2024模电实验-基础题+中等题+进阶题
该项目使用了ADALM2000套件,实现了模拟电路搭建的设计,它的主要功能为:运算放大电路的搭建 模拟IC应用电路的搭建。
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运算放大器
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dustuuu
更新2024-07-30
重庆邮电大学
292

基础题1 - 双电源反相比例电路和加法电路

反相比例运算电路当电路的驱动源为电压源时,它的输出电压与输入电压为反相比例运算关系,

反相加法运算电路,当电路的两个驱动源均为电压源时,它的输出电压与两个输入电压为反相加法运算关系。

电路连接图如下。

当输入交流信号时,结果如下图。

image.png

基础题2 - 双电源积分电路和微分电路

积分运算电路,将反相比例运算电路中的电阻RF用电容C取代,可得到反相积分运算电路。

实际电路图如下。

当输入方波时,输出波形如下图。

微分电路,将积分运算电路中的电阻R和电容C的位置互换,可得到微分运算电路

实际电路图如下。

当输入方波时,输出波形如下图。

基础题3 - 单电源集成运放交流耦合放大器

以反相放大电路为例,使用双电源供电时,集成运放的同相端、反相端为“地” 端,即双电源的“中点”.信号对“中点” 输入,经放大后信号对“中点” 输出.同理,在使用单电源时,需要人为地建立一个电源的“中点”.最简单的方法是通过两个等值电阻分压,分压点即电源的“中点”.我们也可以认为在单电源供电时,通过电阻分压,给集成运放提供一个偏压.


实际电路图如下。


1.在放大器的输入端加入频率为1kHz,峰峰值约为100mV的正弦电压信号。

输出波形如下图。

2. 调节输入信号幅度,在放大器的输出波形基本不失真情况下(用示波器观察),用示波器分别测量放大器的输入电压vi和输出电压vo,求出Av

改变输入信号频率f,测量不同f情况下的电压放大倍数。


输入波形如下图。

 

输出波形如下图。

1.169/0.104约等于 11倍 ,所以放大倍数约为11倍。

基础题4 - 单电源直接耦合放大电路

设计一个直接耦合反相放大器,要求:将峰值为0.1V、频率为1kHz、偏置电压为-0.2V的正弦波转换为最小值为1V、最大值为5V,频率仍为1kHz的正弦波,电路采用5V单电源供电。

AD8542引脚图如下。

电路连接图如下图。

按照设计要求调节信号源,并接入电路输入端。用示波器观察输出波形,适当调节微调电阻,使波形符合设计要求。

基础题5 - 单管共射放大电路

欲使单管共射放大器不失真地放大输入信号,首先需要设置合适的静态工作点,才能避免失真现象,其次是放大器的动态指标测量,这就是“先静态后动态”。

电路连接如下图。


调整微调电阻,观察电路输出波形的变化,并记录输入电压和输出电压,计算电压增益。

输出波形如下图。

可以看到尽管波形有放大,但是输出波形还是有比较大的失真,我怀疑还是静态工作点的设置存在问题。


进阶题1 - LT3080典型应用

LT3080是一款可调、1. 1A、低压差稳压器。

1.按照所选电路,在面包板上搭建电路,电路图如下。

2.按照所选电路,接入电源电压。

3.对电路进行相关参数的测试。

1k的SET电阻 1.5k的负载;

 

进阶题2 - ADP3300典型应用

ADP3300是一款高精度anyCAP®50mA低压差线性稳压器。

典型电路图如下。

引脚图如下。


按照所选电路,在面包板上搭建电路

按照所选电路,接入电源电压。

输出电压如下图。

Tips:可以看到,输出电压为稳定的3.3V. 但是不要被3300这个名字迷惑,因为我看我们套件里面的是3300-3.3好像是这个名字,横杠后面的数字才是真正的稳压值。

进阶题3 - OP484典型应用

OP484是一款单电源、4MHz宽带放大器,具有轨对轨输入和输出特性,其引脚配置如图所示。

1.按照所选电路,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测

2.按照所选电路,接入电源电压。

3.对电路进行相关参数的测试。

输出波形如下图。


Tips:这个还是很好调的,基本上连上线就可以用,op484就相当于一个IC集成了4个运放,可以把它当成普通运放使用。


进阶题4 - AD654典型应用

AD654是一款电压-频率转换器,其功能框图如图所示。

1.按照所选电路,在面包板上搭建电路。

2.按照所选电路,接入电源电压。

3. 对电路进行相关参数的测试

Vin(V

Vmaxout(V

fout(kHZ

0.5

5.963

4.757

1

5.887

9.68

0.66

5.987

6.501


总结:这个芯片可以根据输入的电压来生成不同频率的方波。


进阶题5 - AD8210典型应用

AD8210是一款单电源差分放大器,适合于存在大共模电压的情况下,放大小差分电压。

AD8210的引脚图如下。

其中,电源和VREF1和VREF2引脚时,输出失调可在0.05 V至4.9 V范围内调整。当VREF1引脚与V+引脚相连、VREF2引脚与GND引脚相连时,输出设置为半量程。将VREF1和VREF2与GND相连可提供从地电压附近开始的单极性输出。将VREF1和VREF2与V+相连可提供从V+附近开始的单极性输出。通过向VREF1和VREF2施加外部电压,可获得其他失调。


