大多数运算放大器（opamp）电路的增益水平是固定的。然而，在实际应用中，能够改变增益往往具有更大的优势。例如，在音频系统中，根据不同的音频信号强度和环境需求，调整放大器的增益可以实现更好的音质效果；在通信系统中，可变增益放大器有助于适应不同强度的信号输入，提高信号的处理能力。

实现可变增益或压控放大器有多种方法。一种是创建压控电阻，利用该电阻设置放大器增益，压控电阻可通过简单偏置的晶体管产生；另一种则是使用电位计来调整设置放大器增益的电阻值。

实验材料

本次实验所需的材料如下：

ADALM2000主动学习模块

无焊试验板和跳线套件

两个1kΩ电阻

一个4.7kΩ电阻

三个10kΩ电阻

一个10kΩ电位计

一个OP97运算放大器

一个2N3904NPN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，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。当晶体管导通时，相当于在电路中接入了一个额外的电阻，从而改变了电路的总电阻，进而改变了放大器的增益；当晶体管截止时，电路恢复到基本的同相放大器状态，增益为另一个值。

（图1使用晶体管的压控器件）

硬件设置

为使用晶体管的压控放大器构建试验板电路，如图2所示。在搭建电路时，要确保各个元件的连接正确，避免出现短路或断路等问题。同时，要注意元件的极性，特别是晶体管和运算放大器。

（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2V峰峰值的1kHz正弦波激励。这个正弦波信号模拟了实际应用中的输入信号，其频率和幅度的选择可以根据具体的实验需求进行调整。

使用第二个波形发生器控制晶体管，提供幅度为2V的1Hz方波激励。方波信号的高低电平分别对应晶体管的导通和截止状态，通过改变方波的频率和幅度，可以研究晶体管不同状态下放大器的增益变化。

向运算放大器提供±5V电源电压，以确保运算放大器能够正常工作。

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。通过观察示波器上的波形，可以直观地看到输入信号和输出信号的变化情况，从而分析放大器的增益特性。

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。

（图3使用晶体管的压控放大器波形）

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，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。电位计的阻值可以通过旋转旋钮进行调节，从而改变反馈电阻的值，进而改变放大器的增益。

（图4使用电位计的可变增益反相放大器）

硬件设置

为使用电位计的可变增益反相放大器构建试验板电路，如图5所示。在搭建电路时，要注意电位计的连接方式，确保其能够正常调节阻值。

（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2V峰峰值的1kHz正弦波激励。

向运算放大器提供±5V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。

采用这种配置时，输出会反相，并根据反馈电阻值进行放大。

（图6使用电位计的可变增益反相放大器的波形）

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，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。电位计的调节不仅可以改变放大器的增益，还可以实现输入信号的反相或同相输出。

（图7使用电位计的可变增益反相/同相放大器）

硬件设置

为使用电位计的可变增益反相/同相放大器构建试验板电路，如图8所示。在搭建电路时，要注意各个元件之间的连接关系，确保电路的稳定性。

（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）

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2V峰峰值的1kHz正弦波激励。

向运算放大器提供±5V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。

采用这种配置时，输出会被放大，并在±V_IN之间变动。

（图9使用电位计的可变增益反相/同相放大器波形）

实验问题探讨

在实验结束后，我们提出一个问题：能否简要列举几个可变增益放大器的实际应用例子？可变增益放大器在许多领域都有广泛的应用，例如在雷达系统中，可变增益放大器可以根据目标的远近和反射信号的强弱，自动调整放大器的增益，以提高雷达的探测精度；在医疗设备中，如心电图仪和脑电图仪，可变增益放大器可以根据不同患者的生理信号强度，调整放大器的增益，以获得清晰准确的信号。您可以在学子专区论坛上找到更多关于这个问题的答案，与其他爱好者一起交流和探讨可变增益放大器的相关知识。

通过本次实验，我们深入了解了可变增益放大器的原理和实现方法，掌握了使用晶体管和电位计来改变放大器增益的技巧。这对于我们进一步研究电子电路和开发相关应用具有重要的意义。