◎ 電 子 實 習 (二) 項 目 : 1、運算放大器(暨LM741元件)簡介. 2、反相放大器/非反相放大器/電壓隨耦器 測試.

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1 ◎ 電 子 實 習 (二) 項 目 : 1、運算放大器(暨LM741元件)簡介. 2、反相放大器/非反相放大器/電壓隨耦器 測試.
3、輸入阻抗/輸出阻抗/S.R.參數 測試. 4、頻率響應/GBP值 測試. 5、輸出偏移電壓/零位補償電路 測試. 6、差量電壓放大器/加法電路/減法電路 測試. 7、儀表放大器 測試. 8、積分器/微分器 測試. 9、比較器/史密特觸發電路 測試. 10、無穩態/雙穩態/單穩態多諧掁盪器 測試. 11、三角波產生器 測試. 12、韋恩電橋掁盪器暨其它掁盪電路 測試. 13、計時器 IC 555 應用電路.

2 實習一：反相放大器測試

3 實 習 步 驟 ： Vi與RL未接，示波器DC檔測VO 。 VO近似__________________。
令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______________ 。 【註】：示波器CH 1設定0.5V/DIV，CH 2設定5V/DIV、再按【反相】【INV】鍵，看CH 1與CH 2在示波器螢幕上的波形是否重疊吻合？若重疊吻合則代表Av = －10 。 【注意】：若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了。 RL = 10k接上，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 RL = 100k接上，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 將Vi掁幅調大(例：2V峰值)，直至VO上、下截波失真，記錄VO波形與值，此時示波器CH 2【INV】鍵鬆開、定好時基線、用DC交連測。 ＋VO (Max ) = _______________ ，－ VO (Max ) = ________________ 。 改Vi = 直流0.5V，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 改R f = 20 kΩ，重覆步驟2、但Vi要調小一些， Av= Vo/Vi = ___________ 。 改電路為非反相放大器，R = 1 kΩ、R f = 10 kΩ、RL不接，重覆步驟2、 Av= Vo/Vi = _______________ 。 注意事項： 1、電路用到雙電源，請將電源供應器選在串聯(SERIES)同步模式。CURRENT 旋鈕調在9點鐘方向(最大電流約數百m A)。 2、Vi = 直流0.5V：將訊號產生器上的波形鍵鬆開後再調DC OFFSET旋鈕(拉起來調)，同時用示波器 CH 1 接在Vi 。 3、741的 ±Vcc ( max ) = ± 22V，741C的 ±Vcc ( max ) = ± 18V，本實驗室的 ±Vcc用 ± 10V，是為避免超過10V的電壓不小心加到訊號產生器的輸出端，燒壞訊號產生器。

