东南大学模电实验实验七运算放大器及应用电路Word文档格式.docx

1、为什么？输入差模电压为0时，输出电压为-3.3536V。若要求输出电压为0，应将输入电压V3置为33.604V。B.观察运放输出电压的最高和最低电压，结合LM358P内部原理图所示电路分析该仿真结果的合理性。最低电压：-14.369V，最高电压：12.9402V。最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。IN+可对OUT下边的PNP管射级电流造成影响。IN+在很小的正电位时，输出为0，这导致了最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。输入失调电压 根据下图所示电路，仿真得到LM358P的输入失调电压VIO。R1=1k，R2=10，进行直流工作点仿真，并完成表1R1=10k，R2=100，进行直流工作点

2、仿真，并完成表2R1=100k，R2=1k，进行直流工作点仿真，并完成表3表1V3（V）V4（V）V5（V）V5-V4（V）-V3/（-R1/R2）（V）-3416.60-33.631233.6312-34.16687表2-3596.2-33.632533.6325-35.962表3-5388.47-33.614833.6148-53.8847根据上述仿真结果，给出运放的输入失调电压VIO。尝试设置V3=VIO，观察输出电压V（3）的变化。由上表可得，VIO=V+-V-=V5-V4=33.63V当V3=33.63V时，得三种情况的输出电压如下：R1=1k，R2=10R1=10k，R2=100R

3、1=100k，R2=1k-24.0352V-203.2571V-1.9955mV可见输出电压很小，可视为满足VIO条件（输出电压为零时在输入端所加的补偿电压）。什么原因导致了不同反馈电阻条件下计算得到的VIO存在较大的差异？实际测量中，若输入失调电压过小，需要通过测量输出电压并计算得到VIO时，电阻的选取上要注意什么？失调电压是输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，再加上负号，即为折算到输入端的失调电压。亦即使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压。运放的输入电阻不是无穷大，这导致了失调电压的存在。因此要尽量选择小电阻，减小分压的影响。增益带宽积GBP根据下图进行AC仿真，得到反馈放大器的幅频

4、特性曲线和相频特性曲线。标出增益降到最大增益值0.707倍时对应的频率，计算GBP。相频特性中标记主极点、次主极点的频率。仿真结果如下：-3dB的频率为9.85kHz。主极点频率9.85kHz，次主极点（相移180）频率100MHz。GBP=99.8986*9.8509k=984.091kHz若输入信号频率为100kHz，采用LM358P能得到的最高增益？当频率为GBP时，器件的增益下降到单位增益。即此时A=1。同时说明这个放大器最高可以以GBP的频率工作而不至于使输入信号失真。因此Avmax=GBP/100k=9.841dB。转换速率（压摆率）SRA.当输入为大信号时，运放限于电容充放电速度

5、出现失真，其输出电压能达到的最大变化速率定义为压摆率。根据下图进行瞬时分析（Transient Analysis）得到的结果得到SR。可见SR=dy/dx=496.74kB.将上图V3改为正弦信号，振幅10V，频率分别为1kHz和10kHz时得到相应的输入输出波形对照图，观察波形变化。1kHz：10kHz：其中红线（V（3）为输出电压，绿线（V（4）为输入电压。可见当信号频率越大，输出电压越滞后于输入电压，失真越明显。这是因为 =，因此频率越大，越大，电容充放电时间越长，输出电压滞后越明显。若本实验中的输入为正弦信号，振幅为10V，直流电压0V，Vom=SR，允许的最大输入信号频率？ =SR/

6、Vom=496.74k/10=49.674k rad/s f=/2=7.9kHz2.运放构成的应用电路。反向放大电路按下图参数进行瞬态仿真，用Tektronix示波器观察各节点波形。CH1 -输出端CH2 -负端CH3 -V3频率波形输出峰峰值10Hz9.99V100Hz9.991kHz9.94A.在不同输入信号频率条件下，负端电压（V（4）幅度一样吗？不一样。且信号频率越大，V（4）幅度越大。这是因为运放内部有电容，容抗受频率影响，频率越大容抗越小，输出电压幅度越大。B.输入信号频率1kHz时，运放的负端相位和输出信号相差约多少度？相差略小于，这是因为运放的不理想性。电压转换电路由运放和三极

7、管可以构成电压转换电路。可将某种直流电压转换为另一种直流电压。仿真任务：A.在图中参数条件下，扫描直流电压V1，电压范围4V15V，补偿0.01V，线性扫描。提交V（4）随V2变化曲线，并根据仿真结果确定电源电压V2的最低电压（输出电压下降1%的电源电压）。可见V2的最低电压为5.2218V。B.扫描负载R3，扫描范围101k，步长10，提交V4随V2的变化曲线。可见在上升过程中，同一V1时，R3越大，输出电压（4）越大；当V1达到约6V时，输出电压不再变化。本题电路如何改造后就能实现恒定电流输出？增加电流镜：DC sweep I（Q3c）：可见实现了恒定电流输出。整流电路如图为运放构成的整流

8、电路，运放的高增益使该电路能实现小信号幅度的整流，克服了二极管整流的导通电压问题。写出输出电压表达式，并画出传输特性。输入信号频率为1Hz，振幅分别为100mV、10mV、1mV时请通过瞬态仿真得到输出电压波形，与V3同时表示。100mV10mV1mV可见输入幅度越小，失真越严重。小信号输入时，如振幅为1mV，输出波形会严重失真，什么原因？如何更改参数减小失真？由于运放的非理想型，输入阻抗不是-，输入电压过小时，电流过小。改进方法：保持R1/R2值不变，减小阻值。下图为R1=20，R2=10，输入幅度1mV的Transient Analysis：可见失真度较R1=20k，R2=10k，输入幅度

9、1mV大大减小。3、硬件实验。实验任务：1.若二极管1N3064的导通电压VD（ON），请写出U2A输出的三角波的正峰值和负峰值电压表达式。正峰值=VD（ON）R6/R1负峰值=-VD（ON）R6/R12.写出U2A输出三角波的周期表达式T=4*R2*R6*C1/R13.若要求三角波频率100Hz，正负峰值2V，指标误差不超过10%。在面包板上搭电路，并通过测试确定R2、R6值，C1=100nF。提交节点8、节点10的示波器截图，测量频率、峰峰值。R2=8kR6=177k测试结果如下：CH1-节点10CH2-节点8可见U2A输出三角波，幅度为2.032V，T=（4480-2320）*5=10.

10、8sf=1/10.8=92.6Hz4.给电路施加调制信号V3，提交节点13和节点11波形。CH1-节点13CH2-节点115.将调制信号V3的交流幅度设为0，连续更改其直流电压记录LED1和LED2的亮度随该直流电压变化情况，并解释。 直流偏移为负且绝对值增大时，LED2变暗，LED1变亮；直流偏置小于-2000mV时LED2灭。直流偏移为正且绝对值增大时，LED1变暗，LED2变亮；直流偏置大于2000mV时LED1灭。 V3的交流幅度设为0时U3A为电压比较器，当输入电压大于2V时输出为低电平，LED2亮；当输入电压小于-2V时输出为高电平，LED1亮；输出信号为一周期信号且在同一周期内有正有负，由于信号周期过小，因此LED1和LED2看起来都亮。PWM调制对三角波的线性度要求较高，该实验如何提高这种线性度的？利用电容器的充放电过程中电流不变、电压线性增加来实现三角波的高线性度。