Proteus實例教程教學(xué)課件第2章

1、第2章 模擬電子技術(shù)實驗2.1 晶體管共射極單管放大器2.2 射極跟隨器2.3 差動放大器2.4 低頻功率放大器(OTL)2.5 負反饋放大器2.6 正弦波振蕩器2.7 集成運放的應(yīng)用(I) 比例運算放大器2.8 集成運放的應(yīng)用(II) 波形發(fā)生器2.9 直流集成穩(wěn)壓電源 第1頁，共147頁。第2頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響； (2) 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法； (3) 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。2.1 晶體管共射極單管放大器第3頁，共147頁。 2.

2、實驗原理 圖2-1為Proteus中繪制的電阻分壓式單管共射放大器實驗原理圖。第4頁，共147頁。 在圖2-1中，當流過偏置電阻RB1和RB2的電流遠遠大于晶體管Q1的基極電流IB時(一般為510倍)，則它的靜態(tài)工作點可用下式估算：第5頁，共147頁。 元件替換。在圖2-1中，如果在Proteus中電路已連接完成，但發(fā)現(xiàn)有元件需要替換，只要元件外形和引腳一致，可直接拖動新的元件至電路中與原來的元件重疊，此時，出現(xiàn)元件替換對話框，單擊“OK”按鈕即可。 圖紙設(shè)置。Proteus中默認圖紙為A4，如果在繪圖過程中發(fā)現(xiàn)圖紙小了，可以單擊主菜單【System】【Set Sheet Sizes】，在打開

3、的對話框中，單擊選擇A3或其他圖紙。 圖紙底板。圖紙缺省底板色為灰色，如果想設(shè)為其他色或白色，可單擊主菜單【Template】【Set Design Defaults】，在打開的對話框中(見圖1-13)，在左邊的Colours設(shè)置中把第一項“Paper colour”改成其他顏色。注 意第6頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；直流電壓表；交流毫安表；萬用表；晶體三極管3DG6(=50100)或9011；電阻、電容若干。第7頁，共147頁。 4. 實驗內(nèi)容及步驟 1) 放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試 單管共射放大器及負反饋實驗電路板第8頁，共1

4、47頁。圖2-3 單管共射放大器實驗電路圖 照圖2-3把電路圖連接好。接上直流電源(圖2-2中的UCC)、信號發(fā)生器和示波器。下面調(diào)試第一級的靜態(tài)工作點，即先找到一個合適的靜態(tài)工作點，然后再用直流表測量出來。第9頁，共147頁。 把開關(guān)按圖2-3所示位置設(shè)定好，按仿真運行按鈕，把信號發(fā)生器的頻率調(diào)為1kHz，幅值盡可能大，直到觀察到示波器顯示的輸出波形(A通道)出現(xiàn)雙頂失真為止，如圖2-4中的波形(a)所示?？纯催@個失真的波形是否上下對稱失真，如果不對稱，調(diào)整圖2-3中的滑動變阻器RW1來改變靜態(tài)工作點使波形看似對稱，如圖2-4中的波形(b)所示。因為眼睛看到的對稱失真并不一定是真的對稱，所以

5、還需減小信號發(fā)生器的幅值，使波形一端的失真剛好消失，如圖2-4中的波形(c)所示，這驗證了靜態(tài)工作點仍然不合適。進一步調(diào)整滑動變阻器，使波形兩端出現(xiàn)對稱失真，再減小信號發(fā)生器的幅值，使波形一頂失真消失，反復(fù)幾次，直到波形兩頂?shù)氖д鎰偤猛瑫r消失，如圖2-4中的波形(d)所示，這時的靜態(tài)工作點是最合適的，保持滑動變阻器的位置不要再動。第10頁，共147頁。圖2-4 單管共射放大器調(diào)試靜態(tài)工作點波形第11頁，共147頁。 調(diào)試的原理來自于單管共射放大電路三極管的輸出特性，如圖2-5所示。第12頁，共147頁。 圖2-5為NPN雙極型三極管的輸出特性曲線，其中的斜線為交流負載線，靜態(tài)工作點應(yīng)位于交流負

6、載線的中點Q，這樣交流信號在變化時才能得到最大不失真的輸出波形。如果靜態(tài)工作點位于交流負載線上的Q點，則輸出波形就會產(chǎn)生失真，即集電極電流稍有增加，三極管便進入飽和區(qū)，產(chǎn)生飽和失真，使放大能力下降。一般來說，調(diào)整基極電阻，可方便地改變靜態(tài)工作點的值。第13頁，共147頁。 上述的靜態(tài)工作點調(diào)整方法，就是故意讓輸出波形失真來觀察失真的對稱度，從而判斷靜態(tài)工作點是否位于交流負載線的中間，因為合適的靜態(tài)工作點并不意味著輸出電壓波形就不會產(chǎn)生失真，只要輸入信號足夠大，就會產(chǎn)生失真，只不過是產(chǎn)生對稱的失真。通過反復(fù)調(diào)整輸入信號的幅值和基極電阻的大小，來觀察和改變靜態(tài)工作點，從而找到一個最佳靜態(tài)工作點。只

7、有找到了最佳靜態(tài)工作點，接下來的動態(tài)參數(shù)測量才有意義。給定一塊電路板，不能盲目地進行數(shù)據(jù)測量。第14頁，共147頁。 2) 單管共射放大電路靜態(tài)工作點的測量 在實驗電路中共有兩個電源，一個是直流電壓源，一個是交流信號源。根據(jù)線性疊加定理，當測量純直流量時，交流電壓源應(yīng)短路，所以應(yīng)按圖2-6接線。雖然電容隔直，RS左邊的交流信號源的短路線可以省去，開路即可，但在沒有電容的直接耦合電路中卻不能開路，為了養(yǎng)成良好的習(xí)慣，建議使交流電壓信號短接而不是開路。把三個直流電壓表和一個直流電流表(毫安表)照圖連接，把測得的數(shù)據(jù)填在表2-2中。其中，IC的數(shù)據(jù)是約等，表中后兩列是計算值。第15頁，共147頁。圖

