模拟运算放大电路(一)
东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称：电子线路实践
第一次实验
实验名称：模拟运放大电路（一）
实验一模拟运算放大电路（一）
一、实验目的：
1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
3、了解运放调零和相位补偿的基本概念。
二、实验原理：
电路原理。
三、预习思考：
1、设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上；（1）原理图
（2）参数选择计算
R1=R5=10KΩR2=R3=R4=100 KΩ函数发生器0.2V 1kHz 正弦波形
（3）仿真结果
2、设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；（1）原理图
（2）参数选择计算
R1=R4=10KΩR2=R3=R5=100 KΩ函数发生器0.2V 1kHz 正弦波形
（3）仿真结果
3、设计一个电路满足运算关系V O= -2V i1 + 3V i2
（1）原理图
（2）参数选择计算
R1=100k,R2=50k,R3=150k,R4=200k,XP01输入为1KHz，1V的方波信号，XP02输入为5KHz，0.1V的正弦波信号。
（3）仿真结果
四、实验内容：
1、 23页实验内容1，具体内容改为：
(I) 图5-1电路中电源电压±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ，R P ＝10k//100kΩ。
按图连接电路，输入直流信号V i 分别为－2V 、－0.5V 、0.5V 、2V ，用万用表测量对应不同V i 时的V o 值，列表计算A vf 并和理论值相比较。其中V i 通过电阻分压电路产生。
实验结果分析：
在输入i V 较小时，从表中数据可看出，运放的闭环电压放大倍数Avf 的测量值和理论值比较接近，误差在1%以内，而当增加i V 时，Avf 的测量值和理论值相差较大，达到了30%。
这是因为当()V V +--较大时，Avf ()V V +-->OPP U =CC V =15V,故运放不再工作在理想线性区，此时放大倍数不再满足线性关系。
(II) Vi 输入0.2V 、 1kHz 的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，
在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时不需要接电阻分压电路。
a ） 双踪显示输入输出波形图
b ） 交流反相放大电路实验测量数据
交流反相放大电路实验测量数据
实验结果分析：由实验结果波形看出，输出波形的振幅大约为输入波形振幅的10倍，相位相反，且误差在允许范围内。
(III) 输入信号频率为1kHz 的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输
实验结果分析：
理论上，最大不失真输出电压值比电源电压小1~2V 左右，从表中测得数据可看出，符合标准。
(IV) 用示波器X-Y 方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性的斜率和转折点值。 a)传输特性曲线图（请在图中标出斜率和转折点值）
b) 实验结果分析：
由公式知，电路输入信号最大不失真范围是( 1.5~1.5)||op p ip p vf V
V V A --=≈-
和横坐标符合，转折点的纵坐标值也满足最大不失真的条件，斜率绝对值即为放大
倍数，约为-10。
(V) 电源电压改为12V ，重复(III)、(IV)，并对实验结果结果进行分析比较。 a ）自拟表格记录数据
转折点（1.20V，-10.8V）
b) 实验结果分析：
从表格和特性曲线可看出，改变电源电压后，最大不失真输出电压和输出电压范围也随之变化。放大倍数也约为10，但是线性放大区减小。
2、24页内容3-(2)，其中方波信号从示波器的校准信号获取，模拟示波器V i1为1KHz、1V
的方波信号，数字示波器V i1为1KHz、5V的方波信号，实验中如波形不稳定，可微调V i2的频率。
a）双踪显示输入输出波形图
b) 实验结果分析：
实验结果与预期一致。
3、选做实验：
按图5-1连接电路，电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，R F=100 kΩ，R L＝100 kΩ，R P＝10k//100kΩ。将输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值；如果不为0，按照预习思考题中的电路接入调零电路，调节电位器R W，使运放输出电压为零。分析如果不调零1—（I）的实验结果会增加多少误差，以及如果不调零对必做实验内容1—（II）的结果有没有影响。
a）自拟表格记录数据
b) 实验结果分析：
五：实验思考题
1、理想运放有哪些特点？
答：开环增益无限大；输入阻抗无限大；输出阻抗为零；开环带宽无限；
失调及其温漂为零；共模抑制比为无穷大；转换速率为无穷大。
2、运放用作模拟运算电路时，“虚短”“虚断”能永远满足吗？试问，在什么条件下“虚短”“虚断”将不再存在？
答：不能永远满足。当放大器不是工作在线性区时，如输出端和反相端不存在负反馈，或
者当,()od A V V +-≠∞-值比较大，超出CC V 时，虚短，虚断现象不再满足。
实验1 单级放大电路
实验1 单级放大电路 1．实验目的 1）学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2）学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3）研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1）三极管及共射放大器的工作原理。 2）阅读实验内容。 4．实验内容 实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路（引入了射极直流电流串联负反馈），所以温度稳定性较好。 1）联接电路 (1)用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF电解电容，可选择200kΩ电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵按图1.1联接电路。 ⑶接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1的Vcc。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻R C 的阻值。将V i 端接地。