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《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
负反馈对放大器性能的影响 发表时间：2013-10-10T14:50:41.297Z 来源：《教育学文摘》2013年9月总第95期供稿作者：余辉晴[导读] 通常情况下，放大电路的放大倍数是不稳定的，它会因环境温度的变化、电源电压的波动、负载的改变而发生变化。 余辉晴宁波工程学院315016 摘要：本文以电流串联负反馈放大器为例，分析了负反馈对放大器动态性能的影响，并通过Multisim11仿真进行了验证。关键词：负反馈放大器动态性能Multisim11 负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然放大器放大倍数降低了，但其动态性能得到了改善，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带，因此实用放大器都带有负反馈。 一、负反馈对放大倍数的稳定性的影响 通常情况下，放大电路的放大倍数是不稳定的，它会因环境温度的变化、电源电压的波动、负载的改变而发生变化。引入负反馈后，可使电路具有一定的自动稳定能力，对于电压负反馈，可以稳定输出电压，对于电流负反馈，可以稳定输出电流。 二、负反馈对通频带的影响 从本质上说，放大电路的通频带受到一定限制，是由于放大电路对不同频率的输入信号呈现出不同的放大倍数而造成的。通过负反馈可使放大倍数的相对变化量减小，由此可知，对于信号频率不同而引起的放大倍数下降，可以利用负反馈进行改善。所以，引入负反馈可以展宽放大电路的频带。 三、负反馈对非线性失真的影响 由于晶体三极管是非线性元件，其输入特性曲线和输出特性曲线都不是线性的，因此实际放大电路的输出与输入之间就不是真正的线性关系，当输入信号为正弦波时，输出信号的波形可能不是一个真正的正弦波，会产生或多或少的非线性失真。 四、放大器动态性能仿真分析 1.创建电路 启动multisim11，创建如图1所示电路。 图1、负反馈放大器原理图 2．测量中频电压放大倍数，输入电阻和输出电阻 在放大器输入端加、（有效值）的正弦交流信号，用示波器监视输出波形，动态参数测量值记入表1。表1 从测量结果看，引入反馈后，放大倍数降低了，输入输出电阻提高了，说明引入的反馈是电流串联负反馈。引入反馈后，改变负载电阻，输出电流近似不变，说明放大倍数的稳定性得到了提高。 3．观察并记录负反馈对非线性失真的影响 从图2可以看出，引入负反馈后，减小输出电压的非线性失真，改善输出波形。
第九章集成运算放大器及其应用（易映萍） 9.1 差分放大电路 9.2互补功率放大电路 9.3 集成运算放大电路 9.4 理想集成运放的线性运用电路 9.5 理想集成运放的非线性运用电路 习题 第九章集成运算放大器及其应用 9.1 差分放大电路 9.1.1 直接耦合多级放大电路的零点漂移现象 工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量、压力、液面和长度等，它们通过不同的传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周期性连续信号，这些信号具有以下两个特点： 1．信号比较微弱，只有通过多级放大才能驱动负载； 2．信号变化缓慢，一般采用直接耦合多级放大电路将其放大。 u＝0）时，人们在试验中发现，在直接耦合的多级放大电路中，即使将输入端短路（即 i u≠0）,这种现象称为零点漂移（简称为零漂），如图输出端还会产生缓慢变化的电压（即 o 9.1所示。 （a）测试电路（b）输出电压u o的漂移 图9.1 零点漂移现象 9.1.2 零漂产生的主要原因 在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化以及半导体元器件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移，在阻容耦合放大电路中，耦合电容对这种缓慢变化的漂移电压相当于开路，所以漂移电压将不会传递到下一级电路进一步放
大。但是，在直接耦合的多级放大电路中，前一级产生的漂移电压会和有用的信号（即要求放大的输入信号）一起被送到下一级进一步放大，当漂移电压的大小可以和有用信号相当时，在负载上就无法分辨是有效信号电压还是漂移电压，严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了，使放大电路无法正常工作。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而产生的漂移，所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂，从某种意义上讲零点漂移就是静态工作点Q点随温度的漂移。 9.1.3抑制温漂的方法 对于直接耦合多级放大电路，如果不采取措施来抑制温度漂移，其它方面的性能再优良，也不能成为实用电路。