8、2-6 靜態(tài)工作點的測量第16頁，共147頁。三個電壓表一定要直接連接到三極管的三個極上，不能在電容C1前或電容C2后測量，因為電容隔直流。注 意測 量 值計 算 值UB(V)UE(V)UC(V)IC(mA)UBE(V)UCE(V)表2-2 單管共射放大電路靜態(tài)工作點測量根據(jù)實際電路的測量結(jié)果，填寫測量數(shù)據(jù)。第17頁，共147頁。 3) 單管共射放大電路動態(tài)參數(shù)的測量 前面提到，靜態(tài)工作點的合適與否直接影響交流輸出信號的幅值。那么是不是有了合適的靜態(tài)工作點后，輸出電壓與信號源的比就一定能夠得到最大值呢？不是的，影響放大倍數(shù)的還有放大電路的幾個動態(tài)參數(shù)：輸入電阻、輸出電阻和帶寬等。首先來討論電壓

9、放大倍數(shù)的測量。 (1) 測量電壓放大倍數(shù)。 電壓放大倍數(shù)有兩種含義，一是輸出電壓對信號源的比值，即 ，另一種是輸出電壓對輸入電壓的比值，即 。 由于Proteus的虛擬信號源都是理想電壓源，沒有內(nèi)阻，所以圖2-6所示的電路中用電阻RS(10k)來模擬信號源內(nèi)阻，當然與實際相比有些大了。真正分到放大電路中的信號電壓是RS的右端(即基極)到地之間的交流電壓，另外一部分電壓降落在RS上。第18頁，共147頁。 在輸入端接信號發(fā)生器(產(chǎn)生一個正弦波)，在信號發(fā)生器上并聯(lián)一個交流毫伏表以測量信號源電壓的有效值。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的幅值使交流毫伏表的讀數(shù)約為10mV，把示波器接在輸出端，觀察輸出波形，以不失

10、真為準。斷開負載電阻使放大電路空載，在輸出端接交流電壓表。運行仿真，各電表讀數(shù)如圖2-7所示?？捎嬎愠龅?9頁，共147頁。圖2-7 空載時電壓放大倍數(shù)的測量第20頁，共147頁。 合上開關(guān)K4加上負載后，輸出電壓的幅值會下降，請大家自己測量和計算并分析原因。 由于是單管共射放大電路，所以輸出波形和輸入波形是倒相的，放大倍數(shù)應(yīng)該是負值。示波器的輸入輸出波形如圖2-8所示。第21頁，共147頁。 根據(jù)以上分析，按表2-3中要求進行實驗，并填寫和描繪相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)和波形。表2-3 單管共射放大電路電壓放大倍數(shù)的測量RC1(k)RL1(k)uo1(V)AV觀察繪制一組uo1和ui的波形2.41.22

11、.42.4第22頁，共147頁。 (2) 觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響。 置RC1=2.4k，RL1=，ui適量，調(diào)節(jié)滑動變阻器RW1，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uo1不失真的條件下，測量數(shù)據(jù)組IC和uo1值，記在表2-4中。注意測量IC時，因為是直流值，應(yīng)先把信號源輸出旋鈕幅值調(diào)為零，或直接把信號發(fā)生器斷開，把輸入端短接。在靜態(tài)工作點附近取5個IC值(分別調(diào)節(jié)滑動變阻器RW1)。每次調(diào)定一個IC值后，再加上交流信號，監(jiān)視輸出不失真電壓并用交流毫伏表測輸出電壓的有效值。還要注意的是，ui和uo的單位應(yīng)一致，要么都是有效值，要么都是峰峰值或半波峰值，這樣計算出的電壓放大倍數(shù)才準確。第23

12、頁，共147頁。表2-4 靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響(ui=V)IC(mA)1.01.52.02.53.0uo1(V)AV (3) 觀察靜態(tài)工作點對輸出電壓波形失真的影響。 置RC1=2.4k，RL1=2.4k，ui=0，調(diào)節(jié)滑動變阻器RW1使IC=2.0mA，測出UCE的值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓uo1足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW1，使波形出現(xiàn)失真，繪出uo1的波形，并測出IC和UCE值，記入表2-5中，每次測IC和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。第24頁，共147頁。IC(mA)UCE(V)uo1波形失真情況(截止、飽和)管子工作狀態(tài)(放大、

13、截止、飽和) 2.0表2-5 靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響第25頁，共147頁。 (4) 測量最大不失真輸出電壓。 置RC1=2.4k，RL1=2.4k，調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和滑動變阻器RW1，用示波器讀出最大不失真輸出電壓的峰峰值uopp，并在交流毫伏表上讀出uom1，記入表2-6中。IC(mA)uim(mV)uom1(V) uopp(V)表2-6 測量最大不失真輸出電壓第26頁，共147頁。 (5) 測量輸入電阻和輸出電阻。 放大電路的輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的無源網(wǎng)絡(luò)的交流等效電阻，計算此電阻要先畫出放大電路的微變等效電路，也可以直接通過實驗方法來測量，這樣更方便和快捷。其原理如

14、下： 如圖2-9所示，可以把放大電路的交流通路看成是二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入端為含有內(nèi)阻的信號源，輸出端接負載。其中，Ri為輸入電阻，Ro為輸出電阻。電路設(shè)計好后，二端口的參數(shù)就確定不變了。空載時，輸出電壓uo與輸入電壓ui的比值是定值，但由于二端口外的元件uS、RS及RL是隨不同的用戶使用而定的，所以根據(jù)兩端串聯(lián)分壓原理，Ri與Ro會分別影響ui與uo的值，從而引起輸出電壓的變化而影響電壓放大倍數(shù)。第27頁，共147頁。圖2-9 輸入、輸出電阻測量原理圖 在圖2-9中的輸入端，有 ，如果知道uS、RS及ui，就可以算出Ri，測量輸入電阻的原理即如此。第28頁，共147頁。 回頭看實驗圖2-7，電壓表

15、的讀數(shù)為uS=20.5mV，ui=10.1mV，RS=10k，可算出Ri=9.7k。輸入電阻越大，放大電路分得的電壓就越大，輸出電壓就越大，當然這里模擬用的內(nèi)阻RS有點過大。根據(jù)圖2-9不難理解，如果把放大電路再看成一個電壓源，對負載供電，則輸出電阻Ro就是這個電壓源的內(nèi)阻，Ro越小，負載上分得的電壓就越大，放大電路的性能就越好。因此有 ，其中 為空載電壓。 測量輸出電阻的實驗時，分別測出空載和帶負載情況下的輸出電壓 、uo及負載電阻RL，就可以算出Ro的值。第29頁，共147頁。 置RC1=2.4k，RL1=2.4k，IC=2.0mA，輸入一個f=1kHz的正弦信號，在輸出電壓不失真的情況下

