信號(hào)發(fā)生器和集成運(yùn)算放大器

1、信號(hào)發(fā)生器和集成運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)掌握以下內(nèi)容：通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握以下內(nèi)容：差分放大器的差模傳輸特性的測(cè)試及其在波形變換差分放大器的差模傳輸特性的測(cè)試及其在波形變換器中的應(yīng)用；器中的應(yīng)用；晶體管圖示儀的使用晶體管圖示儀的使用；運(yùn)算放大器頻率特性的測(cè)試；運(yùn)算放大器頻率特性的測(cè)試；運(yùn)算放大器在信號(hào)發(fā)生器、有源濾波器和小信號(hào)整運(yùn)算放大器在信號(hào)發(fā)生器、有源濾波器和小信號(hào)整流器中的應(yīng)用；流器中的應(yīng)用；濾波器幅頻特性的點(diǎn)頻法和掃頻法的測(cè)試；濾波器幅頻特性的點(diǎn)頻法和掃頻法的測(cè)試；自動(dòng)增益控制（自動(dòng)增益控制（AGC）電路的組成和工作原理。）電路的組成和工作原理。一、差分放大器的差模傳輸特性 VIEEEEID

2、viiC1C2VccRcRcT1T2+-ODv+-差分放大器差分放大器差分放大器的差模傳輸特性如下圖：差分放大器的差模傳輸特性如下圖： 從差模傳輸特性可以看出，當(dāng)從差模傳輸特性可以看出，當(dāng)VID是三角波時(shí)，是三角波時(shí)，（1）如其幅度小于）如其幅度小于VT(26mV)，則，則VOD為三角波；為三角波；（2）如其幅度介于）如其幅度介于VT和和4VT之間，則之間，則VOD近似為正弦近似為正弦波；波；（3）如其幅度遠(yuǎn)大于）如其幅度遠(yuǎn)大于VT，則，則VOD為方波。為方波。在信號(hào)發(fā)生器中經(jīng)常利用（在信號(hào)發(fā)生器中經(jīng)常利用（2）的特性，將三角波轉(zhuǎn)）的特性，將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。換成正弦波。實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：

3、實(shí)驗(yàn)電路如實(shí)驗(yàn)電路如下下圖圖，T1、T2 組成差分放大器，組成差分放大器，T3、T4組成比例電流源。差分放大器是單端輸入單端輸出。組成比例電流源。差分放大器是單端輸入單端輸出。VVcc+5V- 5VEERRRRVoRRRRViRPC1C2B1B2E1E3E4C39 01 39 01 39 01 39 01 3T1T2T3T41 0k1 0k6 k86 k82 k2 k1 001 008 k21 00 u1 00 uC2C11、 用晶體管圖示儀通過(guò)測(cè)量晶體管輸出特性曲線挑選兩組對(duì)稱用晶體管圖示儀通過(guò)測(cè)量晶體管輸出特性曲線挑選兩組對(duì)稱的三極管的三極管9013分別作為（分別作為（T1、T2）和（）和

4、（T3、T4） 2、 在輸入端加入在輸入端加入1kHz 的三角波信號(hào)。示波器的的三角波信號(hào)。示波器的1通道（通道（CH1）監(jiān)視輸入電壓，監(jiān)視輸入電壓，2通道（通道（CH2）測(cè)輸出電壓。調(diào)三角波的峰峰）測(cè)輸出電壓。調(diào)三角波的峰峰值分別為值分別為50mVp-p、 200mVp-p 、4 Vp-p ，畫出輸出電壓的波，畫出輸出電壓的波形。形。3、 差分放大器傳輸特性曲線測(cè)試。讓示波器工作于差分放大器傳輸特性曲線測(cè)試。讓示波器工作于X-Y狀態(tài)，調(diào)狀態(tài)，調(diào)節(jié)位置旋鈕節(jié)位置旋鈕,讓光點(diǎn)在示波屏的正中心。信號(hào)發(fā)生器輸出讓光點(diǎn)在示波屏的正中心。信號(hào)發(fā)生器輸出1kHz 、 4 Vp-p 的三角波同時(shí)送到差分放大