抑制温漂的方法主要由以下几种： （1）采用稳定静态工作的分压式偏置放大电路中Re的负反馈作用； （2）采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化； （3）采用特性完全相同的三极管构成“差分放大电路”； 9.1.4 差分放大电路 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。直接耦合的多级放大电路的组成框图如图9.2所示。 图9.2 多级放大的组成框图 A倍后传送到负载上，对电路造从上图可知输入级一旦产生了温漂，会经中间级放大 u2 A≈1，对电路造成的成严重的影响，而中间级产生的温漂，由于直接到达功放级而功放的 u 影响跟输入级相比少得多，所以，我们主要应设法抑制输入级产生的温漂，故在直接耦合的多级放大电路中只有输入级常采用差分放大电路的形式来抑制温漂。 9.1.4.1 差分放大电路的组成及结构特点 一．电路组成 差分放大电路如图9.3所示。
课程设计报告
课程设计题目：负反馈放大电路的设计 要求完成的内容：设计一个负反馈放大电路，保证输出电压稳定。指标条件如下：电压放大增益|Av|≥10，反馈深度≥10，输入电阻R i≥1KΩ，输出电阻R o≤100Ω， f L≤10HZ，f H≥1KHZ。所使用的元器件要求为：晶体管（9013或9014），电容（瓷片电容）、电阻（0.25瓦）等。 要求：（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，估算并初步选取电路的元件参数。（2）选用熟悉的电路仿真软件，搭建电路模型进行仿真分析，由仿真结果进行参数调试、修改，直至满足设计要求。 （3）由选取的元件参数，精确计算和复核技术指标要求。 （4）满足设计要求后，认真按格式完成课程设计报告。
指导教师评语： 评定成绩为： 指导教师签名：年月日
负反馈放大电路的设计 一、 课程设计的目的 （1）初步了解和掌握负反馈放大器的设计、调试的过程。 （2）能进一步巩固课堂上学到的理论知识。 （3）了解负反馈放大器的工作原理。 （4）了解并掌握负反馈放大电路各项性能指标的测试方法。 （5）加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。 二、 设计方案论证 2.1框图及基本公式 图1 负反馈放大电路原理框图 图中X 表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号 与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为: id i f X X X =- 基本放大电路的增益（开环增益）为: /o id A X X = 反馈系数为: /f o F X X = 负反馈放大电路的增益（闭环增益）为: /f o i A X X = 2.2负反馈对放大器各项性能指标的影响 负反馈的电路形式很多，但就基本形式来说，可以分为4种：即电流串联负反馈；电压串联负反馈 ；电流并联负反馈；电压并联负反馈。一个放大器，加入了负反馈环节后，虽
实训九 集成运放的线性应用 内容一 集成运放的反相、同相比例运算电路 一、实训目的 1.掌握集成运算放大器的使用方法。 2.了解集成运放构成反相比例、同相比例运算电路的工作原理。 3.掌握集成运放反相比例、同相比例运算电路的测试方法。 二、实训测试原理 1. 反相放大电路 电路如图（1）所示。输入信号U i 通过电阻R 1加到集成运放的反相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈。 根据“虚断”概念，即i N =i p ，由于R 2接地， 所以同相端电位U p =0。又根据“虚短”概念可知，U N =U p ，则U N =U p =0，反相端电位也为零。但反相端又不是接地点，所以N 点又称“虚地”。则有 f 1i i =,1i = 1i R U ,f i =-f 0R U 则0U =-1 f R R i U 。 运放的同相输入端经电阻R 2接地,R 2叫平衡电阻，其大小为R 2=R 1∥R f 。 图（1） 反相放大电路 图（2） 同相放大电路 图（3） 电压跟随器 2. 同相放大电路 电路如图（2）所示。输入信号U i 通过平衡电阻R 2加到集成运放的同相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈。根据“虚断”与“虚短”的概念，有N P i U U U ==，i N =i P =0；则得i 1f 0)1(U R U +=若1R =∞,0f =R ,则i 0U U =即为电压跟随器，如图（3）。
三、实训仪器设备 1.直流稳压电源 2.万用表 3.示波器 四、实训器材 1. 集成块μA741(HA17741) 2. 电阻10KΩ×2 100KΩ×2 2 KΩ×2 3. 电位器1KΩ×1 五、实训电路 图（3）反相比例运算实训电路 图（4）同相比例运算实训电路 六、测试步骤及内容 1. 反相比例运算实训
