测量放大器
摘要：放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。
测量放大器也称为仪表放大器或数据放大器，它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放大器，在测量控制等领域具有广泛的用途。通常，测量放大器多采用专用集成模块来实现，虽然有很高的性能指标，但不便于实现增益的预置与数字控制，同时价格较高。为此，结合应用实际，利用高增益运放，设计了一种具有高共模抑制比，高增益数控可显的测量放大器。提高了测量放大器的性能指标，并实现放大器增益较大范围的步进调节。
本次设计通过采用仪用放大器的改造来实现设计一测量放大器及其所用的稳压电源,并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求.。测量放大器主要实现对微信号的测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱信号的放大，要求有较高的共模抑制能力及较高的输入电阻，减少测量的误差及对被测电路的影响，并要求放大器的放大倍数可调已实现对比较大的范围的被测信号的测量。
测量放大器前级主要用差分输入，经过双端信号到单端信号的转换，最终经比例放大进行放大。
2.1设计任务
设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号V I取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，V I＝0。R2改变时，产生V I≠0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。
2.2测量放大器的设计
2.2.1 设计内容及要求
a. 差模电压放大倍数A VD＝1～500，可手动调节；
b. 最大输出电压为± 10V，非线性误差< 0.5％；
c. 在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比K CMR >105 ；
d. 在A VD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；
e. 通频带0～10Hz
2.2.2设计原理
原理概述:
放大器是电子系统的重要组成部分，了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。
测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶，应变电桥.流量计，生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。
测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。差分放大器和测量放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和测量放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。它们通常不需要外部反馈网络。
测量放大器的第一级只对差摸信号有一定的放大作用，而对共模信号几乎没有抑制作用，对共模信号几乎没有抑制作用主要由第二级电路来完成,而且放大器的共摸抑制比约为第一级电路的差摸电压增和第二级电路的共摸抑制比的乘积。
在工业自动控制等领域中，常需要对远离运放的多路信号进行测量，由于信号远离运放，两者地电位不统一，不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引入的误差。为了抑制干扰，运放通常采用差动输人方式。对测量电路的基本要求是：
①高输人阻抗，以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差。
②高共模抑制比，以抑制各种共模干扰引入的误差。
③高增益及宽的增益调节范围，以适应信号源电平的宽范围。
以上这些要求通常采用多运放组合的电路来满足，典型的组合方式有以下几种：同相串联式高阻测量放大器，同相并联式高阻测量放大器，高共模抑制测量放大器
用分离元件构建测量放大器需要花费很多的时间和精力，而采用集成运放放大器或差分放大器则是一种简便而又可行的替换方案。
用集成运算放大器放大信号的主要优点:
（1）电路设计简化，组装调试方便，只需适当配外接元件，便可实现输入输出的各种放大关系.
（2）由于运放得开环增益都很高，用其构成的防大电路一般工作的深度负反馈的闭环状态，则性能稳定，非线性失真小。
（3）运放的输入阻抗高，失调和漂移都很小，故很适合于各种微弱信号的放大。又因其具有很高的共模抑制比，对温度的变化，电源的波动以及其他外界干扰独有很强的抑制能力。
运算放大器组成的放大电路，按电路的性质可分为反相放大器，同相放大器和差分放大器三种。按输入信号性质又可分为直流放大器和交流放大器两类。
差分放大器分为（1）单端输入、单端输出（2）双端输入、单端输出（3）单端输入、双端输出三种，而双端输入、单端输出型差动放大器常用于多级差分放大电路的中间极或末极。
测量放大器系统组成的框图如下图所示。系统包括桥式电路、信号变换放大器电路，直流电压放大器和直流稳压电源。
图中K 置2 的位置，测直流电压放大器频率特性；K 置1 的位置，测直流电压放大器的其他性能指标。
测量放大器系统各个组成部分作用和指标：
桥式电路：提供差动电压用来测试直流电压放大器的主要性能指标。
信号变换放大器：把函数发生器单端输出信号经信号变换放大器变换为直流电压放大器的双端输入信号。
直流电压放大器：要求差动输入的直流电压放大器，具有高的差模电压增益，并具有低漂移，低噪声输出及高共模抑制比等特性。测试其
差模放大倍数、共模放大倍数、共模抑制比、输出噪声电压
峰峰值、通频带。
直流稳压电源：该电源由单相 220V 交流电压供电，输出±15V 直流电压，作为整个系统的电源。
2.2．3设计方案及实现
方案论证与比较
方案一
同相并联式高阻抗测量放大器电路具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移互相补偿、双端变单端以及输出不包括共模信号等优点。线路前级为同相差动放大结构，要求两运放的性能完全相同，这样，线路除具有差模、共模输人电阻大的特点外，两运放的共模增益、失调及其漂移产生的误差也相互抵消，因而不需精密匹配电阻。后级的作用是抑制共模信号，并将双端输出转变为单端放大输出，以适应接地负载的需要，后级的电阻精度则要求匹配。增益分配一般前级取高值，后级取低值。
