中等题_17双电源T形网络反相放大器
理论基础
设计一个反相比例运算电路，要求比例系数为－100，输入电阻为50kΩ。
因输入电阻为50kΩ，故电阻R1取50kΩ。
根据反相比例运算电路公式，可得 
即 RF＝5MΩ
如此大阻值的电阻，将带来不可忽略的运算误差。所以，采用T形网络反相比例运算电路，可以使用阻值较小的电阻，而达到数值较大的比例系数，并且还可具有较高的输入电阻。电路如图1所示。
图1 T形网络反相比例运算电路
输出电压与输入电压的关系为
根据设计要求，R1仍取50kΩ，所以，有 
取R2＝R4＝100 kΩ，求得R3＝2.08 kΩ。可以选用一个可变电阻作为R3，通过调整R3，得到大小为100的比例系数。
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上搭建电路。
2. 输入信号电压设为1kHz正弦交流信号，调整合适的输入电压大小，调节微调电阻，用示波器测量并记录输出电压，使之满足设计要求。
信号源为幅值5mV，频率1kHz的正弦波，利用瞬态分析，输出波形如下：
3. 测量该电路的比例系数和输入电阻，并与理论值比较。
输入电阻为50k，比例系数理论值为-100，实验值约等于-99.93
中等题_18单电源直接耦合放大电路
理论基础
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，电阻选用标称值。
参考电路如图1所示。
图1
其中VREF=VCC，R1=1kΩ，R2=20kΩ，R3=100kΩ。运放：选用轨对轨运放，R3：选用68kΩ电阻+ 50kΩ可调电阻。
实验步骤
1.按照图1，在LTspice界面上搭建电路。
2.接通5V电源电压。
3.按照设计要求调节信号源，并接入电路输入端。
4. 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。
输入信号源为峰值为0.1V、频率为1kHz、偏置电压为－0.2V的正弦波，输出是最小值为1V、最大值为5V，频率仍为1kHz的正弦波，利用瞬态分析，波形如下：
5. 测量输出波形的最大值和最小值，并与理论值比较。
输出波形的理论值为 ：最小1v，最大5v。
输出波形的实验值为 ：最小1.0004416v，最大4.9841133v。
中等题_19单电源集成运放交流耦合两级放大电路（40dB）
理论基础
设计一个单电源供电的两级同相交流放大器，总电压增益为40dB。
设计参考：供电电路如图1所示。放大电路如图2所示。
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上搭接电路，进行电压测试并记录。
运放A为电压跟随器接法，有很强带负载能力，从而保证是一个稳定的虚拟地。20V直流电压，电阻分压后，利用瞬态分析，运放的正向输入电压波形如下：
2. 按照图2，在LTspice界面上搭接电路，并与图1电路相连，测试电源电压分压值和输出直流电压并记录。
给供电电路20v直流电压，电压分压值为9.9995419v，输出直流电压为9.9995819v
3. 在放大器的输入端加入频率为1kHz，有效值合适的正弦电压信号，用示波器观察输出波形。
信号源为幅值20mV，频率1kHz的正弦波，利用瞬态分析，输出波形如下：
4. 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，使之满足设计要求。
信号源为幅值20mV，频率1kHz的正弦波，Av约等于99.787。利用瞬态分析，输入波形和输出波形如下：
中等题_20电压增益可调的共射放大电路
理论基础
设计一个共射放大电路，其电压增益 Avf 为 10～30。
要求：在保持静态工作点不变的条件下，使电压增益可以在一定范围内调整。将Re分成两个电阻Re1和Re2的串联，其中C3只并联在Re2两端，这样，只要Re的总阻值不变，静态工作点就不会受到影响。而改变Re1的值（Re2也作相应变动），即可改变电压增益Avf 的值。电路如图1所示，仿真图如图2所示。
图1 图2
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上搭建电路（Re用1kΩ微调电阻，C3上端接微调的调整端）。
2. 将12V电压接入电路。
3. 静态调整：用电压表测量射极电压，约为1.7V左右，否则，适当调节电阻Rb1。
4. 动态测试：
1）按照图1，将信号源（100mV，1kHz正弦波）接入电路输入端，用示波器观察输出端电压波形。适当调节Re（1kΩ），使输出波形电压可以在1V～3V之间变化。
信号源为幅值100mV，频率1kHz的正弦波，利用瞬态分析，输出波形可以在1V～3V之间变化，输出波形如下：
