第3章模拟电子电路的设计型实验.ppt

1、第3章模拟电子电路的设定修正型实验3. 1放大电路的设定修正实验3. 2场效应管放大器的设定修正实验3. 3正弦波方波， 二角波函数信号发生器的设定修正实验3. 4具有恒流源的差动放大器的设定修正实验3. 5 RC有源滤波器的设定修正实验3. 6 OCL低频功率放大器的设定修正实验3. 7开关型直流稳压电源的设定修正和调整实验3. 8语音放大电路的设定修正实验3. 9侵入报警器的设定修正和调整实验3. 10水温测定11测定PTC空气加热器节能温控器的设定修正、实验3. 1放大电路的设定修正，另一方面，掌握实验目的(1)放大电路的设定修正方法。 (2)掌握放大电路各单元模块间的调试技术。 二、涉

2、及知识点集成运算放大器、滤波器及电子电路各模块间的协同调试技术。 三、如图3-1所示，对设定校正技术的要求是测量放大器由基本测量放大器、二次高通量有源滤波器、二次低通量有源滤波器这两部分组成。 返回下一页，测定实验3. 1放大电路的设定修正，输入1 .性能技术指标(1)阻抗Ri 1 m。 (2)电压放大率AV103 (即输入信号UiP-P=1 mV时，输出信号UoP-P1 V )。 (3)带宽B=10 Hz10 kHz 10 kHz。 (4)共模抑制比KCMRR 80 dB。 2、预习要求(1)编制实验方案，选择实验仪器。 (2)基于设定修正结果，制作设定修正报告。 前页，后页，换句话说，实验

3、3. 1测量放大电路的设定修正，四，设定修正原理和参考电路如图3-2所示，测量放大器由两个同相放大器和一个差动放大器组成。 该电路具有输入阻抗高、电压增益的调整容易、输出中包含共模信号等优点。 在第一级中，如图3-3所示，通过两个同相放大器并联连接的方式来构成同相并行差分放大器。 这个电路的输入电阻很大。 在没有连接r的情况下，因为该电路导入了串联负反馈，所以其差动模式输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都大。 加上电阻r，因为r小，所以r和Rid (或Ric )并联连接，该电路的输入电阻Rid 2R、共模输入电阻Ric R/2。 图3-3电路的差动模式电压增益为： (3-1)，测定前页、后页、

4、返回、实验3. 1放大电路的设定修正后，从式(3-1)可知，通过改变R1的电阻值可以改变电路的电压增益。 通常，使用电位计和固定电阻来代替R1。 调节电位器的电阻值可以改变电路的电压增益。 图3-3所示的同相并行差动放大器的优点在于，存在电压增益调节简单、输入电阻大、适合于不接地的“浮动”负载，共模信号以1: 1的比例传输到输出端的缺点。 测定放大器的第2级如图3-4所示，由集成运算放大器A3、R3、R4、R5、RP构成基本的差动放大器，其中R4=R5 RP。 该电路的差动模式输入电阻Ri=2 R3，共模式输入电阻Ric=R3 R4，差动模式电压增益=R4/R3。 因此，如图3-2所示的测定放

5、大器的差动模式电压增益为： (3-2)，前页、后页、返回、实验3. 1测定放大器电路的设定修正，在需要考虑放大电路的输入电阻和传感器的输出阻抗的匹配的情况下，可以使用专用的集成修正放大器，例如采用16脚的DIP陶瓷封装和20脚的LCC封装的2种封装构造。 可用于在苛刻的工作条件下需要高精度的数据收集系统。 输出偏移电压的漂移小于25 V/0C，最大非线性仅为0. 003 %。 图3-5 (b )是其基本连接方法，增益选择端x 10、x 100、x 1 000分别表示电压放大率为10、100和1 000。 R G2端子与任一端子连接时，可设定为所需的增益值。 例如，连接RG1和X1 000时，增