图一
该测量放大器由运放U1和U3按同相输入接法组成第一级差分放大电路，运放U2组成第二级差分放大电路。
方案二
低噪声前置放大电路设计本电路结构简单，输入阻抗高，放大倍数可调；
但
是共模抑制比较小，实测只有104，共模抑制能力太差。
图二
对测量电路的基本要求是：
①高输入阻抗，以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差。
②高共模抑制比，以抑制各种共模干扰引入的误差。
③高增益及宽的增益调节范围，以适应信号源电平的宽范围。
以上这些要求通常采用多运放组合的电路来满足，典型的组合方式有以下几种：同相串联式高阻测量放大器，同相并联式高阻测量放大器。
抑制共模信号传递的最简单方法是在基本的同相并联电路之后，再接一级差动运算放大器，它不仅能割断共模信号的传递，还将双端变单端，适应接地负载的需要，电路如图一所示。它具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移相互补偿，以及输出不包含共模信号等优点，其代价是所用组件数目较多，共模抑制能力略有下降。
方案一比方案二的抑制共模能力强，故采取方案一。
2.3.1 桥式电路
桥式电路如下图所示。桥式电路四臂由三个电阻和一个电位器构成，并有±15V 供电。改变电位器R2 就可以改变输出电压Vi，经1 米的屏蔽线，由开关K 接到直流电压放大器，作为直流电压放大器测试信号源。
图三
2.4.1 信号变换放大器
信号变换放大器主要功能是将函数发生器的单端输入 Vi1 变换成直流电压放大器的双端输出Vo。
设计并制作一个信号变换放大器，参见图四。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。
图四
设计要求将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真的转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。为了使信号不失真，就需保证电路的对称性。
V O1
V O2
图五
同相放大器A1的电压增益Vo1/ Vi=1，反相放大器A2的电压增益Vo2 / Vi=-1/2，则总增益
Vo / Vi=( Vo1 －Vo2)/ Vi =1
下面推导信号变换放大器的电压增益关系式：
对同相放大器(既电压跟随器)，电压增益
Vo1 / Vi=R1/(R1+R3)=1/2
当R1 =0时：Vo1= Vi
对反相放大器，电压增益
Vo2 / Vi =-R2/R1
当R2=R5=10kΩ时：Vo2 =- Vi
反相放大器同相端对地电阻R4为平衡电阻。
总增益Vo/ Vi =1。
2.5 差动放大器
2.5.1设计内容及要求
a. 差模电压放大倍数A VD＝1～500，可手动调节；
b. 最大输出电压为± 10V，非线性误差< 0.5％；
c. 在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比K CMR >105 ；
d. 在A VD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；
e. 通频带0～10Hz
2.5.2电路设计及原理
差模电压增益：
Avd＝（1＋2 R2/R1）R7/ R4
若取 R1 =R2= R3= R4= R5=R6=R7=10kΩ,
Avd＝17.3
取R1=400Ω时，Avd=1+2*100*1000/400=5010
取R1=8kΩ时，Avd=1+2*100*1000/8000=260
R4 是调零电位器。
集成运算放大器U1、U2、U3、U4、U5 采用OP07 其共模抑制比高、低噪声、高精度。
2.6.1 放大器性能测试
放大器性能测试：首先调零，将输入端短接，即将输入信号置零，调节各个电位器的调零电阻，直至输入电压为零，完成调零操作，然后将电桥加电压，用万用表测电桥的输出电压，手动调节可变电位器，直至电桥的输出电压为5mv，然后用1米长的导线将电桥与放大器连接，用示波器观察测量放大器的输出波形。
对于测量放大器放大倍数的测量，设置放大倍数然后用万用表测电桥的输出电压及测量放大器放大后的输出电压，求出实际电压放大倍数，然后与设置的电压放大倍数比较。
测量放大器的频率响应测试：首先对信号变换电路进行调零，同样是将输入短接，即输入端直接接地，然后调节用函数信号发生器产生信号源，然后将输出信号通过信号变换电路将单端输出转变成双端输出，再将信号变换器的输出信号接到测量放大器的输入端合理设置输出电压及测量放大器的放大倍数，然后用交流毫伏表测量放大器和信号变换电路的输出电压，并改变函数信号发生器的输出频率，得到不同频率下的放大倍数。
2.7仿真结果和分析
2.7.1各部分的仿真结果
信号变换放大器原理图
信号变换放大器仿真图
差动放大器仿真原理图
R1=100kΩ时的输出波形仿真图
R1=8kΩ时的输出波形2.7.2电路总图的仿真结果
电路总图
输入信号：f=100Hz，u=3.53mV
RMS 不同输入信号对应的最大放大倍数：
， A总vd=1551
输入信号:f=100Hz , u=0.353mV
RMS
， A总vd=718
输入信号:f=1kHz , u=3.53mV
RMS
输入信号:f=10kHz , u=3.53mV
， A总vd=555
RMS
， A总vd=418
输入信号:f=20kHz , u=3.53mV
RMS
， A总vd=164
输入信号:f=50kHz , u=3.53mV
RMS
， A总vd=78.5
输入信号:f=80kHz , u=3.53mV
RMS
， A总vd=55
输入信号:f=100kHz ,u=3.53mV
RMS
， A总vd=46
输入信号:f=110kHz ,u=3.53mV
RMS
， A总vd=41
输入信号:f=120kHz ,u=3.53mV
RMS
， A总vd=27.4
输入信号:f=150kHz ,u=3.53mV
RMS
输入信号:f=200kHz ,u=3.53mV
， A总vd=16
RMS
2.8主要电路参数计算
2.8.1通频带的计算
压摆率是指在额定的满幅度输出条件下，运放输出电压的最大变化幅度，以Sr 表示，即
dV0/dt=awcoswt,Sr=│dV0/dt│max=aw
题目要求输出电压为 10V，通频带 0～100Hz，则压摆率至少要达到
Sr=10×100×2π=6.28×10-3V/μS,
