1、返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系1实验目的实验目的o掌握运算放大器的主要性能参数的测试方法o掌握方波三角波函数发生器的设计方法与测试技术返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系24.3 集成运放的参数测试（集成运放的参数测试（P56)o 运放的直流误差特性参数运放的直流误差特性参数n 输入失调电压输入失调电压VIOn 输入失调电流输入失调电流IIOn 输入偏置电流输入偏置电流IIBo 运放的差模特性参数n 差模开环直流电压增益AVOn 增益带宽积AVBWo 运放的共模特性参数n 共模抑制比KCMRo 运放的大信号动态特性参数n 转换速率（摆动率）SR返回返回返回衡阳师范学院物理
2、与电子信息科学系3输入失调电压输入失调电压 VIO 当运放的两输入端加相同的电压或直接接地时为使输出直流电压为零，在两输入端间加有补偿直流电压VIO ,该VIO称为输入失调电压输入失调电压。VIO一般为一般为(120) mV，其值越小越好。其值越小越好。测试方法：测试方法： Rp 100k 15V R1 100 R3 100 RF 100k 15V vo 1IOo1FRVVRR返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系4输入失调电流输入失调电流IIO 当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流。即差称为输入失调电流。即 IIOI
3、B+-IB-，其中其中IB+为同相为同相输入端基极电流，输入端基极电流，IB-为反相输入端基极电流。为反相输入端基极电流。IIO一般为一般为 1nA10nA，其值越小越好。其值越小越好。测试方法：测试方法： Rp 100k 15V R1 100 R3 100 RF 100k 15V vo 32IOBB31VVIIIRR返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系5输入偏置电流输入偏置电流 IIBo 输入偏置电流输入偏置电流I IIBIB是指集成运放两个输入是指集成运放两个输入端静态电流的平均值。端静态电流的平均值。IIB=（IB+IB-)/2 Rp 100k 15V R1 100 R3 100
4、 RF 100k 15V vo 返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系64.3 集成运放的参数测试（集成运放的参数测试（P56)o 运放的直流误差特性参数n 输入失调电压VIOn 输入失调电流IIOn 输入偏置电流IIBo 运放的差模特性参数运放的差模特性参数n 开环差模直流电压增益开环差模直流电压增益AVOn 增益带宽积增益带宽积AVBWo 运放的共模特性参数n 共模抑制比KCMRo 运放的大信号动态特性参数n 转换速率（摆动率）SR返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系7开环差模直流电压增益开环差模直流电压增益AVO 指运放工作在线性区，在标称电源电压接规定负载，指运放工作在线
5、性区，在标称电源电压接规定负载，没有负反馈（开环）情况下的差模直流电压增益。没有负反馈（开环）情况下的差模直流电压增益。 选择电阻选择电阻 (R1+R2 ) R3。测试方法：测试方法： 信号源 vo 51k 1k R3 vi 51k R1 C 47F 51 vi R2 RF 15V 15V 51 Rp 注意：注意： 测量时，信号频率尽量测量时，信号频率尽量选低（选低（100Hz)，vi幅度幅度一般取几十毫伏。一般取几十毫伏。 增益通常用增益通常用dB（分贝）表示，即（分贝）表示，即 20lgAVO。 AVOoooi12VDiiii2VVVVRRAVVVVR 返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信
6、息科学系8增益带宽积增益带宽积 AVBW AVBW常数常数 通常运放的增益和带宽的乘积为常数，增益越高，通常运放的增益和带宽的乘积为常数，增益越高，带宽越窄。带宽越窄。 增益带宽积测量表增益带宽积测量表RFR1ViVoAV BWAVBW 110 k10 k 2100 k10 k 31 M10 k 信号源 vo vi R1 RF 15V 15V Rp=R1 RF CH1 CH2 示波器 测试方法：测试方法：返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系9思考题思考题o 已知正弦输入信号为 Vi20mV（有效值），负载阻抗 RL1 k，试设计一个反相放大器。要求如下：o 带宽不窄于 50 kHz，输
7、出信号不小于6V(有效值)，输入阻抗 Ri 40 k。 此放大器的 AVBW？ 能用一级完成吗？返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系104.3 集成运放的参数测试（集成运放的参数测试（P56)o 运放的直流误差特性参数n 输入失调电压VIOn 输入失调电流IIOn 输入偏置电流IIBo 运放的差模特性参数n 开环差模直流电压增益AVOn 增益带宽积AVBWo 运放的共模特性参数运放的共模特性参数n 共模抑制比共模抑制比KCMRo 运放的大信号动态特性参数n 转换速率（摆动率）SR返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系11共模抑制比共模抑制比KCMR Vi2V（有效值）、（有效值）