5、器的輸入端和示波的三角波同時(shí)送到差分放大器的輸入端和示波器的器的X輸入端（輸入端（CH1），示波器的），示波器的Y輸入端（輸入端（CH2）測(cè)差分放）測(cè)差分放大器輸出電壓，這時(shí)示波屏上應(yīng)出現(xiàn)下圖所示的曲線，大器輸出電壓，這時(shí)示波屏上應(yīng)出現(xiàn)下圖所示的曲線，T2集集電極輸出時(shí)為曲線電極輸出時(shí)為曲線1，T1 集電極輸出時(shí)為曲線集電極輸出時(shí)為曲線2。12傳輸特性曲線傳輸特性曲線檢查點(diǎn)檢查點(diǎn)1注意：該部分電路不要拆掉，后面要用到。注意：該部分電路不要拆掉，后面要用到。二、運(yùn)算放大器1、運(yùn)算放大器增益帶寬積的測(cè)量運(yùn)算放大器增益帶寬積的測(cè)量運(yùn)算放大器一般是低通系統(tǒng)，其增益帶寬積運(yùn)算放大器一般是低通系統(tǒng)，其增益

6、帶寬積為：為：HvfBW GfA 上限頻率用點(diǎn)頻法進(jìn)行測(cè)量，示波器的一個(gè)通道測(cè)輸入信號(hào)，上限頻率用點(diǎn)頻法進(jìn)行測(cè)量，示波器的一個(gè)通道測(cè)輸入信號(hào)，另一個(gè)通道測(cè)輸出信號(hào)。在輸入端輸入幅度固定的正弦信號(hào)另一個(gè)通道測(cè)輸出信號(hào)。在輸入端輸入幅度固定的正弦信號(hào)（如輸出信號(hào)被限幅，應(yīng)調(diào)小輸入信號(hào)幅度），當(dāng)信號(hào)的頻（如輸出信號(hào)被限幅，應(yīng)調(diào)小輸入信號(hào)幅度），當(dāng)信號(hào)的頻率很小時(shí)，改變信號(hào)頻率，輸出信號(hào)的幅度基本不變，對(duì)應(yīng)率很小時(shí)，改變信號(hào)頻率，輸出信號(hào)的幅度基本不變，對(duì)應(yīng)幅頻特性曲線的水平段。當(dāng)信號(hào)的頻率比較大時(shí)，增大信號(hào)幅頻特性曲線的水平段。當(dāng)信號(hào)的頻率比較大時(shí)，增大信號(hào)頻率，輸出信號(hào)的幅度就會(huì)變小。當(dāng)輸出信號(hào)的

7、幅度為低頻頻率，輸出信號(hào)的幅度就會(huì)變小。當(dāng)輸出信號(hào)的幅度為低頻時(shí)輸出信號(hào)幅度的時(shí)輸出信號(hào)幅度的0.7倍時(shí)，這時(shí)信號(hào)頻率就為上限頻率倍時(shí)，這時(shí)信號(hào)頻率就為上限頻率（1）運(yùn)放用）運(yùn)放用TL082，測(cè)量（，測(cè)量（a）、）、(b)兩圖的增益帶寬積，填表兩圖的增益帶寬積，填表 （2）將）將TL082換成換成LM358，重做上面實(shí)驗(yàn)，重做上面實(shí)驗(yàn)VoVi+5V-5V(a)VoVi1k1k100k+5V-5V(b)2、運(yùn)算放大器上升時(shí)間和下降時(shí)間的測(cè)量、運(yùn)算放大器上升時(shí)間和下降時(shí)間的測(cè)量 運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)使用，當(dāng)輸入是方波時(shí)，輸出不是理想方波，運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)使用，當(dāng)輸入是方波時(shí)，輸出不是理想方波，不管是上升沿

8、還是下降沿都有惰性，存在上升時(shí)間和下降時(shí)不管是上升沿還是下降沿都有惰性，存在上升時(shí)間和下降時(shí)間，如下圖間，如下圖 Vm0.9Vm0.1Vmttrf（1）用示波器測(cè)出上升時(shí)間和下降時(shí)間，如下圖。）用示波器測(cè)出上升時(shí)間和下降時(shí)間，如下圖。 （2）將）將TL082換成換成LM358，重做上面實(shí)驗(yàn)，重做上面實(shí)驗(yàn)ViVo+5V-5VTL0823、運(yùn)算放大器組成積分器、運(yùn)算放大器組成積分器 如下圖，輸入信號(hào)為如下圖，輸入信號(hào)為1Vp-p峰峰值的方波。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率峰峰值的方波。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率和直流分量，使輸出為三角波。畫出輸入、輸出信號(hào)波形。和直流分量，使輸出為三角波。畫出輸入、輸出信號(hào)波形。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)

