应不同Ui时的Uo值，列表计算Au并和理论值相比较。其中Ui通过电阻分压电路产生。
(2) Ui输入0.2V（有效值）、 1kHz的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入
输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时不需要接电阻分压电路。
(3) 输入信号频率为1kHz的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输
出电压值。
(4) 用示波器X-Y方式，测量电路电压的传输特性曲线（教师当堂验收），计算传输特
性的斜率和转折点值。 (5) 电源电压改为±12V，重复(3)、(4)，并对实验结果进行分析比较。 (6) 重新加负载（减小负载电阻RL），使RL＝220Ω，测量最大不失真输出电压，并和
RL＝100 kΩ数据进行比较，分析数据不同的原因。（提示：考虑运算放大器的最大输出电流）。 内容二：
(1) 设计一个同相输入比例运算电路，放大倍数为11，且 RF=100 kΩ。输入信号保持
Ui＝0.1V不变，改变输入信号的频率，在输出不失真的情况下，测出上限频率fH并记录此时的输入输出波形，测量两者的相位差，并做简单分析。
(2) 输入信号为占空比为50%的双极性方波信号，调整信号频率和幅度，直至输出波形
正好变成三角波，记录该点输出电压和频率值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析（这是较常用的测量转换速率的方法）。
(3) 将输入正弦交流信号频率调到前面测得的fH，逐步增加输入信号幅度，观察输出波
形，直到输出波形开始变形（看起来不象正弦波了），记录该点的输入、输出电压值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析，并和手册上的转换速率值进行比较。 (4) RF改为10 kΩ，注意调整RP的阻值，重复内容二（1）（2）。列表比较前后两组数
据的差别，从同相比例放大器增益计算、增益带宽积等角度对之进行分析。并总结在高频应用中该如何综合考虑增益带宽积和转换速率对电路性能的影响。 内容三：
设计电路满足以下加法运算关系（预习时设计好电路图，并用Multisim软件仿真) ：
Uo??2Ui1?3Ui2
Ui1接入方波信号，方波信号从示波器的校准信号获取（模拟示波器的校准信号为1KHz、1V（峰峰值）的方波信号，数字示波器的校准信号为1KHz、5V（峰峰值）的方波信号），Ui2接入5kHz，0.1V（峰峰值）的正弦信号，用示波器观察输出电压Uo的波形，画出波形图并与理论值比较。实验中如波形不稳定，可微调Ui2的频率。
四、 实验要求
1. 设计反相比例放大电路，计算电路中各元件参数。
2. 在Multisim软件平台中对所设计的电路作仿真，调整参数。其中阻容元件参数必
须符合电阻、电容参数规范。 3. 在面包板上搭试、调试电路。
4. 测量反相比例放大电路的各项参数，包括增益、幅频特性、传输特性曲线、带宽的
测量方法。
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5. 用运算放大器设计反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的方法及
实验测量技能。
五、 预习思考
1. 查阅μA741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参
数，解释参数含义。
2. 设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri>10KΩ，RF=100 kΩ，并用multisim
仿真。
3. 设计一个同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri>10KΩ，RF=100 kΩ，并用multisim
仿真。
六、 设计指导
1. 分压电路产生方法
如图1.2所示，其中Ui通过电阻分压电路产生，串接固定电阻510?的目的是限流，避免烧坏器件和电源。
图1.2分压电路
2. 电压增益（电压放大倍数Au）测量方法
电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。实验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要注意表笔的正负。
交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流
毫伏表或示波器测量输入电压 图1.3 电压增益（电压放大倍数Au）测量 Ui（有效值）或Uim（峰值）或Uipp（峰-峰值）与输出电压Uo（有效值）或Uom（峰值）或 Uopp（峰-峰值），再通过计算可得。测试框图如图1.3所示，其中示波器起到了监视输出波形是否失真的作用。
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3. 用示波器测量电压传输特性曲线的方法
双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y方式进行直接观察。
手工逐点测量法：可以在输入端加一个输入信号，逐步改变输入端电压，每改变一次记录一个输出电压值，最后把所有测量所得数据记录在坐标纸上，所有的点连接起来就是电压传输特性曲线。这种测量方式最大的优点是设备简单，只要有信号源和电压表就可以了，缺点是繁琐，同时由于是取有限的点进行测量，有可能丢失比较重要的信息点，所以测量精度有限。
