【模电实验】【超值1 + 1】【验证性实验——比例、求和运算电路实验】【验证性实验——各种非正弦信号发生器实验】

实验6-1 验证性实验——比例、求和运算电路实验

1. 反相比例放大电路实验

参照下图连接电路，确认无误后接通电源
在这里插入图片描述
其中仿真图如下：

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测量静态工作点

根据表 4.6.1 中的参数对电路直流工作点进行测量，将结果记入表中，并与仿真结果进行比较

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实际搭建电路如下：

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表 4.6.1 静态工作点实验数据

	$U_+/mV$	$U_-/mV$	$U_o/mV$
仿真值	0.329	0.154	-1.381
测量值	0.152	0.150	-0.555

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放大倍数的分析

用信号发生器输出 $f = 1kHz, U_i = 100mV$ 的正弦信号加在放大器的输入端，用示波器观察输出波形，注意输入输出的相位关系，测量输出幅度，计算放大倍数

将结果与仿真和估算的结果进行比较

仿真波形如下：

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实际测量波形如下：

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放大倍数约为7

输入电阻、输出电阻的测量

在放大器的输入端加入 $f = 1kHz, U_i = 100mV$ 的正弦信号，测量输入电阻，测量方法同工发射极放大电路

输出电阻的测量条件与输入电阻相同，方法同共发射极放大电路

经过计算输入电阻约为43kΩ

输出电阻约为10kΩ

频率特性的分析

在放大器的输入端加入 $U_i = 100mV$ 的正弦信号，改变信号频率，保持 $U_i = 100mV$ 不变，按照表 4.6.2 中的参数进行测量，将测量结果记入表中

仿真可得：

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实际测量个别波形如下：

10Hz:

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100kHz:

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800kHz:

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从表中找到是电压放大倍数降为中频段时的 0.707 倍时的上限频率 $f_H$

表 4.6.2 反相放大器的频率特性

频率	10 Hz	100 Hz	1 kHz	100 kHz	300 kHz	500 kHz	800 kHz	1 MHz	10 MHz	100 MHz
$U_o/mV$	726	717	691	700	655	230	118	57	36	13
$A_{uf}$	7.26	7.17	6.91	7	6.55	2.3	1.18	0.57	0.36	0.13

2. 同相比例放大电路实验

根据下图连接电路，检查无误后接通电源

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仿真图像如下：

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仿真结果如下：

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仿照反相比例放大电路的实验过程进行参数测试，记录测试结果

静态工作点实验数据

	$U_+/mV$	$U_-/mV$	$U_o/mV$
仿真值	0.329	0.154	-1.381
测量值	0.412	0.143	-1.131

放大倍数约为8

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输入电阻为无穷大，输出电阻约为10kΩ

同相放大器的频率特性

频率	10 Hz	100 Hz	1 kHz	100 kHz	300 kHz	500 kHz	800 kHz	1 MHz	10 MHz
$U_o/mV$	199	841	819	721	236	123	68	49	11
$A_{uf}$	1.99	8.41	8.19	7.21	2.36	1.23	0.68	0.49	0.11

3. 反相求和运算电路实验

根据下图连接电路，检查无误后接通电源

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仿真图如下：

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在放大器的输入端加入 $f = 10 kHz, U_{i1} = 100 mV$ 的正弦信号和 $f = 1kHz, U_{i2} = 200mV$ 的方波信号，用示波器观察输出波形，注意输入，输出的相位关系，测量输出幅度，记录输入，输出波形及其幅度，分析输入，输出之间的函数关系，并与仿真和估算的结果进行比较

仿真波形如下：

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实际电路如下：

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实测波形如下：

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4. 同相求和运算电路实验

根据下图连接电路，检查无误后接通电源

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实测条件如下：

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波形如下：

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思考题

理想运算放大器的性能指标有哪些？

开环放大倍数无穷，输入电阻无穷，输出电阻为0

在比例放大电路中，流经电阻 $R_p$ 的电流为0，在该电阻上不会产生压降，因此电路的放大倍数与该电阻无关，实验电阻可以省去，这种说法对吗？为什么？

不正确，虽然放大倍数与之无关，但是不可以省去，其作为平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，使电路结构更加对称

比例放大电路的带负载能力很强，体现在何处？

输出电阻小

比例放大电路的精度与哪些因素有关？

共模抑制比，电阻选型的精度，阻值随温度的漂移量，平衡电阻的精度，运放的失调电流，失调电压

为什么不需要分析比例放大电路的下限截止频率？

不需要

反相求和电路与反相放大电路在电路结构和运算函数关系上有何异同？有何规律可循？

反相放大电路的输出与输入之间是一个比例运算式，而反相求和电路的输出与输入之间是一个线性计算式，在电路结构上输入信号均加在了集成运放的反相输入端

同相求和电路与同相放大电路在电路结构和比例系数上有何异同？有何规律可循？

同相放大电路的输出与输入之间是一个比例运算式，而同相求和电路的输出与输入之间是一个线性计算式，在电路结构上输入信号均加在了集成运放的同相输入端

实验7-1 验证性实验——各种非正弦信号发生器实验

崇新21 赵振 202100120062

方波发生器实验

参照下图搭建电路，检查无误后接通电源

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依照仿真过程，利用双踪示波器测量输出波形，记录测试结果并与仿真结果、估算结果进行比较

仿真结果如下：

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方波周期约为2.2ms

实测结果如下：

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占空比可调的矩形波发生器实验

参照下图搭建电路，检查无误后接通电源

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依照仿真过程，利用双踪示波器测量输出波形，记录测试结果并与仿真结果、估算结果进行比较

仿真结果如下：

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实测结果如下：

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周期约为20ms,占空比约为51%

三角波，方波发生器实验

参照下图搭建电路，检查无误后接通电源

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依照仿真过程，利用双踪示波器测量输出波形，记录测试结果并与仿真结果、估算结果进行比较

仿真结果如下：

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实测结果如下：

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方波周期约为4ms,三角波输出幅值约为5V

思考题

非正弦波信号发生器由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

电压比较电路，反馈网络，延迟环节或积分环节等

方波发生器电路中的节点4的波形是不是三角波？为什么？

不是，电容的充放电过程可以近似用指数式模拟

方波三角波发生器的原理电路中改变方波三角波发生器的振荡周期为什么用改变积分参数 R 或 C 的大小实现，而不用改变 R1、R2 的大小来实现?

周期 T 和 R、C、R1、R2 都有关系，但是一旦改变 R、R2 的大小会改变三角波的幅值，因此若只想改变三角波的周期，应该改变 R 或 C 的大小

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