使用的 OP07 的压摆率为Sr=0.17×106V/μs，理论运放的通频带为
f=Sr/2πa=0.17×106/10/2π=2.7×103Hz
由于加了低通滤波，通频带为
f=1/(2πRC)=1/(2π×200×0.002×10-3)≈398Hz 所以系统的理论通频带为0～398Hz
2.8.2放大倍数计算
差模电压增益
Avd＝（1＋2 R2/R1）R7/ R4
若取 R1 =R2= R3= R4= R5=R6=R7=10kΩ,
Avd＝17.3
取R1=400Ω时，Avd=1+2*100*1000/400=5010
取R1=8kΩ时，Avd=1+2*100*1000/8000=260
2.9.1收获和体会
2.10.1元件清单
标号元件名称数值个数U1 OP07芯片 1 U2 OP07芯片 1 U3 OP07芯片 1 U4 OP07芯片 1 U5 OP07芯片 1 R1~R5 电阻10k 5 R6 电位器100k 1 R7 电阻50k 1 R8 电阻10K 1 R9 电阻20K 1 R10 电阻51K 1 R11~R14 电阻10K 4
2.11.1元件介绍
运放介绍：
OP07
OP07芯片引脚功能说明： 1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接地，5空脚 6为输出，7接电源+
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 最大额定值
Symb
ol符号Parameter参数
Value数
值
Unit 单
位
VCC Supply Voltage 电源电压±22V Vid Differential Input Voltage差分输入电压±30V Vi Input Voltage 输入电压±22V
Tope r Operating Temperature 工作温度
-40 to
+105
℃
Tstg Storage Temperature 贮藏温度-65 to
+150
℃
电气特性：虚拟通道连接= ± 15V ， Tamb = 25 ℃（除非另有说明）
2.12.1主要参考文献
【1】《电子技术基础（数字部分）》.北京.高等教育出版社.2006
【2】《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社
【3】《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编著，高等教育出版社
【4】《1999年全国电子竞技大赛试题分析》人民邮电出版社【5】《新型集成电路的应用――电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社
实验六场效应管放大器 一、实验目的 1、了解结型场效应管的性能和特点 2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、信号发生器 三、实验原理 实验电路如下图所示： 图6-1
场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。 1、结型场效应管的特性和参数 场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图6－2所示为N沟道结 图6－2 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线 型场效应管3DJ6F的输出特性和转移特性曲线。其直流参数主要有饱和漏极电 流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导 常数 U △U △I g DS GS D m = = 表6－1列出了3DJ6F的典型参数值及测试条件。 表6－1 参数名称饱和漏极电流 I DSS （mA） 夹断电压 U P （V） 跨导 g m （μA/V） 测试条件U DS ＝10V U GS ＝0V U DS ＝10V I DS ＝50μA U DS ＝10V I DS ＝3mA f＝1KHz 参数值1～3.5 ＜｜－9｜＞100
2、场效应管放大器性能分析 图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 2 P GS DSS D )U U (1I I - = 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D 式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U (1U 2I g P GS P DSS m -- = 计算。但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。 3、输入电阻的测量方法 场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验二中所述方法，但由于场效应管的R i 比较大，如直接测输入电压U S 和U i ，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压U O 来计算输入电阻。测量电路如图3－3所示。 图3－3 输入电阻测量电路 在放大器的输入端串入电阻R ，把开关K 掷向位置1（即使R ＝0），测量放大器的输出电压U 01＝A V U S ；保持U S 不变，再把K 掷向2（即接入R ），测量放大器的输出电压U 02。由于两次测量中A V 和U S 保持不变，故 S D DD g2 g1g1 S G GS R I U R R R U U U -+= -=
测量放大器 摘要：放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。 测量放大器也称为仪表放大器或数据放大器，它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放大器，在测量控制等领域具有广泛的用途。通常，测量放大器多采用专用集成模块来实现，虽然有很高的性能指标，但不便于实现增益的预置与数字控制，同时价格较高。为此，结合应用实际，利用高增益运放，设计了一种具有高共模抑制比，高增益数控可显的测量放大器。提高了测量放大器的性能指标，并实现放大器增益较大范围的步进调节。 本次设计通过采用仪用放大器的改造来实现设计一测量放大器及其所用的稳压电源,并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求.。测量放大器主要实现对微信号的测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱信号的放大，要求有较高的共模抑制能力及较高的输入电阻，减少测量的误差及对被测电路的影响，并要求放大器的放大倍数可调已实现对比较大的范围的被测信号的测量。 测量放大器前级主要用差分输入，经过双端信号到单端信号的转换，最终经比例放大进行放大。 2.1设计任务