电压反馈型运算放大器的稳定性分析与补偿技术 整理：李柱炎turnfey@https://www.doczj.com/doc/0a17181455.html, 本文整理自“小辉辉”的博客，感谢原作者，出处： https://www.doczj.com/doc/0a17181455.html,/thinki_cao/blog/#m=0&t=1&c=fks_084071080095080064087086084095092 085088071080094081070 Title: Stability Analysis of Voltage-Feedback Op Amps Including Compensation Techniques by Ron Mancini Mixed Signal Products 摘要 本文阐述了电压反馈型运算放大器（op amp）稳定性的分析方法，这里使用电路的性能作为获得成功设计的标准。这里讨论了内部补偿以及无补偿运算放大器的几种补偿技术。 1 Introduction 电压反馈型放大器（VFA）已经面世60年左右，从第一天开始，它们就一直成为了电路设计者的一个问题。众所周知，反馈使得它们功能强大且精确，同样的也有一定的趋势使得它们不稳定。运算放大器（op amp）电路通常使用一个高增益的放大器，它的参数是由外部反馈元件决定的。放大器的增益是如此地高以至于没有这些外部反馈元件时，轻微的输入信号就有可能使得放大器的输出饱和。运算放大器是作为通用目的使用的，所以该设定已经经过详细检验，不过结果对于其他电压反馈型电路同样可用。电流反馈型放大器（CFA）与VFA比较相似，不过它们之间的差别非常重要以至于CFA必须在单独的应用笔记中讨论。 稳定性，正如常常在电子电路术语中出现的那样，常常被定义为获得一个不振荡的状态。这是对该单词比较差劲、不精确的定义。稳定性是一个相对项，并且这样的情形使得很多人迷惑因为相对性的判断是非常费力的。在振荡的电路与不振荡的电路之间画线是很容易的，所以我们可以理解为什么有些人认为振荡是稳定与不稳定之间的自然边界。 远在振荡发生之前，反馈电路会有着恶化的相位响应、过冲和振铃，并且这些影响不被电路设计者欢迎。本应用笔记并不着眼于振荡器；因此，相对稳定性在性能方面定义。通过定义，当设计者决定好要做哪些权衡之后，他们能确定电路的相对稳定性是多少。相对稳定性的度量即衰减系数，并且可以在参考1中找到关于衰减系数的相关讨论。衰减系数与相位裕量相关，因此，相位裕量是相对稳定性的另一度量。最稳定的电路有着最长的响应时间、最低的带宽，最高的精度和最小的过冲。稳定性最差的电路有着最快的响应时间、最高的带宽、最低的精度和一些过冲。 放大器是用如晶体管等的有缘元件搭建的。相关的晶体管参数，如晶体管增益等，是受
电工电子实验报告 学生姓名： 学生学号： 系别班级： 报告性质： 课程名称：电工电子实验实验项目：负反馈放大器实验地点： 实验日期： 成绩评定： 教师签名：
实验四 负反馈放大器 一、实验目的 加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。 二、实验原理 负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。 负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。 1、图4－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过R f 把输出电压u o 引回到输入端，加在晶体管T 1的发射极上，在发射极电阻R F1上形成反馈电压u f 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。 主要性能指标如下 1) 闭环电压放大倍数 V V V Vf F A 1A A += 其中 A V ＝U O ／U i — 基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大 倍数。
图4－1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器 2) 反馈系数 F1 f F1 V R R R F += 3) 输入电阻 R if ＝(1＋A V F V )R i R i — 基本放大器的输入电阻 4) 输出电阻 V VO O Of F A 1R R += R O — 基本放大器的输出电阻 A VO — 基本放大器R L ＝∞时的电压放大倍数 1) 在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令u O ＝0，此时 R f 相当于并联在R F1上。 2) 在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（T 1 管的射极）开路，此时（R f ＋R F1）相当于并接在输出端。可近似认为R f 并接在输出端.
