东南大学模电实验六模拟运算放大电路(二).doc

东南大学电工电子实验中心实验报告学号： 姓名： 第 六 次实验名称：模拟运算放大电路（二）提交报告时间：2011年 05 月 07 日完成名次：成绩： 审批教师： 2011年 月 日学习目标：1、 掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法2、 掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法3、 了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响预习思考：1、 根据29页实验内容1的指标要求设计电路并确定元件参数。（a） 设计电路图（b） 设计过程：见实验内容的设计基础取R=10 k, Rf=100 k, Rp=R/Rf=10 k/100 k, C=0.1F2、 在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？若能的话，电容量怎样取？答：可以，电容应该取得尽量大一些，使1/2RiC0时，二极管D1导通、D2截止，故vo1=vN=vi。运放A2为差分放大器由叠加原理知vo=(-2R/2R)vi+(1+2R/2R)vi=- vi+2 vi= vi当输入vi0-vi vi0传输特性曲线如下：必做实验：1、 试用A741设计一个满足下列要求的基本积分电路：输入为Vip-p=1V,f=10kHz的方波（占空比为50%）。设计R,C值、测量积分输出电压波形：改变f值观察波形变化，并找出当f接近什么值得时候，电路近似一个反相比例运算电路。设计图见预习思考题1（a） 元件参数计算：fc=1/(2RfC)=1/(2*100*103*0.1)=15.9Hz （b） 波形验证：输入f=10kHz的方波 输入f=20Hz的方波(c)实验结果分析：当输入频率接近20Hz时电路近似一个反相比例运算电路。与计算值相符。2. 用A741组成一个同相型电压电流转换电路，并完成表中所列数据的测量。完成表6-1中的实验，并对的实验结果进行分析同时与预习思考题中计算的理论值进行比较。实验电路图如下：其中V=15V，表中要求测量I的值，考虑电流表的不便，改为测R的电压，用R上测得的电压除以R就是I的值。（a）实验数据记录ViRLIL/mA（测量值）IL/mA（计算值）RLmax (测量值)RLmax（计算值）0.504V1 k0.5040.50427.46 k27 k10 k0.5040.50420 k0.5040.50427 k0.5040.50433 k0.4190.5041.000V470 k1.0001.00013 k13 k1 k1.0001.0003.3 k1.0001.0004.7 k1.0001.00010 k1.0001.00012 k1.0001.0003.007V470 k3.0073.0073.44 k3.7 k1 k3.0073.0073.3 k3.0073.0074 k2.8113.007（b）实验结果分析：由上面的结果可以发现，当RL较小时输出电流和理论值十分接近，但是当RL较大事输出电流会明显减小，偏离理论值。根据预习思考题，当输入所以当RL=33 k，4 k时不满足。测量得到的RLmax和计算得到的值误差较小，说明计算正确。2、 精密半波整流电路：(I) 依照图10-1所示连接电路，元件参数：R1=R2=10K，电源电压10V，二极管为1N4148。10-1精密半波整流电路图(II) Vi输入一个频率为100Hz的正弦交流信号，有效值分别为5V、1V、10mv，用示波器观察输入输出信号波形，用毫伏表测量Vo值，对列表记录测量，并对结果进行分析比较。（a） 输入输出波形图(1)输入信号有效值为5V（2）输入信号有效值为1V（3）输入信号有效值为10mv(b)实验数据记录Vi5V1V10mvVo3.82V0.42V4.38mv(III) 用示波器的X-Y显示方式测试该电路的电压传输特性，调节Vi幅度，找出输出的最大值Vomax。3、 精密全波整流电路：(I) 图102的精密全波整流电路和传输特性曲线修正为下图。图中R=10K，电源电压10V，二极管为1N4148(II) 搭接电路，重复半波整流电路（II）和（III） 的内容。（a）实验波形图：(1)输入信号有效值为5V（2）输入信号有效值为1V(3)输入信号有效值为10 mv传输特性曲线(b)实验数据记录Vi5V1V10mvVo2.74V0.525V4.96mv(c)实验结果分析：在精密全波整流电路中，发现当输入信号有效值为5V时，输出波形出现了“毛刺”，是因为“全波整流”中输入过大而造成幅值变低。精密全波整流的电压传输特性曲线是不对称的，第四象限内的电压特性曲线并不与第一象限的曲线对称。这是因为对于全波整流电路而言，实际的运放输出电压，当Vi0时,Vo=Vom,Vo1=2Vi (Vi0.5Vom)所以Vo=- Vi （Vi0.5Vom)思考题1. 在图6-1所示基本积分电路中，为了减小积分误差，对运放的开环增益、输入电阻、输入偏置电流及输入失调电流有什么要求？答:应选用开环增益大，输入电阻大，输入偏置电流小，输入失调电流小的运放。2. 在图6-9所示电压电流转换电路中，设Vom=6V,Vi=1VR1=1,试求满足线性转换所允许的RLmax?答：根据公式 计算得RL=5 k3若将图10-1电路中的两个二极管均反接，试问：电路的工作波形及电压传输特性将会如何变化？答：电路的输出波形将变化：将输入的正半周的波形反相同比例输出，负半轴输出为零。电压传输特性则与原来曲线相对纵轴对称。4.精密整流电路中的运放工作在线性区还是非线性，为什么？答：线性区，因为运用的虚短和虚短的概念。注意事项：1、 在完成积分器实验时，输入方波不