2）测量电路的幅频特性曲线，确定电路的下限频率和上限频率。
下限频率是27.5hz，上限频率是2.87mhz
中等题_21LC正弦波振荡器
理论基础
电容三点式正弦波振荡器仿真图如图1所示，图中的Ca、Cb和L组成LC选频回路，双极型晶体管Q1为共集组态，所以，该电路又称为共集正弦波振荡电路，电路的振荡频率为
图2为它的仿真输出波形。
图1 电容三点式正弦波振荡器仿真图 图2 仿真输出波形
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上搭建电路（其中R2=10kΩ，R1=10kΩ电阻+51kΩ微调Rw，其它元件参看图1）。
2. 接通电源，进行电路的静态测试。
3. 用示波器观察振荡波形。
接入LC选频回路，将示波器接在振荡器的输出端，观察振荡输出波形。适当调节Rw，使其输出较好的正弦波。
4. 用示波器测量正弦波电压幅度和振荡频率，并与理论值比较。
输出信号为幅值1.84V，频率51.37kHz的正弦波。理论值经过计算振荡频率是53khz
中等题_22三角波-正弦波转换器
理论基础
三角波–正弦波转换电路是一种在波形变换中经常用到的电路，具有广泛的实用意义。下面介绍一种利用严格匹配的差分对管的大信号特性来产生正弦波的电路．此电路结构简单，调试容易，非线性失真可以达到1% 以下，电路如图1所示，仿真图如图2所示。
图1
图2
实验步骤
1. 按照图2，在LTspice界面上搭建电路。
2. 按照图2接入电源电压。
3. 信号源设为频率1kHz，幅值2.5V（视调整决定）的三角波，通过可调电阻R10，保证输入给Q1基极一个合适的交流电流；双电源电压通过可调电阻R9，保证输入给Q1基极一个合适的直流电流。
4. 在输出端，通过示波器观察输出波形。适当调整R9和R10，使输出波形失真最小。
信号源为幅值2.5V，频率1kHz的三角波，利用瞬态分析，输入(vnoo7)波形和输出（vn005）如下：
5. 记录输出波形，测量输出波形的失真度。
此时，失真度约为0.01%
中等题_23电阻-电压变换器
理论基础
电阻－电压变换电路是一种常用的信号预处理电路．广泛应用在如热敏电阻温度计等依靠电阻变化的传感器中，电路如图1所示。其功能是将电阻Rx的值(以kΩ为单位) 转换为同值电压(以V为单位)。电路由三个集成运放、一个精密基准源和若干电阻组成。A2的输出电压VO2通过转换电阻Rx与电阻R1串联分压，再经电压跟随器A1输出电压VO1，一路送给差分比例电路A2的同相输入端，A2的反相输入端接有精密基准源2.5V；另一路送给反相比例电路A3，电路的输出电压VO3，最后以数字电压表显示VO3的值。仿真图如图2所示。
图1
图2
实验步骤
1. 按照图2，在LTspice界面上搭建电路。
2. 接通电源电压。
3. 改变Rx的值，用电压表测量输出电压，以V为单位的电压值与以kΩ为单位的电阻值相等。
4. 记录6个Rx值与对应的输出电压值，画出V-R曲线。
中等题_24OCL功率放大器
理论基础
实验电路如图1所示，这是一个带自举电路的OCL音频功率放大电路。图中集成运放构成互补输出级的前置放大级，为使电路输入电阻大、输出电压稳定，电路中通过电阻20kΩ引入了电压串联负反馈。在深度负反馈下，电路的电压增益为 Av=21
图1
图中的二极管和470欧可调电阻用于克服输出级的交越失真，调整该电阻可使输出级处于甲乙类工作状态；晶体管构成准互补输出级，实现了以较小的基极电流控制大的输出电流。另外，图中10μF电容称为自举电容，和220Ω电阻共同组成自举电路。
在理想情况下，输出功率、直流电源提供的功率和效率分别为
如果考虑到管压降等因素，输出功率和效率都将减小，最高效率大约在60％左右。
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上搭建OCL音频功率放大器。
2. 输出负载扬声器用8.2W，2W假负载电阻替代。
3. 调整直流工作状态
（1）先将470Ω可调电阻调至最小，接通供电电压±5V，监测互补电路上输出管的集电极电流，此时该电流应该很小。然后，调整可调电阻，使该集电极电 流在3mA左右。此时假负载的端电压应该为零。
（2）观察波形
调节信号源为频率1kHz的正弦波，用示波器观察输出端的波形，调节输入信号的幅度，使输出端的波形幅度最大且无明显失真，此时为“满功率”状态。
（3）测量输出功率
在输出波形不失真的前提下，用示波器测假负载RL两端电压
VRL＝___2.07_____ (V)
则输出功率 PO＝(VRL)2/RL＝_____0.52____ (W)
同时，用测出此时输出三极管集电极平均电流，算出直流功耗和效率。
三极管平均电流 188ma。直流功率为输入功率 0.94w。效率为 55.3%
（4）测带宽
