過各項(xiàng)參數(shù)的極限值，如最大電源電壓、最大輸入電壓、最大輸出電流等。電源電壓應(yīng)預(yù)先調(diào)到所需的電壓值后再接入到實(shí)驗(yàn)電路中，同時(shí)請注意正負(fù)電源的接法。3. 部分實(shí)驗(yàn)需要輸入可調(diào)的直流電壓，這可通過由電位器串接電阻組成分壓電路來實(shí)現(xiàn)，串接固定電阻的目的是限流，避免燒壞器件和電源。4. 儀器和電路的接地：在電路的調(diào)試過程中，如果儀器的接地端連接不正確，或者接觸不良，會直接影響測量精度，甚至影響到測量結(jié)果的正確與否。在實(shí)驗(yàn)中直流穩(wěn)壓電源的“地”、示波器的“地”、函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表的“地”都必須和電路的“地”連接在一起，否則會導(dǎo)致信號不正確。5. 測量傳輸特性時(shí)示波器選擇XY工作方式，Ui接X通道，Uo接Y通道，垂直耦合方式選擇DC檔，注意示波器坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，以準(zhǔn)確讀取各項(xiàng)參數(shù)。6. 數(shù)字存儲示波器在顯示小信號時(shí)干擾比較大，可在采樣菜單中選擇“平均”以提高波形顯示清晰度。7. 加法器設(shè)計(jì)時(shí)，要注意信號源的輸出電阻對電路的影響，尤其是用示波器的校準(zhǔn)信號作為信號源時(shí)，對應(yīng)的電路輸入電阻必須大于20k。實(shí)驗(yàn)二 增益自動切換電壓放大電路的設(shè)計(jì)一、 基本信息實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)+課外開放實(shí)驗(yàn)檢查：預(yù)習(xí)、預(yù)搭檢查，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 進(jìn)一步熟悉Multisim軟件仿真功能；2. 掌握利用運(yùn)算放大器構(gòu)成單門限比較器、遲滯比較器和窗口比較器電路各元件參數(shù)的計(jì)算方法；3. 掌握峰值檢波的電路，二極管檢波電路和精密整流電路的工作原理和基本電路結(jié)構(gòu)；4. 掌握數(shù)字信號與模擬信號的級聯(lián)、切換的方法。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個電壓放大電路，其輸入阻抗不小于100k，輸出阻抗不大于1k，并能夠根據(jù)輸入信號幅值切換調(diào)整增益。電路應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能與技術(shù)指標(biāo)如下：1. 基本要求(1) 放大器能夠具有0.1、1、10三檔不同的增益，可以用連線改變增益，或者以撥動開關(guān)切換增益，或者用模擬電子開關(guān)切換增益。(2) 輸入一個幅度為0.110V的可調(diào)直流信號，要求放大器輸出信號電壓在0.55V范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)電路根據(jù)輸入信號的幅值自動切換調(diào)整增益值。2. 提高要求輸入一個交流信號，頻率10kHz，幅值范圍為0.110V（峰峰值Upp），要求輸出信號電壓控制在0.55V（峰峰值Upp）的范圍內(nèi)。四、 實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，自選方案設(shè)計(jì)出原理圖，分析工作原理，計(jì)算元件參數(shù)。利用Multisim軟件進(jìn)行仿真，并優(yōu)化設(shè)計(jì)。2. 實(shí)際搭試所設(shè)計(jì)電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3. 按照設(shè)計(jì)要求對調(diào)試好的硬件電路進(jìn)行測試，記錄測試數(shù)據(jù)，分析電路性能指標(biāo)。4. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、 預(yù)習(xí)思考1. 畫出模擬開關(guān)CD4052的硬件連接圖。2. 設(shè)運(yùn)算放大器為雙電源供電，最大輸出電壓為UOM，試根據(jù)精密全波整流電路的原理，推導(dǎo)圖2.4的傳輸特性曲線，寫出推導(dǎo)過程并畫出傳輸特性曲線。六、 設(shè)計(jì)指導(dǎo)1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求, 確定總體方案(1) 對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分理解題目的要求、每項(xiàng)指標(biāo)的含義。