9、RP1，觀察輸出三角波的變化。如果輸出三角波直流漂，觀察輸出三角波的變化。如果輸出三角波直流漂移太厲害，可在積分電容移太厲害，可在積分電容C的兩端并接反饋電阻的兩端并接反饋電阻RF，其作用，其作用是引入直流負(fù)反饋，但是是引入直流負(fù)反饋，但是RF的存在會(huì)影響積分器的線性。的存在會(huì)影響積分器的線性。RF 1M。 ViR4R5RP1C10k5k1100kVo102-5V+5VTL0824、運(yùn)算放大器組成施密特觸發(fā)器運(yùn)算放大器組成施密特觸發(fā)器 用用TL082的另一半搭接下圖電路。輸入信號(hào)為的另一半搭接下圖電路。輸入信號(hào)為10Vp-p峰峰值的峰峰值的三角波，畫出輸入、輸出信號(hào)波形。三角波，畫出輸入、輸出

10、信號(hào)波形。 ViVoR1R2R310k10k51k+5V-5VTL0825、運(yùn)算放大器組成方波、運(yùn)算放大器組成方波-三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器 搭接下圖，用示波器觀察并畫出搭接下圖，用示波器觀察并畫出Vo1、Vo2波形，調(diào)節(jié)波形，調(diào)節(jié)RP1，測(cè)，測(cè)量三角波的頻率范圍。量三角波的頻率范圍。 。 R1R2R3R4R5RP1RP2C10k10k10k51k5k1100k47kVo1Vo2Vo102+5V-5V-5V+5VTL082TL0826、方波、方波-三角波三角波-正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器 將方波將方波-三角波發(fā)生器的輸出信號(hào)作為差分放大器的輸入信號(hào)，三角波發(fā)生器的輸出信號(hào)作為差分放大器的輸入信號(hào)

11、，示波器測(cè)試差分放大器的輸出信號(hào)。調(diào)節(jié)示波器測(cè)試差分放大器的輸出信號(hào)。調(diào)節(jié)RP2，則可以輸出，則可以輸出三角波或正弦波或方波。三角波或正弦波或方波。 檢查點(diǎn)檢查點(diǎn)2三、有源濾波器1、一階低通濾波器（、一階低通濾波器（LPF） 其上限頻率為：其上限頻率為： 122HHfRC實(shí)驗(yàn)電路如右圖，運(yùn)放接成電壓跟隨器，起隔離作用。實(shí)驗(yàn)電路如右圖，運(yùn)放接成電壓跟隨器，起隔離作用。（1）用點(diǎn)頻法測(cè)量上限頻率）用點(diǎn)頻法測(cè)量上限頻率 ，并和，并和理論值比較。理論值比較。（2）測(cè)量）測(cè)量Vop-p(10fH) ，并計(jì)算幅頻，并計(jì)算幅頻特性曲線的斜率特性曲線的斜率TL082ViVoRC100k1000P+5V-5V(

12、10)20lg()/()oppHoppHVfdBdecVf2、二階低通濾波器二階低通濾波器 其上限頻率為：其上限頻率為： 11122HHfRC實(shí)驗(yàn)電路如右圖實(shí)驗(yàn)電路如右圖（1）用點(diǎn)頻法測(cè)量上限頻率）用點(diǎn)頻法測(cè)量上限頻率 ，并和，并和理論值比較。理論值比較。（2）測(cè)量）測(cè)量Vop-p(10fH) ，并計(jì)算幅頻，并計(jì)算幅頻特性曲線的斜率特性曲線的斜率(10)20lg()/()oppHoppHVfdBdecVfTL082ViVoR1R2C1C220k20k1000P510P+5V-5V3、二階高通濾波器二階高通濾波器(HPF) 其下限頻率為：其下限頻率為： 11122 2LLfRC實(shí)驗(yàn)電路如右圖實(shí)驗(yàn)