6、益值为1 000。前一页、后一页、空白、实验3. 1测量放大电路的设定修正、设定任意增益时，只需在RG1和RG2之间加入适当电阻值的RG即可。为了调节失调电压，在4脚、6脚之间插入10 k的电位计，在电位计的中间触头上连接正电源即可。 RG和增益g的关系是： G=1 (40K/RG)(3-3、设定修正调试时的注意事项(1)充分考虑电路的实际性能和方便的调试后进行设定修正。 注意增益的分配时，同相并联差动放大级的增益过大时，测量不容易，输出偏移电压变大。 R3、R4不能太小。 也请考虑前段运算放大器的负载能力。前页、后页、上页，实验3. 1测定放大电路的设定修正，(2)调试时逐段进行。 实验中的

7、交流信号ui是“浮动”信号，但由于调试的信号源的一端接地，另一端的输出多重叠直流电平，所以输入端的连接方法能够采用图3-6 (a )所示的电路，(3)测量高通滤波器的截止频率fL=10 Hz，uo与ui不同，此时观察到的是正椭圆。 六、写实验报告要求(1)设置修订过程。 (2)写出各项指标的测定方法、测定条件、测定结果。 (3)讨论实验中的缺陷、测试数据误差等。 前页，过目，实验3. 2场效应晶体管放大器的设定订正，一，实验目的(1)掌握场效应晶体管源极跟随器的设定订正技术(2)掌握场效应晶体管放大器的组装和主要性能残奥仪表的测试方法(3)场效应晶体管复合二、设定修正任务和技术要求使用场效应晶

8、体管3 DJ6 F设定修正源极跟随器，已知的条件是：UDD=12 V、RL=2 k、Ui=300 mV。 要求：(1)； (2) Ri 2 m、Ro 500kHz。 三、设定修正原理和参考电路设定修正原理(参照实验2. 3场效应晶体管基本放大电路)、下一页、结合实验3. 2场效应晶体管放大器的设定修正、2 .设定修正步骤(1)选择电路形式。 根据标题的要求，选择图3-7 (a )所示的结型场效应晶体管的源极跟随电路，使用晶体管特性图测定的3DJ6F的转变特性曲线如图3-7 (b )所示，有UP=-4V、IDSS3 mA。 (2)设定静态动作点和残奥仪表校正运算。 场效应晶体管的静态工作点的设定

9、通过传输特性曲线来进行。 根据如静态工作点q那样应该选择在特性曲线(1/3-1/2)的idss内的原则，对应的关残奥参数分别是：IDQ=IDSS /2=1. 5 mA、UGSQ=-1V。 因为能够从图3-7 (b )求出跨导： gm=ID/UGS=2(ms )，所以空带电压放大器gmRs1为：rs1/gm=0. 5 k，取RS。 在设RG1=68 k时，第一页、第二页、以及实验3. 2场效应晶体管放大器的设置校正为RG2=56 k。 其中RG1可由30 k的电阻串联100 k的电位计构成，静态动作点的调整容易。 从题意中求出Ri 2 m，得到：RG3Ri，RG3=2.2 m。 满足设定修订指标

10、的要求。前一页、后一页，换句话说，实验3. 2场效应晶体管放大器的设定修正，与晶体管放大器相比，场效应晶体管放大电路的输入阻抗高，其输入耦合电容C1的可取值铰链小，一般为0. 02 F左右，本设定修正场效应晶体管跟随器的输入阻抗高，但输出电阻并不低，远大于晶体管发射极跟随器。 通过采用图3-8所示的复合互补源极跟随器电路，可以得到低的输出电阻。 由图3-8得到： (3-4)式中R=R/RG1/RG2 (3-5)，前页、后页、返回、实验3. 2场效应晶体管放大器的设定修正、通过上述式，得到图3-8所示的电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro、电位若考虑晶体管3的3 CG21的be结电阻rbe=200

11、26/IE 1. 4 (k )，则通过式(3-4)式(3-7)得到：在前一页、下一页、返回、实验R=R/RG1/RG2=3(K )中，输入如果Ro=6x104，则场效应晶体管复合互补源极跟随器可以得到低输出电阻，在一些高灵敏度的测定器中，前页，后页，换句话说，实验3. 2场效应晶体管放大器的设定修正，四，电路的组装和调整1 .静态工作点的调整和调整静态UGS0V。 由于场效应晶体管的输入电阻Ri高，所以在测定UGS时，一般测定RG2两端的电压UG2、UGS=UG2。 用内阻高的数字电压校正测量直流电压UGQ、USQ，减小电压校正内阻对被测量电压的影响。 调整音量，使静态工作点UGQ、USQ和I