示波器X-Y方式直接观察法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以测量相关参数。测量方法如图1.4所示。
示波器CH1CH2XY函数发生器Ui待测电路Uo
图1.4电压传输特性曲线测量
具体测量步骤如下：
(1) 选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围相同，太大除了会影响
测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全反应电路的传输特性。
(2) 选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低则使显示的
波形闪烁，都会影响观察和读数。一般取50～500Hz即可。 (3) 选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC，比较容易忽视的是在
X-Y方式下，X通道的耦合方式是通过触发耦合按钮来设定的，同样也要设成DC。 (4) 选择示波器显示方式，示波器设成X-Y方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆
时针旋到底就是X-Y方式；对于数字示波器，按下“Display”按钮，在菜单项中选择X-Y。
(5) 进行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时应该能看到一个光
点，调节相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1通道接地，此时显示一条竖线，调节相应位移旋钮，将其调到和Y轴重合，然后将CH1改成直流耦合，CH2接地，此时显示一条水平线，调节相应位移旋钮，将其调到和X轴重合。
4. 幅频特性曲线、上限频率、下限频率、截止频率中心频率、带宽的测量方法：
AV10.707AV10.707AV10.707AV10.707
(a)单级放大器放大特性 (b)低通特性 (c)高通特性 (d)带通特性
图1.5 幅频特性示意图
幅频特性反应了电路增益和频率之间的关系，图1.5列出了常见的幅频特性类型。 (a)和(d)中的fL表示下限频率，fH表示上限频率，带宽BW=fH-fL，(d)中的f0表示中心频率；
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fLfH
f0ff0ffLf0fHf
(b)和(c)中的 f0表示截止频率。在实验中可采用“逐点法”测量不同频率时的电压放大倍数Au来测量幅频特性。测量时，保持输入信号幅度不变，改变输入信号频率，每改变一次信号频率，用交流毫伏表或示波器测量一个输出电压值，计算其增益，然后将测试数据列表、整理并在坐标纸上将其连接成曲线。由于函数发生器的输出信号幅度在不同频率时可能会有变化，因此每改变一次频率都要用交流毫伏表或示波器测量输入信号的幅度，一定要保证输入信号的幅度不改变。
为了更快更准确的测量幅频特性，必须根据不同幅频特性类型，选择不同的测量技巧。对于(a)可先测出中频区的输出电压值，然后调高或调低频率使输出电压降到中频电压值的0.707倍，从而找到fL和fH，然后在fL和fH之间和左右找3至5个点进行测量，即可较准确的绘制曲线。(b)和(c)也可参考这种方式来测量。对于(d)可从较低的频率值逐步增加频率，用交流毫伏表或示波器测量输出信号，刚开始输出信号幅度随着频率的增加而增加，当增加到某一个频率时，输出信号幅度随着频率的增加开始减小，则该频率为中心频率，记下该频率对应的幅度，然后调高或调低频率使输出电压降到中心频率电压的0.707倍，从而找到fL和fH。
注：也可以使用扫频仪来测量放大器的频率特性，连接方式见图1.6所示。
扫频信号加至被测电路，检波探头对被测电路的输出信号进行峰值检波，并将检波所得信号送往示波器Y轴电路，该信号的幅度变化正好反映了被测电路的幅频特性，因而在屏幕上能直接观察到被测电路的幅频特性曲线。
图1.6 利用扫频仪测量放大电路频率特性
5. 参数定义 (1) 开环带宽BW
集成运放的开环电压增益下降3dB(或直流增益的0.707倍)时所对应的信号频率称为开环带宽。 (2) 单位增益带宽GW
集成运放在闭环增益为1倍状态下，当用正弦小信号驱动时，其闭环增益下降
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至0.707倍时的频率。当集成运放的频率特性具有单极点响应时，其单位增益带宽可表示为
GW?Auf
式中，Au是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值。 (3) 转换速率（或电压摆率）SR
在额定的负载条件下，当输入阶跃大信号时，集成运放输出电压的最大变化率称为转换速率。
通常，集成运放手册中所给出的转换速率均指闭环增益为1倍时的值。实际集成运放的转换速率与其闭环增益无关，一般集成运放反相和同相应用时的转换速率是不一样的。
(4) 全功率带宽BWP
在额定负载条件下，集成运放闭环增益为1倍时，当输入正弦大信号后，使集成运放输出电压幅度达到最大时的信号频率，即为功率带宽。此频率将受到集成运放转换速率的限制。一般可用近似公示估算SR和BWP之间的关系 BWP?SR
2?UOP 式中UOP是集成运放输出的峰值电压。
七、 应用拓展
1. 加法器应用
在实验内容三中，仅仅是完成一个给定的加法运算，在实际应用中，这样的加法电路被广泛运用。例如实验五“音响放大器设计”中的混合前置放大器的作用是将放大后的话音信号MIC与Line In信号混合放大，起到了混音的功能，如图1.7所示。（Line In信号可以用一般的MP3输出）
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