集成运放同相放大器的带宽测量设计与仿真实验报告.doc

集成运放同相放大器带宽测量（设计和仿真）试验汇报 一、试验目标 1、熟悉放大器幅频特征测量方法。 2、掌握集成运算放大器带宽和电压放大倍数关系。 3、了解掌握Proteus软件基础操作和应用。 二、试验线路及原理 1、试验原理 （1）同相放大器 同相放大器又称同相百分比运算放大器，其基础形式图2.1所表示。输入信号Ui经R2加至集成运放同相端。Rf为反馈电阻，输出电压经Rf及R1组成分压电路，取R1上分压作为反馈信号加至运放反相输入端，形成了深度电压串联负反馈。R2为平衡电阻，其值为R2=R1//Rf。电压放大倍数为。输出电压和输入电压相位相同，大小成百分比关系。百分比系数（即电压放大倍数）等于1+Rf/R1,和运放本身参数无关。 图2.1 同相放大器 图2.2 某放大电路幅频特征 （2）基础概念 1）带宽 运放带宽是表示运放能够处理交流小信号能力。运放带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理信号频率范围，带宽越高，能处理信号频率越高，高频特征就越好，不然信号就轻易失真。 图2.2所表示为某放大电路幅频响应，中间一段是平坦，即增益保持不变，称为中频区（也称通带区）。在fL和fH两点增益分别下降3dB，而在低于fL和高于fH两个区域，增益随频率远离这两点而下降。在输入信号幅值保持不变条件下，增益下降3dB频率点，其输出功率约等于中频区输出功率二分之一，通常称为半功率点。通常把幅频响应高、低两个半功率点间频率定义为放大电路带宽或通频带，即BW=fH-fL。式中fH是频率响应高端半功率点，也称为上限频率，而fL则称为下限频率。通常有fLfH，故有BW≈fH。 2）单位增益带宽 运放闭环增益为1倍条件下，将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放输入端，伴随输入信号频率不停变大，输出信号增益将不停减小，当从运放输出端测得闭环电压增益下降3db（或是相当于运放输入信号0.707）时，所对应信号频率乘以闭环放大倍数1所得增益带宽积。单位增益带宽是一个很关键指标，对于正弦小信号放大时，单位增益带宽等于输入信号频率和该频率下最大增益乘积。 3）电压增益G 电压增益表示是放大电路对输入信号放大能力，使用表示方法是分贝表示法，其定义为：Gu=20lg（Uo/Ui）=20lgAu，单位是分贝，用符号dB表示。 4）放大器幅频特征 放大电路输出信号幅度和相位，会伴随信号频率改变发生改变，通常来说，在放大电路低频段和高频段和中频段相比，信号幅度会下降，也会产生一定相移。这就是放大电路频率特征，它分为幅频特征和相频特征两方面。幅频特征是描绘输入信号幅度固定，输出信号幅度随频率改变而改变规律。 5）带宽增益积 这是衡量放大器性能一个参数，表示增益和带宽乘积，这个乘积是一定。 6）本试验选择集成运放芯片UA741，引脚图以下图所表示。 图2.3 UA741引脚图 引脚作用为： 1、5脚为调零端；2脚为反相输入端；3脚为同向输入端；4较为负电源V-； 6脚为输出OUT；7脚为正电源V+；8脚空。 2、试验线路 图2.4 试验线路 三、试验内容及步骤 1、检验试验设备是否齐全，包含直流稳压电源、数字信号发生器、双踪示波器、万用表和对应电源线、输出线等，领取镊子、剪刀各一把，面包板一块，导线若干。 2、依据老师所发集成运放芯片TL082CN查阅芯片引脚图以下图所表示。 图3.1 TL082CN引脚图 芯片引脚功效以下表所表示。 表1 TL082CN引脚功效 3、确定测试放大倍数Auf为2、3、4时三组试验数据，选择R1=R2=10k，Rf分别为10k，20k，30k，依据原理图和芯片引脚图搭接电路，同时注意走线平整、美观。 4、开始搭接电路，首先在面包板上搭接同相放大电路。 （1）将芯片TL082CN插在面包板上，注意引脚编号。 （2）在引脚8引出+12V电源线，引脚4引出-12V电源线，引脚1经过30k电阻（即Rf）接引脚2，同时引脚1引出一根信号线接示波器，引脚2经10k电阻接地，地线引出，引脚3经10k电阻引出一根信号线接信号发生器。以下图所表示。 图3.2 面包板接线图 5、连接示波器、直流稳压电源、信号发生器和面包板上电路，将面包板上引出+12V、-12V电源线及地线和直流稳压电源相连，将示波器、信号发生器和引出对应信号线连接，并将示波器、信号发生器和直流稳压电源共地，以下图所表示。 图3.3 整体接线图 6、搭接电路完成，检验电路搭接是否正确，检验完成后接通示波器、信号发生器和直流稳压电源供电电源，开始调试。 7、调试直流稳压电源，使其输出+12V、-12V电源，以下图所表示。 图3.4 直流稳压电源 8、调试信号发生器，使其峰峰值为2V，即输出幅值为1V正弦信号，初始频率100H