集成运算放大器电路分析及应用（完整电子教案） 3.1 集成运算放大器认识与基本应用 在太阳能充放电保护电路中要利用集成运算放大器LM317实现电路电压检测，并通过三极管开关电路实现电路的控制。首先来看下集成运算放大器的工作原理。 【项目任务】 测试如下图所示，分别测量该电路的输出情况，并分析电压放大倍数。 R1 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 R1 15kΩR2 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 函数信号发生器函数信号发生器 (a)无反馈电阻(b)有反馈电阻 图3.1集成运算符放大器LM358测试电路(multisim) 【信息单】 集成运放的实物如图3.2 所示。 图3.2 集成运算放大 1.集成运放的组成及其符号 各种集成运算放大器的基本结构相似，主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成，如图3.3所示。输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，可以由共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，一般采用射极跟随器；偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。
图3.3集成运算放大电路的结构组成 集成运放的图形和文字符号如图 3.4 所示。 图3.4 集成运放的图形和文字符号 其中“-”称为反相输入端，即当信号在该端进入时， 输出相位与输入相位相反； 而“+”称为同相输入端，输出相位与输入信号相位相同。 2.集成运放的基本技术指标 集成运放的基本技术指标如下。 ⑴输入失调电压 U OS 实际的集成运放难以做到差动输入级完全对称，当输入电压为零时，输出电压并不为零。规定在室温(25℃)及标准电源电压下，为了使输出电压为零，需在集成运放的两输入端额外附加补偿电压，称之为输入失调电压U OS ，U OS 越小越好，一般约为 0.5～5mV 。 ⑵开环差模电压放大倍数 A od 集成运放在开环时(无外加反馈时)，输出电压与输入差模信号的电压之比称为开环差模电压放大倍数A od 。它是决定运放运算精度的重要因素，常用分贝(dB)表示，目前最高值可达 140dB(即开环电压放大倍数达 107 )。 ⑶共模抑制比 K CMRR K CMRR 是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即od CMRR oc A K =A ，其含义与差动放大器中所定义的 K CMRR 相同，高质量的运放 K CMRR 可达160d B 。 ⑷差模输入电阻 r id r id 是集成运放在开环时输入电压变化量与由它引起的输入电流的变化量之比，即从输入端看进去的动态电阻，一般为M Ω数量级，以场效应晶体管为输入级的r id 可达104M Ω。分析集成运放应用电路时，把集成运放看成理想运算放大器可以使分析简化。实际集成运 放绝大部分接近理想运放。对于理想运放，A od 、K CMRR 、r id 均趋于无穷大。 ⑸开环输出电阻 r o r o 是集成运放开环时从输出端向里看进去的等效电阻。其值越小，说明运放的带负载能力越强。理想集成运放r o 趋于零。 其他参数包括输入失调电流I OS 、输入偏置电流 I B 、输入失调电压温漂 d UOS /d T 和输入失调电流温漂 d IOS /d T 、最大共模输入电压 U Icmax 、最大差模输入电压 U Idmax 等，可通过器件
模电实验报告 实验七 负反馈放大电路 姓名： 学号： 班级： 院系： 指导老师： 2016年
目录 实验目的： (2) 实验器件与仪器： (2) 实验原理： (2) 实验内容： (4) 实验总结： (5) 实验：负反馈放大电路 实验目的： 1.进一步了解负反馈放大器性能的影响。 2.进一步掌握放大器性能指标的测量方法。 实验器件与仪器： 1. 实验原理： 放大器中采用负反馈，在降低放大倍数的同时，可以使放大器的某些性能大大改善。所谓负反馈，就是以某种方式从输出端取出信号，再以一定方式加到输入回路中。若所加入的信号极性与原输入信号极
性相反，则是负反馈。 根据取出信号极性与加入到输入回路的方式不同，反馈可分为四类：串联电压反馈、串联电流反馈、并联电压反馈与并联电流反馈。如图3-1所示。 从网络方框图来看，反馈的这四种分类使得基本放大网络与反馈网络的联接在输入、输出端互不相同。 从实际电路来看，反馈信号若直接加到输入端，是并联反馈，否则是串联反馈，反馈信号若直接取自输出电压，是电压反馈，否则是电流反馈。 1.负反馈时输入、输出阻抗的影响 负反馈对输入、输出阻抗的影响比较复杂，不同的反馈形式，对阻抗的影响也不一样，一般而言，凡是并联负反馈，其输入阻抗降低；凡是串联负反馈，其输入阻抗升高；设主网络的输入电阻为R i ，则串联负反馈的输入电阻为 R if =（1+FA V ）R i 设主网络的输入电阻为R o ，电压负反馈放大器的输出电阻为 R of = F A R V O +1 可见，电压串联负反馈放大器的输入电阻增大（1+A V F ）倍，而输出电阻则下降到1/（1+A V F ）倍。 2.负反馈放大倍数和稳定度 负反馈使放大器的净输入信号有所减小，因而使放大器增益下降，但却改善了放大性能，提高了它的稳定性。 反馈放大倍数为 A vf = F A A V V +1（A v 为开环放大倍数） 反馈放大倍数稳定度与无反馈放大器放大倍数稳定度有如下关系： Vf Vf A A ?= V V A A ?? F A V +11 式中?A V f/A V f 称负反馈放大器放大倍数的稳定度。V V A A /?称无反