16、，用交流毫伏表測出uS、ui和uL并記入表2-7中。保持us不變，斷開RL1，測量輸出電壓uo1，記入表2-7中，計算出輸出電阻Ro。uo(V)ui(V)Ri(k)uL(V)uo1(V)Ro(k)測量值計算值測量值計算值表2-7 輸入、輸出電阻的測量第30頁，共147頁。 (6) 測量帶寬。 前面分別提到靜態(tài)工作點、交流輸入及輸出電阻會影響放大電路的電壓放大倍數(shù)，但這些參數(shù)都設(shè)計合理后，是不是放大電路的性能就完美無缺了？其實，前面提到的放大都是對某一固定頻率信號的幅值進行的放大，我們在做實驗的時候，通常把信號頻率調(diào)節(jié)到1kHz。如果保持信號的幅值不變而改變其頻率，會發(fā)現(xiàn)放大倍數(shù)在某些頻段會保持

17、不變，而在另一些頻段會突然下降，甚至為零。這就是我們所說的頻率響應(yīng)，即頻率對放大倍數(shù)的影響。不同的放大電路的頻率響應(yīng)是不一樣的，這主要是因為電路中的電容(耦合電容、旁路電容、極間電容等)的阻抗會隨頻率而改變，從而導(dǎo)致電路的輸入、輸出阻抗變化，影響輸出電壓的大小。在單管共射放大電路中，頻率過高和過低都會造成放大倍數(shù)的衰減，只有在中頻段，放大倍數(shù)才穩(wěn)定不變，這一段的頻率范圍稱為帶寬，通常用fBW來表示。第31頁，共147頁。 測量單管共射放大電路帶寬的方法是，在放大電路輸入端先加一個小信號，比如10mV、1kHz，用示波器觀察輸出電壓波形，要保證輸出波形不失真。調(diào)節(jié)示波器的掃描旋鈕，讓波形集中，調(diào)

18、整示波器的垂直增益，使輸出波形正好占據(jù)10格，如圖2-10所示。接下來減小信號發(fā)生器的頻率，調(diào)整示波器的掃描旋鈕，使波形在頻率較低的情形下仍能相對集中，以便觀察幅值所占的格數(shù)。繼續(xù)減小信號發(fā)生器的頻率值，直到輸出波形在示波器中所占的格數(shù)減為7格，如圖2-11所示，這時讀信號發(fā)生器的頻率為13Hz，即放大電路的下限轉(zhuǎn)折頻率fL。以同樣的方法讀出上限轉(zhuǎn)折頻率為400kHz，即fH。這個放大電路的帶寬fBW =fHfL約為400kHz。第32頁，共147頁。 圖2-10 中頻段輸出波形的幅度 圖2-11 截止頻率時的輸出波形的幅度第33頁，共147頁。 根據(jù)單管共射放大倍數(shù)頻率響應(yīng)的幅頻特性，如圖2

19、-12所示，在中頻段，即13Hz400kHz范圍內(nèi)，放大倍數(shù)基本恒定，當輸入信號的頻率小于13Hz或大于400kHz時，放大倍數(shù)按每10倍頻程20分貝的速度上升或衰減。圖中顯示的是理想幅頻特性，其實，在轉(zhuǎn)折頻率處，中頻放大倍數(shù)要下降3dB，即是原來的0.707倍。圖2-12 單管共射放大電路的頻率響應(yīng)第34頁，共147頁。 在本實驗中，因為輸入信號電壓未變，輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?.7倍，即放大倍數(shù)變?yōu)樵瓉淼?.7倍。故改變信號頻率，使輸出電壓的幅值由原來的10格縮為7格時，即轉(zhuǎn)折頻率所對應(yīng)的幅值，就測出了轉(zhuǎn)折頻率和帶寬。 根據(jù)以上分析，請大家自己動手在Proteus中對電路進行帶寬測量。第35頁

20、，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻值與理論值相比較(取一組數(shù)據(jù)進行比較)，分析產(chǎn)生誤差的原因； (2) 總結(jié)RC、RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響； (3) 討論靜態(tài)工作點變化對放大倍數(shù)和輸出波形的影響； (4) 分析調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。第36頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 掌握射極跟隨器的特性； (2) 進一步學(xué)習(xí)放大器各項參數(shù)測試方法。 2. 實驗原理 射極跟隨器的原理如圖2-13所示。這是一個電壓串聯(lián)負反饋放大電路，具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、輸出電壓能夠在較大范圍內(nèi)跟

21、隨輸入電壓作線性變化，以及輸入輸出信號同相等特點。2.2 射極跟隨器第37頁，共147頁。圖2-13 射極跟隨器原理圖第38頁，共147頁。 由于射極跟隨器的輸出取自三極管的發(fā)射極，故稱其為射極跟隨器。其特點是： 1) 輸入電阻Ri高 圖2-13電路中，Ri=rbe+(1+)RE，如果考慮偏置電阻RB和負載電阻RL的影響，則Ri=RB/rbe+(1+)(RE/RL) 由上式可知，射極跟隨器的輸入電阻Ri比共射極單管放大器的輸入電阻Ri=RB/rbe要高得多。 輸入電阻的測試方法同單管共射放大器，實驗線路如圖2-14所示。第39頁，共147頁。圖2-14 射極跟隨器實驗電路圖第40頁，共147頁

22、。 ，由于式中RS已知(2k)，只要測得圖2-14中電阻RS前(us)后(ui)對地交流電壓即可求出輸出電阻。 2) 輸出電阻Ro 圖2-13電路中， 如考慮信號源內(nèi)阻RS，則 由上式可知，射極跟隨器的輸出電阻Ro比共射極單管放大器的輸出電阻Ro=Rc低得多。三極管的值愈高，輸出電阻愈小。第41頁，共147頁。 輸出電阻Ro的測試方法同單管共射放大器，即先測出空載輸出電壓uo，再測接入負載RL后的輸出電壓uL，根據(jù)即可求出Ro 3) 電壓放大倍數(shù)近似等于1 圖2-13電路中，第42頁，共147頁。 上式說明，射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近似等于1，且為正值，這是深度電壓負反饋作用的結(jié)果。但它的

