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模拟电路实验指导书

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目录

第一章基础实验 (2)

实验一单级共射放大电路 (2)

实验二射极跟随电路 (7)

实验三电压串联负反馈放大电路 (10)

实验四差动放大电路 (14)

实验五集成电路RC正弦波振荡器 (18)

实验六集成功率放大器 (22)

实验七共射—共集放大电路 (26)

实验八比例求和运算电路 (30)

实验九微分积分电路 (36)

实验十电压比较器 (39)

第二章选作实验 (44)

实验一集成稳压电路 (44)

实验二互补对称功率放大器 (47)

实验三波形发生电路 (51)

实验四RC正弦波振荡器 (57)

实验五有源滤波器 (59)

实验六整流滤波及稳压电路 (62)

实验七串联稳压电路 (68)

实验八电流/电压转换电路 (71)

实验九电压/频率转换电路 (74)

实验十场效应管放大电路 (78)

实验十一光电耦合电路 (81)

实验十二两级阻容耦合放大电路 (83)

实验十三LC振荡器及选频放大器 (84)

实验十四波形转换电路 (88)

第一章基础实验

实验一单级共射放大电路

一、实验目的

1.掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法。

2.了解电路参数变化对静态工作点的影响。

3.掌握单级共射放大电路动态指标的测量方法。

4.学习幅频特性的测量方法。

二、预习要求

1.复习单级共射放大电路静态工作点的设置。

2.根据图1-1所示参数,估算获得最大不失真输出电压的静态工作点Q。(设β=50)。

3.复习模拟电路电压放大倍数、输入电阻以及输出电阻的计算方法。

4.复习饱和失真和截止失真的产生原因,并分析判断该实验电路在哪种情况下可能产生饱和失真?在哪种情况下可能产生截止失真?

三、实验原理

1、参考实验电路

(注意)实验所需全部电容、三极管已焊接,实验连线时再不用连接。

图1-1单级共射放大电路

如图1-1所示,其中三极管选用硅管3DG6,电位器Rp用来调整静态工作点。

2、静态工作点的测量

输入交流信号为零(vi= 0 或ii= 0)时,电路处于静态,三极管各电极有确定不变的电压、电

流,在特性曲线上表现为一个确定点,称为静态工作点,即Q 点。一般用IB 、 IC 和VCE (或IBQ 、ICQ 和VCEQ )表示。

实际应用中,直接测量ICQ 需要断开集电极回路,比较麻烦,所以通常的做法是采用电压测量的方法来换算电流:先测出发射极对地电压VE ,再利用公式

ICQ ≈IEQ=

E

E

V R ,算出ICQ 。(此法应选用内阻较高的电压表。) 在半导体三极管放大器的图解分析中已经学习到,为了获得最大不失真的输出电压,静态工作点应该选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若静态工作点选得太高,容易引起饱和失真;反之又引起截止失真(如图1-2所示)。对于线形放大电路,这两种工作点都是不合适的,必须对其颈性调整。此实验电路中,即通过调节电位器Rp 来实现静态工作点的调整:Rp 调小,工作点增高;Rp 调大,工作点降低。值得注意的是,实验过程中应避免输入信号过大导致三极管工作在非线性区,否则即使工作点选择在交流负载线的中点,输出电压波形仍可能出现双向失真。

/V

图1-2

3、电压放大倍数的测量

电压放大倍数v A 是指输出电压与输入电压的有效值之比:v A =

o

i

V V

实验中可以用万用表分别测量出输入、输出电压,从而计算出输出波形不失真时的电压放大倍

数。

同时,对于图1-1所示电路参数,其电压放大倍数V A 和三极管输入电阻be r 分别为:

()C L v be 1(//)1e R R A r R ββ=-++; be

26()

300(1)()EQ mV r I mA β=++

4、输入电阻的测量

输入电阻的测量原理如图1-3所示。

Vi

Vs

Ii

图1-3 测试输入电阻原理图

电阻R 的阻值已知,只需用万用表分别测出R 两端的电压

'S V 和 i V ,即有:

''()/i i i

i i S i S i

V V V R R I V V R V V ===--

R 的阻值最好选取和i R 同一个数量级,过大易引入干扰;太小则易引起较大的测量误差。 5、输出电阻的测量

输出电阻的测量原理如图1-4所示。

令RL 开路用万用表分别测量出输出端开路电压o V 和接入负载RL 电阻上的电压

oL V ,则输

出电阻o R 可通过计算求得。(取L R 和o R 的阻值为同一数量级以使测量值尽可能精确)

o

oL L o L V V R R R =?+ o o L o L oL

V V R R V -=?

