作者：Antoniu Miclaus，系統(tǒng)應(yīng)用工程師

目標(biāo)

在本次實(shí)驗(yàn)中，我們將繼續(xù)討論運(yùn)算放大器（參見(jiàn)上一次實(shí)驗(yàn)“ADALM2000簡(jiǎn)單運(yùn)算放大器”），并重點(diǎn)關(guān)注可變?cè)鲆?壓控放大器。

大多數(shù)運(yùn)算放大器(op amp)電路的增益水平是固定的。但在很多情況下，能夠改變?cè)鲆鏁?huì)更有優(yōu)勢(shì)。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是在固定增益的運(yùn)放電路輸出端連接一個(gè)電位計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)增益。不過(guò)，有時(shí)直接改變放大器電路自身的增益可能更加有用。

可變?cè)鲆婊驂嚎胤糯笃魇且环N根據(jù)控制電壓改變其增益的電子放大器。這種電路的應(yīng)用范圍較廣，包括音頻電平壓縮、頻率合成器和幅度調(diào)制等。要實(shí)現(xiàn)這種放大器，可以先創(chuàng)建一個(gè)壓控電阻，然后利用該電阻設(shè)置放大器增益。壓控電阻是通過(guò)使用簡(jiǎn)單偏置的晶體管可產(chǎn)生的眾多電路元件之一。另一種方法是使用電位計(jì)來(lái)調(diào)整設(shè)置放大器增益的電阻值。

材料

►    ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊
►    無(wú)焊試驗(yàn)板和跳線套件
►    兩個(gè)1 kΩ電阻
►    一個(gè)4.7 kΩ電阻
►    三個(gè)10 kΩ電阻
►    一個(gè)10 kΩ電位計(jì)
►    一個(gè)OP97運(yùn)算放大器
►    一個(gè)2N3904 NPN晶體管

使用晶體管的壓控放大器

背景知識(shí)
思考圖1所示的電路原理圖。

圖1.使用晶體管的壓控器件

該電路的配置類似于基本的同相放大器，只增加了一個(gè)晶體管和一個(gè)與電阻R2并聯(lián)的電阻。晶體管起到開(kāi)關(guān)的作用，根據(jù)其當(dāng)前狀態(tài)（開(kāi)/關(guān)）選擇兩種增益設(shè)置中的一種。

硬件設(shè)置

為使用晶體管的壓控放大器構(gòu)建以下試驗(yàn)板電路（圖2）。

圖2.使用晶體管的壓控放大器的試驗(yàn)板電路

程序步驟

將第一個(gè)波形發(fā)生器用作V_IN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵(lì)。使用第二個(gè)波形發(fā)生器控制晶體管，提供幅度為2 V的1 Hz方波激勵(lì)。向運(yùn)算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號(hào)，通道2上顯示輸出信號(hào)。參見(jiàn)圖3。

圖3.使用晶體管的壓控放大器波形

根據(jù)受控晶體管的狀態(tài)，輸出信號(hào)在由兩個(gè)增益設(shè)置確定的兩個(gè)值之間變動(dòng)。

使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪喾糯笃?br />
背景知識(shí)

思考圖4所示的電路原理圖。

圖4.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪喾糯笃?/p>

在反相放大器上，用電位計(jì)取代標(biāo)準(zhǔn)反饋電阻，手動(dòng)控制輸出電壓。

硬件設(shè)置

為使用晶體管的壓控放大器構(gòu)建以下試驗(yàn)板電路（圖5）。

圖5.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪喾糯笃鞯脑囼?yàn)板電路

程序步驟

將第一個(gè)波形發(fā)生器用作V_IN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵(lì)。向運(yùn)算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號(hào)，通道2上顯示輸出信號(hào)。參見(jiàn)圖6。

圖6.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪喾糯笃鞯牟ㄐ?/p>

采用這種配置時(shí)，輸出會(huì)反相，并根據(jù)反饋電阻值進(jìn)行放大。

使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪?同相放大器

背景知識(shí)

思考圖7所示的電路原理圖。

圖7.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪?同相放大器

在這種放大器配置中，使用電位計(jì)手動(dòng)控制輸出電壓，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)電位計(jì)來(lái)使輸入反相。

硬件設(shè)置

為使用晶體管的壓控放大器構(gòu)建以下試驗(yàn)板電路（圖8）。

程序步驟

將第一個(gè)波形發(fā)生器用作V_IN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵(lì)。向運(yùn)算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號(hào)，通道2上顯示輸出信號(hào)。參見(jiàn)圖9。

圖8.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪?同相放大器的試驗(yàn)板電路

采用這種配置時(shí)，輸出會(huì)被放大，并在±V_IN之間變動(dòng)。

問(wèn)題

能否簡(jiǎn)要列舉幾個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃鞯膶?shí)際應(yīng)用例子？

您可以在學(xué)子專區(qū)論壇上找到問(wèn)題答案。

圖9.使用電位計(jì)的可變?cè)鲆娣聪?同相放大器波形

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬(wàn)物的可靠互聯(lián)。ADI公司2024財(cái)年收入超過(guò)90億美元，全球員工約2.4萬(wàn)人。ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.analog.com/cn。

作者簡(jiǎn)介

Antoniu Miclaus是ADI公司的軟件工程師，負(fù)責(zé)為L(zhǎng)inux和無(wú)操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)嵌入式軟件，同時(shí)從事ADI教學(xué)項(xiàng)目、QA自動(dòng)化和流程管理工作。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他擁有巴比什-波雅依大學(xué)軟件工程碩士學(xué)位，以及克盧日-納波卡技術(shù)大學(xué)電子與電信工程學(xué)士學(xué)位。