改变R P （有案可查2 2k Ω、100k Ω、680k Ω三个可变电阻可选择），测量集电极电压V C ，求 I C =(V CC －V C )/R C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的β值。建议使用以下方法。 b B cc 2b B B R V V R V I -=+ p 1b b R R R += B C I I =β （1-1） 请注意，电路断电、电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 压值来计算电流值，而不是直接测量电流，是因为本实验电路的电流较小，测量电流的测量误差较测量电压、电阻的误差大。同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零，使用不当很可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 图1.2是示意图。它示意i C 并不严格等于βi B ， 只是近似等于βi B ；或者说β并不是一个常数。通常， β随i B 增大而增大。 对于一个三极管，β随i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知，β 随i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表1.1中β的数 值较接近，则表1.6中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选β值随i B 变化而变化尽可能小的三极管。 2) 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可能小，一般地说，静态工作点Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对于小信号放大器而言，若输出交流信号幅度较小，电压放大器的非线性失真将不是主要问题，因此Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器耗电省、噪声低，或输入阻抗高，Q 点可选得低一些。 将V i 端接地。调整R P ，使V C =6V ，测量计算并填写表1.2，绘制直流负载线，估算静态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。
音频功率放大器电路
TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目集成电路功率放大器 二、给定条件 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率：10 ~ 20W（额定功率）； 频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB） 谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）； 输出阻抗：≤0.16Ω; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时） 三、设计内容 1．根据具体电路图计算电路参数 2．选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。 3．了解有关集成电路特点和性能资料情况 4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图 5．制作印刷线路板 6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指 导书》有关放大器测试过程 7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。 四、功率放大电路的测试基本内容 注意：将输入电位器调到最大输入的情况。 1．测量输出电压放大倍数A u 测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负
载电阻分别为4Ω和8Ω。 2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。 ②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。 3．测量上、下限截止频率f H 和f L 测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。 五、参考资料 TDA2030简介：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。 TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。 双电源供电BTL音频功率放大器 工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为K VC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益K VC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈U in·R3 / R2
集成运放基本应用之一模拟运算电路
实验十二集成运放基本应用之模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 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高电压放大倍数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。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性： 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，满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益A ud=x 输入阻抗n=x 输出阻抗r o=0 带宽f BW=x 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U o= A ud (U + —U-) 由于A ud=『而U o为有限值，因此，U + —U-即U + "U—，称为虚短” (2)由于「i=x,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB = 0，称为虚断”这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5—1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的 U。一割 R1
