電子技術-模電-數電-實驗_圖文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ②腳和③腳為反向輸入端和同相輸入端，⑥腳為輸出端，⑦腳和④腳為正、負電源端，①腳和⑤腳為失調調零端，①⑤腳之間可接入一只100K的電位器，并將滑動端接到負電源端。⑧腳為空腳。基本運算電路1） 反相比例運算電路，對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相端應接入平衡電阻R2=R1//RF。2） 反向加法電路，輸出電壓與輸入電壓之間關系為(其中 R3=R1//R2//RF)3）同相比例運算電路 （a）是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間關系為 當R1=∞時，Vo=Vi，（b）所示的電壓跟隨器，圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護作用。一般RF取10k，RF太小起不到保護作用，太大影響跟隨性。4）差動放大電路（減法器），當R1=R2，R3=RF時，有如下關系式集成運放在使用時應考慮的一些問題 1輸入信號使用交、直流均可，但在選取信號的頻率和幅度時，應考慮運放的頻響特性和輸出電壓的限制。2調零。為提高運算精度，在運算前，應首先對直流輸出電位調零，即保證輸入為零時，輸出也為零。將同相輸入端和反相輸入端分別對地短路，此時輸入信號為零，調節調零電位器，使運算放大器輸出電壓為1mv（用數字萬用表直流電壓檔測量）。三、 實驗儀器 1．雙蹤示波器POS9020 2. 信號發生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 萬用表MF47 5. 模擬電路實驗箱 6數字萬用表四、 實驗內容1. 反相比例運算電路 1），接通電源+12v和12v，輸入端對地短路，進行調零。 2）輸入f=100HZ，Vi=，測量相應的Vo，并用示波器觀察Vo和Vi的相位關系。 3）觀察A、B兩點電壓的大小。Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形實測值理論值 1）（a）連接實驗電路。實驗步驟同上。2）觀察A、B兩點電壓的大小。Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形實測值理論值 2）（a）中R1的斷開，（b）電路，重復內容1）3. 反相加法運算電路1），首先進行調零。2）取f=100Hz的正弦信號。測量ViVi2和Vo的值，Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）實測值理論值4. 減法運算電路1） 。調零2） 實驗步驟同內容3。Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）實測值理論值五、 預習要求 1. 復習集成運放線性應用部分內容，并根據實驗電路參數計算各電路輸出電壓的理論值。2. 為了不損壞集成塊，實驗中應注意哪些問題？3. 運放的調零能否在開環（無反饋）的狀態下進行？4. 在反相加法器中，如Vi1 和Vi2 均采用直流信號，并選定 Vi2＝－1V，當考慮到運算放大器的最大輸出幅度(177。12V)時，｜Vi1｜的大小不應超過多少伏？5. 為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題？六、 實驗報告1. 畫出實驗電路，整理和分析實驗數據，并與理論值進行比較，分析產生誤差的原因。2. 對運放三種輸入方式的特點進行小結。3. 分析討論實驗中出現的現象和問題。4. A/D變換器要求其輸入電壓的幅度為0 ~ +5V，現有信號變化范圍為5V~+5V，試設計一電平抬高電路，將其變化范圍變為0~+5V。試用兩個集成運放集成塊設計此電路。 實驗七 集成運放在波形產生方面的應用一、 實驗目的 。 、三角波和鋸齒波發生器的方法。二、 實驗原理由集成運放構成的正弦波、方波和三角波發生器有多種形式，本實驗選用最常用的、線路比較簡單的幾種加以分析。1. RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器）。其中RC串、并聯電路構成正反饋支路，同時兼作選頻網絡，RRRw及二極管等元件構成負反饋和穩幅環節。