20xx实验五+音响放大器设计(吴健雄)

实验五 音响放大器设计

【实验内容】

设计一个音响放大器，性能指标要求为：

功能要求                    话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作)
额定功率                     ≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗                     10Ω
频率响应                     fL≤50Hz        fH≥20kHz
输入阻抗                     ≥20kΩ

话音输入灵敏度           ≤5mV

音调控制特性(扩展)     1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围

1.   基本要求

功能要求                    话筒扩音、音量控制、混音功能
额定功率                     ≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗                     10Ω
频率响应                     fL≤50Hz        fH≥20kHz
输入阻抗                     ≥20kΩ

话音输入灵敏度           ≤5mV

2.   提高要求

音调控制特性       1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。

3.   发挥部分

可自行设计实现一些附加功能

【实验目的】

1.   了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。

2.   系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。

3.   通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。

【实验要求】

1.   实验要求：

(1)  根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。

(2)  利用EDA软件进行仿真，并优化设计。

(3)  实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。

(4)  按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。

(5)  撰写实验报告。

2.   说明

要求先用软件设计并仿真，然后硬件实现。

【教学指导】

1.   明确设计任务要求, 确定总体方案

对系统的设计任务进行具体分析，充分理解题目的要求、每项指标的含义。

针对系统提出的任务、要求和条件，查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选取合适的方案。

将系统分解成若干个模块，明确每个模块的功能、各模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流向等等。构建总体方案与框图，清晰地表示系统的工作原理、各单元电路的功能、信号的流向及各单元电路间的关系。

2.   关于自激

1)   自激：由于功放级输出信号较大，对前级容易产生影响，引起自激。因此功率放大器的安装调试对布局和布线的要求很高，安装前要根据所设计的电路对整机线路进行合理布局，级和级之间要分开，每一级的地线要接在一起，同时要尽量短，否则很容易产生自激。自激分高频自激和低频自激

①   高频自激：集成块内部电路多极点引起的正反馈易产生高频自激，常见高频自激现象如下图所示，可以加强外部电路的负反馈（如外接电容负反馈等）予以抵消。

②   低频自激：常见的现象是电源电流表有规则地左右摆动、或输出波形上下抖动。产生的主要原因是输出信号通过电源及地线产生了正反馈，可以通过接入RC去耦滤波电路消除。

3.   提高部分电路的设计

关于音调电路的实现方法，可自行查阅相关资料，尽量不采用专用处理芯片。

【实验方案】

1．   音响放大器原理框图如下图5.1所示：

图5.1 音响放大器原理框图

2．  话音放大器：

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20k。(亦有低输出阻抗的话筒如20Ω、200Ω等)，所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到20kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

3．  混合前置放大器

混合前置放大器的作用是将放大后的话音信号与Line In信号混合放大，起到了混音的功能。（Line In信号可以用一般的MP3输出）

4．  功率放大

       功率放大器（简称功放）的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常用形式有OTL电路和OCL电路等。有用专用集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器。

       由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器电路如图5.2所示。其中，运放为驱动级，晶体管T1~T4组成复合式晶体管互补对称电路。

图5.2 集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器电路

（1）       电路工作原理

三极管T1、T3为相同类型的NPN管，所组成的复合管仍为NPN型。T2、T4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只管决定，即为PNP型。R4、R5、RP2及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路，静态时支路电流I0可由下式计算：

式中，VD为二极管的正向压降

       为减小静态功耗和克服交越失真，静态时T1、T2应工作在微导通状态，即满足下列关系：

          VAB ≈ VD1 + VD2 ≈ VBE1 + VBE2

称此状态为有甲乙类状态。二极管D1、D2与三极管T1、T2应为相同类型的半导体材料。RP2用于调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或1KΩ电位器（最好采用精密可调电位器）。搭装电路时首先应使RP2的阻值为零，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因RP2的阻值较大而使复合管损坏。

       R6、R7用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆。R8、R9为负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，一般为几欧姆。R10、R11称为平衡电阻，使T1、T2的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。R12、C3称为消振网络，可改善负载为扬声器时的高频特性，因扬声器呈感性，易引起高频自激，并入此容性网络可使等效负载呈阻性。此外，感性负载易产生瞬时过压，有可能损坏晶体三极管T3、T4。R12、C3的取值视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好。一般R12为几十欧姆，C3为几千皮法至0.1微法。

       功放在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号Vi为正半周时，运放的输出电压VC上升，VB亦上升，结果T2、T4截止，T1、T3导通，负载RL中只有正向电流IL，且随Vi增加而增加。反之，当Vi为负半周时，负载RL中只有负向电流I L且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi变化一周时负载RL才获得一个完整的交流信号。