建 平 县 职 业 教 育 中 心 备 课 教 案 课 题 模块（单元） 项目（课） 负反馈对放大电路的影响 授课班级 11电子 授课教师 安森 授课类型 新授 授课时数 2 教学目标 知识目标 负反馈对放大器性能的影响和改善 能力目标 负反馈对放大器性能的影响和改善 情感态度目标 培养学生的学习兴趣，培养学生的爱岗敬业精神 教学核心 教学重点 负反馈对放大器性能的影响和改善 教学难点 非深度负反馈电路的计算。可只讲参数的含义和计算方法，可不作 仔细的数学推导 思路概述 本讲首先介绍集成运放电路的组成及各部分的作用，然后采用学生自学为主的方法学习运放典型电路F007的工作原理，辅以讲授其外部电路特性，最后简单讲述集成运放电路的类型选择及其使用。 教学方法 读书指导法、演示法。 教学工具 电脑，投影仪 教 学 过 程 一、组织教学：师生互相问候，安全教育，上实训课时一定要听从老师的指挥，在实训室不要乱动电源。 二、复习提问： 三、导入新课： 1） 负反馈对放大倍数的影响 根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降 1+AF 倍，只不过不同的反馈组态AF 的量纲不同而已。 在负反馈条件下放大倍数的稳定性也得到了提高。 A A AF A A AF A AF A AF A AF A d )1(1d )1(d )1(d d )1(d f f 22f ?+=+=+?-?+= 有反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。 2）负反馈对输入和输出电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联反馈或并联反馈有关，而与电压反馈或电流反馈无关。 负反馈对输出电阻的影响与反馈采样的方式有关，即与电压反馈或电流反馈有关，而与串联反馈或并联反馈无关。 （1）对输入电阻的影响串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小 （2）电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈可以使输出电阻增加， 电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小。 3） 负反馈对通频带的影响 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。 有反馈时的通频带为无反馈时的通频带的(1+AmF)倍。
实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路 一、实验目的 1．了解N 沟道结型场效应管的特性和工作原理； 2．熟悉两级放大电路的设计和调试方法； 3．理解负反馈对放大电路性能的影响。 二、实验任务 设计和实现一个由N 沟道结型场效应管和NPN 型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486，晶体管的型号是9011。 三、实验内容 1. 基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。 （1）静态和动态参数要求 1）放大电路的静态电流I DQ 和I CQ 均约为2mA ；结型场效应管的管压降U GDQ < - 4V ，晶体管的管压降U CEQ = 2～3V ； 2）开环时，两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ，以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 120； 3）闭环电压放大倍数为10s o sf -≈=U U A u 。 （2）参考电路 1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R 模拟信号源的内阻；R f 为反馈电阻，取值为100 kΩ。 图1 电压并联负反馈放大电路方框图 2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中R g3选择910kΩ，R g1、R g2应大于100kΩ；C 1～C 3容量为10μF ，C e 容量为47μF 。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R f ，见图2，理由详见“五 附录－2”。 图2 两级放大电路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。 3.3k ?