(2) 針對系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，查閱資料，廣開思路，提出盡量多的不同方案；仔細(xì)分析每個方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，加以比較，從中選取合適的方案。(3) 將系統(tǒng)分解成若干個模塊，明確每個模塊的功能、各模塊之間的連接關(guān)系以及信號在各模塊之間的流向等等。構(gòu)建總體方案與框圖，清晰地表示系統(tǒng)的工作原理、各單元電路的功能、信號的流向及各單元電路間的關(guān)系。2. 增益控制的基本方法在一定范圍內(nèi)，運(yùn)算放大器增益主要取決于反饋電阻與輸入端電阻的比值關(guān)系。改變增益一般可以通過改變反饋電阻的阻值來實(shí)現(xiàn)，如圖2.1所示為常用的電路實(shí)現(xiàn)方式。改變反饋電阻可以利用開關(guān)S1-S4的通斷來完成，S1-S4可以有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式：(1) 直接利用連接線；(2) 采用繼電器切換反饋電阻；(3) 采用模擬電子開關(guān)。 圖2.1 增益切換放大電路設(shè)計(jì)3. 模擬開關(guān)切換電阻采用模擬開關(guān)切換電阻是一種常用的改變放大電路增益的方式，模擬電子開關(guān)型號很多，如CD4051、CD4052、CD4053、ADG408、ADG409等，使用時(shí)需要注意選擇正確的模擬開關(guān)的電源，也要注意模擬開關(guān)有一定阻值的導(dǎo)通電阻。圖2.2所示為CD4052的功能圖，圖2.3為CD4052的管腳圖。具體參數(shù)和使用方法請參考相關(guān)資料。圖2.2 模擬開關(guān)CD4052功能圖圖2.3 模擬開關(guān)CD4052管腳圖4. 檢測判斷輸入信號的方法為了使輸出信號在規(guī)定的幅度范圍內(nèi)，必須根據(jù)輸入信號的幅度來決定放大器的增益。檢測輸入信號幅值有以下一些常用的方法：(1) 對直流信號可以直接通過比較器檢測其幅度；(2) 對交流信號可以先進(jìn)行整流，再對整流后的信號做平滑濾波處理，從而得到和輸入交流信號對應(yīng)的直流信號值，利用比較器完成幅值的判斷。圖2.4所示為精密整流電路的一種設(shè)計(jì)方式，其工作原理請查閱參考教材。圖2.4 精密全波整流電路(3) 設(shè)計(jì)峰值檢波電路，直接保持并輸出信號的最大值，利用比較器判斷信號范圍；(4) 其他方法。5. 計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案、電路設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)算和元器件參數(shù)基本確定后，先利用Multisim軟件對設(shè)計(jì)的單元電路進(jìn)行仿真，優(yōu)化調(diào)整電路結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)，直至達(dá)到指標(biāo)要求。然后再將各單元電路連接起來仿真，看總體指標(biāo)是否達(dá)到要求、各模塊之間配合是否合理、信號流向是否順暢，如果發(fā)現(xiàn)有問題，還要重新審視各部分電路的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步調(diào)整，改進(jìn)各部分電路的設(shè)計(jì)和連接關(guān)系，這一過程可能要反復(fù)多次，直到計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果證明電路設(shè)計(jì)確實(shí)正確為止。自擬測試表格，要求能將各個單元電路、總體電路的特性完整表示出來。七、 應(yīng)用拓展1. AGC應(yīng)用使放大電路的增益自動地隨信號強(qiáng)度而調(diào)整的自動控制方法稱為自動增益控制（automatic gain control AGC）。其一般有兩種控制方式：一種是利用增加AGC電壓的方式來減小增益的方式叫正向AGC；一種是利用減小AGC電壓的方式來減小增益的方式叫反向AGC。正向AGC 控制能力強(qiáng)，所需控制功率大被控放大級工作點(diǎn)變動范圍大，放大器兩端阻抗變化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范圍也小。AGC電路的主要性能指標(biāo)有兩個，一是動態(tài)范圍；二是響應(yīng)時(shí)間。