23、射極電流仍比基極電流大(1+)倍，所以它具有一定的電流和功率放大作用。 射極跟隨器并不能放大電壓，但能夠放大電流，它的輸入電阻高，輸出電阻低，電路的動態(tài)性能比較好，適合做多級放大電路的初級和末級。但由于差動放大電路和功率放大電路的出現(xiàn)，在高性能運放的輸入級和輸出級一般不使用射極跟隨器。第43頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；直流電壓表；萬用表；晶體三極管3DG6(=50100)；電阻、電容若干。第44頁，共147頁。 4. 實驗內(nèi)容及步驟 (1) 按圖2-15組接電路。第45頁，共147頁。 (2) 靜態(tài)工作點的調(diào)整。 由于射極跟隨器

24、的電壓不能被放大，所以在調(diào)試靜態(tài)工作點時需要加比較高的輸入電壓幅值，才能觀察到輸出電壓失真的出現(xiàn)，一般從1V加起，逐漸加大。靜態(tài)工作點調(diào)整合適后，照圖2-15接線，測量靜態(tài)工作點。注意，測量靜態(tài)工作點所用的都是直流表，測量集電極電位的電壓表可省去，因為集電極直接接12V直流電源。電流表要在屬性對話框中改為毫安表，注意電流從正端流向負端。測得的數(shù)據(jù)如圖2-15中各電表所示，請把測得的值及相關(guān)計算填入表2-8中。UB(V)UE(V)UC(V)IE= UE /RE(mA)表2-8 射極跟隨器靜態(tài)工作點測量值第46頁，共147頁。 在接下來的實驗過程中，應(yīng)保持RW值不變，即靜態(tài)工作點不變。 (3) 測

25、量射極跟隨器動態(tài)參數(shù)。動態(tài)參數(shù)仍然是電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和帶寬。在Proteus中按照圖2-16接線，運行仿真，把信號發(fā)生器的頻率調(diào)為1kHz，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的幅度使電路的輸入電壓ui為2V，讀得信號發(fā)生器的電壓有效值us為2.02V，輸出電壓有效值uo為1.99V。于是可以算出各動態(tài)參數(shù)。 計算電壓放大倍數(shù)。,第47頁，共147頁。 計算輸入電阻。 計算輸出電阻。 保持輸入信號不變，空載和接負載(通過電路中的K)時分別測得輸出電壓，如圖2-16和圖2-17所示，可計算輸出電阻如下： 通過計算發(fā)現(xiàn)，此射極跟隨器的輸入電阻高達200k，輸出電阻低至27.4，電壓放大倍數(shù)接近1但小于1

26、。至于帶寬，讀者可以借鑒前面單管共射放大電路的測量方法自己來測算。第48頁，共147頁。圖2-16 射極跟隨器動態(tài)參數(shù)的測量第49頁，共147頁。圖2-17 射極跟隨器輸出電阻的測量第50頁，共147頁。 (4) 觀察輸入輸出電壓波形。 在以上各動態(tài)參數(shù)的測量過程中，前提是輸出電壓不失真，最好是把示波器接在輸出端，每測量或改變一個參數(shù)，都要觀察輸出電壓的波形，確保輸出不失真?，F(xiàn)在的主要目的是觀察、對比輸入輸出電壓波形，驗證輸出電壓是否與輸入電壓大小相等、方向相同。在輸入端加上使輸出不失真的合適輸入電壓，使輸出空載，把輸入、輸出分別接到示波器的A、B通道，調(diào)節(jié)示波器的掃描旋鈕和A、B通道的垂直位

27、移及增益旋鈕，保持兩通道的增益一致，垂直位移稍有不同，否則兩波形將重疊。觀察到的波形如圖2-18所示，由此可驗證射極跟隨器名稱的由來。第51頁，共147頁。圖2-18 射極跟隨器的輸入輸出波形第52頁，共147頁。 把測量得到的動態(tài)參數(shù)分別填入表2-9表2-11中。ui(V)uL(V)AV= uL /ui表2-9 射極跟隨器電壓放大倍數(shù)測量uo(V)uL(V)Ro= (uo /uL) -1RL(k)表2-10 射極跟隨器電壓放大倍數(shù)測量uS(V)ui(V)Ri=ui/(uS-ui)RS(k)表2-11 射極跟隨器電壓放大倍數(shù)測量第53頁，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 整理實驗數(shù)據(jù)并畫出

28、曲線uL=f (ui)及uL=f (f )； (2) 分析射極跟隨器的性能和特點。第54頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 加深對差動放大器性能及特點的理解； (2) 學(xué)習(xí)差動放大器主要性能指標的測試方法。 2. 實驗原理 差動放大器用在多級放大電路的第一級，主要目的是減少零漂。與單管共射放大電路相比，差動放大器使用了雙倍的元件卻得到同樣的電壓放大倍數(shù)，但它卻具有相當高的共模抑制比，即對共模信號的放大倍數(shù)近似為零。差動放大器的實驗主要測兩種差動電路的靜態(tài)工作點、單端和雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)Ad、共模電壓放大倍數(shù)Ac及共模抑制比KCMRR以及兩種電路接法下這些參數(shù)的比較。2.3 差動

29、放大器第55頁，共147頁。 圖2-19是差動放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個元件參數(shù)相同的基本共射放大電路組成。當開關(guān)K撥向左邊時，構(gòu)成典型的差動放大器。調(diào)零電位器RW用來調(diào)節(jié)T1、T2管的靜態(tài)工作點，使得輸入信號ui=0時，雙端輸出電壓uo=0。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對差模信號無負反饋作用，因而不影響差模電壓放大倍數(shù)，但對共模信號有較強的負反饋作用，故可以有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。第56頁，共147頁。 圖2-19 差動放大器實驗電路第57頁，共147頁。 當開關(guān)K撥到右邊時，構(gòu)成具有恒流源的差動放大器。它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE，以進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。

30、 1) 靜態(tài)工作點的估算 在典型電路中， (認為UB1= UB1 0)， 恒流源電路中， ，第58頁，共147頁。 2) 差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù) 當差動放大器的射極電阻RE足夠大時，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出端方式?jīng)Q定，而與輸入方式無關(guān)。RE=，RW在中心位置時，雙端輸出有 單端輸出有 ， 當輸入共模信號時，若為單端輸出，則有第59頁，共147頁。 若為雙端輸出，在理想情況下有 實際上由于元件不可能完全對稱，因此AC也絕不會等零，只是近似為零。 3) 共模抑制比 為了表征差動放大器對差模信號(有用信號)的放大作用和對共模信號(干擾信號)的抑制能力，通常用一個綜合

