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北邮22信通一枚~ 持续更新模电实验讲解 关注作者,解锁更多邮苑模电实验报告~ 获取更多文章,请访问专栏: 北邮22信通——电子电路_青山如墨雨如画的博客-CSDN博客 目录 实验目的: 设计要求: *补充: *(1)uA741的8个引脚: *(2)AD2接口: *(3)电路搭建 *(3.1)电路搭建: *(3.2)主线路连接(即除了接地之外其余导线的连接): *(3.3)接地之后最终版: *(4)WaveForm仪器参数调整: *(5)记录一个错误: 实验内容: 1.电路设计 2. Multisim仿真 *讲解: *电路图搭建: *第(1)小问的注意事项: *第(3)小问的注意事项: 3. 实际电路测试(使用AD2的网络分析功能) 4. 计算、仿真、测试所获电路参数对比分析 对比分析总结: 注:这篇文章两个目录并行,用带*和不带*作区分。带*的部分(红色加粗)是讲解指导部分,其余部分是原实验报告固有文字。 实验六 由运放器构成的音频放大电路设计、仿真、测试报告(指导) 实验目的:学习掌握运算放大电路结构的设计、依据需求计算确定元器件参数值的方法,分析器件参数对整体电路性能的影响。 实验设备及器件: 笔记本电脑(软件环境:Multisim13.0、WaveForms2015) AD2口袋仪器 电容:0.1μF、10μF等 电阻:10kΩ、91kΩ、100kΩ等 面包板、运放μA741、LM318、连接线等 注意:由于器件原因,所有LM318相关部分均跳过,仅完成μA741内容即可。 设计要求:(1)电路设计应避免运放共模抑制比的影响,增益为40dB左右; (2)±5V双电源供电; (3)输入阻抗10kΩ;输出负载为10kΩ; (4)输入、输出端加隔直流电容(设计中计算所得电容值就近使用满足设计要求的标称值); (5)所有电阻的阻值不超过100kΩ(考虑到减小静态功耗,在满足参数要求的前提下,应尽量使用较大阻值的电阻,设计中计算所得电阻值就近使用标称值); (6)通频带要求为20Hz—20kHz。 *补充: *(1)uA741的8个引脚:
·Pin1和Pin5(偏移N1和N2) : 这些引脚用于在必要时设置偏移电压 ·Pin2 (IN-) : 运算放大器的反相引脚。Pin3(IN+): 运算放大器的同相引脚。 ·Pin4 (Vcc-): 此引脚接地,否则为负轨 ·Pin6(Output): 运算放大器的o/p引脚 ·Pin7(Vcc+): 此脚连接到电源的+ve轨。 ·Pin8(NC): 无连接 *(2)AD2接口:本实验AD2共使用了个引脚 用于测试增益和上下截止频率的波特仪输出端口:channel1的1+和1-引脚; 用于直流电压接地的引脚“向下箭头”; 用于提供直流电压VCC的引脚V+;V+接在AD2的7号引脚上; 用于提供直流电压VEE的引脚V-;V-接在AD2的4号引脚上; 用于提供输入端交流信号的引脚W1和接地引脚。 其实最后两个接口可以不用接入电路。Wavegen只能提供频率恒定的交流信号,而测量电路增益和上下限截止频率则要求输入频率随时间线性变化,显然Wavegen无法做到这一点。Network模块中有内置频率随时间线性变化的函数发生器,可以轻松实现这个要求,从而测出增益。所以我们在实验的时候可以观察到,当Network工作的时候,Wavegen会自动停止工作。 *(3)电路搭建 *(3.1)电路搭建: *(3.2)主线路连接(即除了接地之外其余导线的连接): *(3.3)接地之后最终版: *(4)WaveForm仪器参数调整:Supplies: Network: 点击右上角的开始运行按钮,观察曲线。 