4 Vi與RL未接

5 令Vi = 0.5V峰值

6 RL = 10k

7 RL = 100k

8 改R f = 20 kΩ，重覆步驟2

9 改電路為非反相放大器，R = 1 kΩ、R f = 10kΩ、RL不接，重覆步驟2

10 實習二：Ri/Ro/S.R.參數測試

11 實 習 步 驟 ： (一)測Ri ±Vcc用 ± 10V，先測OP好、壞，將訊號產生器先略過RX 接到Vb，令Vb = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vb、CH 2測Vo， Av = Vo/Vb = _______________ 。 【註】：若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了或是電路接錯。 再將訊號產生器如圖接上，Va = 0.5V峰值，示波器測Va與Vb，Va = __________ 、Vb = _________，則Ri = _________ 。 公式：Vb = Va × RI ÷ ( RX ＋ RI ) 改RX 與R = 2k，重覆步驟2， Va = ____ 、Vb =_____ ，則Ri = __________ 。 (二)測Ro：將電路圖上的RX 去掉。 此電路為反相放大器，改R = 10 kΩ、R f = 1 kΩ、RL不接，令Vi = 0.1V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______ ，Vo = _________ 。 再將RL = 10Ω接上，重覆步驟4，Vo 稱VL= ________，則Ro= ________ 。 公式：VL= VO × RL ÷ ( RO ＋ RL ) 將Vi改5V峰值，則Vo波形會載波，Io(max) = Vo(max) / RL = ____。RL = 10Ω。 (三)S.R.參數測試：將電路圖上的RX 去掉，R = 1 kΩ、R f = 10 kΩ、RL不接。7、令Vi = 0.5V峰值、f = 1k HZ方波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo，記 錄Vo波形 = _________ ，則S.R. = ΔVo/Δt = _________ 。 8、改Vi的頻率 f = 10 k Hz，重覆步驟7，Vo波形 = ____ ，則S.R. =______。 9、改Vi的頻率 f = 100k Hz，重覆步驟7，Vo波形 = ____ ，則S.R. =______。 10、改Vi = 0.5V峰值弦波，頻率 f由10 k Hz往上調大，直到Vo波形變成三角波，記錄Vo波形 = ____ ，則三角波的斜率 = S.R. =______。 Q&A：對放大器而言，若Vi為弦波，卻得Vo為三角波，試問原因為何？

12 《ㄧ.》S.R(Slew Rote 移動率) 定義：S.R≡ 意即：Vi變化時,Vo的變化速率 亦：電路所能給Vo的最大變化率 EX：
註：741的S.R=0.5~1V/μs EX：上例已知S.R=1V/μs casel若f=1kHz→ Vo波形 Ans：S.R= 1V/μs= ∴Δt=20μs T=1/f=1 s T/2=500μs Vi Av=-10 Vo 方波

13 EX：f=10kHz Vo 波形 Ans： 的比例大 失真明顯 EX：若f=10kHz Vo 波形? Ans:T/2=10μs而變化20V的ΔVo 需20μs得Δt Vo嚴重失真成三角波 Vo（理）=Vi*Av 若Vo=弦波 完成Vm‧sinωt（峰值） EX：若Vo（理）=10V峰值弦波 已知S.R=1V/μs

14 Cas1:若f=1kHz Vo波形? Ans:（作圖）T=1/f=1ms=1000μs

15 Cas2:若f=50kHz Vo波形? Ans:（作圖）T=1/50ms=20μs

16 Ques:放大器,若Vi為弦波,卻得Vo為三角波,原因?
Ans:1.電路的S.R太小 2. Vi的f大 ▲要弦波Vo不失真 原點的變化率＜S.R 弦波Vo= Vm‧sinωt 不失真: ; ω‧Vm＜S.R ω＜S.R/Vm or f= S.R/2πVm

17 最大不失真頻率: f(max)=S.R/2πVo(p)(Vo的峰值)

18 已知S.R=1V/μs,若Vi=1V峰值,弦波 f(max)=?
Sol:Av=-Rf/R=-10 Vo(p)=Vi(p)*∣Av∣ =1V*10=10V f(max)=S.R/2π* Vo(p) =(1V/μs)/6.28*10V =1/62.8 示波器螢幕顯示圖

19 實習三：頻率響應與GBP值參數測試

20 實習步驟： (一)測電壓增益Av： ±Vcc用 ± 10V，先測OP或是電路好、壞，將訊號產生器接到Vi，令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______________ 。 【註】：若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了或是電路接錯。 此電路為反相放大器，Av = Vo/Vi = － R f / R 。 (二)測頻帶寬度BW： 重令Vi = 50 mV峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器用DC交連方式，CH1測Vi、CH2測Vo，微調頻率f使Vo與Vi剛好完全反相， Av = Vo/Vi = － 10，此時Vo記做VO (mid ) =____________。 將Vi的頻率f往上調，使Vo變為1/ VO (mid ) (≒0.7 VO (mid ) )，此時f稱做fch=___________。 再將Vi的頻率f往下調，會發現Vo皆等於VO (mid ) 。 因為OP為直流放大器，∴頻帶寬度BW = fch = ___________ 。 (三) GBP = Av × BW 7、上述之測試，GBP = Av × BW = ____________ 。 8、將R f 改成5kΩ (用兩個10kΩ並聯)，重新測Av = __________ ， 頻帶寬度BW = __________ ，GBP = Av × BW = ____________ 。 9、改R為5kΩ、R f 為10kΩ，重新測Av = __________ ， 10、步驟7、8、9、所測得之GBP值是否相同？ 註：3dB點之Vo，若失真成三角波，則應將Vi電壓調小，重新測試。 Q&A：如何測量放大器的頻帶寬度BW？