Vs

Ro

Vo

+

+

-

测放大L

Vo +

-

图1-4 测试输出电阻原理图

6、幅频特性的测量

在输入正弦信号情况下,放大电路输出随输入信号频率连续变化的稳态响应,称为该电路的频率响应。其幅频特性即指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。一般采用逐点法进行测量。在保持输入信号幅度不变的情况下,改变输入信号的频率,逐点测量对应于不同频率时的电压增益,用对数坐标纸画出幅频特性曲线。通常将放大倍数下降到中频电压放大倍数的0.707倍时所对应的频率称为上、下限截止频率(H f 、L f )。

BW =f H -f L ≈f H 称为带宽,如图1-5所示。

2?10 2?10 2?10

f L

f H

图1-5

四、实验连线

1、(注意)图1-1实验所需全部电容、三极管已焊接,实验连线时再不用连接。

2、(注意)图1-1实验时3.3K 可不接,接上是为了帮助测输入电阻。

3、按图1-1所需定值电阻与实验库板对应定值电阻用短实验导线相连,可调电阻与实验箱工具区100K 用长实验导线相连,电源+12V ,GND 用长实验导线相连,信号输入与实验箱工具区信号源输出端用长实验导线相连。

五、实验内容

1.单级共射放大电路,经检查无误后,按通预先调整好的直流电源+12V ,地线。 2.测试电路在线性放大状态时的静态工作点

从信号发生器输出f=1KHZ,Vi=30mV (有效值)的正弦电压到放大电路的输入端,将放大电路的输出电压接到双踪示波器Y 轴输入端,调整电位器Rp,使示波器上显示的V o 波形达到最大不失真,然后关闭信号发生器,即Vi=0,测试此时的静态工作点,填入表1.1中。

表1.1

3.测试电压放大倍数Av

(1)从信号发生器送入f=1 KHZ ,Vi=30mV 的正弦电压,用万用表测量输入电压Vo,计算电压放大倍数Av=V o/Vi 。

(2)用示波器观察Vi 和Vo 电压的幅值和相位。

把Vi 和V o 分别接到双踪示波器的CH1和CH2通道上,在荧光屏上观察它们的幅值大小和相位。 4.了解由于静态工作点设置不当,给放大电路带来的非线性失真现象

调节电位器Rp,分别使其阻值减少或增加,观察输出波形的失真情况,分别测出相应的静态工作点,测量方法同实验内容2,将结果填入表1.2中。

表1.2

5.测量单级共射放大电路的通频带

(1)当输入信号f=1KHZ,Vi=30mV ,RL=5.1K Ω,在示波器上测出放大器中频区的输出电压V opp(或计算出电压增益)。

(2)增加输入信号的频率(保持Vi=30mV 不变),此时输出电压将会减小,当其下降到中频区输出电压的0.707(-3dB )倍时,信号发生器所指示的频率即为放大电路的上限频率fH 。

(3)同理,降低输入信号的频率(保持Vi=30mV 不变),输出电压同样会减小,当其下降到中频区输出电压的0.707(-3dB )倍时,信号发生器所指示的频率即为放大电路的下限频率L f 。