曲线大致形状如下: 鼠标双击曲线,就会出现红色标线,方便读取数据。找曲线水平的部分取点,之后读取到的增益-3dB带宽,再找到相应的点,读取相应的频率即可。 注意,最终测得增益在40dB左右,范围不超过+-0.2dB。 *(5)记录一个错误:很多uu做实验的时候最终测出的结果是10dB左右,在电路连接和AD2接口连接确认无误的情况下,请检查这个位置: 实验内容: 1.电路设计(1)电路结构:根据避免运放共模抑制比的影响、增益为40dB左右、输入阻抗为10kΩ、输入、输出端加隔直流电容、电阻阻值不超过100kΩ的要求,运算放大电路应采用反相输入方式。若采用反相输入基本放大电路(见图1-1),电路增益A_v=-R_F/R_1,而 R_1=10kΩ,为达到40dB的增益,R_F的阻值将达到1MΩ,不满足要求,因此采用T型反馈,电路结构见图1-2。 (2)R2、R3、R4、R5的选取:基于减小静态功耗及运放输入端直流匹配电阻的需求及增益为40dB,有: 易知所有电阻中R2最大,将R2选为100kΩ。 设R3=R4,计算R3、R5的阻值: 将 R2=100𝑘Ω,R3=10𝑘Ω代入上方两式,得到 R3≈91𝑘Ω,R5≈10𝑘Ω 将选定的阻值带入增益公式: 为保证每个人实验报告的特异性,请读者自行带入数值计算结果。 (3)电容的取值: (a)求解电容C1的容量(可令C1的容抗在20Hz处为R_1的0.1倍,请想想为什么要这样?); 由电容计算公式(电分知识),且 f=20Hz, X C = 0.1R1 =1𝑘Ω,可得 C1 ≈10uF (b)求解电容C2的容量(可令C2的容抗在20Hz处为R_6的0.1倍,请想想为什么要这样?); 由于 R1 = R6 ,且频率相同,所以由(a)计算可知, C1 = C2 =10uF (c)电容C3取值0.1μF即可。 2. Multisim仿真(1)使用μA741运放器,输入信号为峰值10mv(有效值为7.071mv)、1kHz正弦波。将仿真输入、输出信号屏幕拷贝贴于下方(图2-1)。 *讲解: *电路图搭建:电路图搭建如下: *第(1)小问的注意事项:(1)按照给定的电路图连接仿真电路,注意连接UA741的时候,正负引脚与给出的电路图中的引脚是相反的。 (2)按照给定和计算得出的参数修改multisim中各元器件的参数。 (3)电容选用普通电容进行仿真即可。 (4)别忘了接地。 (5) 按下F5开始运行,双击示波器查看情况,根据示波器显示的波形调整时间跨度和channel1、2的步长,小编的步长最终调节如下: 仿真的结果是,两只曲线都没有明显失真。 (2)使用μA741运放,输入信号为峰值100mv(有效值为70.71mv)、1kHz正弦波,将仿真输入、输出信号屏幕拷贝贴于下方(图2-2)。 操作如上,调整示波器参数,步长调整如下: 图2-2 100mv、1kHz输入信号下的输入和输出波形 大概状态是一只曲线失真明显,另一只曲线基本没有失真。 (3)使用μA741运放器,对放大电路进行频率特性(频率范围为1Hz—1MHz)仿真,将仿真特性曲线屏幕拷贝贴于下方(图2-3)。 *第(3)小问的注意事项:(1)波特仪: 右边一竖列仪器从上往下数第11个。 (2)点击运行开始测试,双击波特仪查看曲线情况。将纵坐标极限调为60dB和-60dB。 (3)大概的图类似于这样: 找中间最平滑的部分,取一个点。读出这个位置的增益。大概范围是40dB左右 。 然后这个增益减3dB,找到曲线上的那个点。 具体调整方法如下:选中标定线(蓝色的竖线),右键,set Y value,=>表示向右边寻找, |
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