13、電路如右圖（1）用點(diǎn)頻法測(cè)量下限頻率用點(diǎn)頻法測(cè)量下限頻率 ，并和，并和理論值比較。理論值比較。（2）測(cè)量）測(cè)量Vop-p(0.1fL) ，并計(jì)算幅頻，并計(jì)算幅頻特性曲線的斜率特性曲線的斜率()20lg()/(0.1)oppLoppLVfdBdecVfTL082C1C2R1R2ViVo2 n22 n22 0k1 0k+5V-5 V4、帶通濾波器帶通濾波器(BPF)將上面的低通濾波器和高通濾波器串接就是帶通濾波器。將上面的低通濾波器和高通濾波器串接就是帶通濾波器。（1）用點(diǎn)頻法測(cè)量并畫出帶通濾波器幅頻特性曲線。頻率點(diǎn)用點(diǎn)頻法測(cè)量并畫出帶通濾波器幅頻特性曲線。頻率點(diǎn)選取原則：幅度變化快的地方測(cè)量點(diǎn)取

14、得密一點(diǎn)，幅度變選取原則：幅度變化快的地方測(cè)量點(diǎn)取得密一點(diǎn)，幅度變化慢的地方測(cè)量點(diǎn)取得稀一點(diǎn)。并求中心頻率化慢的地方測(cè)量點(diǎn)取得稀一點(diǎn)。并求中心頻率 和帶寬和帶寬 。（2）用掃頻法測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線。）用掃頻法測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線。用掃頻法測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線用掃頻法測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 ：（i）測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的壓控特性）測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的壓控特性（ii）調(diào)節(jié)三角波的幅度和直流分量使其符合（）調(diào)節(jié)三角波的幅度和直流分量使其符合（i）步驟中觀察到）步驟中觀察到的的VCF所需要的電壓范圍。三角波的頻率為幾十所需要的電壓范圍。三角波的頻率為幾十Hz 。（iii）用掃頻法

15、測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線。調(diào)節(jié)各儀器的相關(guān)）用掃頻法測(cè)帶通濾波器幅頻特性曲線。調(diào)節(jié)各儀器的相關(guān)旋鈕，使示波器顯示下圖波形。旋鈕，使示波器顯示下圖波形。（iv）測(cè)中心頻率）測(cè)中心頻率 和帶寬。和帶寬。檢查點(diǎn)檢查點(diǎn)3四、小信號(hào)整流器1、二極管整流器二極管整流器（1）無(wú)濾波，實(shí)驗(yàn)電路如無(wú)濾波，實(shí)驗(yàn)電路如右右圖圖。（i）信號(hào)發(fā)生器輸出）信號(hào)發(fā)生器輸出 1KHz正弦波作為整流器輸入信號(hào)，示正弦波作為整流器輸入信號(hào)，示波器波器(CH2，直流檔，直流檔)測(cè)試輸出信號(hào)幅度測(cè)試輸出信號(hào)幅度 ，改變輸入信號(hào)，改變輸入信號(hào)的峰峰值的峰峰值 （用示波器測(cè)試），填表并分析數(shù)據(jù)。（用示波器測(cè)試），填表并分析數(shù)據(jù)。（ii）

16、4148改為改為1N4007，增大輸入信號(hào)頻率，看多大頻率時(shí)，增大輸入信號(hào)頻率，看多大頻率時(shí)，輸出信號(hào)副半周也開(kāi)始出現(xiàn)波形，即失去單向?qū)щ娦裕敵鲂盘?hào)副半周也開(kāi)始出現(xiàn)波形，即失去單向?qū)щ娦裕擃l率即為最大工作頻率。該頻率即為最大工作頻率。（2）有）有濾波，實(shí)驗(yàn)電路如濾波，實(shí)驗(yàn)電路如右右圖圖。 輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為 1KHz正弦波，并用示波器進(jìn)行監(jiān)視，用直流正弦波，并用示波器進(jìn)行監(jiān)視，用直流電壓表測(cè)試整流器輸出電壓電壓表測(cè)試整流器輸出電壓 ，改變輸入信號(hào)的峰峰值，改變輸入信號(hào)的峰峰值 ，填表并分析數(shù)據(jù)。填表并分析數(shù)據(jù)。2、利用運(yùn)放組成的小信號(hào)整流器、利用運(yùn)放組成的小信號(hào)整流器電路如電路如下下圖圖

