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1、 - 1 -实验二 比例求和运算电路一、实验目的1掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路。2掌握比例、求和运算电路的特点及性能。3学会上述电路的测试和分析方法。4掌握各电路的工作原理。二、预习要求1计算表 6.1 中的 Vo 和 Af。2估算表 6.3 中的理论值。3估算表 6.4 中的理论值。4计算表 6.6 中的 值。OV5计算表 6.7 中的 值。三、实验原理及参考电路（一） 、比例运算电路1工作原理比例运算（反相比例运算与同相比例运算）是应用最广泛的一种基本运算电路。a反 相 比 例 运 算 ,最 小 输 入 信 号 等 条 件 来 选 择 运 算 放 大 器 和 确 定 外 围 电
2、路 元 件 参 数。minU如下图所示。AV i V oR F1 0 0 k R 11 0 k R 21 0 k AB输入电压 经电阻 R1 加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻 R2 接地。输出电压iU经 RF 接回到反相输入端。通常有： R2=R1/RFO由于虚断，有 I+=0 ，则 u+=-I+R2=0。又因虚短，可得：u -=u+=0 由于 I-=0，则有 i1=if，可得： Fo1i由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为： 1iifFoufRA反相比例运算电路的输出电阻为：R of=0 - 2 -输入电阻为：R if=R1b同相比例运算AV iV oR F1 0 0 k
3、R 11 0 k R 21 0 k AB输入电压 接至同相输入端，输出电压 通过电阻 RF 仍接到反相输入端。R 2 的阻值应为iUOUR2=R1/RF。根据虚短和虚断的特点，可知 I-=I+=0,则有 oFuRu1且 u-=u+=ui，可得： io11FioufRA同相比例运算电路输入电阻为： iifR输出电阻： Rof=0以 上 比 例 运 算 电 路 可 以 是 交 流 运 算 ， 也 可 以 是 直 流 运 算 。 输 入 信 号 如 果 是 直 流 ， 则 需 加 调 零 电路 。 如 果 是 交 流 信 号 输 入 ， 则 输 入 、 输 出 端 要 加 隔 直 电 容 ， 而 调
4、 零 电 路 可 省 略 。选择集成运算放大器时，首先应查阅手册，了解运放主要参数，一般为了减小闭环增益误差，提高放大电路的工作稳定性，应尽量选用失调温漂小，开环电压增益高，输入电阻高，输出电阻低的运算放大器。特别是在交流放大时，为减小放大电路的频率失真和相位失真（动态误差） ，集成运算放大器的增益带宽积 GB 和转换速度 SR 必须满足以下关系：fBAufmaxax2oRUS式中 fmax 为输入信号最高工作频率，U omax 为最大输出电压幅值对于同相比例电路运算电路，还要特别注意存在共模输入信号的问题，也就是说，要求集成运算放大器允许的共模输入电压范围必须大于实际的共模输入信号幅值。并要
5、求有很高的共模抑制比。 - 3 -（二）求和运算电路1反相求和基本电路如下图所示 R2Ui1U0R1 R图 3-15Ui2 R3 U-U+Ui3 i1i2i3 iF8AV i 2V oR F1 0 0 k R 11 0 k R 31 0 k ABR 21 0 k V i 112/FR根据“虚短” 、 “虚断”的概念12iioFuR12()FoiiRuu当 R1=R2=R，则 12()oi2同相求和，由读者自己分析。四、实验内容1电压跟随器实验电路如图 6-1 所示，接好线之后，接 12V 的直流电源。AV iV oR L 5 . 1 k 图 6-1 电压跟随器（1）按表 6.1 内容实验并测量
6、记录。表 6.1()IV-2 -0.5 0 +0.5 1=1LRO=5（2）断开直流信号源，在输人端加入频率 的正弦信号，用毫伏表测量10,.5ifHzV输出端的信号电压 并用示波器观察 、 的相位关系，记录于表 6.2 中。OVOVi - 4 -表 6.2Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA实测值 计算值2反相比例放大器实验电路如图 6-2 所示。接好电路后，接 12v 的直流电源。AV i V oR F1 0 0 k R 11 0 k R 21 0 k AB图 6-2 反相比例放大器（1）按表 6.3 内容实验并测量记录。表 6.3直流输入电压 Ui（mV） 30 100
7、300 1000理论估算（mV）实测值（mV）输出电压 Uo误差（2）断开直流传号源，在输入端加人频率 的正弦信号，用毫伏表测量10,.5ifHzV输出端的信号电压 Vo 并用示波器观察 Vo,Vi 的相位关系，记录于表 6.5 中。表 6.5Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA实测值 计算值（3）测量图 6-2 电路的上限截止频率。3同相比例放大器电路如图 6-3 所示。（1）按表 6.6 实验测量并记录。AV iV oR F1 0 0 k R 11 0 k R 21 0 k AB图 6-3 同相比例放大器 - 5 -表 6.6 直流输入电压 Ui（mV） 30 100 30