21 參數GBP﹤Gain Bandroidth Product﹥
GBP=Av*Bw=定值 EX:741 A=2*105 BW=5Hz GBP=2*105 *5Hz=1MHz 另例如右圖: 分析:Av=-Rf/R=-10 BW=GBP/∣Av∣ =1MHz/10=100kHz EX:若上題Rf=100kΩ ∴ BW=GBP/100=10kHz 741

22 ▲電路中的電容效應 1.延遲訊號的反應時間限制了電路的反應速率,為了S.R參數的定義依據
2.對訊號造成分流or衰減Vo變小(不是失真),即Vo的功率變小,為頻寬BW定義依據 △BW的定義: 半功率點＜-3dB點＞的頻率範圍

23 Po=Vo2/RL Po=由1變到1/2 即Vo變為來的1/√2倍

24 △如何測頻寬：（BW） 1.Vi加弦波，電壓大小適當，f先置中頻帶；示波器測Vo記Vo(mid) 2.調f↑，使示波器測Vo=變為來的1/√2 Vo(mid)，此時之f稱fH 3.調f↓找fL 4.BW= fL ~ fH

25 △實務上： 1.f先置中頻，微調Vi大小使Vo(mid)，在示波器螢幕上呈整數滿格子數，ex:5格，再調f，使Vo變0.7倍，即0.7*5=3.5格→此f即為半功率f

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27 已知參數GBP=1 v/μs→BW=?

28 Ans：理論BW=GBP/｜Av｜=1MHz/10=100kHz（ fH ）
測試時： 1.若Vi=0.1V(P) 由S.R.參數可知 fmax=S.R./2πV(P) =(1v/μs)/0.28*1V =1/6.28MHz，知fH＜fmax →可測到真正的fH 2.若Vi=1V(P)→最大不失真頻率fmax=16kHz →fH＞fmax →測不變真正的fH

29 實習四：輸出偏移電壓與零位補償電路測試

30 實習步驟： (一) 先測OP或是電路好、壞：
接上圖(1)，±Vcc用 ± 10V，將訊號產生器接到Vi，令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = ________ 。 【註】：此電路為反相放大器，Av = Vo/Vi = － R f / R，若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP或電路故障。 (二)測輸入偏移電壓V io，與輸入偏壓電流IB： 2、接上圖(2)，示波器用DC交連方式測Vo，V io= Vo =__________。 【註】IC741，A=2×105 ，IB = 80 nA(典型值) 。 3、接上圖(3)，示波器用DC交連方式測Vo，IB = Vo/R f =__________。 (三)外加補償電阻Rc補償偏壓電流的影響: 4、令上圖(1)之Vi = 0，示波器用DC交連方式(或用數位電壓表DCV檔)測Vo， 此Vo稱VO(offset) ，VO(offset) = _______________。 5、在「＋」端前加Rc =R∥R f = 1kΩ，重測Vo，VO(offset) = __________。 (四)IC零位補償接腳補償：步驟5中Rc去掉。 6、令上圖(1)之Vi = 0，VO(offset) = _____，由IC接腳補償能否使Vo補償至0？

31 7、改圖(1)之R與R f 如下表，測VO(offset) ，能否使Vo補償至0？
RR f Av未補償前VO(offset) 能否使Vo補償至0？1k10k－1010k100k－10100k1M－101M10M－10【註】IC741補償方法：第1、5腳接VR10k兩端、中間接第4腳(即－Vcc)。 (五)外置補償電路補償： 8、反相放大器：圖(1)之第3腳不接地，改接VR10k之中間接腳、VR10k兩端各接1MΩ電阻到＋Vcc與－Vcc，調VR10k使當Vi=0時Vo=0，問：能否使Vo補償至0？ 9、非反相放大器：、、、類推。 註：測試順序：一、四、三、二(3、2)，改圖(3) R f = 10MΩ。 R Rf Av 未補償前Vo(offset) 能否使Vo補償至0? 1k 10k -10 100k 1M 10M

