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作者：Antoniu Miclaus，ADI公司系統(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（參見上一次實(shí)驗(yàn)“ADALM2000簡單運(yùn)算放大器”），并重點(diǎn)關(guān)注可變增益/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，能夠改變增益會更有優(yōu)勢。一個(gè)簡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)來調(diào)節(jié)增益。不過，有時(shí)直接改變放大器電路自身的增益可能更加有用。 可變增益或壓控放大器是一種根據(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。壓控電阻是通過使用簡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)來調(diào)整設(shè)置放大器增益的電阻值。 材料 ► ADALM2000主動學(xué)習(xí)模塊 ► 無焊試驗(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 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。晶體管起到開關(guān)的作用，根據(jù)其當(dāng)前狀態(tài)（開/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VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。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。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，通道2上顯示輸出信號。參見圖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)，輸出信號在由兩個(gè)增益設(shè)置確定的兩個(gè)值之間變動。 使用電位計(jì)的可變增益反相放大器 背景知識 思考圖4所示的電路原理圖。
圖4.使用電位計(jì)的可變增益反相放大器 在反相放大器上，用電位計(jì)取代標(biāo)準(zhǔn)反饋電阻，手動控制輸出電壓。 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)的可變增益反相放大器的試驗(yàn)板電路 程序步驟 將第一個(gè)波形發(fā)生器用作VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。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，通道2上顯示輸出信號。參見圖6。
圖6.使用電位計(jì)的可變增益反相放大器的波形 采用這種配置時(shí)，輸出會反相，并根據(jù)反饋電阻值進(jìn)行放大。 使用電位計(jì)的可變增益反相/同相放大器 背景知識 思考圖7所示的電路原理圖。
圖7.使用電位計(jì)的可變增益反相/同相放大器 在這種放大器配置中，使用電位計(jì)手動控制輸出電壓，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)電位計(jì)來使輸入反相。 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VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。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，通道2上顯示輸出信號。參見圖9。
圖8.使用電位計(jì)的可變增益反相/同相放大器的試驗(yàn)板電路 采用這種配置時(shí)，輸出會被放大，并在±VIN之間變動。 問題 能否簡要列舉幾個(gè)可變增益放大器的實(shí)際應(yīng)用例子？ 您可以在學(xué)子專區(qū)論壇上找到問題答案。
圖9.使用電位計(jì)的可變增益反相/同相放大器波形 作者簡介 Antoniu Miclaus是ADI公司的軟件工程師，負(fù)責(zé)為Linux和無操作系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)嵌入式軟件，同時(shí)從事ADI教學(xué)項(xiàng)目、QA自動化和流程管理工作。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。 |
