集成运放同相放大器的带宽测量设计与仿真设计报告.doc

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集成运放同相放大器的带宽测量设计与仿真

姓名：

学号：

得分

一、实习目的

1）.巩固和加深对放大电路的相关概念（静态工作点、增益、频率响应、失真、增益带宽积、噪声和干扰等）的理解；

2）.掌握集成运算放大器的带宽与电压放大倍数的关系；

3）.了解元器件参数对电路性能和参数的决定性作用及影响；

4）.培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

5）使用集成运放TL072设计一个带宽BW=2MHz的同相放大器；

二、实习线路及原理

1、同相运算放大电路的原理

图1同相放大器电路图

根据虚短，虚断的概念有：

，，根据图1所示的电路原理图可知：

所以，即同相放大电路的增益为：

。

其中R3为平衡电阻，R3=R1//R2，

其作用为

（1）芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。

芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。

（2）消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。

2、分贝

 分贝表示的放大倍数   -----  增益  

分贝就是放大器增益的单位 --- dB ，放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。

当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。

 dB 的两个定义方式：

电压（电流）放大倍数分贝数定义：

K=20lg（ V0 / Vi），其中K为放大倍数的分贝数，Vo为放大信号输出，Vi为信号输入； 

功率放大倍数分贝数定义：

K=10lg（ P0 /Pi），其中K为放大倍数的分贝数，Po为放大信号输出，Pi为信号输入； 

（K>0说明信号被放大，K=0信号直通，K<0说明信号被衰减） 

用对数方式表达电路的增益时，有以下两点优势：

（1）当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线时，可大大扩大增益变化的视野；

（2）计算多级放大电路的总增益时，可将乘法化成加法计算。

3.放大器的幅频特性

放大电路的频率响应指的是：

在输入正弦信号的情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应。

考虑电抗性元件的作用和信号角频率变化量，则放大电路的电压增益可表示为：

：

信号的角频率；表示电压增益的模与角频率之间的关系，称为幅频特性。

图2TL072的幅频响应

4.单位增益带宽增益带宽积

单位增益带宽：

运算放大器接成闭环电路，增益为1时的带宽（即电压跟随器的带宽），是运算放大器的特性.

增益带宽积：

是电路的电气特性，指电路的增益与带宽之积为常数。

这是衡量放大器性能的一个参数，表示增益和带宽的乘积，这个乘积是一定的。

三、实习内容及步骤

元器件选择及参数确定

1、TL072

1）引脚图

图3TL072引脚图

表1TL072引脚功能

引脚号

引脚名

功能

1

Output1

输出1

2

Invertinginput1

反向输入1

3

Non-invertinginput1

正向输入1

4

VCC-

电源-

5

Non-invertinginput2

正向电源2

6

Invertinginput2

反向电源2

7

Output2

输出2

8

VCC+

电源+

TL072是一款高输入阻抗双电源工作的通用型运算放大器，最大工作电压为±18V，价格合理，噪音低，但是TL072功耗大。

本次试验工作电压选择±12V。

2、实验线路

图4电路图

3、方案论证

令R1=10KΩ时，R2分别为4.7KΩ,5.1KΩ,7.5KΩ得到不同增益时，正选信号发生器的频率为1KHz，查看带宽值。

方案一：

R2=4.7KΩ时，Av=1.47,由频域分析图知带宽为2.05MHz

图五仿真波形图

方案二：

R2=5.1KΩ时，Av=1.5,由频域分析图知带宽为2MHz

图六仿真波形图

方案三：

R2=7.5KΩ时，AV=1.75，由频域分析图知带宽为1.71MHz

图七仿真波形图

经过分析可知，R2/R1为0.5时，电路增益为1.5，带宽为2MHz，符合实验要求。

5、实验分析

次数

Av

fL（Hz）

fH（MHz）

带宽BW（MHz））

1

1.47

1

2.05

2.05

2

1.51

1

2

2

3

1.75

1

1.71

1.71

分析表格中数据可以得到，电压增益越大，带宽越小，并且是非线性减小，再由右边一列AV×BW可得电压增益和带宽的乘积为一定值3MHz。

6、实验设备

设备名称

数量

直流稳压电源

1

数字双踪示波器

1

数字信号发生器

1

万用表

1

电烙铁

1

示波器

1

7、元器件清单

名称

数量

TL072芯片

1

RJ3KΩ/0.25W电阻

1

RJ1.5KΩ/0.25W电阻

1

RJ1KΩ/0.25W电阻

1

面包板（5cm*10cm）

1

导线

若干

电压测量探针

若干

运放插脚

1

2.54接插件

2p/3p各一个