（3）实验方法与步骤 1）两级放大电路的调试 a. 电路图：（具体参数已标明） ? b. 静态工作点的调试 实验方法： 用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。 第一级电路：调整电阻参数， 4.2s R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I DQ 约为2mA ，U GDQ < - 4V 。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（I DQ ，U GSQ ，U A ，U S 、U GDQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际4s R k =Ω 第二级电路：通过调节R b2，240b R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I CQ 约为2mA ，U CEQ = 2～3V 。记录电路参数及静态工作点的相关数据（I CQ ，U CEQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际241b R k =Ω c. 动态参数的调试 输入正弦信号U s ，幅度为10mV ，频率为10kHz ，测量并记录电路的电压放大倍数 s o11U U A u =、s o U U A u =、输入电阻R i 和输出电阻R o 。 o1U s U o U 1u A
实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只；10k Ω 3只；5.1k Ω 1只；9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11 0υυR R f -=
R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。 由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑： ○ 1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1 R R A f vf - = 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的21////R R R R f ='。
1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么呢？ (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。 芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地 线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分 析。 (2)消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡， 这也是其得名的原因。 2.同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么？？ (1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。 (2)防止自激。 3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果? (1)烧毁运算放大器，有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。 4.在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用？？ (1)是为了获得正反馈和负反馈的问题，这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号，输出电 压信号，再在输出端取出一根线连到输入段，那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电 阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。因为信 号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。 5.运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF 的作用是什么？ (1) 泄放电阻，用于防止输出电压失控。 6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容？ (1)如果你熟悉运算放大器的内部电路的话，你会知道，不论什么运算放大器都是由几个几个晶 体管或是MOS 管组成。在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时 候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在 外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大，翻转等功能…… 7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果? (1)同相反相端不平衡，输入为0 时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大（或小） 一个固定的数。 (2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。 8.理想集成运算放大器的放大倍数是多少输入阻抗是多少其同相输入端和反相输入端之间的电 压是多少？ (1) 放大倍数是无穷大，输入阻抗是无穷小，同向输入和反向输入之间电压几乎相同（不是0