AGC電路被廣泛應(yīng)用于視頻、音頻的自動控制電路中。2. 峰值檢波電路應(yīng)用峰值檢波器的輸出電壓的大小一直追隨輸入信號的峰值，并且保持在輸入信號的最大峰峰值。峰值檢測電路在AGC（自動增益控制）電路和傳感器最值求取電路中廣泛應(yīng)用，一般也作為程控增益放大器倍數(shù)選擇的判斷依據(jù)。八、 考核要求1. 預(yù)習(xí)報(bào)告；2. 實(shí)驗(yàn)預(yù)搭；3. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收（要求見驗(yàn)收表）；4. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告（要求見教學(xué)計(jì)劃）。二、增益自動切換電壓放大電路驗(yàn)收表日期板號學(xué)號姓名基本要求（直流）（占80%）提高要求（交流）（占20%）概念理解程度操作熟練程度備注基本要求（1）基本要求（2）0.1倍增益1倍增益10倍增益增益切換方式0.1倍增益1倍增益10倍增益0.1倍增益1倍增益10倍增益檢測方法輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍輸入范圍輸出范圍九、 注意事項(xiàng)1. 注意模擬開關(guān)CD4052的電壓匹配問題。2. 對于交流信號的峰值采樣如果僅用一個二極管和一個電容做，在信號大時(shí)結(jié)果較好，但在輸入小信號時(shí)誤差明顯增大。3. 對于交流信號的峰值采樣如果采用精密整流電路，即用運(yùn)放和二極管的特性實(shí)現(xiàn)整流時(shí)，不再受二極管管壓降的影響。4. 由于增益有一檔為0.1倍，選擇電路結(jié)構(gòu)或電路設(shè)計(jì)方式時(shí)請注意。實(shí)驗(yàn)三 三極管放大電路設(shè)計(jì)一、 基本信息實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)+課外開放實(shí)驗(yàn)檢查：預(yù)習(xí)、預(yù)搭檢查，部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握單級放大電路的工程估算、安裝和調(diào)試；2. 了解三極管各項(xiàng)基本器件參數(shù)、工作點(diǎn)、偏置電路、輸入阻抗、輸出阻抗、增益、幅頻特性等的基本概念以及測量方法；3. 掌握級聯(lián)電路設(shè)計(jì)方法。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 基本要求圖3.1 射級偏置電路(1) 根據(jù)圖3.1所示電路，研究靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器性能的影響1） 調(diào)整RW，使靜態(tài)集電極電流ICQ=1mA，測量靜態(tài)時(shí)晶體管集電極發(fā)射極之間電壓UCEQ。記入表3-1中。2） 在放大器輸入端輸入頻率為f=1kHz的正弦信號，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓US 使Ui=5mV，測量US、UO和UO （負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓）的值并填于表3-1中。注意：用雙綜示波器監(jiān)視UO及Ui的波形時(shí)，必須確保在UO基本不失真時(shí)讀數(shù)（教師當(dāng)堂驗(yàn)收）。3） 重新調(diào)整RW，使ICQ分別為2mA，重復(fù)上述測量，將測量結(jié)果記入表3-1中。4） 根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算放大器的Au、Ri、Ro。表3-1 靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器性能的影響靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ(mA)12測量值測量值理論值誤差輸入端接地UBQ(V)UCQ(V)UEQ(V)輸入信號Ui=5mVUS(mV)UO(V)UO (V)計(jì)算值UBEQUCEQAuRi/kRO/k(2) 觀察不同靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響1） 改變RW的阻值，使輸出電壓波形出現(xiàn)截止失真，繪出失真波形，并將測量值記錄表3-2中。2） 改變RW的阻值，使輸出電壓波形出現(xiàn)飽和失真，繪出失真波形，并將測量值記錄表3-2中。 