设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号V I取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，V I＝0。R2改变时，产生V I≠0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。 2.2测量放大器的设计 2.2.1 设计内容及要求 a. 差模电压放大倍数A VD＝1～500，可手动调节； b. 最大输出电压为± 10V，非线性误差< 0.5％； c. 在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比K CMR >105 ； d. 在A VD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V； e. 通频带0～10Hz 2.2.2设计原理 原理概述: 放大器是电子系统的重要组成部分，了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。 测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶，应变电桥.流量计，生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。 测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。差分放大器和测量放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和测量放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。它们通常不需要外部反馈网络。
HEFEI UNIVERSITY 程控放大器的设计 系别电子信息与电气工程系 专业电气信息类 班级09级电气(4)班 姓名李浩刘阳程超 完成时间2011年3月14日
摘要：本设计由三个模块电路构成：前即高共模抑制比仪器,8wei DAC0832衰减器，和单片机键盘显示处理模块。前级模拟放大部分具有高共模抑制比，高输入电阻，可调节放大倍数；DAC衰减器将模拟放大器的输出信号进行相应的衰减；键盘输入信号放大的倍数，并同时选取适当放大倍数，通过单片机整体控制，实现信号方大的功能。 一：方案设计与论证 1.放大电路 可行方案：如图所示，线路前级为同相差动放大结构，要求量运放的性能万群相同，这样，线路除具有差模,，共模输入电阻大的特点外，量运放的共模增益，失调机其漂移长生的误差也相互抵消，因而不需要精密匹配电阻。后即的作用是抑制共模信号，将双端输出转变为单端放大输出，一室印发给接地负载的需要，后即的带你组精密则要求匹配。增益分配一般前级去高值。 可改进为：因为其电路结构简单，易于定位和控制。但要调节增益必须手动调节变阻器，所以考虑将放大倍数设成固定值，以满足题目的需要。 2．控制部分 利用单片机，MCU最小系统可由51单片机或其他派生芯片构成。置数键可由0－9这10个数字级几个功能键组成，在软件的控制下，单片机开机后先将预置数输入，在送去显示的同时，送入DA然后等待键盘终端，并做相应的处理。 二：系统总体设计方案 1.总体设计思路 根据题目的要求，我们认真取舍，充分利用了模拟和数字系统的有点，采用单片机控制放大器增大的方法，大大的提高了系统的精密度；采用仪器放大其输入，大大提高了放大器的质量。有篇运放构成的前几高共模输入的仪表差动放大器，对不同的差模输入信号电压进行不同的方大倍数，再经过后即的数控衰减器得到要求放大的倍数的输出信号。每种信号渡江在单片机的算法控制下得到最合理的前几放大和后即衰减，一是信号放大的质量最佳。
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。
一，测量放大电路的基本要求与类型： 1模拟式测量电路的基本组成 增量码数字式测量电路的基本组成： 测量电路的要求： 1. 精度高：低噪声和高抗干扰能力，低漂移，高稳定性，线性与保证度好 2. 动态性能好:响应快，动态失真小 3. 高的识别和分辨能力 4. 转换灵活：信号的处理与运算量程变化，电量参数转换，模数与数模转换 5. 有合适的输入和输出阻抗 6. 可靠性高 7. 经济性好 隔离放大电路：1.抗干扰 2防止漏电，确保安全 3保护低电压测量电路 低漂移集成运算放大电路：1.输出稳定。两个放大器轮换工作，总有一个进行放大输出。优于由通用运放组成的电路 2.共模抑制能力不强 （减小运算放大器的失调和低频干扰引起的零点漂移） 高共模抑制比放大电路：（用来抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。 ）1来自传感器的信号通常伴有较大的共模电压2采用差动输入的方法可以抑制共模信号 3一般运放的共模抑制比为80db 左右，4采用若干个运放可以构成具有更高的共模抑制比的放大电路 传感器 量程切换电 路 放大器 解调器 信号分离电路 运算电路 模数转换电路 计算机 显示执行机构 振荡器 电源 电路 传 感 器 显示执行机构 计 算 机 锁 存 器 计 数 器 变换电路 脉冲当量 放 大 器 整形电路 细分电路 辨向电路 指令传感器 电路 手动采样 锁 存 指 令
