模拟电子技术实验讲义(10)

图

7

－

4

微

分

电

路

图7－5 实际微分电路

三、实验仪器及设备

（1）低频信号发生器 1台 （2）晶体管毫伏表 1台

（3）双踪示波器 1台 （4）双路稳压电源 1台 （5）数字式万用表 l块 （6）微型计算机系统 1套

四、实验内容及步骤

1 积分器

实验电路按图7－6连接。

输人信号Ui为正弦信号，幅度为2V，频率分别为100Hz、500Hz，lkHz时，用双踪示波器同时观察Ui及Uo，记录Uo的幅度和Ui相的相位。

输人信号Ui为方波信号，幅度在±2V之间交替变化，频率为200Hz。用双踪示波器同时观

察Uo和Ui的波形，并记录幅度值。

图7－6 积分电路

2 微分器

实验电路按图7－7连接，为了防止振荡及噪声，实际电路中附加C2。

①在输人端加人正弦信号，其峰峰值为5V，频率分别为100Hz、200Hz、500Hz，用双踪示波器同时观察Ui和Uo，详细记录其峰值和相位。

②输人信号Ui改为三角波信号，其幅度为5Ⅴ，频率为500Hz，用双踪示波器观察Ui和Uo，详细记录输人和输出波形以及它们相互间的相位关系。

图7－7微分电路

3 设计反相积分器

设计一个反相积分器，积分时间常数为2ms。 （1）输入信号为方波，频率为1kHz，，幅度Up-p＝6V，观测输出信号的幅度，与理论

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值相比较。

（2）改变积分器的时间常数，使之增大或减小，观测输出信号的幅度的变化及失真情况，进一步掌握积分时间常数RC对输出的影响。

4 设计反相微分器

设计一个反相微分器，时间常数为1ms。 （1）输入信号为三角波，频率为1kHz，，幅度Up-p＝2V，观测输出信号的幅度，与理论值相比较。若输出有振荡，对电路进行改进，直至振荡基本消除。

（2）改变输入信号的频率，使之增大或减小，观测输出信号的幅度的变化及失真情况，进一步掌握当输入信号频率变化时微分器时间常数RC对输出的影响。

五、思考题

（l）运算放大器接成积分器时，在积分电容两端跨接电阻RF，试分析为什么能减少输出端的直流漂移？

（2）分析同相积分器的原理，并与反相积分器进行比较，分析有何优缺点。

实验八 集成运算放大器应用（三）——波形发生电路设计

一、实验目的

（1）学习用运放组成方波、三角波发生器。

（2）观测方波、三角波发生器的波形、幅度和频率。

（3）通过自行设计正弦波变三角波电路，进一步熟悉波形变换电路的工作原理及参数计算和调试方法。

二、实验原理

方波、三角波发生电路组成框图如图8－1所示。

图8－1 方波、三角波发生器组成框图

1 方波发生器

图8－2（a）是一种简单的方波发生器，电路由迟滞比较电路和积分电路构成。

图中运放和电阻R1、R2组成反相迟滞比较电路。通过正反馈网络R1、R2从输出电压取得基准电压VR。R、C组成积分电路，产生比较电压UC(t)。双向稳压管DZ和限流电阻R3组成双向限幅电路，控制输出幅度为±UZ。电路中输出电压波形Uo，电容两端电压UC的波

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形如图8－2（b）所示，由此可以计算出振荡周期为：

?R1T?2RCln?1?2?R2???? ?

图8－2 方波发生器

2 方波、三角波发生器

电路如图8－3（a）所示。图中运放A1和电阻R1、R2组成同相迟滞比较电路，运放A2

和电阻R、C组成反相有源积分电路。电路波形如图8－3（b）所示，由此可以计算出振荡周期为：

T?4RCR1 R2

图8－3 方波、三角波发生器

R的阻值在调整方波－三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。若要求输出频率范围较宽，可用C改变频率的范围，R实现频率的微调。

方波的输出幅值应近似等于电源电压＋UCC。三角波的输出幅值应不超过电源电压＋UCC。电阻R的值变化可以实现幅度微调，但会影响方波－三角波的频率。

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3 锯齿波发生器

对三角波发生电路作适当修改，使积分电路具有不同的充放电时间常数，便可构成锯齿波发生器。如图8－4所示。

图8－4 锯齿波发生器

三、实验仪器及设备

（1）低频信号发生器 1台 （2）晶体管毫伏表 1台 （3）双踪示波器 1台 （4）双路稳压电源 1台 （5）数字式万用表 l块 （6）微型计算机系统 1套

四、实验内容及步骤

1 测量方波－三角波发生器的参数

按实验电路图接线，构成方波－三角波发生器，用示波器观测Uo1和Uo2的波形。

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测量方波的幅值、频率及频率的调节范围。

测量三角波的峰值及峰值调节范围，并观察在调节三角波峰值时，波形有什么变化。

2 设计振荡频率为500Hz的方波发生器，输出幅度为±6V。设计电路，并用软件仿真确定电路中电阻、电容的值，按照设计的电路图搭接电路，达到设计要求。

3设计振荡频率为1kHz的三角波发生器或者锯齿波发生器，要求第一级输出的矩形波的占空比为20%。设计电路，并用软件仿真确定电路中电阻、电容的值，按照设计的电路图搭接电路，达到设计要求。

五、思考题

1 分析图8－4工作原理，导出电压（V）与频率的关系式。 2 设计一正弦波变换为三角波电路，要求如下：

（1）输人信号频率为500Hz、有效值在1V－3V范围内的正弦波。 （2）要求输出电压是峰峰值为6V的三角波，其频率与输人信号相同。

实验九 RC有源滤波电路设计

一、实验目的

（l）熟悉用运放构成有源低通、高通滤波器。 （2）掌握滤波器的设计方法。 （3）进一步熟悉幅频特性的测试。

二、实验原理

滤波器是模拟信号处理地常用单元。由R、C元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面。和无源滤波器相比，RC有源滤波器的主要优点是：截止频率（或中心频率）调节方便；可提供通带内一定的增益；输出阻抗低，便于级联组合为高阶滤波器，或由高通及低通滤波器组合成带通或带阻滤波器。但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。目前有源滤波器的最简工作频率只能达到lMHz左右。根据对频率范围的选择不同，可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。按滤波器逼近函数不同，又分巴特沃斯（Butterwoth）、切比雪夫（Chebyshev）滤波器和椭圆（Eliptic）滤波器。这里主要介绍通常具有最大平坦响应的巴特沃斯二阶滤波器的工程实用设计方法。 …… 此处隐藏：904字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……