（2）       静态工作点设置

设电路参数完全对称。静态时功放的输出端O点对地的电位应为零，即VO=0，常称0点位“交流零点”。电阻R1接地，一方面决定了同相放大器的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即V+=0 。由于运放的反相端经R3、RP1接交流零点，所以V-=0 。故静态时运放的输出Vo=0 。调节RP1电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由I0决定，I0过小会使晶体管T3、T4工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，I0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功放，一般取I0 = 1mA ~ 3mA，以使T3、T4工作在甲乙类状态。

（3）       设计举例

试设计一功率放大器

已知条件：RL = 8Ω, Vi = 200mV，+VCC = +12V，-VEE = -12V。

性能指标要求：Po ≥ 2W，γ＜ 3%（1kHz正弦波）。

解：采用如图所示电路，集成运放用μA741，其他器件如图所示。功放的电压增益

若取R2 = 1kΩ，则R3 + RP1 = 19 kΩ.现取R3 = 10 kΩ,RP1 = 47kΩ。

如果功放级前级是音量控制电位器（设 4.7 kΩ），则取R1 = 47kΩ以保证功放级的输入阻抗远大于前级的输出阻抗。

若取静态电流Io = 1mA，因静态时Vo = 0，由式（1）可得

 （设RP2 = 0）

                 

则    R4 = 11.3 kΩ  取标称值 11 kΩ。

其他元件参数的取值如图所示。

注：图中D1、D2为1N4148；T1为9013，T2为9012；T3、T4为8050。

仿真中三极管替代原则：注意耐压、电流、功率、频率即可。

其中

            最大电压（VCEO）  最大电流（IC）  耐受功率（PC）  最高工作频率

9012          20V                            0.5A            0.6W                 

9013          20V                            0.5A            0.6W                 

8050          50~200V                  1A             1.5W                 

【实验要求】

1、    搭试完成预习要求中音响放大器。

2、    测量并记录相关性能指标参数：

①       额定功率：音响放大器输出失真度小于某一数值时的最大功率称为额定功率，其表达式为：PO=VO2/RL，式中，RL为额定负载阻抗，VO为RL两端的最大不失真电压有效值。测量时函数发生器输出fi=1kHz正弦波作为音响放大器的输入信号，功率放大器的输出端接额定负载电阻，如有音调控制器，控制器的两个电位器调节到中间位置，音量控制电位器调到最大值，用双踪示波器观察Vi及Vo的波形，失真度测量仪监测Vo的波形失真（无失真度仪可用肉眼观察无明显失真）。逐渐增大输入电压Vi，直到输出的波形刚好不出现削波失真，此时对应的输出电压为最大输出电压，同时可算出额定功率值。

②       频率响应：调节音量旋钮使输出电压约为最大输出电压的50%， Vi=5mV，测量方法和其他实验中幅频特性曲线的测量方法相同。

③       输入阻抗：从音响放大器输入端(话音放大器输人端)看进去的阻抗称为输入阻抗，测量方法和放大器的输人阻抗测量方法相同。

④       输入灵敏度：使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压有效值称为输入灵敏度。测量时函数发生器输出fi=1kHz正弦波作为音响放大器的输入信号，功率放大器的输出端接额定负载电阻，如有音调控制器，控制器的两个电位器调节到中间位置，音量控制电位器调到最大值，测量方法是，使Vi从零开始逐渐增大，直到Vo达到额定功率值时所对应的输入电压值即为输入灵敏度。

⑤       噪声电压：音响放大器的输入为零时，输出负载RL上的电压称为噪声电压，测量时功率放大器的输出端接额定负载电阻，如有音调控制器，控制器的两个电位器调节到中间位置，音量控制电位器调到最大值，输入端对地短路，用示波器观测输出负载RL端的电压波形，用交流毫伏表测量其有效值。

⑥       整机效率：在输出额定功率的情况下，将电流表串入VCC支路中，测得总电流I，则效率为

⑦       音调控制特性（扩展）：音调控制级输入端接入100mV、1kHz正弦波，测量音调控制级的输出信号，计算增益；再将低音音调控制电位器分别旋至最左端和最右端，频率从10Hz至1kHz变化，记下对应的电压增益。同样，测高频特性时是将低音音调控制电位器分别旋至最左端和最右端，频率从1kHz至20kHz变化，记下对应的电压增益.最后定量绘制音调控制特性曲线。