31、指標來衡量，即共模抑制比 或第60頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；直流電壓表；晶體三極管3DG6(或90113) ；電阻、電容若干。 差動放大器的輸入信號可采用直流信號，也可用交流信號(因為電路中沒有隔直電容)。本實驗由函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生 f =1kHz的正弦信號作為輸入信號。第61頁，共147頁。 4. 實驗內(nèi)容及步驟 1)在Proteus中按圖2-19組接電路。 2) 測量靜態(tài)工作點 (1) 電路調(diào)零。 在測各參數(shù)之前，先進行電路調(diào)零。如圖2-20所示，在T1、T2管兩集電極之間接一直流伏特表、閉合開關(guān)SW1(即交流輸入端短接)

32、，把開關(guān)K撥到左側(cè)，這時電路中全部為直流電量。調(diào)節(jié)滑動變阻器RW，使電表的讀數(shù)接近零為止。調(diào)零完成，去掉電壓表，保持RW的觸頭位置不變。圖2-20 調(diào)零電路第62頁，共147頁。 (2) 測量靜態(tài)工作點。 照圖2-21連接電路，測得的數(shù)據(jù)及計算值填入表2-12中。注意：基極和射極電位均為負值，電流表設(shè)為毫安表。第63頁，共147頁。表2-12 差動放大器靜態(tài)工作點測量值VB(V)VE(V)VC(V)IC(mA)VBE(V)VCE(V) 3) 單端輸出時電壓放大倍數(shù)和共模抑制比測量 (1) 單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)測量。打開SW1，在差模輸入端接一信號源，并聯(lián)交流毫伏表，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使差

33、模信號的頻率為1kHz，調(diào)節(jié)信號源的幅值使交流毫伏表的讀數(shù)約為100mV(有效值)。在T1管的集電極接一交流伏特表(或萬用表)，同時在T1管集電極接示波器，觀察到輸出電壓波形不失真為止。測量接線如圖2-22所示。第64頁，共147頁。圖2-22 差動放大器的單端輸出差模電壓放大倍數(shù)測量電路第65頁，共147頁。 先把開關(guān)K撥到左側(cè)，測得T1管的集電極輸出電壓；再把開關(guān)K撥到右側(cè)，測得T1管的集電極輸出電壓。根據(jù)測量到的輸出電壓，可計算出射極分別接電阻和恒流源時的單端輸出差模電壓放大倍數(shù)。把測量值和計算值填入表2-13中。 再把開關(guān)K撥到右側(cè)，所有接線不變，在輸出電壓不失真的情況下讀出輸出電壓值

34、，并填入表2-13中。 (2) 單端輸出共模電壓放大倍數(shù)。 如圖2-23所示，把T1、T2管的兩輸入端并聯(lián)，即把開關(guān)SW1合上，再接一頻率為1kHz、有效值為1V的共模輸入信號。先把開關(guān)K撥到左側(cè)，測得T1管的集電極輸出電壓；再把開關(guān)K撥到右側(cè)，測得T1管的集電極輸出電壓。 把以上測得的兩個共模輸出電壓填入表2-13中。第66頁，共147頁。圖2-23 差動放大器的單端輸出共模電壓放大倍數(shù)測量電路第67頁，共147頁。典型差動放大電路具有恒流源的差動放大電路差模輸入信號共模輸入信號差模輸入信號共模輸入信號ui100mV1V100mV1Vuc1(V)uc2(V)/表2-13 差動放大器動態(tài)參數(shù)的

35、測量第68頁，共147頁。 (3) 單端輸出時的共模抑制比計算。 把單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)比上共模電壓放大倍數(shù)，它們的絕對值即共模抑制比，能反映一個電路對共模信號的抑制能力，此值越大越好。把計算值填入表2-13中，比較兩種接法的電路共模抑制比的大小，并分析電路性能的好壞。 4) 雙端輸出時電壓放大倍數(shù)和共模抑制比測量 (1) 雙端輸出時差模電壓放大倍數(shù)測量。 Proteus中雙端輸出時差模輸出電壓的測量如圖2-24(a)所示。按照前面介紹的差模輸入信號的接法，先在輸入端接1kHz、有效值約為100mV的差模輸入信號，在T1和T2管的集電極之間接一交流電壓表，把開關(guān)K撥到左邊讀輸出電壓表讀

36、數(shù)，填入表2-13中的相應(yīng)位置；再把開關(guān)K撥到右邊讀出輸出電壓值，并填入表2-13中的相應(yīng)位置，可算出雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)。 第69頁，共147頁。圖2-24 差動放大器的雙端輸出測量電路 (a) 差模輸出第70頁，共147頁。 (2) 雙端輸出時共模電壓放大倍數(shù)測量。 Proteus中雙端輸出時的共模輸出電壓測量讀數(shù)如圖2-24(b)所示，按照前面介紹的共模輸入信號的接法，先在輸入端接1kHz、有效值為1V的共模輸入信號，在T1和T2管的集電極之間接一交流電壓表，把開關(guān)K撥到左邊讀輸出電壓表讀數(shù)，填入表2-13中的相應(yīng)位置；再把開關(guān)K撥到右邊讀出輸出電壓值，并填入表2-13中的相應(yīng)位

37、置，可算出雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)。第71頁，共147頁。(b) 共模輸出第72頁，共147頁。 (3) 雙端輸入時共模抑制比的計算。 根據(jù)以上測量值和計算值，分別計算出開關(guān)K撥到左邊和右邊時兩種電路的共模抑比，并比較大小，說明兩種接法電路的優(yōu)缺點。 可以發(fā)現(xiàn)，雙端輸出時的共模抑制能力最強。而平時我們所見的電路大部分在差動電路后面還要接單端輸入電路，故單端輸出應(yīng)用比較多，這就要求射極電阻足夠大，最好接理想恒流源，它的電阻接近無窮大。第73頁，共147頁。 5) 輸出波形觀察 在差模輸入時，如果輸入信號的正極性端接T1管的基極，由于共射電路的倒相性，單端輸出從T1管的集電極對地的輸出電壓是和