负反馈放大器原理分析及设计 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。 1、框图、基本反馈方程式 负反馈电路类型很多，但根据反馈网络从基本放大电路输出取样方式（电压或电流）的不同可分为电压反馈和电流反馈：而根据反馈信号引回到输入端求和方式的不同，又分为串联反馈和关联反馈。综上所述，负反馈放大器分为四种类型，如图5.2-8所示，表5.2-8 示出它们的基本反馈方程式。 图5.2-8 四种类型负反馈放大方框图 A 电压并联负反馈 B电流串联负反馈 C 电压串联负反馈 D 电流关联负反馈
负反馈放大器的闭环增益A1，并环增益A和反馈系数B的基本关系式称基本关系式称基本反馈方程。 反馈深度是反映反馈强弱的重要物理量，其值越大负反馈越强。当反馈很深，即|AB|》1时，称为深度负反馈，则闭环增益 2、负反馈对放大器性能的影响 负反馈放大电路，以降低增益为代价，可改善许多性能。表5.2-9给出负反馈对输入电阻、输出电阻的影响；表5.2-10给出负反馈对放大器其他几项主要性能的影响；表5.2-10给出负反馈对放大器其他几项主要性能的影响。
1运算放大器 利用运放设计一个反相加法器，要求有4个输入端，输出信号为4个输入端信号的比例求和并反相输出，并要其中两路比例为20和35 原理图 2利用时域分析和交流扫描观察并记录输出波形，分析放大倍率和频率响应，并用公式法验算正确性
2.1静态工作点及公式法 公式法
2.2时域分析 60mV 40mV 20mV -0mV -20mV -40mV -60mV 0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(vin2)V(vout)V(vin2)V(vin3)V(vin4) Time 2.3交流扫描 120 100 80 60 40 20 10mHz100mHz 1.0Hz10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz 1.0GHz V(vout) / V(vin1) Frequency 3测试不同负载时的输出波形 3.1当R=1时 原理图
波形图 50mV 0V -50mV 0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(vin1)V(vout) Time 3.2当R=1000k 原理图
波形图 60mV 40mV 20mV -0mV -20mV -40mV -60mV 0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(vin1)V(vout) Time 4测试上下限截止频率 4.1原理图
波形图 由图，此电路是一个低通滤波器，没有下限截止频率，可以由输出下降到原来的0.7倍读出上限截止频率fH=9k
1,6 一、选择题 (04 分)1.选择正确答案填空。 1．所谓放大电路的开环是指________________.。 A．无负载，B．无信号源，C．无反馈通路，D．无电源。 2．所谓放大电路的闭环是指________________。 A．有负载B．有反馈通路C．有电源D．考虑信号源内阻 3．直流负反馈是指________________。 A．只存在于直接耦合电路中的负反馈， B．放大直流信号时才有的负反馈，C．直流通路中的负反馈。 4．交流负反馈是指________________。 A．交流通路中的负反馈，B．放大正弦信号时才有的负反馈， C．只存在于阻容耦合及变压器耦合电路中的负反馈。 5．构成放大电路反馈通路的________________。 A．只能是电阻、电容或电感等无源元件，B．只能是晶体管、集成运放等有源 器件，C．可以是无源元件，也可以是有源器件。 (04 分)2.负反馈可以展宽放大电路的通频带，图示画出了三种负反馈放大电路开环与闭环的对数幅频特性，请你判断哪一种是正确的。 (05 分)3.根据图示的反馈放大电路，选择正确的答案填空： 1．若将电容C4开路。则将_________________。 A．影响静态工作点，且影响电压放大倍数，B．影响静态工作点，但不影响电压放大倍数，C．不影响静态工作点，但影响电压放大倍数，D．不影响静态工作点，也不影响电压放大倍数。 2．若将电容C2开路。则将_________________。 A．对电路的静态工作点和动态性能均有影响，B．对电路的静态工作点和动态性能均无影响，C．影响静态工作点，但不影响电路的动态性能，D．不影响静态工作点，但使该支路的负反馈效果消失。 3．若将电容C2短路，但仍能正常放大，则将_________________。 A．有利于静态工作点的稳定，B．使静态工作点的稳定性变差，C．对电路的静态工作点和动态性能均无影响，D．不影响静态工作点，只影响电路的动态性能。