(a)同相比例运算电路 图5-3同相比例运算电路 关系为 为了减小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 R 2 = R I / F F o Ri 100K -CZ) ------------- + 12V I I? 100K -12V 5-2反相加法运算电路 2)反相加法电路 电路如图5 — 2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 R 3= R 1/R 2/R F 3)同相比例运算电路 图5— 3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 U °=(1 空)U i R 2= R I /R F 当R i —E 时，U o = U i ,即得到如图5 — 3(b)所示的电压跟随器。图中R 2= R F , 用以减小漂移和起保护作用。一般 R F 取10K Q ， R F 太小起不到保护作用，太大 则影响跟随性。 Ui ------ + 12V9 + 12V? + 5 -- ° Rs ~ — [>8 + ■ + Ui a -----1—1— —+ (b)电压跟随器 图5-1反相比例运算电路图 JOK Ri Ri 100K 9 IK [RwJ 100K 1ODK. -12V Vfl
实验六 集成运算放大器的应用模拟运算
实验六 集成运算放大器的应用（一） 模拟运算电路 预习部分 一、实验目的 1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2. 掌握运算放大器的使用方法，了解其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高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。本实验采用的集成运放型号为μA741，引脚排列如图2-7-1所示。它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。 ⑧脚为空脚。 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。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 1) 反相比例运算电路 电路如图2-7-2所示。对于理想运放， 该电路 的输出电压与输入电压之间的关系为 Uo ＝－（R F / R 1）Ui 为了减小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 R 2＝R 1‖R F 。 2) 反相加法电路 图2-7-2 反相比例运算电路 图2-7-3反相加法运算电路 电路如图2-7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为 F i F i F O //R //R R R U R R U R R U 2132211 =??? ? ??+-= 图2-7-1 μA741管脚图
3) 同相比例运算电路 图2-7-4(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 Uo ＝（1＋R F / R 1）Ui R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，Uo ＝Ui ，即得到如图2-7-4(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图2-7-4 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 对于图2-7-5所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式 图2-7-5 减法运算电路 图2-7-6 积分运算电路 5) 积分运算电路 反相积分电路如图2-7-6所示。在理想化条件下，输出电压uo 等于 ()()01 C t i O U dt U RC t U +-=? 式中 Uc(o)是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。 如果u i (t)是幅值为E 的阶跃电压，并设Uc(o)＝0，则 ()RC E Edt RC t U t O -=-=?01 即输出电压 Uo(t)随时间增长而线性下降。显然R C 的数值越大，达到给定的Uo 值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。 ()121 i i F O U U R R U -=
集成运算放大器应用实验
《电路与电子学基础》实验报告 实验名称集成运算放大器应用 班级2013211XXX 学号2013211XXX 姓名XXX
实验7.1 反相比例放大器 一、实验目的 1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。 2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。 3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。 4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。 二、实验器材 LM 741 运算放大器 1个 信号发生器 1台 示波器 1台 电阻：1kΩ 2个，10kΩ 1个，100kΩ 2个 三、实验步骤 1.在EWB平台上建立如图7-1所示的实验电路，仪器按图设置。 单击仿真开关运行动态分析，记录输入峰值电压 V和输出峰值电压 ip V，并记录直流输出失调电压of V及输出与输入正弦电压波形之间的op 相位差。
Vip=4.9791mV Vop=498.9686mV Vof=99.37mV 相位差π 2.根据步骤1的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益Av。 Av=-100.2 3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。 Av=-100 4.根据运放的输入失调电压 V和电压增益Av，计算反相比例运放 if 的直流输出失调电压 V。 of Vof=100mV 四、思考与分析 1．步骤3中电压增益的计算值与步骤1，2中的测量值比较，情况如何？ 计算值为-100，测量值为-100.2，基本相等，略有误差