38、輸入差模信號倒相的。相反，對于同樣的輸入信號，從T2管的集電極輸出電壓是和輸入電壓同向的，如圖2-25所示，分別是單端輸出時的兩個輸出電壓及差模輸入電壓，請大家判斷分別是哪個波形。 雙端輸出時，如果選擇T1管的集電極為輸出電壓的正極性端，則輸出電壓與輸入電壓反相，否則同相。第74頁，共147頁。圖2-25 單端輸出時的電壓波形第75頁，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 整理實驗數(shù)據(jù)，列表比較實驗結(jié)果和理論估算值，分析誤差產(chǎn)生的原因； (2) 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。第76頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 進一步理解OTL功率放大器的工作原理； (2) 學(xué)會OTL電

39、路的調(diào)試及主要性能指標的測試方法。 2. 實驗原理 這里要討論的低頻功率放大器是一個OTL(無輸出變壓器)電路，5V單直流電源供電，輸出端接1000F的大電容，通過充放電，做負電源使用，原理上和OCL(無輸出電容)電路是一樣的。如圖2-26所示，電路中采用由R、C2組成的自舉電路來抬高A點的電位，提高輸出電壓正半周的幅度，以得到更大的動態(tài)范圍。在本實驗中，我們主要調(diào)試和觀察交越失真波形、測量最大不失真輸出電壓及計算最大輸出效率。2.4 低頻功率放大器(OTL)第77頁，共147頁。圖2-26 OTL功率放大器實驗接線圖第78頁，共147頁。 由晶體管三極管Q1組成推動級(也稱前置放大級)，Q2

40、、Q3是一對參數(shù)對稱的NPN和PNP型晶體管，它們組成互補推挽OTL功放電路。由于Q2、Q3管都接成射極輸出器形式，因此具有輸出電阻低、驅(qū)動負載能力強等優(yōu)點，適合于作功率輸出級。Q1管子工作在甲類狀態(tài)，它的集電極電流Ic1由電位器RW1進行調(diào)節(jié)。Ic1的一部分流經(jīng)電位器RW2及二極管D1，給Q2、Q3提供偏壓。調(diào)節(jié)RW2，可以使Q2、Q3得到合適的靜態(tài)工作電流，從而工作于甲、乙類工作狀態(tài)，以克服交越失真。靜態(tài)時要求輸出端中點A的電位UA=0.5Ucc，可以通過調(diào)節(jié)RW1來實現(xiàn)。由于RW1的一端接在A點，因此在電路中引入交、直流電壓并聯(lián)負反饋，一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點，同時也改善了非線性

41、關(guān)系。第79頁，共147頁。 當輸入正弦交流信號ui時，經(jīng)Q1管放大、倒相后同時作用于Q2、Q3管的基極，ui的負半周使Q2管導(dǎo)通(Q3管截止)，有電流通過負載RL，同時向電容C0充電；在ui的正半周，Q3管導(dǎo)通(Q2管截止)，則已充好電的電容器C0起著電源的作用，通過負載RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。 OTL電路的主要性能指標： 1) 最大不失真輸出功率 在實驗中可通過測量RL兩端的電壓有效值，來求得實際的 。第80頁，共147頁。 2) 效率 ，PE為直流電源供給的平均功率。 理想情況下， 。在實驗中，可測量電源供給的平均電流Idc，從而求得PE=UccIdc，負載上的交流功率

42、已用上述方法求出，因而可以計算實際效率了。 3) 輸入靈敏度 輸入靈敏度是指輸出最大不失真功率時，輸入信號ui的值。第81頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+5V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；交流毫安表；直流電壓表；晶體三極管3DG6(或90113) ；晶體三極管3DG61(或90111)，3DG121(或90131)，3CG121(或90121)，晶體二極管2CP1，8喇叭1，電阻器、電容器若干。第82頁，共147頁。 在整個測試過程中，電路不應(yīng)有自激現(xiàn)象。 1) 靜態(tài)工作點的測試 按圖2-27連接實驗電路，電源進線中串入直流毫安表，電位器RW2置最小值，RW1置其中間

43、位置。接通+5V電源，觀察毫安表指示，同時用手觸摸輸出極管子，若電流過大，或管子溫升顯著，應(yīng)立即斷開電源檢查原因(如RW2開路、電路自激或輸出管性能不好等)。如無異?，F(xiàn)象，可開始調(diào)試。 (1) 調(diào)節(jié)輸出中點電位UA。 調(diào)節(jié)電位器RW1，用直流電壓表測量A點電位，使UA=UCC/2，即2.5V。4. 實驗內(nèi)容與步驟第83頁，共147頁。圖2-27 OTL功率放大器靜態(tài)工作點測試第84頁，共147頁。 (2) 觀察交越失真波形。 調(diào)節(jié)RW2，使毫安表的讀數(shù)為510mA。這時，兩個管子的UCE均為2.5V，電容C0通過直流電源、T1和8揚聲器負載充電至2.5V。 RW2和D1專門用來消除輸出波形的交

44、越失真?，F(xiàn)在我們故意調(diào)節(jié)RW2，使T2與T3兩基極間電壓減小，從而在輸出波形中出現(xiàn)交越失真。按圖2-26，分別在輸入端和輸出端接交流信號發(fā)生器和示波器。信號發(fā)生器的頻率為1kHz，調(diào)節(jié)其幅值，觀察示波器上的波形，使其不出現(xiàn)上下頂失真。接下來把RW2往下調(diào)，直到輸出波形出現(xiàn)交越失真為止，如圖2-28所示。第85頁，共147頁。圖2-28 輸出波形的交越失真現(xiàn)象第86頁，共147頁。 觀察交越失真之后，繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器RW2，使其值變大，直至交越失真消失為止。然后加大輸入信號的幅值，使輸出波形上下頂出現(xiàn)失真，然后調(diào)節(jié)RW1，使失真對稱，減小輸入信號幅值，觀察失真是否真的對稱，這樣反復(fù)調(diào)節(jié)RW1并