8、、f100 Hz 的正弦波。的正弦波。测试方法：测试方法： 信号源 vo 100k 100k R3 vi 100 R1 RF 15V 15V 100 R2 将运放的将运放的AVD与与AVC之比称为之比称为共模抑制比共模抑制比，单位，单位dB。KCMR愈大，表示放大器对共模信号（温度漂移、零愈大，表示放大器对共模信号（温度漂移、零点漂移等）的抑制能力愈强。点漂移等）的抑制能力愈强。VDCMRVC20lgAKA dB AVD = RF /R1AVC=Vo /Vi返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系124.3 集成运放的参数测试（集成运放的参数测试（P56)o 运放的直流误差特性参数n 输入
9、失调电压VIOn 输入失调电流IIOn 输入偏置电流IIBo 运放的差模特性参数n 开环差模直流电压增益AVOn 增益带宽积AVBWo 运放的共模特性参数n 共模抑制比KCMRo 运放的大信号动态特性参数运放的大信号动态特性参数n 转换速率（摆动率）转换速率（摆动率）SR返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系13转换速率（摆动率）转换速率（摆动率）SR在闭环状态下，输入为大信号（例如阶跃信号）时，在闭环状态下，输入为大信号（例如阶跃信号）时，放大电路输出电压对时间的最大变化速率。，称为放大电路输出电压对时间的最大变化速率。，称为转转换速率或摆动率换速率或摆动率，用，用SR表示，其单位为表
10、示，其单位为V/ s。测试方法：测试方法：SRV/ t 信号源 vo vi R1 RF 15V 15V Rp=RF R1 CH1 CH2 示波器 10k 10k voviVoottt注意：注意：用示波器用示波器 Cursor功能测试功能测试V、 t返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系14实验任务实验任务1 （P63）o 测量运放测量运放NE5532的性能参数的性能参数KCMR，记录表格，记录表格见表见表4.3.2，并与，并与P60表表4.3.1所示典型值比较；所示典型值比较；o 测量测量NE5532 的增益带宽积的增益带宽积AV*BW ，记录表，记录表格见表格见表4.3.3；o 测量测
11、量NE5532 的的SR。返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系15使用运放的注意事项（使用运放的注意事项（P60，自学），自学）注意：正、负电源千万别接反！注意：正、负电源千万别接反！稳压电源稳压电源12V12V 12V+12V返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系165.3 函数发生器设计（函数发生器设计（P96）o 函数发生器能自动产生方波函数发生器能自动产生方波-三角波三角波-正弦波正弦波o 组成框图如图组成框图如图5.3.1所示：所示： 比较器比较器 积分器积分器 差分放大器差分放大器 一、函数发生器的基本组成及主要性能指标一、函数发生器的基本组成及主要性能指标返回返回返
12、回衡阳师范学院物理与电子信息科学系175.3 函数发生器设计（函数发生器设计（P96）一、函数发生器的基本组成及主要性能指标一、函数发生器的基本组成及主要性能指标o 输出波形输出波形 正弦波、方正弦波、方 波、三角波波、三角波 等等o 频率范围频率范围 110 Hz , 10100 Hz , 1001 kHz , 110 kHz , 10100 kHz , 100 kHz 1 MHzo 输出电压输出电压 一般指输出波形峰一般指输出波形峰-峰值，即峰值，即 Vpp = 2Vmo 波形波形 特性特性 n表征正弦波特性的参数是非线性失真表征正弦波特性的参数是非线性失真 ，一般要求，一般要求 3%；n
13、表征三角波特性的参数是非线性系数表征三角波特性的参数是非线性系数 ，一般要求，一般要求 2%；n表征方波特性的参数是上升时间表征方波特性的参数是上升时间tr，一般要求，一般要求tr100ns(1kHz，最大输出时最大输出时)。返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系18二、方波二、方波- -三角波产生电路三角波产生电路比较器积分器同相迟滞比较器同相迟滞比较器将翻转条件将翻转条件V+ = V = 0代入代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRV o1132iaVRPRRV CC132T VRPRRV CC132TVRPRRV CC132TTT2 VRPRRVVV 比较器的门
14、限宽度比较器的门限宽度 VT 为为 vo1 VT VT+ VCC VEE via o 返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系19二、方波二、方波- -三角波产生电路三角波产生电路比较器积分器同相迟滞比较器同相迟滞比较器反相积分器反相积分器将翻转条件将翻转条件V+ = V = 0代入代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRV o1132iaVRPRRV CC132T VRPRRV CC132TVRPRRV )()( )(d )(10C2224CC0C2241o2o210tvtCRPRVtvtRPRvCvtt 返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系20l a点闭合，形