8、0 1000 3000理论估算（mV）实测值（mV）输出电压 Uo误差（2）断开直流信号源，在输人端加入频率 的正弦信号，用毫伏表测量10,.5ifHzV输出端的信号电压 Vo 并用示波器观察 Vo，Vi 的相位关系，记录于表 6.7 中。表 6.7Ui(V) Uo(V) Ui 波形 Uo 波形 VA实测值 计算值（3）测出电路的上限截止频率4反相求和放大电路实验电路如图 6-4 所示。按表 6.8 内容进行实验测量，并与预习计算比较。表 6.8Vi1（V） 0.3 -0.3Vi1（V） 0.2 0.2Vo（V）AV i 2V oR F1 0 0 k R 11 0 k R 31 0 k ABR
9、 21 0 k V i 1图 6-4 反相求和放大电路五、实验报告要求1总结本实验中 5 种运算电路的特点及性能。2分析理论计算与实验结果误差的原因。 - 6 -六、思考题1运算放大器在同相放大和反相放大时，在接法上有什么异同点？同相放大器若把反馈电路也接到同相端行不行？为什么？2 （设计）用反相比例运算电路实现 Uo= -4Ui,Rif=10k3用同相比例运算电路实现 Uo=5Ui4实现 Uo=Auf(Ui2-Ui1)电路。要求 Auf=4 ,Rif=10k以上输入信号大小，交、直流自定。七、实验仪器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
10、到信号发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。 - 7 -实验三 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 =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
11、、实验原理1、参考实验电路R p1 0 0 k 1 5 k R c5 . 1 k R3 . 3 k +1 0 F1 0 F47FR L5 . 1 k R e 15 1 R e 21 k R b 1 21 1 k R b 1 1+-Vi + V c c （ + 1 2 V ）-+Vo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 V
12、CE （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 - 8 -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ICQIEQ= ，算出 ICQ 。 （此法应选用内阻较高的电压表。 ）EVR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
13、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。 Q Q Q ICQ VCEQ vCE/V iC/mA vCE/V iC/mA t t 交 流 负 载 线 图 1-23、电压放大倍数的测量电压放大倍数 是指输出电压与输入电压的有效值之比： =vAvAoiV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 和三极管输入电阻 分别为：V&ber；CLvbe1(/
14、)eRAr&be 26()30(1)EQmVrIA4、输入电阻的测量输入电阻的测量原理如图 1-3 所示。 - 9 -ViVs 被测放大电路RiRR s 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 和 ，即有：SVi ()/ii iiiSiSiVIR 的 阻 值 最 好 选 取 和 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。i5、输出电阻的测量输出电阻的测量原理如图 1-4 所示。用万用表分别测量出开路电压 和负载电阻上的电压 ，则输出电阻
15、可通过计算求oVoLVoR得。 （取 和 的阻值为同一数量级以使测量值尽可能精确）LRoooLLVRoLVsR sR LR o V+-S被测放大电路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（ 、 ） 。HfLBW fH fL fH 称为带宽，如图 1-5 所示。 - 10 -0 3dB 20lg|AV|/dB 带 宽 2 20 40 60 20 2102 103 2104 f/Hz fL fH 图 1-5四、实验内容1按图 1-1,组装单级共射放大电路，经检查无误后，按通预先调整好的直流电源+12V。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
