电子技术-模电-数电-实验_图文

电子技术-模电-数电-实验_图文内容摘要：

②脚和③脚为反向输入端和同相输入端，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100K的电位器，并将滑动端接到负电源端。 ⑧脚为空脚。 基本运算电路1） 反相比例运算电路，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，在同相端应接入平衡电阻R2=R1//RF。 2） 反向加法电路，输出电压与输入电压之间关系为(其中 R3=R1//R2//RF)3）同相比例运算电路 （a）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间关系为 当R1=∞时，Vo=Vi，（b）所示的电压跟随器，图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。 一般RF取10k，RF太小起不到保护作用，太大影响跟随性。 4）差动放大电路（减法器），当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式集成运放在使用时应考虑的一些问题 1输入信号使用交、直流均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出电压的限制。 2调零。 为提高运算精度，在运算前，应首先对直流输出电位调零，即保证输入为零时，输出也为零。 将同相输入端和反相输入端分别对地短路，此时输入信号为零，调节调零电位器，使运算放大器输出电压为1mv（用数字万用表直流电压档测量）。 三、 实验仪器 1．双踪示波器POS9020 2. 信号发生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 万用表MF47 5. 模拟电路实验箱 6数字万用表四、 实验内容1. 反相比例运算电路 1），接通电源+12v和12v，输入端对地短路，进行调零。 2）输入f=100HZ，Vi=，测量相应的Vo，并用示波器观察Vo和Vi的相位关系。 3）观察A、B两点电压的大小。 Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形实测值理论值 1）（a）连接实验电路。 实验步骤同上。 2）观察A、B两点电压的大小。 Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形实测值理论值 2）（a）中R1的断开，（b）电路，重复内容1）3. 反相加法运算电路1），首先进行调零。 2）取f=100Hz的正弦信号。 测量ViVi2和Vo的值，Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）实测值理论值4. 减法运算电路1）。 调零2） 实验步骤同内容3。 Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）实测值理论值五、 预习要求 1. 复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。 2. 为了不损坏集成块，实验中应注意哪些问题。 3. 运放的调零能否在开环（无反馈）的状态下进行。 4. 在反相加法器中，如Vi1 和Vi2 均采用直流信号，并选定 Vi2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(177。 12V)时，｜Vi1｜的大小不应超过多少伏。 5. 为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题。 六、 实验报告1. 画出实验电路，整理和分析实验数据，并与理论值进行比较，分析产生误差的原因。 2. 对运放三种输入方式的特点进行小结。 3. 分析讨论实验中出现的现象和问题。 4. A/D变换器要求其输入电压的幅度为0 ~ +5V，现有信号变化范围为5V~+5V，试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0~+5V。 试用两个集成运放集成块设计此电路。 实验七 集成运放在波形产生方面的应用一、 实验目的。 、三角波和锯齿波发生器的方法。 二、 实验原理由集成运放构成的正弦波、方波和三角波发生器有多种形式，本实验选用最常用的、线路比较简单的几种加以分析。 1. RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）。 其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，RRRw及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。 调节电位器Rw，可以改变反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。 利用两个反向并联二极管DD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。 DD2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。 R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。 电路振荡频率 起振的振幅条件式中RF=Rw+R2+（R3//rD），rD——二极管正向导通电阻。 调整反馈电阻RF（调Rw），使电路起振，且波形失真最小。 如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大RF。 如波形失真严重，则应减小RF。 改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。 一般采用改变电容C做频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。 2. 方波发生器由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。 ——三角波发生器。 它的特点是线路简单，但三角波的线性较差。 主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。 该电路的振荡频率式中 方波的输出幅值 三角波的幅值 调节电位器Rw（即改变R2/R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。 如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。 3. 三角波和方波发生器 三角波、方波发生器如把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，则比较器输出的方波经积分器积分得到三角波，三角波又触发比较器自动反转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。 由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，三角波线性大大改善。 电路的振荡频率 方波的幅值 三角波的幅值 调节Rw可以改变振荡频率，改变比值R1/R2可调节三角波的幅值。 三、 实验仪器1. 双踪示波器POS9020 2. 