高输入阻抗电路：某些传感器的输出阻抗很高，如电容式、压电式，达到108Ω。 自举式组合高输入阻抗电路：Ri=(R 1R)/(R - R 1)（当R=R1时输入阻抗无穷大） U O = - R 2/R 1(U i ) 电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路 应用场合：应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。 特点：1.增益与桥臂电阻无关2.增益比较稳定3，电源要浮置 4.只有当δ<<1时，uo 才与δ近似呈线形关系 线形电桥放大电路： 特点：1.输出电压uo 与δ呈线形关系 2.共模抑止能力较强 3．量程大 4.灵敏度较低 四．什么是信号调制？ 调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。 解调 在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 调制的功用：在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要功用。 测控系统中常用的信号调制的方法：在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽 u R R R R u o 3 12 3 +-=
3.16多级放大电路的设计与测试 一．实验目的 1.理解多级放大直接耦合放大电路的工作原理和设计方法。 2.学习并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法。 3.掌握多级放大器性能指标的测试方法。 4.掌握再放大电路中引入负反馈的方法。 二．实验预习与思考 基本要求： 用给定的三极管2SC1815（NPN），2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知Vcc=+12V，Vee=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流Ieq3=1-1.5mA,第二放大级射极电流Ieq4=2-3mA；差分放大器的单端输出不失真电压增益至少大于10倍，主放大级的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10KOhm，输出电阻小于10Ohm，并保证输入级和输出级的直流电流为为零。 三．测试方法 静态工作点、增益、输入、输出阻抗、幅频特性等测试方法请参看前面的教学内容。 四．实验内容 用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求。给出仿真结果。 仿真实验电路： 测得放大电路单端输入电阻约为10KOhm，放大倍率3094.53倍。 由于放大倍率较大，如采用Ui=5mV，10kHz交流电，则放大电压Uo=Ui*Au=15.47V，超出了放大电路的最大输出，因此接下来的仿真实验采用交流电压为100uV，500Hz的交流电源。 测试电路： 2.电路放大倍率的测试
倍Au=3094.53总放大倍数： 测试电路：测试截图：差分输入，输出波形：主放大级输入、输出波形：总输入，输出波形：输入电阻测试2.Ri R U' U 10.372kOhm 49.085uV 10kOhm 100uV :测试电路：测试结果Ro=4.032hm 输出电阻： 370 1850 3.7K 18.5 37K 74K 185K 370K Au(dB) 69.790 69.811 69.798 69.328 67.71 65.573 54.922 46.614 分析电路： 测试结果：
目录 摘要 (1) Abstract (2) 1. 设计准备 (3) 1.1 引言 (3) 1.2 Multisim简单介绍 (3) 2. 测量放大器原理图设计 (5) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 设计原理 (5) 2.3 设计方案及实现 (7) 2.3.1 方案1及电路图 (7) 2.3.2 方案2及电路图 (8) 2.3.3 方案3及电路图 (9) 2.3.4 方案4及电路图 (9) 2.4 比较后选择的方案及合适器件 (13) 2.5 部分功能电路 (10) 3. 电路的仿真、测量波形及实物图 (13) 3.1 电路的仿真 (13) 3.2 测量波形 (15) 3.2.1输入差模信号 (19) 3.2.1输入共模信号 (20) 3.3 实物图和调试波形图 (20) 3.3.1实物图 (20) 3.3.1调试波形图 (21) 4. 设计过程的问题和解决办法........................................................................ . (19) 4.1 元器件的选择............................................................................................... .19 4.2 实验发现的问题和解决方法....................................................................... .19 5. 元器件清单............................................................................................................ .21 6. 小结........................................................................................................................ .22 7. 参考文献................................................................................................................ .23
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。
《电子线路设计、测试与实验》实验报告实验名称：集成运算放大器的基本应用 院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 时间： 地点： 实验成绩： 指导教师：
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 类型 型号（参数） 数量 集成运算放大器 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 图1 反向比例运算电路原理图 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 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。