表3-2 不同靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響完全截止截止失真飽和失真完全飽和RW變化對失真的影響測量值UBQ(V)UCQ(V)UEQ(V)波形計(jì)算值ICQ(mA)UBEQUCEQR1(3) 測量放大器的最大不失真輸出電壓分別調(diào)節(jié)RW和US，用示波器觀察輸出電壓UO波形，使輸出波形為最大不失真正弦波。測量此時(shí)靜態(tài)集電極電流ICQ和輸出電壓的峰峰值UOPP。(4) 設(shè)計(jì)一個分別由共源（CS）、共射（CE）和共集（CC）構(gòu)成的三級放大電路，要求滿足以下指標(biāo)：（設(shè)共源、共射和共集的輸出電壓分別為UO1、UO2和UO）Au100，Ri1M，RO100。寫出具體設(shè)計(jì)過程，計(jì)算電路參數(shù)以及Au、Ri和RO 的理論值。設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在放大器輸入端輸入頻率為f=1kHz的正弦信號，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓US 使Ui=5mV，用示波器雙蹤顯示Ui、Uo的波形，在輸出波形不失真的情況下，記錄波形，測量US、UO和UO（負(fù)載開路時(shí)輸出電壓）并計(jì)入表3-3中。根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算放大器的Au、Ri、Ro，與理論值比較。表3-3 多級放大器技術(shù)指標(biāo)測量測量值理論值誤差輸入信號Ui=5mVUS(mV)UO1(V)UO2(V)UO(V)UO (V)計(jì)算值A(chǔ)uRi/kRO/k四、 實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)出原理圖，分析工作原理，計(jì)算元件參數(shù)。2. 利用Multisim軟件進(jìn)行仿真，優(yōu)化設(shè)計(jì)。3. 實(shí)際搭試所設(shè)計(jì)電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4. 按照設(shè)計(jì)要求對調(diào)試好的硬件電路進(jìn)行測試，記錄測試數(shù)據(jù)，分析電路性能指標(biāo)。5. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、 預(yù)習(xí)思考1. 器件資料：上網(wǎng)查詢本實(shí)驗(yàn)所用的場效應(yīng)管BJ27(2N5485)的數(shù)據(jù)手冊，畫出三極管封裝示意圖，標(biāo)出每個管腳的名稱，將相關(guān)參數(shù)值填入下表：參數(shù)符號參數(shù)值參數(shù)意義及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該如何考慮IDSSIGSSVGS（OFF）V（BR）GSSIGPDgm上網(wǎng)查詢本實(shí)驗(yàn)所用的三極管9013的數(shù)據(jù)手冊，畫出三極管封裝示意圖，標(biāo)出每個管腳的名稱，將相關(guān)參數(shù)值填入下表：參數(shù)符號參數(shù)值參數(shù)意義及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該如何考慮VCBOVCEOVEBOICIEhFEVCE(sat)VBEfT2. 偏置電路：圖3.1中偏置電路的名稱是什么？簡單解釋是如何自動調(diào)節(jié)晶體管的電流IC以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用的，如果R1、R2取得過大能否再起到穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用，為什么？3. 電壓增益：(1) 對于一個低頻電壓放大器，一般希望電壓增益足夠大，根據(jù)您所學(xué)的理論知識，分析有哪些方法可以提高電壓增益，分析這些方法各自優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出最佳實(shí)現(xiàn)方案。(2) 實(shí)驗(yàn)中測量電壓增益的時(shí)候用到交流毫伏表，試問能否用萬用表或示波器，為什么？4. 輸入阻抗：(1) 放大器的輸入電阻Ri反映了放大器本身消耗輸人信號源功率的大小，設(shè)信號源內(nèi)阻為RS，試畫出圖3.1中放大電路的輸入等效電路圖，通過連線回答下面的問題，并做簡單解釋： Ri = RS放大器從信號源獲取較大電壓Ri RS放大器從信號源獲取最大功率(2) 圖3.2是實(shí)際工程中測量放大器輸入阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡單分析為什么串接電阻RS的取值不能太大也不能太小。 