2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？ 相位差为π 3．步骤1中直流输出失调电压的测量值与步骤4中的计算值比较，情况如何？ 测量值为99.37mV,计算值为100mV,基本相等，略有误差 4．步骤1中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？ 500% 5．反馈电阻 R的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ f 在R1一定的条件下，Rf越大，闭环电压增益越大 实验7.2 加法电路 一、实验目的 1．学习运放加法电路的工作原理。 2．分析直流输入加法器。 3．分析交直流输入加法器。 4．分析交流输入加法器。 二、实验器材 LM741 运算放大器 1个直流电源 2个 0～2mA毫安表 4个万用表 1个 信号发生器 1台
模电音频功率放大器课程设计
课程设计报告 学生姓名:张浩学学号：201130903013 7 学 院:电气工程学院 班 级: 电自1116(实验111） 题 目: 模电音频功率放大电路设计 指导教师：张光烈职称: 2013 年 7月 4 日
1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。 指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与处理电路，正弦信号产生电路，直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism 软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 3、整体电路设计： ⑴方案比较： ①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w，输出功率30w。 ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为8Ω的扬声器，输出功率大于8w。 通过比较，方案①的输出功率有30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图：
运算放大电路实验报告
实验报告 课程名称：电子电路设计与仿真实验名称：集成 运算放大器的运用班级：计算机18-4班姓名： 祁金文 学号：5011214406 实验目的 1. 通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。 2. 掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3. 了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。 集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。 反相比例放大电路
输入输出关系：V o「^V i R i 输入电阻：Ri=R1 反相比例运算电路 R f 反相加法运算电路 反相比例放大电路仿真电路图
输入输出 出关系 : 输入电阻： H O —_- ~~ 输出电阻： 同相比例放大电路仿真电路图 压输入输出波形图 同相比例放大电路 Ri= g % 差动放大电路电路图ANALOGU匚ANALySIE 电压输入输出波形图 五：实验步骤： 1. 反相比例运算电路 (1)设计一个反相放大器，Au=-5V, Rf=10K「,供电电压为 -12V。 (2)输入f=1kHz、ui=100mV的正弦交流信号，测量相应的uo, 并用示波 单级共射放大电路实验报告 一、实验目的 1.熟悉常用电子仪器的使用方法。 2.掌握放大器静态工作点的调试方法及对放大器电路性能的影响。 3.掌握放大器动态性能参数的测试方法。 4.进一步掌握单级放大电路的工作原理。 二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 4.交流毫伏表 5.直流稳压源 三、预习要求 1.复习基本共发射极放大电路的工作原理，并进一步熟悉示波器的正确使用方法。 2.根据实验电路图和元器件参数，估算电路的静态工作点及电路的电压放大倍数。 3.估算电路的最大不失真输出电压幅值。 4.计算实验电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro。 5.根据实验内容设计实验数据记录表格。 四、实验原理及测量方法 实验测试电路如下图1-1所示： 1.电路参数变化对静态工作点的影响： 放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用，要使放大器正常工作，除要保证放大电路正常工作的电压外，还要有合适的静态工作点。放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时，流过电路直流电流IBQ、ICQ及管子C、E极之间的直流电压UCEQ和B、E极的直流电压UBEQ。图5-2-1中的射极电阻BE1、RE2是用来稳定放大器的静态工作点。其工作原理如下。 ○1用RB和RB2的分压作用固定基极电压UB。 由图5-2-1可各，当RB、RB2选择适当，满足I2远大于IB时，则有 UB=RB2·VCC/（RB+RB2） 式中，RB、RB2和VCC都是固定不随温度变化的，所以基极电位基本上是一定值。 ○2通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。具体稳定过程如下： T↑→IC↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓ 2.静态工作点的理论计算： 图5-2-1电路的静态工作点可由以下几个关系式确定 U B=R B2·V CC/（R B+R B2） I C≈I E=（U B-U BE）/R E U CE=V CC-I C（R C+R E） 由以上式子可知，，当管子确定后，改变VCC、RB、RB2、RC、（或RE）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过RP调整。工作点偏高，输出信号易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的表态损耗。 3.静态工作点的测量与调整： 调整放大电路的静态工作点有两种方法(1)将放大电路的输入端电路（即Ui=0），让其工作在直流状态，用直流电压表测量三极管C、E间的电压，调整电位器RP使UCE稍小于电源电压的1/2（本实验为UCE为4V即可），这表明放大电路的静态工作点基本上已设置在放大区，然后再测量B极对地的电位并记录，根据测量值计算态工作点值，以确保三极管工作在导通状态。(2)放大电路接通直流电源,并在输入端加上正弦信号(幅度约为10mV,频率约为1kHz),使其工作在交直流状态,用示波器监视输出电压波形,调整基极电阻RP,使输出信号波形不失真,并在输入信号增大信号增大时,输出波形同时出现截止失真和饱和失真。这表明电路的静态工作点处于放大区的最佳位置。撤去输入正弦信号（即令UI=0），使电路工作在直流状态，用直流状态，用直流电压表测量三极管三个极对地的电压UB、UE、UC，即可计算出放大器的直流工作点ICQ、UCEQ、UBEQ的大小。 