测量放大电路的设计 作者： 【摘要】：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有高的输入电阻和较高的共模抑制比。 【关键字】：放大电路二阶高通有源滤波器二级低通有源滤波器 一、设计技术与要求： 如图所示，测量放大器由基本测量放大器、二阶高通有源滤波器、二阶 低通有源滤波器三部分组成。 1、性能技术指标： （1）输入阻抗Ri>1m? （2）电压放大倍数Au≥1000（即输入信号Ui-p=1mv时，输出信号Uop-p>1v （3）频带宽度B=10?10KHZ （4）共模抑制比Kcmr>80dB 二：基本测量放大电路 如下图：放大器电路有两个同相放大器和一个基本差动放大电路组合而成；该电路具有输入阻抗高、电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。若不接R时，该电路由于引入了串联负反馈，所以其差模输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都很大；当接入电阻R后，由于R很小，则R与Rid(或Ric)并联后，该电路的差模输入电阻Rid≈2R，共模输入电阻Ric≈R/2。其中RL是负载电阻。 基本放大电路有（前置放大电路组成）下：
图（1） 1其中放大倍数： Aud1==1+2R2/R1=81 Aud1’==1+2R2/R1=31
2其中放大倍为： Aud2==Rf/R3=20 由上可知在前置放大电路中，总的放大倍数为： Aud==Aud1·Aud2=81·20=1620 Aud==Aud1’·Aud2=31·20=620 由以上电路图（2）可观察到，Ri1是一个高输入阻抗的模块的组合放大电路，即输入电阻 Ri1=∞Ω>1MΩ 但由于引入了电阻R，因此，其引入的R达到要求的指标，两个R串联电阻之和2R满足： R>0.5MΩ 为了有更好显示效果，取标称值R=1.2MΩ。 同时，共模抑制比K CMR ，由于放大电路由两级放大电路组成，K CM R1 表示第 一级放大电路的共模抑制比， K CMR2 表示第二级放大电路的共模抑制比，即该型运放的共模抑制比，则 K CMR = K CM R1 ·K CMR2 其中，K CM R1=Aud1/Auc1，K CMR2 = Aud2/Auc2。 又Aud1≥1，K CM R1 ≥1，因此有; Aud1≈1+2R2/R1=81，Aud1==1+2R2/R1=31， Auc1≈1 则有K CM R1=Aud1/Auc1≈Aud1≈81，K CM R1 =Aud1/Auc1≈Aud1≈31，
实验一晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。 3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 二、实验原理 实验电路如图2.1－1所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直 流电源V cc 而未加入信号（V i =0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点， 即 图2.1－1 晶体管单级放大器 V BQ =R 2 V CC /(R 2 +R 3 +R 7 ) I CQ =I EQ =(V BQ -V BEQ) /R 4 I BQ =I EQ /β V CEQ ＝V CC －I CQ （R 5 ＋R 4 ） 1、放大器静态工作点的选择和测量 放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。 静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶
体管的集电极电流I CQ 和管压降V CEQ 。其中V CEQ 可直接用万用表直流电压档测C-E 极间的电压既得，而I CQ 的测量则有直接法和间接法两种： （1）直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。 （2）间接法：用万用表直流电压档先测出R 5上的压降，然后根据已知R 5 算出 I CQ ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。 当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下： 现象 出现截止失真出现饱和失真两种失真都出 现 无失真 动作减小R 增大R 减小输入信号加大输入信号 信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的V CQ ,就得到了静态工作点。 2.电压放大倍数的测量 电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比 Au=Uo/Ui （2.1-5） 用示波器分别测出Uo和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数和负载Rl有关。 3.输入电阻和输出电阻的测量 （1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中串接电阻R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压Ui和Us，则可求得输入电阻Ri 为 Ri=Ui/Ri=Ui×R/（Us-Ui）（2.1-6） 图2.1-3 电阻R不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取和Ri同一数量级。 （2）输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Uo1，带上负载Rl后的
竭诚为您提供优质文档/双击可除单管放大器实验报告实验总结 篇一：单管放大电路实验报告 单管放大电路 一、实验目的 1.掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法；2．掌握放大电路主要性能指标的测量方法；3．了解直流工作点对放大电路动态特性的影响；4．掌握射极负反馈电阻对放大电路特性的影响；5．了解射极跟随器的基本特性。 二、实验电路 实验电路如图2.1所示。图中可变电阻Rw是为调节晶体管静态工作点而设置的。 三、实验原理1.静态工作点的估算 将基极偏置电路Vcc，Rb1和Rb2用戴维南定理等效成电压源。 开路电压Vbb? Rb2 Vcc，内阻