32 一.輸出偏移電壓Vo(offset) 產生的原因： 1.內部的： Vo=Vi*A (I)理想Vo=0 (II)若≠0，稱為

33 即 等效成：

34 又等效成： 輸入偏移電壓，極性不確定

35 2.外部的： △OP做放大器，需接負回授(虛接地)如下

36 (i)Vio的影響： Vio * Av(非反) = (1+Rf/R)

37 輸入偏壓電流《 I（+）or I （-）》的影響：

38 V(+) = V(-) = 0V ∴IR=0，∴I(-)=If 而Vo (offset)=If * Rf=I(-) * Rf 平均偏壓電流：(I(-)+ I(+)) /2 註：741，IB=80nA(典型值) EX：設I(-)=80nA，(1)若Rf=10kΩ→ Vo (offset) =I(-) * Rf=80nA*10kΩ=800μV=0.8mV (2)若Rf=10MΩ→ Vo (offset)=I(-) * Rf =80nA*10MΩ=800mV→ so big

39 ▲補償I(-)影響的方法，在(+)端前加Rc

40 Vo (offset)=If * Rf-I(+) * Rc
V(+) = V(-) =-I(+) * Rc IR=(0-V(+))/R If= I(+) –IR 若Rc用R//Rf的大小 Vo (offset)=〔 I(-) - I(+) 〕* Rf = Ios* Rf 理想：I(-) = I(+) 定義：輸入偏壓電流 Iio=｜I(+) - I(-) ︱ P.S：741， Iio =20nA(典型)

41 二.補償方法： 1.Ic接腳補償(查資料單)調VR=10k，使Vi=0時，Vo=0 2.外部補償(略)(註：環境中的雜訊源)

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44 2.測Vo (offset)時：示波器可能呈現情形如上圖，其直流準位即為Vo (offset)
3.若干擾嚴重(1)檢查各接地點(2)用手〝接〞地點，輔助接地

45 步驟七： R Rf Vo(offset)理論值 是否 1k 10k Yes 100k 1M 10M No
Vio*(1+Rf/R)+I(-)*Rf Vio：1mv(741典型值)，正負皆有可能(設-1mv) ；I(-)：80nA，永正(741典型性) 則(-1mv) *(11)+ 80nA *10kΩ = -10.2mv (-1mv) *(11)+ 8mv = -3mv (-1mv) *(11)+ 80mv = 69mv (-1mv) *(11)+ 800 = 789mv 上表各項之理論值

46 實習五：差 量 電 壓 放 大 電 路 測 試

47 實 習 步 驟 ： (一) 先測OP或是電路好、壞：參考之前之實習項目，±Vcc用 ± 10V。
(二) 反相加法電路測試：做交流測試，直流測試略。 接上圖(1)，令V1 = 200mVP、V2 = 100 mVP、示波器測Vo =_____ 。V1與V2產生方法如圖(4)，將訊號產生器調200mV峰值、f = 1～5k HZ弦波，接到兩個100Ω的串聯電阻上做分壓。 (三) 非反相加法電路測試： 接上圖(2)，V1與V2同上，示波器測Vo =________________ 。 (四) 減法電路測試： 接上圖(3)，V1與V2同上，示波器測Vo =________________ 。 (五) 差量電壓放大電路測試： 4、圖(3)中，改R f = 100 kΩ，令V1－V2 = 100mVP，示波器測Vo =___________， 差量電壓增益Ad = Vo / (V1－V2) = ___________。 5、再令V1 = V2 = 1 VP，(此稱共模電壓VC)，示波器測Vo =___________， 共模電壓增益A C= Vo / VC ___________。 6、共模拒斥比CMRR = Ad / AC = _____________。