测试电路的幅频特性曲线，并确定fL、 fH，求得带宽 。
下限频率=246khz，上限频率约=1.9Mhz，带宽约为1.654 MHz
（5）观察自举现象
将自举电容拿掉，用示波器观察输出端的波形，适当调节输入信号的幅度，使输出端的波形幅度最大且无明显失真，用示波器测RL两端电压VRL＝____0.165______ (V )则输出功率， PO＝(VRL)2/RL＝_____0.003____ (W)并与⑶的结果比较，说明什么？
自举电容拿掉导致输出信号削顶，对于低阻抗负载，会显著影响信号放大的效果，导致整体功率利用效率下降。
中等题_25C类放大器
理论基础
C类放大器效率高（理论上可达到100%），但电流波形失真太大，不能用于低频功率放大器，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有选频滤波能力，使得输出电压仍然可以接近于正弦波形。
下面以10MHz的C类功率放大器为例．来了解C类功率放大器的制作、调整和测试等，电路如图1所示。
图1
由于输入信号比较小，不足以让功率放大级三极管正常工作，所以这里首先设置了一个小信号谐振放大器。T1是高频三极管，R1、R2为三极管T1提供基极偏置。R3和C3提供了一个直流负反馈稳定其工作点。C2和Tr的初级线圈构成了并联谐振回路。
放大后的信号经过变压器耦合后，在L1上产生T2管的驱动信号．这里T2采用的是一种自给偏置结构，这种偏置结构相当于输入交流信号偏置在零点上，工作状态比较接近乙类，L2为高频扼流圈，C6、C7和L3组成一个π型匹配网络。
图1的仿真图如图2所示。
图2
实验步骤
1. 按照图2，在LTspice界面上搭建电路。
2. 接通电源电压。
3. 测试第一级小信号谐振放大器输出．调整偏置电阻R2和变压器Tr，观察示波器，应在频率为10MHz时输出幅度接近最大，在电感L1上得到电压峰值应在2V左右，否则不足以驱动第二级。
4. 然后接入第二级，反复调整两电感，使总输出达到最大。
参考答案
在直流9V供电，负载50Ω时，输入电压频率为10MHz，有效值为89mV时，输出幅度Vp-p=9.6V，3dB带宽约为700kHz．输出功率达230mW。
中等题_26AGC放大器
理论基础
利用全波精密整流电路，设计一个AGC放大电路。
参考电路：电路如图1所示。
图1
实验步骤
1. 按照图1，在LTspice界面上插接电路。
2. 在电路输入端接入峰值10mV，频率1kHz的正弦信号，观测输出波形，并记录。
3. 调节电路输入端电压从小到大，频率仍为1kHz的正弦信号，输出波形应从小到大，再到基本不变，并记录。
4. 找出电路输出电压基本不变时，输入电压的最小值。
最小值为1v
5. 确定输入电压和输出电压的变化范围。
输入电压范围：0-1v，输出电压范围：0-4.18v
参考电路
5、心得体会
在本次活动中，我通过学习和实践，深入掌握了 LTspice 电路仿真软件，并对多种经典电路原理进行了详细研究和仿真，极大地提升了我的电路设计和分析能力。通过此次学习，我具体掌握了以下电路的原理与仿真方法：
1. 双电源 T 形网络反相放大器：通过仿真，我深入理解了 T 形网络在反相放大器中的作用，学会了如何利用双电源进行精确的反相放大设计。
2. 单电源直接耦合放大电路：了解了如何在单电源电源下设计直接耦合放大器，掌握了直接耦合电路的特点及应用场景。
3. 单电源集成运放交流耦合两级放大电路：通过仿真，掌握了如何利用集成运放设计交流耦合的两级放大电路，实现信号的增益与传输。
4. 电压增益可调的共射放大电路：学习了如何设计电压增益可调的共射放大电路，并通过仿真掌握了增益控制的实现方法。
5. LC 正弦波振荡器：理解了 LC 振荡器的工作原理，掌握了通过电感和电容组合实现稳定正弦波输出的方法。
6. 三角波-正弦波变换器：学习了如何设计三角波与正弦波之间的变换电路，掌握了其在信号生成中的应用。
7. 电阻-电压变换器：通过仿真，我理解了如何设计电阻-电压变换器，并掌握了其在信号处理中的实际应用。
8. OCL 功率放大器：深入学习了 OCL（输出级无耦合）功率放大器的工作原理，了解了它在高功率放大的应用，特别是在音频功率放大器中的使用。
9. C 类放大器：掌握了 C 类放大器的设计原理及其在效率要求较高的信号放大中的应用，尤其是无线通信中的应用。
10. AGC 放大器：通过仿真，我学习了自动增益控制（AGC）放大器的工作原理，并了解了它如何自动调节增益，保持输出信号稳定。
通过本次活动，我不仅学会了这些电路的基本原理，还通过仿真加深了对每种电路的理解，并能灵活应用于实际的电路设计中。LTspice 提供了一个非常直观且高效的环境，帮助我更好地理解和验证电路理论，提高了我的电路设计和问题解决能力。