Rb1?Rb2 Rb?Rb1//Rb2 则IbQ? Vbb?VbeQ Rb?(??1)(Re1?Re2) ，IcQ??IbQ VceQ?Vcc?(Rc?Re1?Re2)IcQ 可见，静态工作点与电路元件参数及晶体管β均有关。 在实际工作中，一般是通过改变上偏置电阻Rb1（调节电位器Rw）来调节静态工作点的。Rw调大，工作点降低（IcQ 减小），Rw调小，工作点升高（IcQ增加）。 一般为方便起见，通过间接方法测量IcQ，先测Ve，IcQ?IeQ?Ve/(Re1?Re2)。 2.放大电路的电压增益与输入、输出电阻 ?u? ??(Rc//RL) Ri?Rb1//Rb2//rbeRo?Rc rbe 式中晶体管的输入电阻rbe＝rbb′＋（β＋1）VT/IeQ ≈rbb′＋（β＋1）×26/IcQ（室温）。 3.放大电路电压增益的幅频特性 放大电路一般含有电抗元件，使得电路对不同频率的信
号具有不同的放大能力，即电压增益是频率的函数。电压增益的大小与频率的函数关系即是幅频特性。一般用逐点法进行测量。测量时要保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率点的电压增益，以各点数据描绘出特性曲线。由曲线确定出放大电路的上、下限截止频率fh、fL和频带宽度bw＝fh－fL。 需要注意，测量放大电路的动态指标必须在输出波形不失真的条件下进行，因此输入信号不能太大，一般应使用示波器监视输出电压波形。 三、预习计算1.当??????=??????时 由实验原理知计算结果如下： IeQ=IbQ= β+1β1β IcQ=1mA IcQ=4.878μA ucQ=Vcc?IcQ×Rc=8.7VueQ=IeQ×Re=1× 1.2=1.2VuceQ=ucQ?ueQ=8.7?1.2=7.5V rbe=rbb′+1+β uT26 =650+206×=6.006kΩeQubQ=ueQ+0.7=1.9VVcc?ubQubQ =IbQ+wb1b2 可以解出Rw=40.78kΩ
晶体管放大电路实验报告 篇一：晶体管单级放大器实验报告 晶体管单级放大器 一. 试验目的 （1）掌握Multisium11.0仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。 （2）掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输 出波形的影响。 （3）测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。 二. 试验原理及电路 VBQ=RB2VCC/(RB1+RB2) ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/RE IBQ=ICQ/β; VCEQ=VCC-ICQ(RC+RE) 晶体管单级放大器 1. 静态工作点的选择和测量 放大器的基本任务是不失真的放大信号。为了获得最大输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流ICQ和管压降VCEQ。 本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波
形，让信号达到最大限度的不失真。当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。静态工作点具体调整步骤如下： 具有最大动态范围的静态工作点图 根据示波器观察到的 现象，做出不同的调 整，反复进行。当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种(本文来自：https://www.doczj.com/doc/e110846355.html, 小草范文网:晶体管放大电路实验报告)失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。去点信号源，测量此时的VCQ，就得到了静态工作点。 2. 电压放大倍数的测量 电压放大倍数是输出电压V0与输入电压Vi之比Av=V0/Vi 3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）输入电阻。放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，测试电路如图 2.1-3（a）所示。在输入回路中串接一外接电阻R=1KΩ，用示波器分别测出电阻两端的电压Vs和Vi，则可求得放大电路的输入电阻Ri为 (a) (b) o VO
测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有较高的输入电阻和较高的共模抑制比。 一、实验目的 学习测量放大器的设计方法，掌握测量放大器的调试方法。二、实验要求 在许多测试场合，传感器输出的信号往往很微弱，而且伴随有很大的共模电压（包括干扰电压），一般对这种信号需要采用测量放大器。测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。请设计一个测量放大器： 指标要求： a.当输入信号峰峰值uip-p=1mV时，输出电压信号峰峰值 uop-p=1V。 b.输入阻抗：Ri>1MΩ c. 频带宽度：Δf（-3dB）=1Hz~1kHz d.共模抑制比：CMRR > 70dB
三、实验内容 1、前端后端放大电路设计与论证 测量放大器部分 (1)低噪声前端放大电路的设计 最初方案如图1。本电路结构简单，输入阻抗较高，放大倍数可调，但是共模抑制比较小。实测只达到104，所以我们放弃本方案，选择了第二个方案，如图2。此电路的优点在于输入电压接在两个运放的同相端，输入阻抗高，共模抑制比大，可满足要求。其中，直流信号的共模抑制比实测可达2.5×106，交流信号的共模抑制比可达 2×105。由电路的对称性可知共模信号被有效地抑制，而差模信号放大了10 倍，从而提高了共模抑制比。另外，温度在两个输入端引起的漂移是共模信号，对输出电压影响很小，无需另加补偿。 图1低噪声前置放大电路的设计