3、    整机信号试听，用8Ω、4W的扬声器代替负载电阻RL，进行以下功能试听：

①       话音扩音：将低阻话筒接话音放大器的输人端，应注意，扬声器输出的方向与话筒输入的方向相反，否则扬声器的输出声音经话筒输人后，会产生自激啸叫。讲话时，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。

②       Mp3音乐试听：将MP3输出的音乐信号，接入混合前置放大器，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。

③       混音功能：MP3音乐信号和话筒声音同时输出，扬声器传出的声音应清晰，适当控制话音放大器与Line In输出的音量电位器，可以控制话音音量与音乐音量之间的比例。

④       音调控制（提高）：改变音调控制级的高低音调控制电位器，扬声器的输出音调发生明显变化。

【实验注意事项】

1、    音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布线，功放级应远离输人级，每一级的地线尽量接在一起、连线尽可能短，否则很容易产生自激。    安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放管、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。

2、    搭试电路时要用分立元件在面包板上完成，电路的元件布局按照集成电路内部电路结构安排，器件之间的连接也尽量用器件管脚连接，尽量不要用实验箱上的元件和长连接线，否则很容易产生自激振荡。

3、    电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标测试。

4、    分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测量该级输出端对地的直流电压。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求。

5、    单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大变化，甚至两级不能进行级联。产生的主要原因：一是布线不太合理，形成级间交叉耦合，应考虑重新布线；二是级联后各级电流都要流经电源内阻，内阻压降对某一级可能形成正反馈，应接RC去耦滤波电路。R一般取几十欧姆，C一般用几百微法大电容与0.1μF小电容相并联。

6、    仔细参看教材56页的注意事项，产生自激振荡后可参看设计提示的相关内容进行调节。

7、    在最大输出电压测量完成后应迅速减小输入电压，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。

【报告要求】

1.   实验项目名称。

2.   实验内容及要求

分析项目的功能与性能指标。

3.   电路设计，包括：

(1)  电路设计思想，电路结构框图与系统工作原理。

(2)  各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明。

(3)  电路的仿真与优化。

4.   画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。

5.   制定实验测量方案。

6.   安装调试，包括：

(1)  使用的主要仪器和仪表。

(2)  调试电路的方法和技巧。

(3)  测试的数据和波形并与设计结果比较分析。

(4)  调试中出现的故障、原因及排除方法。

6.   总结

(1)  阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。

(2)  总结设计电路和方案的优缺点。

(3)  指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。

(4)  实验的收获和体会。

7.   列出系统需要的元器件清单。

8.   参考文献。

【实验考核】

1.   实验考察内容：

(1)  电路图与原理分析。

(2)  电路仿真运行结果。

(3)  硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析。

(4)  实验报告。

2.   实验结束需要提交的材料：

(1)  仿真电路图

(2)  硬件实物

(3)  实验报告

【提供主要器件】

运放uA741；二极管4148或4001；三极管9012、9013、8050；电阻电容等。

 

第二篇：20xx实验一运算放大器的基本应用(吴健雄)最终版

实验一  运算放大器的基本应用

一、基本信息

实验时数：         6+3学时

实验时间：         第4-5周完成，

报告提交：         第6周内提交实验报告

实验检查：         实验验收，提交实验报告

二、实验内容

1.  基本要求：

内容一：

反相输入比例运算电路各项参数测量实验（预习时，查阅uA741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义）。

图1.1  反相输入比例运算电路

(1)    图1.1中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。按图连接电路，输入直流信号Ui分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同Ui时的Uo值，列表计算Au并和理论值相比较。其中Ui通过电阻分压电路产生。

(2)    Ui输入0.2V（有效值）、 1kHz的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时不需要接电阻分压电路。

(3)    输入信号频率为1kHz的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输出电压值。加重负载（减小负载电阻RL），使RL＝220Ω，测量最大不失真输出电压，并和RL＝100 kΩ数据进行比较，分析数据不同的原因。（提示：考虑运算放大器的最大输出电流。）

(4)    用示波器X-Y方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性的斜率和转折点值。

(5)    电源电压改为±12V，重复(3)、(4)，并对实验结果结果进行分析比较。

(6)    保持Ui＝0.1V不变，改变输入信号的频率，在输出不失真的情况下，测出上限频率fH并记录此时的输入输出波形，测量两者的相位差，并做简单分析。

(7)    将输入正弦交流信号频率调到前面测得的fH，逐步增加输入信号幅度，观察输出波形，直到输出波形开始变形（看起来不象正弦波了），记录该点的输入、输出电压值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析，并和手册上的转换速率值进行比较。