1.按照所选电路,在面包板上搭建电路。

2.按照所选电路,接入电源电压。

3.对电路进行相关参数的测试,并记录。

Exp:可以看到当输入一个小的交流信号时,会输出一个放大的交流信号,可以看到放大的波形峰峰值变大,并且被直流分量抬高,做这个实验的时候我一开始是用一个直流电源直接加在差模输入两端,因为我觉得差模输入只是为了消除环境因素造成的影响,但是一直没有任何现象,甚至换了芯片,但是当我给了一个交流信号,才发现有放大输出。


进阶题6 - LTM8067典型应用

LTM8067是一款输入电压3~40V隔离式μModule DC-DC转换器,其原理框图如图所示。


1.按照所选电路,在面包板上搭建电路


2.按照所选电路,接入电源电压

image.png

3.对电路进行相关参数的测试

Exp:套件里面的LTM8067已经是模块了,作为一款dc-dc芯片,只需要调节滑动变阻器就可以调节输出电压,我把输入电压调到20v,可以看到输出还是稳定的5v。

进阶题7 - TMP01典型应用

TMP01是一款低功耗可编程温度控制器,其功能框图如图所示。

接下来是我在芯片手册里面截的图,可以看出,我们可以通过设置三个电阻的阻值来设定温度的阈值,即上下线。


经过我的计算,采用的电阻值如下:Vsetlow 1.36  Vsethigh 1.7 Tsetlow -1度 Tsethigh 67度 R3 80K R2 20k R1 47k。

1.按照所选电路,在面包板上搭建电路。

2.按照所选电路,接入电源电压。

3.对电路进行相关参数的测试,并记录。

Conclusion:电阻设置的温度上下限并不影响当前环境下的输出值,他只是设置一个检测的上下限,当时我的环境温度25-28度左右,和芯片手册的数据基本吻合。


进阶题8 - LT1054典型应用

LT1054是一款单片的、双极型的、开关电容电压转换器和稳压器,它的应用包括:电压逆变器、电压稳压器、负电压倍增器和正电压倍增器,它的原理框图如图所示。

这里给出了LT1054的一种典型应用——双电源倍增器,电原理图如图所示。

1.按图,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2.接入电源电压。

3.电压表测量输入电压和输出电压,并记录。

4.用示波器测量输出电压纹波,并记录

可以看到电压纹波大概为30mv。


Exp:这个芯片就是一个单电源转双电源的芯片,并且可以稳定输出电压,虽然是按照典型电路图连接,但是和自己所用的器件选型也有很大的关系,我使用的二极管是1N4148,另外电容的大小会影响到输出的电压值,如果想要达到同样的效果必须使用一样的容值。


进阶题9 - AD592应用电路

AD592是一款精密集成温度传感器。

1.按照所选电路,在面包板上搭建电路。

2.按照所选电路,接入电源电压。

3.对电路进行相关参数的测试,并记录。

Exp:虽然这个芯片看起来像三极管,但是中间的脚其实可以浮空不连接,它会根据温度来输出不同的电流,当然电压也是一个考虑因素,因为会通过控制输出电流,所以必须要加一个负载,我们这里加的是一个10k的电阻,负载的电压大概是2.8v,我所在的环境温度大概是25-28度,电流乘以电阻和输出电压近似,和芯片手册的对应。

进阶题11 - 麦克风放大器

驻极体是一种电容式麦克风,它包括一个开漏FET前置放大器,需要在其输出端和5 V电源之间连接一个阻值为680 Ω至2.2 kΩ的漏极电阻RD,这里我们选择2.2 kΩ。当采用5V电源电压时,漏极电压约为4.5V。之后构建一个交流耦合同相运算放大器,电压增益为10,其输出端有一个环内射极跟随器,并且与扬声器进行交流耦合。电路如图1所示。

由于放大器采用了5 V单电源供电,所以,运算放大器直流电平偏置到2.5 V的中间电压,并且输入、输出和反馈信号均进行交流耦合。

1.     按照图1,在面包板上搭建电路,并对电路进行检测。

2. 为了检测放大器的功能,可先拆下麦克风和扬声器。

3. 接通5V电压,信号源设置为正弦波,峰峰值为50mV、频率为200Hz。用示波器观察输入电压和输出电压,并记录。

4. 适当调整正弦波的幅度,直到观察到波形双向限幅。

5. 将麦克风和扬声器连接到电路中,然后将扬声器移到麦克风前面,直到出现声音反馈。


Exp:可以看到输入一个正弦波,输出一个放大的正弦波,频率不变,但是我接上mic发现效果不是很好,所以我在视频中使用信号发生器作为输入,喇叭作为输出,更改输入频率和幅度,可以听到明显的声音输出。




















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