(4)通频带BW=H f -L f 6.输入电阻Ri 的测量

按图1.3接入电路。取R=1K Ω,用万用表分别测出Vs' 和Vi ,则

'i

i S i

V R R V V =-

此外,还可以用一个可变电阻箱来代替R,调节电阻箱的值,是Vi=1/2Vs’,则此时电阻箱所示阻值即为Ri 的阻值。这种测试方法通常称为“ 半压法”。

7.输出电阻Ro 的测量

按图1.4接入电路。取RL=5.1k Ω,用万用表分别测出RL=∞时的开路电压V o 及RL=5.1k Ω时的输出电压VoL,则

O OL

o L OL

V V R R V -=

六、实验报告要求

1.认真记录和整理测试数据,按要求填入表格并画出波形图。 2.对测试结果进行理论分析,找出产生误差的原因。

七、实验思考题

1.加大输入信号i V 时,输出波形可能会出现哪几种失真?分别是由什么原因引起的? 2.影响放大器低频特性L f 的因素有哪些?采取什么措施使L f 降低? 3.提高电压放大倍数v A 会受到哪些因素限制?

4.测量输入电阻i R 、输出电阻时o R ,为什么测试电阻R 要与i R 或o R 相接近?

5.调整静态工作点时,11b R 要用一个固定电阻和电位器串联,而不能直接用电位器,为什么?

八、实验器材

模拟电子线路实验箱 一台 双踪示波器 一台 万用表 一台 连线 若干

其中,模拟电子线路实验箱用到函数发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“单级共射放大电路”电路模板

实验二 射极跟随电路

一、实验目的

1.掌握射极跟随器的特性及测试方法 2.进一步学习放大器各项参数的测试方法

二、预习要求

1.复习《电子技术基础》(模拟部分)的书中有关射极跟随器的内容,理解射极跟随器的工作原理及其特点。

2.根据图2.1估算共集放大器的静态工作点、电压放大倍数及输入、输出电阻。

三、实验原理与参考电路

图2.1是共集电路放大器的原理图。由交流通路可见,三极管的负载加在发射极上,其输入电压加在基极和地即集电极之间,而输出电压取自于发射极和地之间(集电极为交流地),所以集电极是输入,输出电路的共同端点。因为是发射极把信号输出去,所以共集电极电路又称为射极跟随器。

(注意)实验所需全部电容、三极管已焊接,实验连线时再不用连接

图 2.1

射极跟随器,即共集电集电路,是一个电压串联负反馈放大电路,它具有输入阻抗高,输出阻抗低,输出电压能否在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入输出信号同相位等特点。

1、电压放大倍数v A 接近于1

(1)(//)(1)(//)

o e L v i be e L V R R A V r R R ββ+=

=++ 一般(1)(//)e

L R R β+〉〉be r ,故射极输出器的电压放大倍数接近1而略小于1,这是深度

电压负反馈的结果。但它的射极电流仍然比基极电流大β倍,所以它具有一定的电流和功率放大作用。输出电压和输入电压基本同相。具有良好的跟随特性。

2、输入电阻高

电压跟随器的输入电阻的小信号等效电路,可计算出其输入电阻为

()//[(1)']i b p be L R R R r R β=+++

一般情况下,'be

L r R β<< ,上次约等于

()//'i b p L R R R R β=+

由此可见,与共射极基本放大电路相比,电压跟随器的输入电阻高得多,其物理本质是由于输入回路中除了信号电压i V 外,还有输出电压O V ,因此从BJT 的发射结来看,所得的净输入电压