48 一.單端輸入：

49 二.雙端輸入(可抑制雜訊波放大)

50 三.基本電路

51 (1)設V1≠0，V2=0 ∴Vo=V(+)*Av(非反) =V1*R4/(R3+R4)*(R1+R2)/R

52 (2)設V2≠0，V1=0 (R3//R4：補償電阻Rc，不影響電路
功能) ∴Vo=V2*Av(反)=V2*(-R2/R1)

53 (3)設V1、V2≠0 Vo=(1)+(2) Vo=V1*｛R4/(R3+R4 )｝*｛(R1+R2)/R1｝+V2* (- R2/R1)=V1*｛1/(1+R3/R4 )｝*｛(1+R2/R1)/ 1｝+ V2* (-R2/R1) 若R1/R2=R3/R4 Vo=V1*｛1/(1+R1/R2 )｝*｛(1+R2/R1)/1｝+V2* (- R2/R1)=V1*｛R2/(R2+R1 )｝*｛(R2+R1)/R1｝+V2* (- R2/R1) Vo=(V1-V2)*R2/R1【等量放大電壓】 實務上：取R1=R3=R R2=R4=Rf Vo=(V1-V2)*Rf/R

54 四.反相加法電路

55 (1)設V1≠0，其餘=0 Vo=V1(-Rf/R1)

56 (2)類推，若V1、V2、V3，皆≠0 Vo=V1*(-Rf/R1)+V2*(-Rf/R2)+…反相加權放大 《1》若R1=R2=R3…=R Vo=-(V1+V2+V3+ …)*Rf/R…反相加法放大 《2》若又R=Rf Vo=-(V1+V2+V3+…)反相加法器

57 實 習 六 ： 儀 表 放 大 器 測 試

58 實 習 步 驟 ： (一) 先測OP或是電路好、壞：參考之前之實習項目，±Vcc用 ± 10V。 (二) 測差量電壓增益Ad ：
1、接上圖，令V1－V2 = 100 mVP峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH1測 ( V1－V2 )、CH2測Vo，差量電壓增益Ad = Vo / (V1－V2) = ___________。 註：Ad = Vo / (V1－V2) = ( 1 ＋ 2 R f /Rg ) × R 2 / R 1 (三) 測共模電壓增益A C： 2、再令V1 = V2 = 1 VP，(此稱共模電壓VC)，示波器CH1測Vc、CH2測Vo，共模電壓增益A C= Vo / VC ___________。 3、共模拒斥比CMRR = Ad / AC = ­­­­­­­­­­­­­­­­_____________。 (四) 任意差量電壓增益調整： 4、將Rg以VR10k代替，調Rg使Ad = 5倍，則Rg = _______________。

59 實習七：積分器、微分器測試

60 實 習 步 驟 ： (一) 先測OP好、壞：接反相放大器，±Vcc用 ± 10V。 (二) 積分器測試：弦波測試。
接上圖(1)，令Vi = 200mVP、f = 10k HZ弦波，示波器測Vo 與Vi， Vo波形=__________、Vo大小=__________、相位差ψ=_________， Vo理論值大小=__________。 2、去掉補償電阻Rc，重覆1、則Vo波形有何影響？Ans：_________________。 3、改 f = 1k HZ ，Vo大小=__________、Vo理論值大小=__________。 4、改 f = 100 HZ ，Vo大小=__________、Vo理論值大小=__________。 (三) 積分器方波測試： 5、接上圖(1)，令Vi = 200mVP、f = 10k HZ方波，示波器測Vo 與Vi， Vo波形=__________、Vo大小=__________。 6、去掉補償電阻Rc，重覆1、則Vo波形有何影響？Ans：_________________。 7、改 f = 1k HZ ，Vo波形=__________、Vo大小=__________。 8、改 f = 100 HZ ，Vo波形=__________、Vo大小=__________。 (四) 微分器測試：弦波測試。 9、接上圖(2)，令Vi = 200mVP、f = 10k HZ弦波，示波器測Vo 與Vi， 10、改 f = 1k HZ ，Vo大小=__________、Vo理論值大小=__________。 (五)微分器三角波測試： 11、接上圖(2)，令Vi = 200mVP、f = 10k HZ三角波，示波器測Vo 與Vi， 12、改 f = 1k HZ ，Vo波形=__________、Vo大小=__________。 筆試例題： 1、圖(1)，設Vi = 200mVP、f = 10k HZ弦波，求Vo理論值＝？