4.电压放大倍数的测量与计算 电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压与输入端的信号电压之比，即：AU=Uo/Ui 图上电路中 Au=-β(Rc//RL)/rbe Rbe= rbb/+(1+β)26mV/IEQ 其中， r bb/一般取300Ω。 当放大电路的静态工作点设置合理后，在电路的输入端加入正弦信号，用示波器观察放大电路的输出波形，并调节输入信号幅度，使输出波形基本不失真。用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，按定义式计算即可得电路的电压放大倍数。 5.输入电阻Ri的计算 输入电阻的测量原理如下图所示。 实验五 模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 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高电压放大倍数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。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 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，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －） 由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的 i F O U R U -= 关系为 为了减小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R 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 / R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10KΩ， R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图5-3 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 电子技术实验报告 实验名称：单级放大电路系别： 班号： 实验者姓名： 学号： 实验日期： 实验报告完成日期： 目录 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) （一）单级低频放大器的模型和性能 (3) （二）放大器参数及其测量方法 (5) 四、实验内容 (7) 1、搭接实验电路 (7) 2、静态工作点的测量和调试 (8) 3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量 (9) 4、放大器上限、下限频率的测量 (10) 5、电流串联负反馈放大器参数测量 (11) 五、思考题 (11) 六、实验总结 (11) 一、实验目的 1.学会在面包板上搭接电路的方法； 2.学习放大电路的调试方法； 3.掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输出电阻和通频带测量方法； 4.研究负反馈对放大器性能的影响；了解射级输出器的基本性能； 5.了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。 二、实验仪器 1.示波器1台 2.函数信号发生器1台 3. 直流稳压电源1台 4.数字万用表1台 5.多功能电路实验箱1台 6.交流毫伏表1台 三、实验原理 （一）单级低频放大器的模型和性能 1. 单级低频放大器的模型 单级低频放大器能将频率从几十Hz~几百kHz的低频信号进行不失真地放 大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同科分为基本放大器和负反馈放大器。 从放大器的输出端取出信号电压（或电流）经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流）送回放大器的输入端称为反馈。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。 根据输出端的取样信号（电压或电流）与送回输入端的连接方式（串联或并联）的不同，一般可分为四种反馈类型——电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈和电流并联反馈。负反馈是改变房卡器及其他电子系统特性的一种重要手段。负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能：提高了增益稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响跟反馈类型有关。由于串联负反馈实在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在输入回路上并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势，与此恒压相关的是输出阻抗减小；凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势，与此恒流相关的是输出阻抗增大。 2.单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较 电路图2是分压式偏置的共射级基本放大电路，它未引入交流负反馈。 电路图3是在图2的基础上，去掉射极旁路电容C e，这样就引入了电流串联负反馈。 实验七 集成运算放大器的应用（一） 模拟运算电路 预习部分 一、实验目的 1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2. 掌握运算放大器的使用方法，了解其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高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。本实验采用的集成运放型号为μA741，引脚排列如图2-7-1所示。它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。 ⑧脚为空脚。 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。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 1) 反相比例运算电路 电路如图2-7-2所示。对于理想运放， 该电路 的输出电压与输入电压之间的关系为 Uo ＝－（R F / R 1）Ui 为了减小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 R 2＝R 1‖R F 。 