实验5 用放的电压放大电路.doc

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1、实验5有源RC电压放大电路1.实验目的学习有源RC电压放大器。本实验有三个电路,同相输入放大器,反相输入放大器,三运放仪器放大器。2.实验仪器示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。3.预习内容1)阅读LF353的“数据手册”,了解LF353的性能。2)复习关于用运放和RC组成的电压放大器的理论知识。3)阅读本次实验的教材,学习关于计及运放频率特性的有源RC电路的分析方法。4.运算放大器与有源RC电路图5.1LF353的简化原理图图1是LF353数据手册中给出的简化原理图。由图可见,它可划分为三个单元电路。第一个单元是由漏极电流源I1、场效应管Q1、Q

2、2和源极恒流源负载(由Q3、D1、R1、R2组成)组成的差动放大器。容易看出,它有很高的输入电阻和很大的CMRR(共模抑制比)。第二个单元是由集电极电流源I2、第三个单元防输出交越失真二极管D2、D3、三极管Q4和交流电压负反馈电容C1组成。容易看出,它有很高的电压放大倍数。第三个单元是由Q5、Q6和防输出交越失真二极管D2、D3组成的甲乙类功率放大器。容易看出,它放大电流,使运放有一定的带负载能力,亦使运放的输出电阻足够小。通常,集成运放是高输入电阻、高电压放大倍数、低输出电阻的放大器。它由多个功能不同的放大单元电路级连组成。根据级连位置,在图1中称第一

3、级差动放大器为输入放大器或前置放大器,称第二级电压放大器为通道放大器,称第三级甲乙类功率放大器为输出放大器。显然,这三个放大单元电路在整个运放中的位置是不能改变的。通常,一个实用的放大器至少也应包括输入放大器、通道放大器和输出放大器。在已做过的四个实验中的放大电路都是放大单元电路,并不是一个实用的放大器。其中,实验1是没有交流负反馈的电压放大器,在实际中很少使用;实验2是有交流负反馈的电压放大器,可用做通道放大器;实验3是差动放大器,若去掉输入端的Rb1、Rb2,可用做输入放大器;实验4是甲乙类功率放大器,可用做输出放大器。理想运放有以下假设(并非是理想运

4、放的全部假设):1)开环增益无穷大,Aa0→∞。2)输入阻抗无穷大,Rai→∞。3)共模抑制比无穷大,CMRR→∞。4)输入失调电压为零,Vioff→0。5)输入失调电流为零,Iioff→0。6)输出电阻为零,Rao→0。以上假设使电路分析大大简化,得到的结果往往十分简洁。实际运放的前三项都不是无穷大,后三项也都不为零。在实际电路中,电路的实际性能指标与设计值之间有差别这是不可避免的,只要这种差别足够小,或在允许的范围内,就可以认可。例如:当运放的开环增益大于大于用运放构成的闭环放大器的闭环增益时,就可以认为运放的开环增益无穷大,即Aa0→∞。当运放输入端

5、所接电阻的阻值远小于小于运放输入电阻时,就可以认为运放的输入阻抗无穷大,即Rai→∞。当用运放构成的放大器的输入电阻远小于小于共模干扰源内阻时,就可以认为运放共模抑制比无穷大,即CMRR→∞。当运放直流闭环后,输入信号电压大于大于输入失调电压时,就可以认为运放的输入失调电压为零,即Vioff→0。当与运放输入端相连元件中的电流大于大于输入失调电流时,就可以认为运放的输入失调电流为零,即Iioff→0。当运放输出端所接负载电阻远大于大于运放输出电阻时,就可以认为运放的输出电阻为零,即Rao→0。在许多场合,理想运放的假设并不成立。例如:某运放在10KHz处的

6、开环增益为100,用该运放组成的反向输入放大器,用理想运放假设按闭环增益为20倍设计。当输入信号频率为10KHz时,放大器的实际放大倍数约为16倍。可见,这里就不能假设运放的开环增益为无穷大。某运放的CMRR为100dB,而要求设计的放大器输入阻抗大于2MW,共模抑制比大于93dB,这时候就不能假设运放的CMRR无穷大。某电压型运放的输出电阻为60W,通常要求负载大于等于2KW,运放才能正常工作,才能假设运放Rao→0。若负载电阻过小,例如,负载被误接为100Ω,则运放不能正常工作,还有可能损坏运放。实验6图6.1所示积分器,由于直流开环,运放直流开环增益

7、很大,运放输入端的直流失调电压将乘以开环放大倍数被放大,往往使输出直流超过运放的直流偏置电压,积分器因阻塞而不能工作。这时就不能假设运放输入失调电压为零。称由R、C和运放组成的电路为有源RC电路。这是一类广泛使用的电路。用运放和RC的电压放大器是有源RC电路中的一类电路。在电子专业教学计划中,通常“模拟电路”是第一门电子技术课。在此之前,学习者大都仅仅学习了“电路分析”或/和“电工学”,可能只有少数学校已讲授了“信号与系统”。所以,为了简化,在模拟电路课程中往往以“理想运放”为基础讲述有源RC电路。实际情况是:由“理想运放”导出的对有源RC电路的描述往往在

8、几KHz以上的频段上就与实际电路有差别,甚至有很大差别。电路实验课

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