61 實 習 八：史 密 特 觸 發 電 路 測 試

62 實 習 步 驟 ： (一) 先測OP好、壞：接反相放大器，±Vcc用 ± 10V。 (二) 正向史密特觸發電路測試：三角波測試。
接上圖(1)，令Vi = 5VP、f = 100 HZ三角波，示波器雙波道用DC交連同時測Vo 與Vi，記錄Vo波形與大小=__________、Vi的臨界電壓VT=________。臨界電壓VT的理論值=_________。遲滯電壓△H=­­­­­­­­­­­­­­­___________。 2、示波器改用X-Y操作，觀測轉移函數圖形，記錄之。 (三) 負向史密特觸發電路測試： 3、接上圖(2)，令Vi = 5VP、f = 100 HZ三角波，示波器雙波道用DC交連同時測Vo 與Vi，記錄Vo波形與大小=__________、Vi的臨界電壓VT=________。臨界電壓VT的理論值=_________。遲滯電壓△H=­­­­­­­­­­­­­­­___________。 4、示波器改用X-Y操作，觀測轉移函數圖形，記錄之。 (四) 正向史密特觸發電路與參考電壓做比較： 5、接上圖(3)，令Vi = 5VP、f = 100 HZ三角波，示波器雙波道用DC交連同時測Vo 與Vi，記錄Vo波形與大小=__________、Vi的臨界電壓VT=________。臨界電壓VT的理論值=_________。遲滯電壓△H=­­­­­­­­­­­­­­­___________。 注意：參考電壓Vref = 2V，用電源供應器第三組5V輸出到3kΩ與2kΩ電阻上做分壓取得。 6、示波器改用X-Y操作，觀測轉移函數圖形，記錄之。 筆試例題： 1、劃出圖(1)的轉移函數圖形。 2、設計一正向史密特觸發電路，±Vcc用 ± 10V，臨界電壓VT的理論值=±1V。 試考例題： 1、設計一正向史密特觸發電路，±Vcc用 ± 10V，臨界電壓VT的理論值=±1V

63 一.比較器： A=∞ (1)若V(+) ＞V(-) →Vo=+Vo(sat) ≒+Vcc (2)若V(+) ＜V(-) →Vo=-Vo(sat) ≒-Vcc

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65 ▲因為環境中有雜訊，會造成不確定的輸出狀態
▲沒有負回授就沒有虛接地特性

66 分析(1)V(+) ＞0，Vo=+Vo(sat)

67 V(+)=Vi*｛Rf/(R+Rf)｝+Vo*｛R/(Rf+R)｝
ViRf+Vo*R=0 得Vi=（-R/Rf）*Vo(正負飽合，以+Vcc代入稱為轉態 電壓VT) 記VT=（-R/Rf）*Vo=（-R/Rf）*（-Vcc）→VTH or=（R/Rf）*（+Vcc）→VTL EX：VT=（-R/Rf）*（±Vcc）=-1/10(±10V) →VTH=1 →VTL=-1

68 1.設Vi＞大VT V(+) ＞ 0→Vo=正飽和 V(+)=（ Vi*Rf/R+Rf ）+(Vo*R/R+Rf) 2.設Vi大上去後，再小於大VT → Vo仍為正飽和 3.若Vi＜小VT→ V(+) ＜ 0 →Vo=負飽和 4.Vi小下去再，再大於VT → Vo仍為負飽和