2) 反相加法电路 图2-7-2 反相比例运算电路 图2-7-3反相加法运算电路 电路如图2-7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为 F i F i F O //R //R R R U R R U R R U 2132211 =??? ? ??+-= 图2-7-1 μA741管脚图 3) 同相比例运算电路 图2-7-4(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 Uo ＝（1＋R F / R 1）Ui R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，Uo ＝Ui ，即得到如图2-7-4(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图2-7-4 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 对于图2-7-5所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式 图2-7-5 减法运算电路 图2-7-6 积分运算电路 5) 积分运算电路 反相积分电路如图2-7-6所示。在理想化条件下，输出电压uo 等于 ()()01 C t i O U dt U RC t U +-=? 式中 Uc(o)是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。 如果u i (t)是幅值为E 的阶跃电压，并设Uc(o)＝0，则 ()RC E Edt RC t U t O -=-=?01 即输出电压 Uo(t)随时间增长而线性下降。显然R C 的数值越大，达到给定的Uo 值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。 ()121 i i F O U U R R U -= 实验报告 课程名称：电子电路设计与仿真 实验名称：集成运算放大器的运用 班级：计算机18-4班 姓名：祁金文 学号：5011214406 实验目的 1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。 2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。 集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导 体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、 二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路 制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各 种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上， 故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟 信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情 况下，已经取代了分立元件放大电路。 反相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V 12-=i R o V R R V R R V 1 212)1(-+= 输入电阻:Ri=R1 反相比例运算电路 反相加法运算电路 反相比例放大电路仿真电路图 压输入输出波形图 同相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V )1(12+=R o V R R V R R V 1 2i 12)1(-+= 输入电阻:Ri=∞ 输出电阻:Ro=0 同相比例放大电路仿真电路图 电压输入输出波形图 差动放大电路电路图 差动放大电路仿真电路图 五：实验步骤： 1.反相比例运算电路 （1）设计一个反相放大器，Au=-5V，Rf=10KΩ，供电电压为±12V。 实验一单级放大电路 学号：2015117329 姓名：史立昕专业：电子信息类 一、实验目的 1、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱的使用。 2、学会测量和调整放大电路静态工作点的方法，观察放大电路的非线性失真。 3、学习测定放大电路的电压放大倍数。 4、掌握放大电路的输入阻抗、输出阻抗的测试方法。 5、学习基本交直流仪器仪表的使用方法。 二、实验仪器 示波器、信号发生器、万用表。 三、实验内容及步骤 1、连接电路，按图连好线路。仿真电路如下： 2、调整静态工作点 将函数信号发生器的输出通过输出电缆接至Us两端，调整函数信号发生器输出的正弦波形，使f=1khz，Ui=10mv。使放大电路工作在交直流状态，调整基极电阻Rp1，在示波器上观察Uo的波形，将Uo 调整到最大不失真输出，并在输入信号增大时，输出波形同时出现截止失真和饱和失真，表明电路的静态工作点处于放大区的最佳位置。用万用表测量静态工作点记录数据如下：（测量Uce和Ic时，应使用万用表的直流电压档和直流电流档） 3测量放大电路的电压放大倍数 调节函数信号发生器的输出，使f=1khz，Ui=10mv的正弦信号，用示波器观察输出的波形，调节Rp2，在波形最大不失真时，用晶体管毫伏表测量放大器空载时的输出电压及负载时的输出电压Uo的实测值。 4测放大器的输入、输出阻抗 （1）输入阻抗：断开电阻1R2，用万用表的欧姆档测量信号源与放大器之间的电阻1R1，用晶体管毫伏表测量信号源两端电压Us以及放大器输入电压Ui，可求得放大电路的输入阻抗： 经测量：1R1=5.1KΩ，Us=6.8mV，Ui=0.3V。 所以输入阻抗为：Ri=4.026kΩ。 （2）输出阻抗：在放大器输出信号不失真的情况下，断开RL，用晶体管毫伏表测量输出电压Uo，接上RL，测得UoL，则可求得放大电路的输出阻抗： 经测量：Uo=0.61V；UoL=0.92V；RL=5.1K。 所以输入阻抗为：Ro=12.98k. 5观察放大电路的非线性失真 （1）工作点合适，输入信号过大引起非线性失真：在静态工作点不变的情况下增大输入信号，用示波器观察输出波形的失真现象，用万用表测量Ic和Uce的值。 经测量：Uce=1.201V；Ic=0.54mA。 仿真波形如下： （2）工作点不合适，引起线性失真：在放大器输入电压Ui不变的情 集成运放基本应用之一—模拟运算电路 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 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高电压放大倍数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。