45、減小輸入信號幅值，直到輸出波形上下頂?shù)牟ㄐ问д鎰倓偼瑫r消失為止。這時的靜態(tài)工作點是最合適的。 去掉交流信號源，保持電路電位器不變。重新按圖2-27接線，即把輸入端短路，測量各級靜態(tài)工作點，并填入表2-14中。(IC1= IC1= mA，UA=2.5V) 注意：在調(diào)整RW2時，一是要注意旋轉(zhuǎn)方向，不要調(diào)得過大，更不能開路，以免損壞輸出管；靜態(tài)工作點調(diào)整好后，如無特殊情況，不得隨意旋動RW2的位置。第87頁，共147頁。表2-14 OTL功率放大器靜態(tài)工作點的測量Q1Q2Q3UB(V)UCCV)UE(V)第88頁，共147頁。 2) 最大輸出功率Pom和效率 的測試 (1) 測量最大輸出功率Pom

46、。 輸入端重新接入f=1kHz的交流信號ui，輸出端用示波器觀察波形。逐漸增大ui，使輸出電壓達到最大不失真輸出，用交流毫伏表測出負載RL上的電壓uom，計算出電路最大輸出功率。 (2) 測量輸出效率 。 當輸出電壓為最大不失真時，讀出直流毫安表中的電流值，此電流即為直流電源供給的平均電流Idc(有一定誤差)，由此可近似求得PE=UccIdc，再根據(jù)上面測得的Pom即可求得 。第89頁，共147頁。 3) 輸入靈敏度測試 根據(jù)輸入靈敏度的定義，只要測出輸出功率Po=Pom時的輸入電壓ui即可。 4) 試聽 在輸出端接8的喇叭，在輸入端接交流信號，保持信號幅度不變，連續(xù)改變所接輸入信號頻率，聽嗽

47、叭音調(diào)的改變。輸入信號改為錄音機輸出或收音機輸出，輸出端接8的喇叭或試聽音箱，同時接示波器，開機試聽，并觀察語音信號的輸出波形。第90頁，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 整理實驗數(shù)據(jù)，計算靜態(tài)工作點、最大不失真輸出功率Pom和效率 等，并與理論值進行比較； (2) 分析自舉電路的作用； (3) 討論實驗中發(fā)生的問題及解決辦法。第91頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 加深理解在放大器電路中引入負反饋的方法； (2) 理解負反饋對放大器各項性能指標的影響。 2. 實驗原理 負反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用。雖然它使放大器放大倍數(shù)降低，但能夠在多方面改善放大器的動態(tài)指標，如穩(wěn)定放大

48、倍數(shù)，改變輸入、輸出電阻，減少非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有使用的放大器都帶有負反饋。負反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)和電流并聯(lián)。本實驗以電壓串聯(lián)負反饋為例，分析負反饋對放大器各項性能指標的影響。 2.5 負反饋放大器第92頁，共147頁。 2.1節(jié)的圖2-2即為帶有負反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過RF和CF把輸出電壓Uo引回到輸入端，加在晶體管T1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻RF1上形成負反饋電壓Uf。根據(jù)負反饋的判斷方法可知，它屬于電壓串聯(lián)負反饋。第93頁，共147頁。(2) 雙端輸出時共模電壓放大倍數(shù)測量。Proteus中雙端輸出時的共模輸出電壓測量

49、讀數(shù)如圖2-24(b)所示，按照前面介紹的共模輸入信號的接法，先在輸入端接1kHz、有效值為1V的共模輸入信號，在T1和T2管的集電極之間接一交流電壓表，把開關(guān)K撥到左邊讀輸出電壓表讀數(shù)，填入表2-13中的相應(yīng)位置；再把開關(guān)K撥到右邊讀出輸出電壓值，并填入表2-13中的相應(yīng)位置，可算出雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)。第94頁，共147頁。(2) 雙端輸出時共模電壓放大倍數(shù)測量。Proteus中雙端輸出時的共模輸出電壓測量讀數(shù)如圖2-24(b)所示，按照前面介紹的共模輸入信號的接法，先在輸入端接1kHz、有效值為1V的共模輸入信號，在T1和T2管的集電極之間接一交流電壓表，把開關(guān)K撥到左邊讀輸出電

50、壓表讀數(shù)，填入表2-13中的相應(yīng)位置；再把開關(guān)K撥到右邊讀出輸出電壓值，并填入表2-13中的相應(yīng)位置，可算出雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)。第95頁，共147頁。 負反饋的主要性能指標如下： 閉環(huán)電壓放大倍數(shù) ，其中， 為基本放大器(無反饋)的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)。 為反饋深度，它的大小決定了負反饋對放大器性能改善的程度。 反饋系數(shù) 。 輸入電阻 ， 為基本放大器的輸入電阻(不包括偏置電阻)。 輸出電阻 ， 為基本放大器的輸出電阻， 為 基本放大器開環(huán)時的電壓放大倍數(shù)。第96頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；交流毫伏表；直流電壓表；晶體

51、三極管3DG62(=50100)或90112、電阻器、電容器若干。第97頁，共147頁。UB (V)UE(V)Uc(V)Ic(mA)第一級第二級表2-15 負反饋放大器靜態(tài)工作點的測量4. 實驗內(nèi)容與步驟 1) 測量靜態(tài)工作點 按圖2-2連接實驗電路，取UCC=+12V，ui=0，斷開反饋網(wǎng)絡(luò)和兩級放大電路之間的連接，按照前面介紹的靜態(tài)工作點調(diào)試方法，分別對兩級電路進行靜態(tài)工作點調(diào)試，調(diào)試完成后，用直流電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，并記入表2-15中。 第98頁，共147頁。2) 測試基本放大器的各項性能指標 將電路中的開關(guān)K2斷開，即為基本放大電路。 (1) 測量中頻電壓放大倍數(shù)

52、、輸入電阻和輸出電阻。以f=1kHz，uS=5mV的正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形uo，在uo不失真的情況下，用交流毫伏表測量uS、ui(RB2上的電壓)和uL，記入表2-16中。表2-16 放大器各項性能指標的測量uS(mV)ui(mV)uL(mV)uo(V)AVRi(k)Ro(k) 基本放大器 負反饋放大器第99頁，共147頁。 保持uS不變，斷開負載電阻RL(注意，反饋支路不要斷開)，測量空載時的輸出電壓uo，并記入表2-16中。 (2) 測量通頻帶。 接上負載電阻RL，保持uS不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，用示波器或交流毫伏表測出上、下限頻率fH和fL，記入表2-1