信号源EM1643 四、 实验内容1. 桥式正弦波振荡器，接通177。 12V电源，输出端接示波器。 1）调节电位器Rw，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。 描绘的Vo波形，记下临界起振，正弦波输出及失真情况下的Rw值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。 2）调节电位器Rw，使输出电压Vo幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压Vo、反馈电压V+和V，分析研究振荡的幅值条件。 3）用示波器或频率计测量振荡频率fo，然后在选频网络的两个电阻R上并联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。 4）断开二极管DD2，重复2）的内容，将测试结果与2）进行比较，分析DD2的稳幅作用。 1）将电位器Rw调至中心位置，用示波器观察并绘出方波Vo及三角波Vc的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率，记下数据。 2）改变动点的位置，观察Vo、Vc幅值及频率变化情况。 把动点调至最上端和最下端，测出频率范围，记录数据。 3）将恢复至中心位置，将一只稳压管断接，观察Vo波形，分析Dz的限幅作用。 1）将电位器Rw调至合适位置，用示波器观察并描绘三角波输出Vo及方波输出Vo′，测其幅值、频率及Rw值，记录数据。 2）改变Rw的位置，观察对Vo、Vo′幅值及频率的影响。 3）改变R1（或R2），观察对Vo、Vo′幅值及频率的影响。 五、预习要求 、三角波及方波发生器的工作原理，、。 为什么要增加二极管D1和D2。 它们是怎样稳幅的。 4. 怎样测量非正弦波电压的幅值。 六、实验报告 　　⒈　正弦波发生器　　1)　列表整理实验数据，画出波形，把实测频率与理论值进行比较　　2)　根据实验分析RC振荡器的振幅条件　　3)　讨论二极管DD2的稳幅作用。 ⒉　方波发生器　　1)　列表整理实验数据，在同一座标纸上，按比例画出方波和三角波的波形图（标出时间和电压幅值）。 3)　分析RW变化时，对uo波形的幅值及频率的影响。 4)　讨论DZ的限幅作用。 ⒊ 三角波和方波发生器　　1)　整理实验数据，把实测频率与理论值进行比较。 2)　在同一座标纸上，按比例画出三角波及方波的波形，并标明时间和电压幅值。 3)　分析电路参数变化（R1，R2和RW）对输出波形频率及幅值的影响。 实验八 集成运放在信号处理方面的应用 —有源带通滤波器一、 实验目的 、电阻和电容组成有源低通滤波器、高通滤波器、带通、带阻滤波器及其特性。 2．学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、 实验原理本实验是用集成运算放大器和RC网络来组成不同性能的有源滤波电路。 1. 低通滤波器低通滤波器是指低频信号能通过而高频信号不能通过的滤波器，用一级RC网络组成的称为一阶RC有源低通滤波器。 根据 “虚短”和“虚断”的特点，(a)电路的电压放大倍数为其中 和分别称为通带放大倍数和通带截止频率。 为了改善滤波效果，（a）的基础上再加一级RC网络，且为了克服在截止频率附近的通频带范围幅度下降过多的缺点，通常采用将第一级电容C的接地端改接到输出端的方式，即为一个典型的二阶有源低通滤波器。 这种有源滤波器的幅频特性为 二阶有源低通滤波器式中： 为二阶低通滤波器的通带增益； 为截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 为品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。 注：式中S代表2. 高通滤波器只要将低通滤波器中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成有源高通滤波电路，其性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。 （a）电路图 （b）高通滤波器幅频特性 高通滤波器这种高通滤波器的幅频特性为式中，Q的意义与前同。 3. 带通滤波器 二阶有源带通滤波器这种滤波电路的作用是只允许在一个范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号都被阻断。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波电路中将其中一级改成高通而成。 它的输入输出关系为中心角频率 频带宽 选择性 这种电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频宽而不影响中心频率。 带通滤波器的幅频特性当R=160k，R2=22k，R3=12k，Rf=R1=47k，C=，ωo=1023Hz，其上限频率为107Hz，下限频率为974Hz，增益为2。 4. 带阻滤波器这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大的衰减），而在其余频率范围内，信号则能顺利通过。 该电路常用于抗干扰设备中。 二阶有源带阻滤波器 幅频特性 这种电路的输入、输出关系为：式中： ； ，由式可见，愈接近2，愈大，即起到阻断范围变窄的作用。 三、 实验仪器 1．双踪示波器POS9020 2. 信号发生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 万用表MF47 5. 模拟电路实验箱 四、 实验内容1. 二阶低通滤波器 接通地线及电源。 Vi接信号源，令其输入信号Vi=1v并保持不变，改变其频率，测量输出电压Vo。 Vi（v） 1f（Hz）Vo（v） 2. 二阶高通滤波器(a)。 Vi（v） 1 f(Hz)Vo(v) 3. 带通滤波器，并按原理说明中的参数选择元器件，测量其频响特性。 数据表格自拟。 （1） 实测电路的中心频率fo。 （2） 以实测中心频率为中心，测出电路的幅频特性。 5. 带阻滤波器。 数据表格自拟。 1）实测电路的中心频率 2）测出电路的幅频特性五、 预习要求 、 六、 实验内容1. 整理实验数据，化除各电路实测的幅频特性2. 根据实验曲线，计算截止频率、中心频率，带宽及品质因数3. 总结有源滤波电路的特性实验九 集成运放在信号处理方面的应用 —电压比较器一、 实验目的1. 掌握比较器的电路构成及特点。 2. 学会测试比较器的方法。 二、 实验原理 1. 信号幅度比较器就是将一个模拟的电压信号去和一个参考电压比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变。 通常用于越限报警，模数转换和波形变换等场合。 此时，幅度鉴别的精确性、稳定性以及输出反应的快速性是主要的技术指标。 ，VR是参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压Vi加在反相输入端。 当ViVR时，运放输出高电平，稳压管反向稳压工作。 输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压，即 Vo=Vz当ViVR时，运放输出为低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降VD，即 Vo=VD因此，以VR为界，当输入电压Vi变化时，输出端反映出两种状态。 高电位和低电位。