因为都是直接耦合,为减小失调电压对输出电压的影响,所以运算放大器采用低失调运放OP07。
由于LM331的负载电阻RL=100kΩ(见图5-1-3),所以反相器的输入电阻应为100 kΩ,因而取RL=100。
反相器的Au=-1,所以 R4=RL=100 kΩ
平衡电阻R5=RL//R4=50 kΩ 取 R5=51 kΩ。 2反相加法器 ○
用反相加法器是因为它便于调整—--可以独立调节两个信号源的输出电压而不会相互影响,电路如图5-1-7所示。
+VCCR113R6Vo32OP07476Vo-VEER9VRR10
图5-1-7
Vo??R10RVo3?10VR R6R9已知Vo3= -Vo2= -fi×10-3V ∵Vo?R10Rfi?10?3?10VR R6R9技术要求
fi=200Hz时,Vo=1V fi=2000Hz时,Vo=5V 即Vo?250?fi5f?(?i)V
4509450 (2)
对照⑴式和⑵式,可见应有 ?R105VR?V R99若取R10=R9=20 kΩ,则VR= -
5V 9R10ffi?10?3?i R6450∴R6=9kΩ,用两个18 kΩ电阻并联获得。 平衡电阻R11≈R11//R6//R9=4.7 kΩ。
参考电压VR可用电阻网络从-12V电源电压分压获取,如图5-1-8所示。
-12V10kRW215kR7VRR81kR920k
图5-1-8
VR?RW2R8//R95?
?R7?(R8//R9)9若取 R8=1kΩ,则R8//R9=0.952 kΩ Rw2+R7=19.6 kΩ 取 R7= 15 kΩ
Rw2用10 kΩ电位器。
图5-1-5中的 C2、C3、C4、C5均为滤波电容,以防止自激和输出直流电压上产生毛刺,电容值均为10μF/16V。
2反相加法器另一种设计方法如图5-1-9所示。 ○
+VCCR11+R6Vo3-A741Vo-VEER9VRR10
图5-1-9
设fi=200Hz时为Vo3,要求Vo1=1V,则fi=2000Hz时为10Vo3要求Vo=5V
Vo??(Vo3R10R?VR10) R6R9
(1)
?(Vo3R10R?VR10)?1 R6R9?(Vo3R10R?VR10)?5 R6R9 (2)
(1)-(2):9Vo3R10R4??4?Vo310?? R6R69R10R5?5?VR10?? R9R99 (3)
(1)?10-(2):?9VR (4)
由⑷,若取VR= -1V,则
R105?,取定一个电阻就可确定另一个。 R99即 若取VR??V,则R10=R9,取定R10、R9。 知道R10,则由⑶根据Vo3大小,可确定R6。 设Vi3= -0.2V,则
59R1020?, R69从而得R6?9R10。 20
四、测量和调整
观察图5-1-5中有关点的波形。
可在200Hz~2kHz内的任一频率上观察。
Vi1应为直流电平≈0,幅度≈0.22VCC的正弦波。 Vo1应为单极性的正方波,幅度≈VCC。 Vi2应为直流电平≈VCC的正负脉冲。
Vo2应为正直流电压,Vo3应为负直流电压,VO应为正直流电压。 测量图5-1-5中有关点的直流电压
首先要保证频率计,电压表完好,即保证测得的频率、电压数值正确。 将函数波形发生器的输出信号频率fi调到200Hz。此时 Vo2=0.2V。否则调整Rw1。 Vo3= -0.2V。否则调整R4。 VR应= -5/9V。否则调整Rw2。
Vo应=1V。否则分别检查VR、Vo3产生的输入。 VR产生的输出-应为VR。否则调整R9。 Vo3产生的输出应为-4/9V,否则调整R6。
固定电阻的调整可用一个接近要求值的电阻和一个小阻值的电阻串联来实现。
根据5-1-2中的频率点,测出对应的Vo2、Vo3、VR、Vo,应基本符合表5-1-2中的值。
表5-1-2 有关点直流电压 与fi的关系 fi(Hz) Vo2(V) Vo3(V) VR(V) 200 0.2 -0.2 -5/9 650 0.65 -0.65 -5/9- 1100 1.1 -1.1 -5/9 1550 1.55 -1.55 -5/9 2000 2.0 -2.0 -5/9 Vo(V) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 五、实验报告内容 画出观察到的有关点的信号波形;
根据表5-1-2中给定的频率点自行列表,填入个频率点上直流电压的理论值和实际测量值。对测量值与计算值误差较大的项进行分析。
写出实验中曾出现过的故障现象、原因分析及解决方法。