調節電位器Rw，可以改變反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個反向并聯二極管DD2正向電阻的非線性特性來實現穩幅。DD2采用硅管（溫度穩定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負半周對稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路振蕩頻率 起振的振幅條件式中RF=Rw+R2+（R3//rD），rD——二極管正向導通電阻。調整反饋電阻RF（調Rw），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負反饋太強，應適當加大RF。如波形失真嚴重，則應減小RF。 改變選頻網絡的參數C或R，即可調節振蕩頻率。一般采用改變電容C做頻率量程切換，而調節R作量程內的頻率細調。2. 方波發生器由集成運放構成的方波發生器和三角波發生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大部分。——三角波發生器。它的特點是線路簡單，但三角波的線性較差。主要用于產生方波，或對三角波要求不高的場合。該電路的振蕩頻率式中 方波的輸出幅值 三角波的幅值 調節電位器Rw（即改變R2/R1），可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化。如要互不影響，則可通過改變Rf（或Cf）來實現振蕩頻率的調節。3. 三角波和方波發生器 三角波、方波發生器如把滯回比較器和積分比較器首尾相接形成正反饋閉環系統，則比較器輸出的方波經積分器積分得到三角波，三角波又觸發比較器自動反轉形成方波，這樣即可構成三角波、方波發生器。由于采用運放組成的積分電路，因此可實現恒流充電，三角波線性大大改善。電路的振蕩頻率 方波的幅值 三角波的幅值 調節Rw可以改變振蕩頻率，改變比值R1/R2可調節三角波的幅值。三、 實驗儀器1. 雙蹤示波器POS9020 2. 信號源EM1643 四、 實驗內容1. 橋式正弦波振蕩器，接通177。12V電源，輸出端接示波器。 1）調節電位器Rw，使輸出波形從無到有，從正弦波到出現失真。描繪的Vo波形，記下臨界起振，正弦波輸出及失真情況下的Rw值，分析負反饋強弱對起振條件及輸出波形的影響。 2）調節電位器Rw，使輸出電壓Vo幅值最大且不失真，用交流毫伏表分別測量輸出電壓Vo、反饋電壓V+和V，分析研究振蕩的幅值條件。3）用示波器或頻率計測量振蕩頻率fo，然后在選頻網絡的兩個電阻R上并聯同一阻值電阻，觀察記錄振蕩頻率的變化情況，并與理論值進行比較。4）斷開二極管DD2，重復2）的內容，將測試結果與2）進行比較，分析DD2的穩幅作用。 。 1）將電位器Rw調至中心位置，用示波器觀察并繪出方波Vo及三角波Vc的波形（注意對應關系），測量其幅值及頻率，記下數據。 2）改變動點的位置，觀察Vo、Vc幅值及頻率變化情況。把動點調至最上端和最下端，測出頻率范圍，記錄數據。 3）將恢復至中心位置，將一只穩壓管斷接，觀察Vo波形，分析Dz的限幅作用。 。 1）將電位器Rw調至合適位置，用示波器觀察并描繪三角波輸出Vo及方波輸出Vo′，測其幅值、頻率及Rw值，記錄數據。2）改變Rw的位置，觀察對Vo、Vo′幅值及頻率的影響。3）改變R1（或R2），觀察對Vo、Vo′幅值及頻率的影響。五、預習要求 、三角波及方波發生器的工作原理，、。 。 ？為什么要增加二極管D1和D2？它們是怎樣穩幅的？4. 怎樣測量非正弦波電壓的幅值？六、實驗報告 　　⒈　正弦波發生器　　1)　列表整理實驗數據，畫出波形，把實測頻率與理論值進行比較　　2)　根據實驗分析RC振蕩器的振幅條件　　3)　討論二極管DD2的穩幅作用。　　 ⒉　方波發生器　　1)　列表整理實驗數據，在同一座標紙上，按比例畫出方波和三角波的波形圖（標出時間和電壓幅值）。　　3)　分析RW變化時，對uo波形的幅值及頻率的影響。 4)　討論DZ的限幅作用。　　 ⒊ 三角波和方波發生器　　1)　整理實驗數據，把實測頻率與理論值進行比較。　　2)　在同一座標紙上，按比例畫出三角波及方波的波形，并標明時間和電壓幅值。　　3)　分析電路參數變化（R1，R2和RW）對輸出波形頻率及幅值的影響。 實驗八 集成運放在信號處理方面的應用 —有源帶通濾波器一、 實驗目的 、電阻和電容組成有源低通濾波器、高通濾波器、帶通、帶阻濾波器及其特性。