12、DQ满足设定修正要求。 经由耦合电容器C1输入的信号在源极跟随器的输出波形的上下出现明显的失真的情况下，表示电路设定的静态动作点不适当，应该重新调整静态动作点，使输出波不出现明显的失真。 如果输出波形的底部和顶部都有明显的变形，表示静态动作点的设定是适当的。上一页、下一页、上门、实验3. 2场效应管放大器的设定修订、2 .动态性能指标的调整和测试性能指标Ri、Ro、AV及频带BW的测试方法请参照实验2. 3。 由于场效应管的实际迁移特性和用图表测量的理论迁移特性存在一定的误差，所以5、设定修正任务使用场效应晶体管3DG6F设定源极跟随器，赋予条件：UDD=1. 5 V、RL=2 k、ui=50

13、0 mV，使AV1、Ri2M、ui=500 mV 前一页，上一页，实验3. 3正弦波、方波、二角波函数信号发生器的设定修正，一、设定修正任务是设定修正正弦波、方波、二角波函数信号发生器。 性能残奥仪表的设定修正请求： (1)频率范围：110 Hz 10100 Hz； (2)波形特性：的方波tr 1； 2角波UP-P=80，设定修正原理和参考电路1，设定修正原理有多种产生正弦波、方波、2角波的方式，例如，先产生正弦波，然后在整形电路中将正弦波变换为方波，在阶梯积分电路中将方波变换为三角波的电压比较器，在积分电路中产生三角波的方波，将三角波变换为正弦波返回下一页，实验3. 3正弦波、方波、二角波函

14、数信号发生器的设定修正也可以使用集成函数发生器ICL8038来产生三角波、正弦波、方波。 2 .方波一三角波产生电路图3-10出厂LM798虚线左侧所示的电路可以自动产生方波一角波，其中运算放大器选择通用双工(或A747 )。 集成输出A1、电阻R1、R2、R3和RP1构成具有正反馈过零的电压比较器，R1是平衡电阻。 A1的反相终止基准电压即U_=0，非反相终止输入电压UT比较器A1的输出电压Uo1的高电平等于正电源的电压UCC，低电平等于负电源电压uee (uee=UCC )。 在U U_=0的情况下，Uo1=UCC； 在U U_=0的情况下，Uo1=-UEE。前页、后页，换句话说，实验3.

15、 3正弦波、方波、二角波函数信号发生器的设定修正中，A1输出反转电压为(3-8)式中RP1是电位计的调整值。 若Uo1=UCC，则得到比较器A1的下阈值电位： (3-9)，若Uo1=-UCC，则得到比较器A1的上阈值电位： (3-10 )，若前一页、下一页、返回、其输入信号为方波uo1，则得到比较器A1的上阈值电位： (3-10 )。由于电压比较器A1与反相积分器A2首尾连接，所以形成闭环电路，自动产生方波一三角波，三角波的宽度为： (3-14 )，方波一角波的频率为： (3-15 )，前页、后页、返回、实验3 RP3调整输出二角波的宽度， RP4调整差动放大电路的对称性，并联电阻RE2是用于

16、减小差动放大器的线性区域的C3、C4、C5是隔直交电容，C6是滤波器电容，用于去除高次谐波成分，改善输出波形。 4 .确定电路形式采用图3-10所示的电路。 由于方波的宽度接近电源电压，因此电源电压UCC=12V、-UEE=-12V 5.校正主要元件残奥仪表的电压比较器A1和反转积分器周边元件的残奥仪表如下校正：在前一页、后一页、相当于实验3. 3正弦波、方波、方波R3=20 /(R3 RP1)10 k根据式(3-15 )的输出频率的表达式，在： (3-17 )为1 Hzf10 Hz时。前页、后页、相当于实验3. 3正弦波、方波、二角波函数信号发生器的设定校正，在10 Hz f100 Hz时，取得C1=F，实现频带的转换，R4、RP2所取的值不变，取得平衡电阻r5的二角波/正弦波转换电路的残奥平滑电容器C6； 根据输出高次谐波，一般设为C6=0. 1 F。 RE2=100与RP4并联连接，缩小差动放大器的线性区域。 差动放大器的静态工作点可以通过观测传输特性