集成功率放大电路 一. 实验目的 1．掌握功率放大电路的调试及输出功率、效率的测量方法； 2．了解集成功率放大器外围电路元件参数的选择和集成功 率放大器的使用方法。 二. 实验仪器设备 1.实验箱 2. 示波器 3. 万用表 4. 电流表 有关试验方法的说明： （1） 测量最大不失真功率：max O P 在放大器的输入端接入频率为1kHz 的正弦频率信号；Vi 置最小（Vi<20mV ）；在放大器的输出端街上示波器和毫伏表，逐渐增大Vi ，使示波器显示出最大不失真波形，用毫伏表测出电压有效值 mox O V ，则最大不失真输出功率为： 2max max O O L V P R = (2)测量功率放大器的效率 η： 在保持Vo 为最大不失真输出幅度的情况下，由电流表测量直流电源Vcc 的输出电流E I ，此时电源Vcc 提供的直流输出功率为： ×E E CC P I V = 注：此处Vcc 应为正负电源之差。
功率放大器的效率为： max = O E P P 集成功率放大器的实验电路
三. 实验内容及步骤 1、连接电路： 接入正负电源（+V CC、-V EE） 接入负载电阻R L 串入电流表 2、打开电源开关，记录电流表的读数，即为静态电流I E 3、将电流表换至较高档位，接入输入信号v i，按后面要求进行测量。负载电阻R L＝8.2 时， 按表分别用示波器测量输出电压峰值为2V和4V时的电流I E，计算输出功率P O、电源供给功率P E和效率η； 逐渐增大输入电压，用示波器监视输出波形，记录最大不失真时的输出电压的峰值v omax和电流I E，并计算此时的输出功率P O，电源供给功率P E和效率η，填表。 实验需要测量的数值有I E和V omax ，P O，P E ，η由实验数据计算得到，计算公式如下：
放大器的增益测量 放大器并不属于传输线与天线，但由于外场测天线方向图时，信号发射天线处要加串放大器来抵消电缆的损耗，这里也不妨测试一下。 一. 实验目的 了解放大器的增益频响与测试方法。 二．实验准备 PNA3621及其全套附件，待测放大器一只，20dB衰减器2只。 仪器开机时所显示的主菜单第一项应为《频域》，若为《时域》，则按〖↓〗键使光标移到《时域》下，然后按〖→〗键选择想要的《频域》。 ? 扫频方案设置： ????1.选最小频距， 按〖↓〗键使光标移到《频域》旁边的数值下，按〖→〗在两种最小频距间作出选择（0.1MHz或0.025MHz,通常选0.1 MHz，有特殊要求时才用0.025MHz）； 2.BF=40MHz,
按〖↓〗键, 使光标移到《BF》下面, 可按〖→〗〖←〗键对始频进行改动到所需数值为止, 仪器最低频与型号有关； 3.⊿F =148MHz, 按〖↓〗键, 使光标移到《⊿F》下面, 按〖→〗〖←〗键可对频距进行改动, 时域中⊿F不受控； 4.EF =3000MHz。 按〖↓〗键, 使光标移到《EF》下面, 按〖→〗〖←〗键可改变终止频率, 改EF时, 点数N随着变动, 点数N最小为1, 最大为81; EF = BF+(N - 1)⊿F。 三．测试方法 ? 1. 注意事项 注意放大器的最大输出问题, 由于本机输入端口灵敏度较高, 而内部又无程控衰减器,承受功率小于1mW, 测增益时必需外接衰减器以抵消放大器的增益。本机增益只有一档为30dB, 测试时请串入40dB以上的衰减器, 以避免仪器饱和甚至烧毁取样桥, 其衰减器值在40dB以上即可, 不必很准, 因为在校直通时已校进去了。 ?? 2. 测增益 ?? ?仪器按测插损连接，在仪器输入与输出口上各接一根短电缆。输出电缆末端接2个20dB衰减器，再用一个双阴与输入电缆连接起来； 在主菜单下将光标移到《测:A B》下，按〖→〗或〖←〗键, 使A下为《增益》,B下空白； ????按〖↓〗键使光标移到《校:直通》下, 再按〖执行〗键； ??? 画面转为方格坐标, 示值为0dB, 取下双阴，串入待测放大器（见上图），然后记下或打印下测试曲线； 将一个衰减器放在放大器输入端，一个放在输出端，记下或打印测试曲线，即可得到30dB以内的增益频响曲线； 将两个衰减器全部接在放大器后面，记下或打印下测试曲线； 比较三次测试结果，假如差别不大，说明该放大器输出功率较大，线性好。假如差别较大，说明该放大器输出功率较小，只适用于弱信号的放大； 假如增益超过30dB, 而不超过50dB, 则可直接在放大器前(或后)再串入一
集成电路作业 ——测量放大器的设计 一、 题目：测量放大器的设计 设计一个超低噪声、高阻、浮地输入的测量放大器，要求： a) 远程输入：01000,0100Ui mV Fi Hz ≈=:: b) 增益：80Avf dB =； c) 输出：10om U V ≥±，非线性误差0.1%r ≤； d) 共模抑制比：120CMRR dB ≥； e) 通频带：0100Hz :，阻带衰减大于：40/10dB f -； 推荐芯片： 二、方案设计 1）题目分析 题目要求设计一个超低噪声、高阻、浮地输入的测量放大器，同时要求具有较高增益，高共模抑制比，低通频带，阻带衰减大于40/10dB f -等。结合所学知识，参考相关资料，决定前级采用具备超低噪声、高阻、浮地输入、高增益、高共模抑制比等优良属性的仪用放大器来实现信号的放大，后级采用二阶低通滤波器实现对信号的滤波，使其满足频带约束。 100,300,90A Aud dB BW kHz CMRR dB ≈≈≈
2）具体方案 A 放大电路 结合我们要实现的测量放大器参数，选取OP07型集成运算放大器。 表格 1 OP07芯片参数 分析电路要实现的最大增益80dB ，也即闭环增益要求最大达到10000倍。 考虑运放的交流动态特性，以及非线性失真等因素 非线性失真： 交流动态特性： (210)f A H BW Auf ≤: 将OP07芯片的具体参数带入求得在保证电路性能稳定可靠的情况下，OP07芯片单级最大可实现的放大倍数大约为100倍。因此为了实现对信号最大放大80dB 的参数要求我决定采用两级放大，即前级采用仪用放大器，对信号最大放大100倍，保证系统对超低噪声、高阻、浮地输入的要求，第二级采用反相放大器，最大放大100倍，最终实现系统对信号稳定可靠放大80dB 。 (210) Aud r Auf ≤g :
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电 压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放 大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示； 如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进 行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形 是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响