模电实验-模拟运算电路

精品文档 1欢迎下载 实实 验验 报报 告告 实验单位实验单位电子系电子系 20152015 本 本 2 2 班 班姓姓 名名 课程名称课程名称模拟电子技术实验模拟电子技术实验学学 号号 实验项目实验项目模拟运算电路模拟运算电路实验日期实验日期20172017 年年 5 5 月月 1616 日日 成成 绩绩 教师教师 签名签名 一 一 实验目的实验目的 1 研究由集成运算放大器组成的比例 加法 减法和积分等基本运算电路的功能 2 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题 二 实验仪器二 实验仪器 1 THM 3A 模拟电路实验箱 2 SS 7802A 双踪示波器 3 MVT 172D 交流数字毫伏表 4 数字万用电表 5 集成运算放大器 A741 1 6 电阻 10K 4 100K 3 1M 1 7 电容器 10 1 三 原理摘要三 原理摘要 本实验采用的集成运放型号为 A741 或 F007 引脚排列如图 8 1 所示 它是八脚双列直插式组件 脚 和 脚为反相和同相输入端 脚为输出端 脚和 脚为正 负电源端 脚和 脚为失调调零端 脚之间可接入一只几十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端 脚为空脚 图 8 1 A741 管脚图 1 集成运放在使用时应考虑的一些问题 1 输入信号选用交 直流量均可 但在选取信号的频率和幅度时 应考虑运放的频响特性和输出幅度的 限制 做线性运算电路实验时 要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区 运放工作在线性区与输入做线性运算电路实验时 要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区 运放工作在线性区与输入 电压有关 运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区 当运放工作在非线性区时 输出电压保持不变 电压有关 运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区 当运放工作在非线性区时 输出电压保持不变 其值取决于电源电压 且略小于电源电压 其值取决于电源电压 且略小于电源电压 A741 A741 的输出最大值约在的输出最大值约在 12 13V12 13V 左右 左右 2 调零 调零时 将输入端接地 调零端接入电位器 RW 用直流电压表测量输出电压 U0 细心调节 RW 使 U0为零 即失调电压为零 3 消振 一个集成运放自激时 表现为即使输入信号为零 亦会有输出 使各种运算功能无法实现 严 重时还会损坏器件 在实验中 可用示波器监视输出波形 2 理想运算放大器特性 在大多数情况下 将运放视为理想运放 就是将运放的各项技术指标理想化 满足下列条件的运算放大器称 为理想运放 开环电压增益 Aud 输入阻抗 ri 输出阻抗 ro 0 带宽 fBW 失调与漂移均为零等 3 理想运放在线性应用时的两个重要特性 1 输出电压 UO与输入电压之间满足关系式 UO Aud U U 由于 Aud 而 UO为有限值 因此 U U 0 即 U U 称为 虚短 2 由于 ri 故流进运放两个输入端的电流可视为零 即 IIB 0 称为 虚断 这说明运放对其前级吸 取电流极小 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则 可简化运放电路的计算 4 基本运算电路 1 反相比例运算电路 电路如图 8 2 所示 对于理想运放 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O U R R U 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差 在同相输入端应接入平衡电阻 R2 R1 RF 图 8 2 反相比例运算电路 图 8 3 a 同相比例运算电路 b 电压跟随器 2 同相比例运算电路 图 8 3 a 是同相比例运算电路 它的输出电压与输入电压之间的关系为 R2 R1 RF i 1 F O U R R 1U 3 反相加法电路 精品文档 2欢迎下载 电路如图 8 4 所示 输出电压与输入电压之间的关系为 R3 R1 R2 RF U R R U R R U i2 2 F i1 1 F O 4 差动放大电路 减法器 对于图 8 5 所示的减法运算电路 当 R1 R2 R3 RF时 有如下关系式 U U R R U i1i2 1 F O 图 8 4 反相加法运算电路 图 8 5 减法运算电路图 四 实验内容与步骤四 实验内容与步骤 实验前要看清运放组件各管脚的位置 切忌正 负电源极性接反和输出端短路 否则将会损坏集成块 1 反相比例运算电路 1 按图 8 2 连接实验电路 接通 12V 电源 输入端对地短路 进行调零 2 输入 100Hz 0 5V 的正弦交流信号 用数字交流放毫伏表测量相应的 并用示波器观察 f i U O U 和的相位关系 记入表 8 1 O u i u 2 同相比例运算电路 1 按图 8 3 连接实验电路 接通 12V 电源 输入端对地短路 进行调零 2 输入 100Hz 0 5V 的正弦交流信号 用数字交流放毫伏表测量相应的 并用示波器观察 f i U O U 和的相位关系 记入表 8 2 O u i u 3 反相加法运算电路 1 按图 8 4 连接实验电路 接通 12V 电源 输入端对地短路 进行调零 2 输入信号采用直流信号 实验箱面板下端的直流可调信号源 实验时要注意选择合适的直流信号幅度 以确保集成运放工作在线性区 3 用直流电压表测量输入电压 及输出电压 记入表 8 3 i1 U i2 U O U 4 减法运算电路 1 按图 8 5 连接实验电路 接通 12V 电源 输入端对地短路 进行调零 2 输入信号采用直流信号 实验箱面板下端的直流可调信号源 实验时要注意选择合适的直流信号幅度 以确保集成运放工作在线性区 3 用直流电压表测量输入电压 及输出电压 记入表 8 4 i1 U i2 U O U 五 实验数据及数据处理五 实验数据及数据处理 表 8 1 反相比例运算电路 V i U V O U波形 i U波形 O U V A 实测值计算值 0 5015 03 10 0410 Av 实测值 Uo Ui 5 03 0 501 10 04 Av 计算值 Rf R1 100K 10K 10 表 8 2 同相比例运算电路 V i U V O U波形 i U波形 O U V A 实测值计算值 0 5045 61 11 1311 Av 实测值 Uo Ui 5 61 0 504 11 13 Av 计算值 1 Rf R1 1 100K 10K 11 表 8 3 反相加法运算电路 V i1 U 0 100 100 100 100 10 V 12 U 0 100 200 300 400 50 精品文档 3欢迎下载 V O U 1 882 2 77 3 76 4 78 5 79 表 8 4 减法运算电路 V i1 U 0 100 200 300 400 50 V 12 U 0 500 500 500 500 50 V O U 3 983 001 990 98 0 023 六 思考题六 思考题 1 整理实验数据 画出波形图 注意波形间的相位关系 波形如表 8 1 表 8 2 所示 2 将理论计算结果和实测数据相比较 分析产生误差的原因 1 反相比例运算电路 实测值 10 4 Av 计算值 10 2 同相比例运算电路 实测值 11 13 Av 计算值 11 3 反相加法运算电路 实测值 1 882 2 77 3 76 4 78 5 79 Uo 理论值 2 3 4 5 6 4 减法运算电路 实测值 3 983 001 990 98 0 023 Uo 理论值 43210 误差分析 从表中数据对比可以看出 理论值和测量值有一定的范围内近似相等 误差原因 1 由于实验设备使用时间的关系 实验电路板的电阻的实际阻值和标注的阻值存在误差 电路中 的其他元件