15、成闭环电路点闭合，形成闭环电路 ，则自动产生方，则自动产生方 波波-三角波。三角波。方波-三角波的工作过程：l 输出输出vo1为高电平（为高电平（+VCC) ，比较器门限比较器门限 电电 压为压为 VT- 。这。这时积分器开始反向积分，三角时积分器开始反向积分，三角波波vo2 线性下降线性下降。l 当当vo2下降到下降到VT- 时，比较器时，比较器翻转，输出翻转，输出vo1由高电平跳到由高电平跳到低电平低电平,门限门限 电电 压为压为 VT+ 。这。这时积分器又开始正向积分，时积分器又开始正向积分，vo2线性增加线性增加。l 如此反复，就可自动产生方如此反复，就可自动产生方 波波-三角波。三角
16、波。tvO10vO20tVT-VT+返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系21方方 波波-三角波的幅度和频率三角波的幅度和频率l 三角波三角波正、负幅度正、负幅度：l方波方波幅度：幅度： 略小于略小于 +VCC 和和-VEE就是比较器门限电压就是比较器门限电压CC132o2mVRPRRV 2o2ppTCC312RPRVVVR l 方方 波波-三角波频率：三角波频率：213224)(41RRPRCRPRf 132242)(4RPRCRPRRT 返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系22方方 波波-三角波的幅度和频率三角波的幅度和频率l 三角波三角波正、负幅度正、负幅度：CC132o2
17、mVRPRRV l 方方 波波-三角波三角波频率频率：213224)(41RRPRCRPRf 方波的幅度由方波的幅度由+VCC 和和 VEE决定；决定； 三角波幅度可由三角波幅度可由RP1进行调节，但会影响频率；进行调节，但会影响频率； 调节调节RP2，可调节频率，且不会影响三角波幅度，可用，可调节频率，且不会影响三角波幅度，可用 RP2实现频率微调实现频率微调，用用C2改变频率范围改变频率范围。l 结论：结论：返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系23三、设计任务（三、设计任务（P103） ： 方波方波-三角波函数发生器设计三角波函数发生器设计o 已知条件：运放已知条件：运放 NE55
18、32 一只一只o 性能指标要求性能指标要求:返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系24测试内容与要求测试内容与要求o 测量性能指标，将测量数据填入自拟表格中，并对结果进行误差分析o 在不同的频率范围档，选取一个频率值，画出方波-三角波波形，并标出电压幅值和周期返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系25四、方四、方 波波-三角波发生器的装调三角波发生器的装调o 由于比较器由于比较器A1与积分器与积分器A2组成正反馈闭环电路，同组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路需同时安时输出方波与三角波，故这两个单元电路需同时安装。装。o 注意注意: 在安装电位器在安装电位器R
19、P1与与RP2之前，先将其调整到之前，先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。设计值，否则电路可能会不起振。o 如果电路接线正确，则在接通电源后，如果电路接线正确，则在接通电源后，A1的输出的输出vo1为方波，为方波，A2的输出的输出vo2为三角波。为三角波。o 在频率较低时，微调在频率较低时，微调RP1，使三角波输出幅度满足设，使三角波输出幅度满足设计指标要求。计指标要求。o 再调节再调节RP2，则输出频率连续可变。，则输出频率连续可变。返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系26五、注意事项五、注意事项1.组装电路前须对所有电阻逐一测量，作好记录。 2.集成运算放大器的各个管脚不要接
20、错，尤其是正、负电源不能接反，否则极易损坏芯片。NE5532返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系27验收要求验收要求o 输出方波和三角波峰峰值满足设计要求输出方波和三角波峰峰值满足设计要求o 通过选择合适的通过选择合适的C，工作频段正确，工作频段正确o 调节调节RP2，输出频率在指定频段连续可调，输出频率在指定频段连续可调，调节范围正确调节范围正确o 波形记录坐标系，关键参数完整波形记录坐标系，关键参数完整o 电路安装整齐，所有器件和引线的安装横平电路安装整齐，所有器件和引线的安装横平竖直，紧贴面包板，如果出现飞线，则不予竖直，紧贴面包板，如果出现飞线，则不予验收，请同学们注意验收，请同学们注意精品课件精品课件！精品课件精品课件！返回返回返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系30六、下阶段实验（六、下阶段实验（16-18周）周）o 音响放大器设计与调试o 话音放大电路设计