be i O V V V =-。比无射极电阻时减少了,所以尽管i V 很大,但在放大电路输入回路中产生的基极电流

依然很小,因此从放大电路输入端来看,就呈现出一个很大的输入电阻。

3、输出电阻低

将电压源头S V 置零,保留其内阻S R ,不要负载L R ,在输出端加一个电压U ,求出其电流后可得到输出电阻。

(//)//

1s b be

O e R R r R R β

+=+

通常有

1β>> '1s b e

e

R r R

β

+>>

+

所以(//)s b be

O R R r R β

+=

这表明,电压跟随器的输出电阻是很低的,一般在几十欧到几百欧的范围内,为了降低输出电阻,应选用β较大的BJT 。

四、实验连线

1、(注意)图1-1实验所需全部电容、三极管已焊接,实验连线时再不用连接。

2、按图1-1所需定值电阻与实验库板对应定值电阻用短实验导线相连,可调电阻与实验箱工具

区100K 用长实验导线相连,电源+12V ,GND 用长实验导线相连,信号输入与实验箱工具区信号源输出端用长实验导线相连。

五、实验内容

按照图2.1 接线,5.1k 可不接,并按照下列公式计算Q 点,然后计算出晶体管各级对地的电压。

(1)cc

B b e

V I R R β≈

++

C B I I β= CE CC C e V V I R =-

1、用直流电压表测量晶体管各级对地的电压,将测量结果记入表2.1,在整个测试过程中保持b R 值不变(E I 不变)。

表2.1 直流工作点调整记录表

2、测量电压放大倍数。

调信号源,使Vi=0.2V (用毫伏表测量),1

f kHz =,接上负载L R ,用交流毫伏表测OL V ,记入表2.2。

表2.2 测量电压放大倍数记录表

3、测量输出电阻o R

在上述条件下,断开负载L

R ,用毫伏表测量O V ,完成表2.3

表2.3 测量输出电阻记录表

4、测量输入电阻i R

在上述条件下,测量S V ,完成表2.4

5、测试跟随特性

接入负载L R ,调节信号源使i V 的1f kHz =,逐步增大信号幅度,用示波器监视输出波形直至输出波形达最大,并不失真,测量对应的oL V 值,记入表4.5中。

表2.5 测试跟随特性记录表

6、测试频率响应特性

输入信号i V =0.2V ,并保持不变,改变输入信号频率,用示波器监视输出波形,用交流毫伏表测量不同频率下的输出电压oL V 值,完成表2.6。

表2.6 测试频率响应记录表

六、实验报告要求

1.画出实验电路的直流电路和交流小信号等效电路。 2.将实验数据列成表格,与计算值进行比较。

七、思考题

画出图4.1 的交流小信号等效电路,根据交流小信号电路求出图4.1的输出电阻表达式。

八、实验元、器件

模拟电子线路实验箱 一台 双踪示波器 一台

万用表 一台 交流毫伏表 一台 连线 若干

其中,模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“射极跟随电路”模板。

实验三 电压串联负反馈放大电路

一、实验目的

1.加深理解负反馈对放大电路性能的影响。 2.掌握放大电路开环与闭环特性的测试方法。

二、预习要求

1.复习电压串联负反馈的有关章节,熟悉电压串联负反馈电路的工作原理以及对放大电路性能的影响。

2.估算图3.1所示电路在有反馈和无反馈时的电压放大倍数的大小。设1β=2β=50,Rp=60K Ω。 3.估算图3.1所示电路在有反馈和无反馈时的输入电阻和输出电阻。 4.自拟实验记录表格。

三、实验原理与参考电路

1.参考电路如图3-1所示。

图3-1

(注意:实验所用电容、三极管已焊接,无需连线。)

负反馈有四种类型:电压串联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈,电流并联负反馈。本实验电路由两级共射放大电路引入电压串联负反馈,构成负反馈放大器。其中反馈电阻RF=10K Ω。

2、 电压串联负反馈对放大器性能的影响

(1)引入负反馈降低了电压放大系数

1v

vf v v

A A A F =

+

式中,v F 是反馈系数,1

1f

e v o e f

V R F V R R ==+,v A 是放大器不引入级间反馈时的

电压放大倍数(即0f v =,但要考虑反馈网络阻抗的影响),其值可由图

3-2所示的交流等效电路

求出。

设1112(//)

b b s R R R >>,则有

11

1111

'(1

)'L v s be e R A R r R ββ=-

+++

22

22

12

'L v be v v v R A r A A A β=-

=

式中:第一级交流负载电阻

112121222'////////L c i c b b be R R R R R R r ==

第二级交流负载电阻

22111'//()//'//L c f e L e e f

R R R R R R R R =+=

从式1v vf v v

A A A F =+中可知,引入负反馈后,电压放大倍数

vf

A 比没有负反馈时的电压放大

倍数

v A 降低了(1v v A F +)倍,并且1v v

A F +愈大,放大倍数降低愈多。

-

Vs

求Av 的交流等效电路

I 1

b I β1

c I V I β2o o

V V =I I

(2)负反馈可提高放大倍数的稳定性

该式表明:引入负反馈后,放大器闭环放大倍数

f

A 的相对变化量

f f

dA A 比开环放大倍数的相对

变化量

dA

A

减少了(1+AF )倍,即闭环增益的稳定性提高了(1+AF )倍。 (3)负反馈可扩展放大器的通频带

引入负反馈后,放大器闭环时的上、下截止频率分别为:

11Hf H L

Lf

f AF f f f AF

=+=

+

可见,引入负反馈后,

Hf

f 向高端扩展了1AF +倍,从而加宽了通频带。

(4)负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响

负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响比较复杂。不同的反馈形式,对阻抗的影响不一样。一般而言,串联负反馈可以增加输入阻抗,并联负反馈可以减小输入阻抗;电压负反馈将减小输出阻抗,电流负反馈可以增加输出阻抗。图3-1电路引入的是电压串联负反馈,对整个放大器电路而言,输入阻抗增加了,输出阻抗降低了。它们的增加和降低程度与反馈深度(1+AF )有关,在反馈环内满足.

(1)1if i of

R R AF Ro R AF

=+≈

+

(5)负反馈能减小反馈环内的非线性失真

综上所述,在放大器引入电压串联负反馈后,不仅可以提高放大器放大倍数的稳定性,还可以扩展放大器的通频带,提高输入电阻和降低输出电阻,减小非线性失真。

四、实验连线

1、(注意)图中实验所需全部电容、三极管已焊接,实验连线时再不用连接。

2、按图所需定值电阻与实验库板对应定值电阻用短实验导线相连,可调电阻与实验箱工具区100K 用长实验导线相连,电源+12V ,GND 用长实验导线相连,信号输入与实验箱工具区信号源输出端用长实验导线相连。

五、实验内容

1.按图3.1组装电压串联负反馈电路,调整Q1,Q2静态工作点(方法同实验一)。输入端加

1f kHz =,30mV 的正弦电压,输出接示波器CH2,观察输出电压波形是否有自激振荡,若有自激,

可在Q2的基极b2和集电极c2之间加消振电容,其容量约为200pF 。确认输出电压无自激,不失真,关闭信号源(使Vi=0),测量和记录Q1、Q2的静态工作点,记录表格自拟。

2.研究负反馈对放大器性能的影响

(1)观察负反馈对放大器电压放大倍数的影响

将开关S 接地或接e1,分别测量基本放大器的电压放大倍数Av 和负反馈放大器的电压放大倍数Avf 。

(2)研究负反馈对放大器电压放大倍数稳定性的影响

当电源电压Vcc 由+12V 降低到+9V (或增加到+15V )时,其他条件同上,分别测量相应的Av

和Avf ,按下列公式计算电压放大倍数的稳定度,并进行比较。

(12)(9)

100%(12)(12)(9)

100%(12)

v v v vf vf vf A V A V A V A V A V A V +-+?=

++-+?=

+

(3)观察负反馈对非线性失真的影响

开环状态下,保持输入信号频率1f kHz =,用示波器观察输出波形刚刚出现失真时的情况,记录Vo 的幅值。然后加入负反馈形成闭环,并加大i v ,使o v 幅值达到开环时相同值,再观察输出波形的

变化情况。对比以上两种情况,得出结论。

六、实验报告要求

1.认真整理实验数据和波形,填入自拟表格中。

2.分析实验结果,总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

七、思考题

1.测量基本放大器的各项指标时,为什么只需将开关S 接地? 2.能否说

1AF

+越大,负反馈效果越好?对多级放大器应从末级向输入级引负反馈,这样做可

以吗?为什么?