17、：RARRViVo12312DD4 14 84 14 8TL0 8 25k110k10kC1C210u10u 當(dāng)輸入信號(hào)是正半周時(shí)，運(yùn)放輸出負(fù)電壓，所以二極管當(dāng)輸入信號(hào)是正半周時(shí)，運(yùn)放輸出負(fù)電壓，所以二極管D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止，等效為下圖，這時(shí)運(yùn)放接成電壓跟隨截止，等效為下圖，這時(shí)運(yùn)放接成電壓跟隨器器AR1R2R3ViVo 當(dāng)輸入信號(hào)是負(fù)半周時(shí)，運(yùn)放輸出正電壓，所以二極管當(dāng)輸入信號(hào)是負(fù)半周時(shí)，運(yùn)放輸出正電壓，所以二極管D1截止，截止，D2導(dǎo)通，等效為下圖，這時(shí)運(yùn)放接成反相放大導(dǎo)通，等效為下圖，這時(shí)運(yùn)放接成反相放大器器AR1R2R3ViVo 考慮二極管的正向壓降時(shí)，只是會(huì)改變運(yùn)放的輸出電壓考

18、慮二極管的正向壓降時(shí)，只是會(huì)改變運(yùn)放的輸出電壓 ，而不會(huì)改變而不會(huì)改變A點(diǎn)的電壓。所以即使是小信號(hào)，輸入輸出電點(diǎn)的電壓。所以即使是小信號(hào)，輸入輸出電壓波形也是如壓波形也是如下下圖圖ViVttA實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟： 搭接搭接利用運(yùn)放組成的小信號(hào)整流器，信號(hào)發(fā)生器輸利用運(yùn)放組成的小信號(hào)整流器，信號(hào)發(fā)生器輸出出1KHz 正弦波作為整流器輸入信號(hào)，示波器正弦波作為整流器輸入信號(hào)，示波器CH1監(jiān)監(jiān)視輸入信號(hào)，視輸入信號(hào)，CH2監(jiān)視監(jiān)視A點(diǎn)波形，直流電壓表測(cè)試整點(diǎn)波形，直流電壓表測(cè)試整流器輸出電壓，改變輸入信號(hào)的峰峰值（用示波器流器輸出電壓，改變輸入信號(hào)的峰峰值（用示波器測(cè)試），填表并分析數(shù)據(jù)。測(cè)試），填

19、表并分析數(shù)據(jù)。 輸入信號(hào)的頻率改為輸入信號(hào)的頻率改為465KHz ，重做上面實(shí)驗(yàn)。，重做上面實(shí)驗(yàn)。檢查點(diǎn)檢查點(diǎn)4五、自動(dòng)增益控制（AGC）放大器 自動(dòng)增益控制（自動(dòng)增益控制（AGC）放大器一般由三部分電路組成：）放大器一般由三部分電路組成：（1）可控增益的放大器）可控增益的放大器 （2）幅度檢波電路）幅度檢波電路 （3）反饋控制電路）反饋控制電路 框圖如下圖框圖如下圖可 控 增 益放 大 器幅 度檢 波 器反 饋控 制 器輸入輸出1、可控增益的放大器、可控增益的放大器實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）輸入信號(hào)為）輸入信號(hào)為 10mVp-p、 465KHz （示波器測(cè)量）（示波器測(cè)量） 的正的正弦波，示

20、波器另一通道測(cè)輸出信號(hào)弦波，示波器另一通道測(cè)輸出信號(hào)(探頭打到探頭打到X10檔檔)，調(diào)，調(diào)節(jié)節(jié)LC諧振回路（中周）的磁芯，使輸出信號(hào)的幅度最大。諧振回路（中周）的磁芯，使輸出信號(hào)的幅度最大。改變（改變（1）腳直流電壓（自己用電阻和電位器搭個(gè)分壓電）腳直流電壓（自己用電阻和電位器搭個(gè)分壓電路）觀察和測(cè)量輸出電壓的峰峰值，填表。路）觀察和測(cè)量輸出電壓的峰峰值，填表。（2）MC1496的（的（1）腳電壓固定為）腳電壓固定為30mV ，輸入信號(hào)為，輸入信號(hào)為465KHz 的正弦波，改變其峰峰值，觀察和測(cè)量輸出電的正弦波，改變其峰峰值，觀察和測(cè)量輸出電壓的峰峰值，填表壓的峰峰值，填表。2、自動(dòng)增益控制（、自動(dòng)增益控制（AGC）放大器）放大器 實(shí)驗(yàn)電路如下圖，實(shí)驗(yàn)電路如下圖，MC1496組成可控增益放大器，組成可控增益放大器，TL082的一半組成幅度檢波器，一半組成反饋控制器。調(diào)電位的一半組成幅度檢波器，一半組成反饋控制器。調(diào)電位器，使其動(dòng)臂的直流電壓為器，使其動(dòng)臂