(8)    输入信号改为占空比为50%的双极性方波信号，调整信号频率和幅度，直至输出波形正好变成三角波，记录该点输出电压和频率值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析（这是较常用的测量转换速率的方法）。

(9)    RF改为10 kΩ，自己计算RP的阻值，重复（6）（7）。列表比较前后两组数据的差别，从反相比例放大器增益计算、增益带宽积等角度对之进行分析。并总结在高频应用中该如何综合考虑增益带宽积和转换速率对电路性能的影响。

内容二：

设计电路满足运算关系Uo=-2Ui1+3Ui2（预习时设计好电路图，并用Multisim软件仿真),Ui1接入方波信号，方波信号从示波器的校准信号获取（模拟示波器Ui1为1KHz、1V（峰峰值）的方波信号，数字示波器Ui1为1KHz、5V（峰峰值）的方波信号），Ui2接入5kHz，0.1V（峰峰值）的正弦信号，用示波器观察输出电压Uo的波形，画出波形图并与理论值比较。实验中如波形不稳定，可微调Ui2的频率。

2.  提高要求：

     设计一个比例-积分-微分运算电路。满足运算公式   

写出具体的设计过程，比例、积分、微分的系数可以有所不同，请考虑不同的系数对设计输出有何影响？

3.  创新要求：

运用放大器的线性特性自行设计一个有意义的电路。

三、实验要求

1.    设计反向比例放大电路，计算电路中各元件参数。

2.    在Multisim软件平台中对所设计的电路作仿真，调整参数。其中阻容元件参数必须符合电阻、电容参数规范。

3.    在面包板上搭试、调试电路。

4.    测量反向比例放大电路的各项参数，包括增益、幅频特性、传输特性曲线、带宽的测量方法。

5.    用运算放大器设计反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的方法及实验测量技能。

四、设计指导

1.    电压增益（电压放大倍数Au）测量方法

电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。实验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要注意表笔的正负。

交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器测量输入电压Ui（有效值）或Uim（峰值）或Uip-p（峰-峰值）与输出电压Uo（有效值）或Uom（峰值）或 Uop-p（峰-峰值），再通过计算可得。测试框图如图1.2所示，其中示波器起到了监视输出波形是否失真的作用。

图1.2  电压增益（电压放大倍数Au）测量

2.    用示波器测量电压传输特性曲线的方法

双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y方式进行直接观察。

手工逐点测量法：可以在输入端加一个输入信号，逐步改变输入端电压，每改变一次记录一个输出电压值，最后把所有测量所得数据记录在坐标纸上，所有的点连接起来就是电压传输特性曲线。这种测量方式最大的优点是设备简单，只要有信号源和电压表就可以了，缺点是繁琐，同时由于是取有限的点进行测量，有可能丢失比较重要的信息点，所以测量精度有限。

示波器X-Y方式直接观察法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以测量相关参数。测量方法如图1.3所示。

图1.3电压传输特性曲线测量

具体测量步骤如下：

(1)  选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围相同，太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全反应电路的传输特性。

(2)  选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低则使显示的波形闪烁，都会影响观察和读数。一般取50～500Hz即可。

(3)  选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC，比较容易忽视的是在X-Y方式下，X通道的耦合方式是通过触发耦合按钮来设定的，同样也要设成DC。

(4)  选择示波器显示方式，示波器设成X-Y方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆时针旋到底就是X-Y方式；对于数字示波器，按下“Display”按钮，在菜单项中选择X-Y。

(5)    进行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时应该能看到一个光点，调节相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1通道接地，此时显示一条竖线，调节相应位移旋钮，将其调到和Y轴重合，然后将CH1改成直流耦合，CH2接地，此时显示一条水平线，调节相应位移旋钮，将其调到和X轴重合。

3.    参数定义

(1)  开环带宽BW

        集成运放的开环电压增益下降3dB(或直流增益的0.707倍)时所对应的信号频率称为开环带宽。

(2)  单位增益带宽GW

        集成运放在闭环增益为1倍状态下，当用正弦小信号驱动时，其闭环增益下降至0.707倍时的频率。当集成运放的频率特性具有单极点响应时，其单位增益带宽可表示为

                   