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性： 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，满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U O＝A ud（U+－U－） 由于A ud=∞，而U O为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的 关系为 为了减小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R 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -= 一、实验目的 1．进一步理解运算放大器线性应用电路的结构和特点。 2．掌握电子电路设计的步骤，学会先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的连接与测试方法。 3．掌握运算放大器线性应用电路的设计及测试方法。 二、实验仪器与器件 1.双路稳压电源1台 2.示波器 1台 3. 数字万用表1台 4. 集成运算放大器μA741 2块 5. 定值电阻若干 6.电容若干 信号源3块 8.电位器2只 三、实验原理及要求 运算放大器是高放大倍数的直流放大器。当其成闭环状态时，其输入输出在一定范围内为线性关系，称之为运算放大器的线性应用。运放线性应用时选择合理的电路结构和外接器件，可构成各种信号运算电路和具有各种特定功能的应用电路。选择适当个数的运算放大器和阻容元件构成电路实现以下功能： 1. U o=Ui 2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k）； 3．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）； 4．U O= - +1000∫u idt）（C f=μF）； 5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现 )； 6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现 )； 7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz）。 四、实验电路图及实验数据 1. U o=Ui 2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k） 3．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）； 4．U O= - +1000∫u idt）（C f=μF）； 5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现 )； 6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现 )； 7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz） 五. 分析实验数据和波形可知：电路仿真得到的结果要比实测结果更接近于理论计算值，可能原因有1. 实验室中的电子元件有误差 2. 一些电阻在实验室中没有，遂用阻值接近的电阻代替 六. 试验中遇到的故障：在实物搭建第二个电路的时候输入正确的电压值却得不到应得的输出电压，经检查发现第二个运算放大器未接15V的电源 七. 心得体会 在进行电子电路设计的时候，应首先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的链接与测试，以缩短设计时间，减少设计成本，并提高成功率。 东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电子电路实验 第 1 次实验 实验名称：运算放大器的基本应用 院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班 姓名：学号： 610142 实验室:实验组别： 同组人员：实验时间：2016年4月10日 评定成绩：审阅教师： 一、实验目的 1.熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法； 2.熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法； 3.了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入 失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（大差模输入电压、大共模输入电压、大输出电流、大电源电压等）的基本概念； 4.熟练掌握运算放大电路的增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法； 5.掌握搭接放大器的方法及使用示波器测量输出波形。 二、预习思考 1.查阅 LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数 和极限参数，解释参数含义。 2.设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri>10K?，RF=100 k?，并用 multisim 仿真。 其中分压电路由100k?的电位器提供，与之串联的510?电阻起限流的作用。 3.设计一个同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri>10K?，RF=100 k?，并用 multisim 仿真。 三、 实验内容 1. 基本要求 内容一： 反相输入比例运算电路各项参数测量实验（预习时，查阅 LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义）。 图 1.1 反相输入比例运算电路 LM324 管脚图 1) 图 1.1 中电源电压±15V ，R1=10k Ω，RF=100 k Ω，RL ＝100 k Ω，RP ＝10k//100k Ω。按图连接电路，输入直流信号 Ui 分别为－2V 、－0.5V 、0.5V 、2V ，用万用表测量对应不同 Ui 时的 Uo 值，列表计算 Au 并和理论值相比较。其中 Ui 通过电阻分压电路产生。 Ui/V Uo/V Au 测量值 理论值 -2 13.365 -6.6825 \单级放大电路实验
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