圖3.2放大器輸入阻抗測量原理圖 (3) 對于小信號放大器來說一般希望輸入阻抗足夠高，根據(jù)所學(xué)的理論知識，分析有哪些方法可以提高圖3.1放大電路的輸入阻抗。5. 輸出阻抗：(1) 放大器輸出電阻RO的大小反映了它帶負(fù)載的能力，試分析圖3.1放大電路的輸出阻抗受那些參數(shù)的影響，設(shè)負(fù)載為RL，畫出輸出等效電路圖，通過連線回答下面的問題，并做簡單解釋。 RO = RL負(fù)載從放大器獲取較大電壓 RO RL負(fù)載從放大器獲取最大功率(2) 圖3.3是實(shí)際工程中測量放大器輸出阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡單分析為什么電阻RL的取值不能太大也不能太小。 圖3.3放大器輸出阻抗測量原理圖6. 計(jì)算圖3.1中各元件參數(shù)的理論值，其中已知：VCC=12V，Ui=5mV，RL=3K，RS=1K， T為9013指標(biāo)要求：Au50，Ri1 K，RO3K，fL100kHz（建議IC取2mA）用Multisim軟件對電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果填寫在預(yù)習(xí)報(bào)告中。7. 對于小信號放大器來說一般希望上限頻率足夠大，下限頻率足夠小，根據(jù)您所學(xué)的理論知識，分析有哪些方法可以增加圖3.1中放大電路的上限頻率，那些方法可以降低其下限頻率。六、 設(shè)計(jì)指導(dǎo)1. 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計(jì)提示圖3.4 自偏壓共源放大電路(1) 圖3.4所示為一種用N溝道JEFT組成的自偏壓共源放大電路，在靜態(tài)時(shí)，因柵極電阻Rg上的電流為零，所以UG=0，而漏極電流ID流過RS時(shí)產(chǎn)生電壓USIDRs，于是柵源間的偏壓為：UGSUGUSIDRS由于UGS0，靠管子自身的電流建立的這個偏壓，只要RS取值合適就能滿足耗盡型場效應(yīng)管的工作點(diǎn)要求，故稱為自偏壓電路。(2) 靜態(tài)工作點(diǎn)分析由此可解得UGS，ID，UDS。(3) 交流電壓放大倍數(shù)如果電路中沒有電容CS，則有：，可見，共源放大器也為反相放大器。如果在電路中加上電容CS，則(4) 輸入電阻(5) 輸出電阻2. 三極管放大電路設(shè)計(jì)提示圖3.5 射級偏置電路(1) 對于圖3.5中的偏置電路，只有R2支路中的電流I1IBQ時(shí)，才能保證UBQ恒定實(shí)現(xiàn)自動穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，所以工程中一般取：（硅管）（鍺管）。(2) 為了提高電路的穩(wěn)定性，一般要求UBQUBE，工程中一般取UBQ=(510)UBE，即UBQ=(35)V（硅管），UBQ=(13)V（鍺管）。(3) 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電流 ，由于是小信號放大，所以ICQ一般取0.52mA。(4) ICQ確定后通過以下公式可計(jì)算R1和R2的值：，。(5) 交流電壓放大倍數(shù)。(6) 交流輸入阻抗。(7) 交流輸出阻抗。(8) 電路頻率特性的下限頻率值主要受C2，C3和CE影響，其關(guān)系分別為：，。3. 共集電極放大電路設(shè)計(jì)提示圖3.6共集電極放大器(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)(2) 電壓放大倍數(shù)可見，當(dāng)時(shí)，故常稱為射極跟隨器。(3) 輸入電阻(4) 輸出電阻4. 多級放大器設(shè)計(jì)提示在許多應(yīng)用場合，要求放大器有較高的放大倍數(shù)及合適的輸入、輸出電阻，而單級放大器的性能不一定滿足要求，需要將多個基本放大器級聯(lián)起來，構(gòu)成多級放大器。由于每種基本組態(tài)放大器的性能不同，故在構(gòu)成多級放大電路時(shí)，應(yīng)充分利用它們的特點(diǎn)，合理組合，用盡可能少的級數(shù)來滿足放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻和頻帶寬度等的要求。(1) 級間耦合方式多級放大器各級之間連接的方式稱為耦合方式，常用耦合方式有三種，即阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。