学子专区论坛 － ADALM2000实验：可变增益放大器

作者：Antoniu Miclaus，系统应用工程师

目标

在本次实验中，我们将继续讨论运算放大器（参见上一次实验“ADALM2000简单运算放大器”），并重点关注可变增益/压控放大器。

大多数运算放大器(op amp)电路的增益水平是固定的。但在很多情况下，能够改变增益会更有优势。一个简单的办法是在固定增益的运放电路输出端连接一个电位计来调节增益。不过，有时直接改变放大器电路自身的增益可能更加有用。

可变增益或压控放大器是一种根据控制电压改变其增益的电子放大器。这种电路的应用范围较广，包括音频电平压缩、频率合成器和幅度调制等。要实现这种放大器，可以先创建一个压控电阻，然后利用该电阻设置放大器增益。压控电阻是通过使用简单偏置的晶体管可产生的众多电路元件之一。另一种方法是使用电位计来调整设置放大器增益的电阻值。

材料

►    ADALM2000主动学习模块
►    无焊试验板和跳线套件
►    两个1 kΩ电阻
►    一个4.7 kΩ电阻
►    三个10 kΩ电阻
►    一个10 kΩ电位计
►    一个OP97运算放大器
►    一个2N3904 NPN晶体管

使用晶体管的压控放大器

背景知识
思考图1所示的电路原理图。

图1.使用晶体管的压控器件

该电路的配置类似于基本的同相放大器，只增加了一个晶体管和一个与电阻R2并联的电阻。晶体管起到开关的作用，根据其当前状态（开/关）选择两种增益设置中的一种。

硬件设置

为使用晶体管的压控放大器构建以下试验板电路（图2）。

图2.使用晶体管的压控放大器的试验板电路

程序步骤

将第一个波形发生器用作V_IN源，向电路提供幅度为2 V峰峰值的1 kHz正弦波激励。使用第二个波形发生器控制晶体管，提供幅度为2 V的1 Hz方波激励。向运算放大器提供±5 V电源电压。配置示波器，使通道1上显示输入信号，通道2上显示输出信号。参见图3。

图3.使用晶体管的压控放大器波形

根据受控晶体管的状态，输出信号在由两个增益设置确定的两个值之间变动。

使用电位计的可变增益反相放大器

背景知识

思考图4所示的电路原理图。

图4.使用电位计的可变增益反相放大器

在反相放大器上，用电位计取代标准反馈电阻，手动控制输出电压。

硬件设置

为使用晶体管的压控放大器构建以下试验板电路（图5）。

图5.使用电位计的可变增益反相放大器的试验板电路

程序步骤

将第一个波形发生器用作V_IN源，向电路提供幅度为2 V峰峰值的1 kHz正弦波激励。向运算放大器提供±5 V电源电压。配置示波器，使通道1上显示输入信号，通道2上显示输出信号。参见图6。

图6.使用电位计的可变增益反相放大器的波形

采用这种配置时，输出会反相，并根据反馈电阻值进行放大。

使用电位计的可变增益反相/同相放大器

背景知识

思考图7所示的电路原理图。

图7.使用电位计的可变增益反相/同相放大器

在这种放大器配置中，使用电位计手动控制输出电压，通过适当调节电位计来使输入反相。

硬件设置

为使用晶体管的压控放大器构建以下试验板电路（图8）。

程序步骤

将第一个波形发生器用作V_IN源，向电路提供幅度为2 V峰峰值的1 kHz正弦波激励。向运算放大器提供±5 V电源电压。配置示波器，使通道1上显示输入信号，通道2上显示输出信号。参见图9。

图8.使用电位计的可变增益反相/同相放大器的试验板电路

采用这种配置时，输出会被放大，并在±V_IN之间变动。

问题

能否简要列举几个可变增益放大器的实际应用例子？

您可以在学子专区论坛上找到问题答案。

图9.使用电位计的可变增益反相/同相放大器波形

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2024财年收入超过90亿美元，全球员工约2.4万人。ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

作者简介

Antoniu Miclaus是ADI公司的软件工程师，负责为Linux和无操作系统驱动程序开发嵌入式软件，同时从事ADI教学项目、QA自动化和流程管理工作。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他拥有巴比什-波雅依大学软件工程硕士学位，以及克卢日-纳波卡技术大学电子与电信工程学士学位。