运算放大器反馈放大电路 串联稳压式放大电路Last revision on 21 December 2020
实验六：1运算放大器2.利用时域分析及交流扫描观察并记录输出的波形，分析放大倍率和频率响应，并通过公式法验算放大倍率正确性。 输出电压： Uo=-Rf(UI1/R1+UI2/R2+UI3/R3)=-179mV ∴放大倍率正确
4.测试上下限频率 心得： a.温习了反相加法器，在推到Uo的过程中，要根据虚短和虚断的原则， 在节点N列电流方程，可得UI1/R1+UI2/R2+UI3/R3=-Uo/Rf所以Uo=-Rf(UI1/R1+UI2/R2+UI3/R3) b.对于多输入的电路除了用节点电流法求解运算关系外，还可以利用叠加 原理，首先分别求出各输入电压单独作用时的输出电压，然后将他们相加，便得到所有信号共同作用是输出电压与输入电压的运算关系 2反馈放大电路 1.分别利用运放和三极管实现两个电压并联负反馈电路并级联后再实现负 反馈，其中三极管电路中要求使用3个三极管形成级联。 a.运放的电压并联负反馈 b.三极管级联 c.级联后 2.利用时域分析及交流扫描观察并记录输出波形，分析放大倍率和频率响 应，并通过公式法验算放大倍率的正确性 a.运放 放大倍率Au=Uo/Us=Uo/If*Rs=(1/Fiu)*1/Rs=-R/Rs=1000 ∴成立 b.三极管 c.级联后 3.测试不同负载时的输出波形
a.运放 RL=100K时，输出波形 b.三极管，RL=100K时，输出波形 c.级联后， RL=100K时，输出波形 4.测试上下限频率 a.运放，fH=10KHz b.三极管，fL=1KHz,fH=500KHz c.级联后，fL=,fH= 心得： a.通过电压并联负反馈进而温习了其他三种负反馈。 b.在运放电压并联负反馈中，是因为若Uo↑则UN↑所以（UP-UN）↓， 进而使Uo↓，形成了负反馈。 c.在三极管电压并联负反馈中，是因为Uo↑则Uc↑，If↑则Ib↑，Ic↑则 Uc↓，Uo↓ 3串联稳压式放大电路 1.设计并实现包含串联稳压式放大电路的稳压电源 2.利用时域分析及交流扫描观察并记录输出的波形，分析放大倍率和频率 响应，并通过公式验算放大倍率的正确性 输出波形： Uo=(Ube+UD1)*(R3+R5)/R5 = Ui≈20V ∴Au=Uo/Ui=
实验二由分立元件构成的负反馈放大电路 一、实验目的 1?了解N沟道结型场效应管的特性和工作原理； 2?熟悉两级放大电路的设计和调试方法； 3?理解负反馈对放大电路性能的影响。 二、实验任务 设计和实现一个由N沟道结型场效应管和NPN型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486,晶体管的型号是9011。 三、实验内容 1.基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。 （1）静态和动态参数要求 1）放大电路的静态电流I DQ和I CQ均约为2mA结型场效应管的管压降U G DQ< - 4V ，晶体管的管压降U C EQ= 2?3V; 2）开环时，两级放大电路的输入电阻要大于90k Q,以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 >120 ; 3）闭环电压放大倍数为A usf二U°,.U s、-10。 （2）参考电路 1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R模拟信号源的内阻；R为反馈电阻， 取值为100 k Q o Rt 图1电压并联负反馈放大电路方框图 2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中％选择910k Q, R1、R2应大于100k Q; G?G容量为10疔，C e容量为47犷。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R，见图2，理由详见五附录一2”。 i㈡ R T 井肘成大电谿 图2两级放大电路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。
（3）实验方法与步骤 1）两级放大电路的调试 a. 电路图：（具体参数已标明） b. 静态工作点的调试 实验方法： 用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。 第一级电路：调整电阻参数， R^^4.2kQ ，使得静态工作点满足：I D 哟为2mA U G DQ < -4V 。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（ I DQ , U G SQ LA ，U S 、U G D Q 。 实验中，静态工作点调整，实际 -4k '1 第二级电路：通过调节 氐，&2 : 40^ 1 ,使得静态工作点满足：I CQ 约为2mA U C EQ = 2? 3V 。记录电路参数及静态工作点的相关数据（ | CQ L C EQ ）。 实验中，静态工作点调整，实际 R b ^41k 11 c. 动态参数的调试 输入正弦信号 U S ，幅度为 10mV 频率为10kHz ，测量并记录电路的电压放大倍数 A1 =U °1 -U s 、A =U o.. U s 、输入电阻R 和输出电阻R °o XSC1 Rf1 100k| ?