式中，是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值。          

(3)  转换速率（或电压摆率）

        在额定的负载条件下，当输入阶跃大信号时，集成运放输出电压的最大变化率称为转换速率。

       通常，集成运放手册中所给出的转换速率均指闭环增益为1倍时的值。实际集成运放的转换速率与其闭环增益无关，一般集成运放反相和同相应用时的转换速率是不一样的。

(4)  全功率带宽

       在额定负载条件下，集成运放闭环增益为1倍时，当输入正弦大信号后，使集成运放输出电压幅度达到最大时的信号频率，即为功率带宽。此频率将受到集成运放转换速率的限制。一般可用近似公示估算和之间的关系

        

      式中是集成运放输出的峰值电压。

4.    比例、积分、微分电路在工程中的应用

     在实验内容提高要求中，仅仅是完成了一个含有比例、积分、微分的运算电路，但在实际工程应用中，特别是闭环控制系统中，比例、积分、微分电路各自承担不同的角色功能。图1.3中是一个典型的比例积分微分闭环控制系统，俗称PID控制系统。

图1.4  PID控制系统原理框图

用运算表达式表示图1.4为：   

式中Kp、TI、TD分别为比例、积分、微分系数，e(t)=r(t)-c(t)

比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。

积分环节：主要用于消除静差，提高系统的误差度，积分作用的强弱取决于积分时间常数。TI越大，积分作用越弱，反之则越强。

微分环节：能反应偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。

可以通过设计Kp、TI、TD值满足不同控制对象的需要。

五、报告要求

1.   实验项目名称。

2.   实验内容及要求

分析项目的功能与性能指标。

3.   电路设计，包括：

(1)  电路设计思想，电路结构框图与系统工作原理。

(2)  各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明。

(3)  电路的仿真与优化。

4.   画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。

5.   制定实验测量方案。

6.   安装调试，包括：

(1)  使用的主要仪器和仪表。

(2)  调试电路的方法和技巧。

(3)  测试的数据和波形并与设计结果比较分析。

(4)  调试中出现的故障、原因及排除方法。

6.   总结

(1)  阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。

(2)  总结设计电路和方案的优缺点。

(3)  指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。

(4)  实验的收获和体会。

7.   列出系统需要的元器件清单。

8.   参考文献。

六、考核要求

1.   考察内容：

(1)  电路图与原理分析。

(2)  电路仿真运行结果。

(3)  硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析。

(4)  实验报告。

2.   实验结束需要提交的材料：

(1)  仿真电路图

(2)  硬件实物

(3)      实验报告

七、注意事项：

1.   要注意运放器件的管脚顺序和电解电容的极性。

2.   使用运算放大器时要注意不能超过各项参数的极限值，如最大电源电压、最大输入电压、最大输出电流等。电源电压应预先调到所需的电压值后再接入到实验电路中，同时请注意正负电源的接法。

3.   部分实验需要输入可调的直流电压，这可通过由电位器串接电阻组成分压电路来实现，串接固定电阻的目的是限流，避免烧坏器件和电源。

4.   仪器和电路的接地：在电路的调试过程中，如果仪器的接地端连接不正确，或者接触不良，会直接影响测量精度，甚至影响到测量结果的正确与否。在实验中直流稳压电源的“地”、示波器的“地”、函数信号发生器、交流毫伏表的“地”都必须和电路的“地”连接在一起，否则会导致信号不正确。

5.   运算放大器电路的调试方法

(1)  在调试uA741应用电路时，一般采用以下步骤

(2)  检查集成电路插接方向是否正确；

(3)  测量7脚的电压是否为正电源电压值，4脚的电压是否为负电源电压值；

(4)  根据电路特性，测量2脚和3脚电压值是否符合理论值。以反相放大器为例，电路中2脚=3脚=0V。如果3脚电压不等于0V，一般是同相端外接电路开路，如果2脚和3脚不等，则有可能是反馈电阻没有接好或运算放大器损坏；

(5)  用万用表测量运放的好坏。主要测正负电源端与其它各引脚之间是否短路，若无短路则正确；电路中主要晶体管的PN结电阻值是否正确，应该正向电阻小，反向电阻大。测试时注意，不用小电阻档（如“×1”档），以免测试电流过大；也不要用大电阻档（如“×10K”档），以免电压过高损坏运放。对于完好的uA741，测试结果应该如表1.1所示，如果测得阻值与表中值相差太多，说明运放的差动输入级或者推挽输出管有损坏。

表1.1  用万用表测量uA741管脚间的阻值范围

6.   测量传输特性时示波器选择X—Y工作方式，Ui接X通道，Uo接Y通道，垂直耦合方式选择DC档，注意示波器坐标原点的位置，以准确读取各项参数。

7.         数字存储示波器在显示小信号时干扰比较大，可在采样菜单中选择“平均”以提高波形显示清晰度。

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