八、实验元、器件

模拟电子线路实验箱 一台 双踪示波器 一台

万用表 一台 连线

若干

其中,模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“电压串联负反馈放大电路”模板。

实验四 差动放大电路

一、实验目的

1.熟悉差动放大器的工作原理。 2.掌握差动放大器的基本测试方法。 3.掌握差动放大电路的动态参数测量方法。

4.学会设计具有恒流源的差分放大气及电路的调试。

二、预习要求

1.复习差分放大器工作原理及其性能分析方法。 2.阅读实验原理,熟悉实验内容及步骤。

3.估算图4-1 所示电路的静态工作点,设各三极管30,1be r k β==Ω及电压放大倍数。 4.在图4-1的基础上画出单端输入和共模输入的电路。

三、实验原理与参考电路

(注意:实验所用三极管已焊接,3K 、13K 、7.5K 已焊接,无需连线.)

图4-1 带恒流源的差分放大电路

实验电路见图5-1,这是一个带恒流源的差动放大电路。它具有静态工作点稳定、对共模信号有高抑制能力,而对差模信号有放大能力的特点。根据结构,该电路有四种形式:单端输入、单端输出;单端输入、双端输出;双端输入、单端输出和双端输入、双端输出。双端输出的差模放大倍数为

c

vd b be

R A R r β=-

+

而共模放大倍数0vc A ≈,共模抑制比vd

CMR vc

A K A =

→∞。单端输出时,差模放大倍数为双端输出的一半,即:

12

22()

vd c vd vd b be A R A A R r β-=-==+

而共模放大倍数2'c

vc e

R A R -≈

,'e R 为恒流源的等效电阻。

四、实验连线

1、注意:实验所用三极管已焊接,3K 、13K 、7.5K 已焊接,无需连线.

2、按图4-1所需定值电阻与实验库板对应定值电阻用短实验导线相连,可调电阻与实验箱工具区100K 用长实验导线相连,电源+12V ,GND 用长实验导线相连,信号输入与实验箱工具区

信号源输出端用长实验导线相连。

五、实验内容

1.按照实验原理图4-1 ,将图4-2各部分连接成以下实验中不同输入输出所需的差分电路。

V

R 3k T B

图4-2 带恒流源差分放大电路的连接线路图

2.测量静态工作点; (1) 放大器的调零

将输入端短路并接地,接通直流电源±12V ,调节调零电位器

1p R (

1

p R 已经连接好做实验时不

用再连线,用来控制调节电路的对称性来抑制零点漂移),RL 负载可不接,用万用表测量1c V ,2c V 之

间的电压V 。,使双端输出电压

0O V =。

(2) 测量静态工作点

零点调好后,用万用表测量T1,T2,T3晶体管的各极对地电压并填入表4.1中。

表5.1

3.测量差模直流电压放大倍数 在输入端加入直流电压信号0.1id

V v =±。按表4-2要求测量并记录,由测量数据算出单端和

双端输出的电压放大倍数。注意先调好DC 信号的OUT1和OUT2,使其数据分别为十0.1V 和—0.1V

再接入1i V 、2i V 。

表4.2

4.测量共模直流电压放大倍数

将两个输入瑞短接,接到直流信号源的输入端,信号源另一端接地;DC 信号先后接OUTl 和OUl2,分别测量并填入表4.3 中。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数:进一步算出共模抑制比CMRR=

d

C

A A 的绝对值。

d

C

A CMRR A =

= 5.测量交流信号差模电压放大倍数

(1)断开直流信号源,将信号发生的输出瑞接入三极管T1,T2的两个输入端,构成双端输入,调节信号发生器的频率1f kHz =正弦信号,其输出幅值调至0V ,用示波器观察输出端。

接通12v 的电源,增大信号发生的输出电压i

V .用示被器观察输出波形,在输出波形不出现失真的情况下,用毫伏表测i V 和T1,T2的输出1O V ,2O V 。记入表4.4中。

(2)从T1的输入端加入正弦交流传号50,1i V mv f kHz ==分别测量、记录单端及双端输出电压,填入表4.5中计算双端的差模放大倍数。

(注意:输入交流信号时.用示波器监视1O V ,2O V 波形,若出现失真现象时,可减小输入电压值,使1O V ,2O V 都不失真为止。)

表4.5

六、实验报告要求

1.根据实测数据计算图4-1电路的静态工作点,与预习计算结果比较

2.整理实验数据,计算各种接法的Ad,并与理论计算相比较。

3.计算实验步骤3中Ac和CMRR值。

4.总结差放电路的性能和特点。

七、思考题

1.习差动放大器的工作原理。重点复习带恒流源的差动放大器助工作原理。

V)。

2.论估算图4.1所示电路的静态工作点(各级的Ico和

CEO

3.算图4.1所示电路的差模放大倍数和单端输出时的共模放大倍数。

4.动放大器的差模输出电压是与输入电压的差还是和成正比?