2．學會測量有源濾波器的幅頻特性。二、 實驗原理本實驗是用集成運算放大器和RC網絡來組成不同性能的有源濾波電路。1. 低通濾波器低通濾波器是指低頻信號能通過而高頻信號不能通過的濾波器，用一級RC網絡組成的稱為一階RC有源低通濾波器。根據 “虛短”和“虛斷”的特點，(a)電路的電壓放大倍數為其中 和分別稱為通帶放大倍數和通帶截止頻率。為了改善濾波效果，（a）的基礎上再加一級RC網絡，且為了克服在截止頻率附近的通頻帶范圍幅度下降過多的缺點，通常采用將第一級電容C的接地端改接到輸出端的方式，即為一個典型的二階有源低通濾波器。這種有源濾波器的幅頻特性為 二階有源低通濾波器式中： 為二階低通濾波器的通帶增益； 為截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。 為品質因數，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。注：式中S代表2. 高通濾波器只要將低通濾波器中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成有源高通濾波電路，其性能與低通濾波器相反，其頻率響應和低通濾波器是“鏡象”關系。（a）電路圖 （b）高通濾波器幅頻特性 高通濾波器這種高通濾波器的幅頻特性為式中，Q的意義與前同。3. 帶通濾波器 二階有源帶通濾波器這種濾波電路的作用是只允許在一個范圍內的信號通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號都被阻斷。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波電路中將其中一級改成高通而成。它的輸入輸出關系為中心角頻率 頻帶寬 選擇性 這種電路的優點是改變Rf和R1的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率。 帶通濾波器的幅頻特性當R=160k，R2=22k，R3=12k，Rf=R1=47k，C=，ωo=1023Hz，其上限頻率為107Hz，下限頻率為974Hz，增益為2。4. 帶阻濾波器這種電路的性能和帶通濾波器相反，即在規定的頻帶內，信號不能通過（或受到很大的衰減），而在其余頻率范圍內，信號則能順利通過。該電路常用于抗干擾設備中。 二階有源帶阻濾波器 幅頻特性 這種電路的輸入、輸出關系為：式中： ； ，由式可見，愈接近2，愈大，即起到阻斷范圍變窄的作用。三、 實驗儀器 1．雙蹤示波器POS9020 2. 信號發生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 萬用表MF47 5. 模擬電路實驗箱 四、 實驗內容1. 二階低通濾波器 接通地線及電源。Vi接信號源，令其輸入信號Vi=1v并保持不變，改變其頻率，測量輸出電壓Vo。Vi（v） 1f（Hz）Vo（v） 2. 二階高通濾波器(a) 。Vi（v） 1 f(Hz)Vo(v) 3. 帶通濾波器，并按原理說明中的參數選擇元器件，測量其頻響特性。數據表格自擬。（1） 實測電路的中心頻率fo。（2） 以實測中心頻率為中心，測出電路的幅頻特性。5. 帶阻濾波器。數據表格自擬。1）實測電路的中心頻率 2）測出電路的幅頻特性五、 預習要求 、 六、 實驗內容1. 整理實驗數據，化除各電路實測的幅頻特性2. 根據實驗曲線，計算截止頻率、中心頻率，帶寬及品質因數3. 總結有源濾波電路的特性實驗九 集成運放在信號處理方面的應用 —電壓比較器一、 實驗目的1. 掌握比較器的電路構成及特點。2. 學會測試比較器的方法。二、 實驗原理 1. 信號幅度比較器就是將一個模擬的電壓信號去和一個參考電壓比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產生躍變。通常用于越限報警，模數轉換和波形變換等場合。此時，幅度鑒別的精確性、穩定性以及輸出反應的快速性是主要的技術指標。，VR是參考電壓，加在運放的同相輸入端，輸入電壓Vi加在反相輸入端。當ViVR時，運放輸出高電平，穩壓管反向穩壓工作。輸出端電位被其箝位在穩壓管的穩定電壓，即 Vo=Vz當ViVR時，運放輸出為低電平，Dz正向導通，輸出電壓等于穩壓管的正向壓降VD，即 Vo=VD因此，以VR為界，當輸入電壓Vi變化時，輸出端反映出兩種狀態。高電位和低電位。