級間耦合時(shí)，一方面要確保各級放大器有合適的直流工作點(diǎn)，另一方面應(yīng)使前級輸出信號盡可能不衰減地加到后級輸入。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)要選擇合適的級間耦合方式。(2) 級聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算一個n級放大器的總電壓放大倍數(shù)Au可表示為： 多級放大器輸入電阻即第一級放大器的輸入電阻，前提是將第二級放大器的輸入電阻當(dāng)做第一級放大器的負(fù)載電阻，即多級放大器輸出電阻即最末級放大器的輸出電阻，前提是將前一級放大器的輸出電阻當(dāng)做最末級放大器的信號源內(nèi)阻，即七、 應(yīng)用拓展1. 三極管的分類三極管按材質(zhì)分：硅管、鍺管；按結(jié)構(gòu)分：NPN 、 PNP；按功能分：開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等；按功率分：小功率管、中功率管、大功率管；按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管；按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平面管；按安裝方式:插件三極管、貼片三極管。不同的三極管有著各自的應(yīng)用場合，選擇合適的三極管至關(guān)重要。八、 考核要求1. 預(yù)習(xí)報(bào)告；2. 實(shí)驗(yàn)預(yù)搭, 部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容驗(yàn)收；3. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告（要求見教學(xué)計(jì)劃）。三、電壓放大電路設(shè)計(jì)驗(yàn)收表日期板號學(xué)號姓名預(yù)習(xí)預(yù)搭輸入輸出波形驗(yàn)收概念理解程度操作熟練程度Ui(mV)US(mV)UO (V)UO (V)九、 注意事項(xiàng)1. 各儀器的地線應(yīng)與電路的地相連接。2. 穩(wěn)壓電源的輸出電壓應(yīng)預(yù)先調(diào)到所需的電壓值再接入實(shí)驗(yàn)電路中。3. 若電路存在自激，可改變元件的接線位置或走向，并注意電解電容的極性。4. 在測幅頻特性時(shí)，隨著頻率升高，信號發(fā)生器的輸出幅度可能會下降，從而出現(xiàn)輸入信號Ui與輸出信號Uo同時(shí)下降的現(xiàn)象。所以在實(shí)驗(yàn)中要經(jīng)常測量輸入電壓值，使其維持5mV不變。實(shí)驗(yàn)四 信號的產(chǎn)生、分解與合成一、 基本信息實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)+課外開放實(shí)驗(yàn)檢查：預(yù)習(xí)、預(yù)搭檢查，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握方波信號產(chǎn)生的基本原理和基本分析方法，電路參數(shù)的計(jì)算方法，各參數(shù)對電路性能的影響；2. 掌握由運(yùn)算放大器組成的RC有源濾波器的工作原理，熟練掌握RC有源濾波器的基本參數(shù)的測量方法和工程設(shè)計(jì)方法；3. 掌握移相電路設(shè)計(jì)原理與方法4. 掌握比例加法合成器的基本類型、選型原則和設(shè)計(jì)方法。5. 掌握多級電路的級聯(lián)安裝調(diào)試技巧；6. 熟悉FilterPro、MultiSim軟件高級分析功能的使用方法。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并安裝一個電路使之能夠產(chǎn)生方波，并從方波中分離出主要諧波，再將這些諧波合成為原始信號或其他周期信號。(1) 設(shè)計(jì)一個方波發(fā)生器，要求其頻率為1kHz，幅度為5V；(2) 設(shè)計(jì)合適的濾波器，從方波中提取出基波和3次諧波；(3) 設(shè)計(jì)一個加法器電路，將基波和3次諧波信號按一定規(guī)律相加，將合成后的信號與原始信號比較，分析它們的區(qū)別及原因。四、 實(shí)驗(yàn)要求1. 前期準(zhǔn)備：利用電路理論分析該專題所涉及的原理，非正弦波形的測試技術(shù)（伏安特性測量、雙通道波形測量和比較、頻率特性測量、波形的FFT），掌握帶通濾波器、移相器、比例加法合成器的基本類型、選型原則和設(shè)計(jì)方法。2. 功能電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案論證：