5.到差动放大器两管基极的输入信号幅值相等,相位相同时,输出电压等于多少?

6.动放大器对差模输入倍号起放大作用,还是起抑制作用?

7.假设差动放大器的Tl集电极为输出端。试指出该放大器的反相输入端和同相输入端。

八、实验器材

模拟电子线路实验箱一台双踪示波器一台

万用表一台连线若干

其中,模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“差动放大电路”模板。

实验五集成电路RC正弦波振荡器

一、实验目的

1.掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成原理。

2.熟悉正弦波振荡器的高速测试方法。

3.观察RC参数对振荡频率的影响,学习振荡频率的测定方法。

二、预习要求

1.复习RC桥式振荡器的工作原理。

2.图5-2所示电路中,调节R1起什么作用,两个二极管起什么作用?

三、实验原理与参考电路

1.基本RC桥式振荡

F。由图中可知由于Z1、Z2电路如图5-1所示,它由两部分组成,即放大电路和选频网络

V

和R 1、R f 正好形成一个四臂电桥,因此这种振荡电路常称为RC 桥式振荡电路。

Z1

Z2

R

A V

V V =

图5-1

RC 桥式振荡电路

由图可知,在

时,经RC 反馈网络传输到运放同相端的电压

同相,

即有

。这样,放大电路和由Z 1

、Z 2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统,

可以满足相位平衡条件,因而有可能振荡。

实现稳幅的方法是使电路的

R f /R 1值随输出电压幅度增大而减小。起振时要求放大器的增益

>3,例如,R f 用一个具有负温度系数的热敏电阻代替,当输出电压

增加使R f 的功

耗增大时,热敏电阻R f

减小,放大器的增益下降,使 的幅值下降。如果参数选择合适,可使输

出电压幅值基本恒定,且波形失真较小。

由于集成运放接成同相比例放大电路,它的输出阻抗可视为零,而输入阻抗远比RC

串并联网络的阻抗大得多,可忽略不计,因此,振荡频率即为RC 串并联网络的

。RC 串并联网络构成正弦振荡电路的正反馈,在

处,

正反馈系数

,而R 1和R f 当构成电路中的

负反馈,反馈系数

。F +与F -的关系不同,导致输出波形的不同。

2.如图5-2 ,RC 桥式振荡电路由RC 串并联网络和同放大电路组成,图中RC 选频网络形成正反馈电路,并由它决定振荡频率f0,R3和Rp 形成负反馈回路,由它决定起振的幅值条件和调节波形的失真与稳幅控制。 在满足1

212,R R R C C C ====的条件下,该电路的:

振荡频率 01

2f RC

π=

起振幅值条件

13a b

vf a

R R A R +=

即 2b

a

R R ≥ 式中43,//b

d d R R R r r =+为二极管的正向动态电阻。

四、实验内容

1.(注意)图5-2实验所需全部电容已焊接,实验连线时再不用连接,按图5-2所需定值电阻与实验库板对应定值电阻用短实验导线相连,可调电阻与实验箱工具区33K 用长实验导线相连,电源+12V ,-12V ,GND 用长实验导线相连。

2.用示波器观察输出波形。

Vo

图5-2

3

.按表5.1内容测试数据

表5.1

4.调整Rp 观察波形的变化。

5.解出两只二极管,再调整Rp ,观察波形变化,分析出现现象的原因,及二极管的作用。 图5-2所示电路中,改变振荡频率时为保持其振荡条件不被破坏,必须使两个电阻或两个电容同步调节,使工艺增加了难度,采用图5-3所示电路,就可以只调一个电阻,即可调频,又可以保持振荡条件。

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