西工大模电实验报告(2)

2020-02-21 21:08

五. 实验结果记录及分析

1. 反相比例电路输入输出波形

实验数据处理

Vip/mV Vop/mV Av 理论值 实测值 100mv 2890 10 9.63 2. 反相加法电路输入输出波形

实验数据处理

Vi1p/mV Vi2p/mV Vop/mV Av 理论值 实测值 3.反相积分电路输入输出波形

Vip/mv R1 Vop/mv 100 10kΩ 253 200mv 200mv 2750 15 13.75 实验三 多级负反馈放大电路

一. 实验目的

(1)掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。

(2)学习集成运算放大器的应用,掌握多级集成运放电路的工作特点。

(3)研究负反馈对放大器性能的影响,掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。

1.测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带; 2.比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别; 3.观察负反馈对非线性失真的改善。

二. 实验仪表及设备

(1)双路直流稳压电流一台 (2)函数信号发生器一台 (3)示波器一台 (4)万用表一块

(5)集成运算放大器(μA741)一片

(10) 电阻1KΩ一个,2.7KΩ一个,3.4 KΩ一个,3.9 KΩ一个,5.1 KΩ一个,6.2KΩ一个,6.8 KΩ两个,10KΩ三个,13.6 KΩ一个,20KΩ一个,22 KΩ一个,27 KΩ一个,47 KΩ一个,100KΩ一个,10 KΩ,200 KΩ电位器各一个

(11) 电容0.01μF两个,0.047μF两个,0.094μF,0.1μF,0.2μF各一个 (12) 二极管两个,稳压二极管02DZ4.7两个 (13) 模拟电路实验箱一台

三. 实验原理

(1)基本概念:

在电子电路中,将输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其输入量(放大电路的输入电压或输入电流)的措施称为反馈。

若反馈的结果使净输入量减小,则称之为负反馈;反之,称之为正反馈。若反馈存在于直流通路,则称为直流反馈;若反馈存在于交流通路,则称为交流反馈。

交流负反馈有四种组态: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。若反馈量取自输出电压,则称之为电压反馈;若反馈量取自输出电流,则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加,称为串联反馈;以电流形式相叠加,称为并联反馈。

在分析反馈放大电路时,“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路;“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法,反馈的结果使净输入量减小的为负反馈,使净输入量增大的为正反馈;“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点,如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈,否则为电流反馈;“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点,如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈,否则为串联反馈。

引入交流负反馈后,可以改善放大电路多方面的性能:提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。

实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成,在末级的输出端引入了反馈网路Cf、Rf2和Rf1,构成了交流电压串联负反馈电路。 (2)放大器的基本参数: 1)开环参数:

将反馈之路的A点与P点断开、与B点相连,便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网路的电压反馈系数Fv和通频带BW,即:

式中:VN为N点对地的交流电压;Vo’为负载RL开路时的输出电压;Vf为B点对地的交流电压;fH和fL分别为放大器的上、下限频率,其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的12时的频率值,即 2)闭环参数:

通过开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上、下限频率fH、fL,可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf、输入电阻Rif、输出电阻Rof和通频带BWf的理论值,即

测量放大电路的闭环特性时,应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连,以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压Vi,使输出电压Vo(接入负载RL时的测量值)达到开环时的测量

值,然后分别测出Vi、VN、Vf、BWf和Vo’(负载RL开路时的测量值)的大小,并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为

上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等,否则应找出原因后重新测量。

在进行上述测试时,应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波,否则应找出原因,排除故障后再进行测量。

四. 实验步骤

1、负反馈放大器开环和闭环基本参数的测试 (1)开环基本参数的测量:

①按图所示连接电路,镜检查无误后接通正、负电源(注意极性不能接反,以免损坏集成芯片)。 ②将A点与P点断开、与B点相连,使放大电路处于开环状态,将信号发生器输出调为1kHz,20mV(峰峰值)正弦波,然后接入放大器的输入端,用示波器观察输入和输出的波形。 ③接入负载RL,用示波器分别测出Vi,VN,Vf,Vo,记入表中。

④将负载RL开路,保持输入电压Vi的大小不变,用示波器测出输出电压Vo’,记入表中。 ⑤保持输入信号幅度不变,逐渐增加输入信号频率,知道输出波形减小为原来的1/√2(即0.707倍),此时信号频率即为放大器的上限频率fH,然后逐渐减小输入信号频率,测得放大器的下限频率fL。记入表中。

⑥由上述测试结果,根据式算出放大电路开环时的Av,Ri,Ro,BW和Fv的值,并由式计算出放大器闭环时Avf,Rif,Rof和BW的理论值,记入表中。 2、闭环基本参数的测量:

①将图中的A点与B点断开、与P点相连,使放大电路处于闭环状态(注意调整信号发生器输出为1kHz正弦波的幅值)。

②接入负载Rl,逐渐增大输入信号Vi,使输出电压Vo达到开环时的测量值,然后用示波器分别测出Vi,VN,和Vf的值,记入表中。

③将负载RL开路,保持输入电压Vi的大小不变,用示波器分别测出Vo’的值,记入表中。

④闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试,即重复开环测试⑤步。

⑤由上述结果并根据式计算出闭环时的Avf,Rif,Rof和Fv的实际值,记入表中。 ⑥计算通频带BW。

五. 实验结果

放大电路无反馈时的输出波形 放大电路有反馈时的输出波形

测量数据

开环测试 闭环测试 Vlp/mv 1178 351.583 Vip/mv 7.071 7.701 Av/Avf 166.7 52.2 Vnp/mv 119.993 4.511 Ri/Rif 10200 27600 Vfp/mv 18.071 4.743 Ro/Rof 0.996 261.12 Vop/mv 1408 360.6 Fv 0.015 0.0128 实验四 RC正弦波振荡器

一、实验目的

(1)学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 (2)学会测量、调试振荡器。

二、实验原理

文氏电桥振荡器是一种较好的正弦波产生电路,适用于产生频率小于1MHz,频率范围宽,波形较好的低频振荡信号。

因为没有输入信号,为了产生正弦波,必须在电路里加入正反馈。

下图是用运算放大器组成的电路,图中R3,R4构成负反馈支路,R1,R2,C1,C2的串并联选


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