69 而Vi即為VT，Vo=±Vo(sat)代入
▲摘要：(正向史密斯) 1.動作方式：<1>大於大→Vo=“1”(= +Vo(sat) ) 小於若Vi＞大VTh <2>小於小→Vo=“0”(= -Vo(sat) ) Vi＜小VTL 2.VT=? 而Vi即為VT，Vo=±Vo(sat)代入

70 1.動作方式示意圖

71 3.轉移曲線：

72 轉移曲線：

73 4.電路： V(+)=V(-)為臨界點 △與某參考電壓Vref比較： 臨界點：V(+)=V(-)

74 Vi*Rf+Vo*R/R+Rf=Vref
→Vi=（R+Rf/Rf）* Vref-（ R/Rf*Vo ） EX：環境溫度要與室溫25℃做比較，設25℃的參考電壓 Vref=2V，若環境中預測雜訊的強度為200mVP-P →比較電路的大VT=Vref+200mV/2=2.1V 小VT=Vref=200mV/2=1.9V

75 電路如下： ±Vcc=10V △H=大VT-小VT 遲滯電壓：用來克服雜訊干擾的間隙

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77 △反相放大器： x=Vi(v) y=Vo(v) +3 -30(x) →-Vo(sat) ≒-10V +2 -20(x) →-Vo ≒-10V
+1 -10 +0.5 -5 -0.5 5 -1 10

78 △反相放大器的轉移曲線：

79 正 向 史 密 特 ： 實測轉移曲線函數，會有 傾斜狀況，但紀錄時，記 成沒有傾斜 Note：會傾斜，Because 1.電路反應，speed small 2.Vi頻率大

80 實習九：無穩態多諧振盪器測試

81 實習 步 驟： (一)對稱方波： 1、接上圖(1)，OP741±Vcc用10V。
2、示波器DC檔CH1測V(-) 、CH2測VO，記錄VO對V(-) 的相對波形。 3、Vo的頻率f測試值 = _______________ 。 4、理論值頻率f = _______________ 。 【註】：理論值週期T=2RC ln ( 1 ＋ 2 R2/R1 )。 5、改R = 20 kΩ，重覆步驟2、3、4 。 Vo的頻率f測試值 = ___________，理論值頻率f = _______________ 。 (二)不對稱方波： 6、接上圖(2)。 7、示波器DC檔CH1測V(-) 、CH2測VO，記錄VO對V(-) 的相對波形。 8、Vo的頻率f測試值 = _______________ 。 9、Vo的正半週半週期時間t1測試值 = _______________ 。 10、Vo的負半週半週期時間t2測試值 = _______________ 。 11、Vo的正半週半週期時間t1理論值 = _______________ 。 12、Vo的負半週半週期時間t2理論值 = _______________ 。 13、理論值頻率f = _______________ 。 【註】：(1)理論值正半週期t1=R3C ln ( 1 ＋ 2 R2/R1 )。 (2)理論值負半週期t2=R4C ln ( 1 ＋ 2 R2/R1 )。 (3)實務上取R1 = R2 ，而自然對數ln 3 = 1.1 ，所以對稱方波理論值週期T= 2.2RC 。 筆試例題：1、求圖(1)的振盪頻率f = ？ 試考例題：1、設計一對稱方波電路，±Vcc用 ± 10V，振盪頻率f = 1 kHz， 測出VO對V(-) 的相對波形。 註：電容器宜使用無極性電容。

82 對稱方波：

83 1.設最初Vo=+Vo(sat) V(+)=β（回授因數）*Vo =（R2/R1+R2）Vo(sat) 越充越正 2.V(-) 越充越正，當V(-) ＞V(+) 的瞬間Vo變-Vo(sat)

84 3.當V(-)反充至比V(+)更負的瞬間Vo→變+Vo(sat)
4.如此循環 5.相對波形

85 6.振盪頻率f： t1：Vo=+Vo(sat) V(-)=由-βVo(sat) 充至+βVo(sat)