53、7中。fL(Hz)fH(kHz)f(kHz)基本放大器負反饋放大器表2-17 負反饋放大器通頻帶的測量第100頁，共147頁。3) 測試負反饋放大器的各項性能指標 將電路中的開關(guān)K2合上，即為負反饋放大電路。適當加大uS(約為10mV)，在輸出波形不失真的條件下，測量并計算負反饋放大器的Avf、Rif和Rof，記入表2-16中；測量fH和fL，記入表2-17中。4) 觀察負反饋對非線性失真的改善 實驗電路改接成基本放大電路形式(斷開反饋)，在輸入端加入f=1kHz的正弦信號，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形稍稍出現(xiàn)失真，記下此時的波形和輸出電壓的幅度。 再將實驗電路改接成負反

54、饋放大電路形式，增大輸入信號幅度，使輸出電壓的幅度大小與上一步相同，比較有負反饋時，輸出電壓波形的變化。第101頁，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 將基本放大器和負反饋放大器動態(tài)參數(shù)的實測值和理論估算值列表進行比較； (2) 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響。第102頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 進一步學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及振蕩條件； (2) 學(xué)會測量、調(diào)試振蕩器。 2. 實驗原理 正弦波振蕩器由四部分組成，分別是放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋電路和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。正弦波振蕩電路的典型特征是無交流輸入信號，卻在輸出端產(chǎn)生了正弦波輸出信號。它的原理是，在直流電源閉

55、合的一瞬間，頻率豐富的干擾信號串入振蕩電路的輸入端，經(jīng)過放大后出現(xiàn)在電路的輸出端，但是由于幅值很小而頻率又雜亂，不是我們希望的輸出信號。 2.7 正弦波振蕩器第103頁，共147頁。 此信號再經(jīng)過選頻兼正反饋網(wǎng)絡(luò)，把某一頻率信號篩選出來(而其他信號被抑制)，再送回放大電路的輸入端，整個電路的回路增益應(yīng)略大于1，這樣不斷地循環(huán)放大，得到失真的輸出信號，最后經(jīng)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)可輸出一個頻率固定、幅值穩(wěn)定的正弦波信號。正弦波振蕩器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-29所示。圖2-29 正弦波振蕩器的結(jié)構(gòu)框圖第104頁，共147頁。 根據(jù)正弦波振蕩電路選頻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來區(qū)分和命名正弦波振蕩電路，典型的RC振蕩電路有：RC串并聯(lián)

56、振蕩電路、三節(jié)RC移相式振蕩電路和雙星型振蕩電路；典型的LC振蕩電路有：變壓器反饋式振蕩電路、電容三點式和電感三點式振蕩電路以及石英晶體振蕩電路。 本實驗介紹RC串并聯(lián)振蕩電路，如圖2-30所示。電路共由三部分組成：T1、T2組成的兩級共射放大電路，R1、C1、R2、C2組成的RC串并聯(lián)選頻兼正反饋網(wǎng)絡(luò)以及RW和RF組成的電壓串聯(lián)負反饋穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。第105頁，共147頁。圖2-30 RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路第106頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件+12V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；直流電壓表；三極管3DG122或90132、電阻器、電容器若干。第107頁，共147頁。4. 實驗內(nèi)容

57、與步驟 (1) 按圖2-30組接電路。 (2) 斷開RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，測量放大器靜態(tài)工作點及電壓放大倍數(shù)。 (3) 接通RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并使電路起振，用示波器觀測輸出電壓波形，調(diào)節(jié)RW使獲得滿意的正弦信號，記錄波形及其參數(shù)。在Proteus中仿真時，先把滑動變阻器RW調(diào)到最上邊，使引入的負反饋最弱，放大電路的放大倍數(shù)最大。合上開關(guān)SW1，觀察示波器的波形，如圖2-31左圖所示，出現(xiàn)失真波形。慢慢向下調(diào)節(jié)RW，加大負反饋作用，輸出波形逐漸變成圖2-31右圖所示的正弦波。第108頁，共147頁。圖2-31 正弦波振蕩電路的輸出波形第109頁，共147頁。 (4) 測量振蕩頻率，并與計算值進行比較。

58、電路的頻率由R1(R2)和C1(C2)決定，即 可以讀出示波器的掃描旋鈕刻度為0.1ms/格，一個正弦波周期所占的格數(shù)約為10格，算出周期為1ms，即頻率為周期的倒數(shù)1kHz，這與通過參數(shù)計算的結(jié)果基本一致。 (5) 同時改變R1、R2或C1、C2的值，觀察振蕩頻率變化情況。第110頁，共147頁。 5. 實驗報告 (1) 由給定電路參數(shù)計算振蕩頻率，并與實測值比較，分析誤差產(chǎn)生的原因； (2) 總結(jié)RC串并聯(lián)振蕩器的特點。第111頁，共147頁。 1. 實驗?zāi)康?(1) 加深理解比例運算放大器輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系； (2) 驗證比例運放電路的運算關(guān)系。 2. 實驗原理 2.8 集成運

59、放的應(yīng)用(I)比例運算放大器 比例運放輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 其中R1為反相端電阻，Rf為反饋電阻。根據(jù)流入理想運算放大器同相端和反相端的電流為零，以及具有深度負反饋的比例運算電路輸入電位相等，可得出反相比例運放輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 ，同相比例運放輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為其中，R1為反相端電阻，Rf為反饋電阻。第112頁，共147頁。 本實驗采用的運算放大器為集成運放LM324，它內(nèi)部包含四個運放，引腳分布如圖2-32所示。其中11端可接地，也可接對稱負電源。第113頁，共147頁。3. 實驗設(shè)備與器件-18+18V直流電源；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器；直流電壓表；交流毫伏表；萬用

60、表；運算放大器LM3241、電阻、電位器和導(dǎo)線若干。第114頁，共147頁。4. 實驗內(nèi)容與步驟 1) 反相比例運算放大器 按圖2-33連接電路，使信號發(fā)生器調(diào)出100mV1500mV、1kHz的正弦波信號加在輸入端，用示波器同時觀察輸入電壓ui和輸出電壓uo，并用交流毫伏表測量輸出電壓uo，計算uo / ui，填入表2-18中。ui(mV)10020050070010001500uo(mV)Av(uo / ui)波形表2-18 反相比例運放參數(shù)的測量第115頁，共147頁。圖2-33 Proteus中反相比例實驗接線圖第116頁，共147頁。 在圖2-33中，適當調(diào)節(jié)輸入信號幅度，使示波器輸