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
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