86 ▲電容充電方程式： <1>Vc【→+βVo(sat)】=Vc(to)【→βVo(sat)】 +〔迴路總電壓〕【=→+βVo(sat)+Vo(sat)】 *（1-e-t/Rc） <2>Vo(sat)=（β+1）* Vo(sat)* （1-e-t1/Rc） →2β/1+β= 1-e-t1/Rc →e-t1/Rc=1-（2β/1+β）=1-β/1+β →-t1/Rc=ln（1-β/1+β）=ln（1+β/1-β)-1 →t1=Rc*ln（1+β/1-β) β=R2/R1+R2代入 →1+β/1-β=1+（R2/R1+R2）/1-（R2/R1+R2） =R1+2R2/R1

87 ∵t1=RC*ln(1+2R2/R1) 另t1=t2 T=t1+t2 T=RC*ln(1+2R2/R1) (二)非對稱方波： t1=R3C*ln(1+2R2/R1) t2=R4C*ln(1+2R2/R1)

88 實習十：三角波產生器測試

89 實習步驟： (一)對稱三角波： 1、接上圖(1)，OP741±Vcc用10V。
2、示波器DC檔CH1測VO 1 、CH2測VO 2，記錄VO 2對VO 1 的相對波形。 3三角波的頻率f測試值 = _______________ 。 4、理論值頻率f = _______________ 。 【註】：理論值週期T=4RC ( R1/R2 )。 5、三角波電壓VTH測試值 = _________，理論值= __________ 。 VTL測試值 = _________，理論值= __________ 。 6、改R = 20 kΩ，重覆步驟2、3、4 。 三角波的頻率f測試值 = ___________，理論值頻率f = __________ 。 (二)不對稱三角波： 7、將上圖(1)電路中R更改如圖(2)所示，以R3、R4串二極體代替。 8、示波器DC檔CH1測VO 1 、CH2測VO 2，記錄VO 2對VO 1 的相對波形。 9、三角波的頻率f測試值 = ___________，理論值頻率f = ____________ 。 10、三角波的正斜率半週期時間t1測試值 = __________，理論值= ________ 。 11、三角波的負斜率半週期時間t2測試值 = ________，理論值= ________ 。 【註】：(1)理論值正斜率半週期t1=2R3C ( R1/R2 )。 (2)理論值負斜率半週期t2=2R4C ( R1/R2 )。 筆試例題： 1、求圖(1)電路的振盪頻率f = ？ 2、寫出OP741各接腳功能。 3、如何測試OP的好壞？ 4、設計一反相放大電路，Av = －10，劃出電路、說明電阻R與Rf如何選用？原因？ 試考例題： 1、設計一對稱三角波電路，±Vcc用 ± 10V，振盪頻率f = 1 kHz。

90

91 A2：VT=（-R1/R2）*Vo VTH=（-R1/R2）*〔-Vo(sat)〕=（R1/R2）* Vo(sat) VTL=（-R1/R2）*〔Vo(sat)〕 Vo1=（-1/RC）∫Vo2dt=（-Vo1/RC）*t

92 ﹡振盪頻率f=? 由Vo1=（-Vo2/Rc）*t t=-Rc*（Vo1/Vo2） 當t=t1，Vo2=-Vo(sat) Vo1=VTL-VTH=VTH-VTL =2Rc*（R1/R2）*Vo(sat) 得t1=-Rc*〔2（R1/R2）*Vo(sat)〕/ -Vo(sat) =2Rc*（R1/R2） 另t1=t2 ∴T=t1+t2 =4Rc*（R1/R2）

93 EX：c=0.1μf R1=10kΩ R2=20kΩ sol：T=4Rc*（R1/R2） =4*10kΩ*0.1μf（10kΩ/20kΩ） =4*104*10-7*1/2 =2*10-3 sec f=1/T=1/2*103Hz =500Hz 而VTH=（R1/R2）*Vo(sat)→【+Vcc=設10V】=+5V VTL=（-R1/R2）*-Vo(sat)=-5V

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95 三角波正斜坡時間t1=2R4c(R1/R2) 三角波負斜坡時間t2=2R3c(R1/R2)