目標(biāo)

在本次實驗中，我們將繼續(xù)討論運(yùn)算放大器（參見上一次實驗“ADALM2000簡單運(yùn)算放大器”），并重點關(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。一個簡單的辦法是在固定增益的運(yùn)放電路輸出端連接一個電位計來調(diào)節(jié)增益。不過，有時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。要實現(xiàn)這種放大器，可以先創(chuàng)建一個壓控電阻，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

■   無焊試驗板和跳線套件

■   兩個1kΩ電阻

■   一個4.7 kΩ電阻

■  三個10 kΩ電阻

■   一個10 kΩ電位計

■   一個OP97運(yùn)算放大器

■   一個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，只增加了一個晶體管和一個與電阻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)建以下試驗板電路（圖2）。

圖2 使用晶體管的壓控放大器的試驗板電路

程序步驟

將第一個波形發(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。使用第二個波形發(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)，輸出信號在由兩個增益設(shè)置確定的兩個值之間變動。

使用電位計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 使用電位計的可變增益反相放大器

在反相放大器上，用電位計取代標(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)建以下試驗板電路（圖5）。

圖5 使用電位計的可變增益反相放大器的試驗板電路

程序步驟

將第一個波形發(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。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 使用電位計的可變增益反相放大器的波形

采用這種配置時，輸出會反相，并根據(jù)反饋電阻值進(jìn)行放大。

使用電位計的可變增益反相/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，使用電位計手動控制輸出電壓，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)電位計來使輸入反相。

硬件設(shè)置

為使用晶體管的壓控放大器構(gòu)建以下試驗板電路（圖8）。

程序步驟

將第一個波形發(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。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 使用電位計的可變增益反相/同相放大器的試驗板電路

采用這種配置時，輸出會被放大，并在±V_IN之間變動。

問題

能否簡要列舉幾個可變增益放大器的實際應(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，同時從事ADI教學(xué)項目、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。