湖南大学电子实验3-集成运算放大器的基本应用

课程实验报告 课 程 名 称 电子实验 实验项目名称 集成运算放大器的基本应用 专 业 班 级 物联 1301 班 姓 名 学 号 集成运算放大器的基本应用集成运算放大器的基本应用 一 实验目的 一 实验目的 1 掌握集成运算放大器的特点 基本组态 性能参数 2 掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路 3 掌握集成运算放大器组成比例 家法 减法和积分等电路的特点 4 掌握集成运算放大器设计波形发生器的方法 二 实验仪器和元器件 二 实验仪器和元器件 1 数字电路实验箱 双踪示波器 数字万用表 函数信号发生器 2 元器件 集成运算放大器 A471 三 实验原理 三 实验原理 理想运算放大器特性 1 开环电压增益 Aud 2 输入阻抗 ri 3 输出阻抗 ro 0 4 带宽 fBW 5 失调与漂移均为零 理想运放在线性应用时的特性 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 四 实验内容 四 实验内容 1 反相比例运算电路 i F O U R R U 1 I 关闭系统电源 按上图正确连线 连接信号源的输出和 Ui II 打开直流开关 调节信号源输出 f 100Hz Ui 0 5V 峰峰值 的正弦交流信号 用毫 伏表测量 Ui UO 值 并用示波器观察 UO 和 Ui 的相位关系 2 反相加法运算电路 2 2 1 1 i F i F O U R R U R R U I 关闭系统电源 按上图正确连接实验电路 连接直流信号源和 Ui1 Ui2 II 打开系统电源 用万用表测量输入电压 Ui1 Ui2 且要求均大于零小于 0 5V 及输出电 压 UO 记入表格 3 减法运算电路 1 120ii UU R RF U I 关闭系统电源 按上图正确连接实验电路 采用直流输入信号 II 打开系统电源 用万用表测量输入电压 Ui1 Ui2 且要求均大于零小于 0 5V 及输出电 压 UO 记入表格 4 积分运算电路 dttU RC tU t io 1 0 I 关闭系统电源 按积分电路如上图所示正确连接 连接信号源输出和 Ui II 打开系统电源 调节信号源输出率约为 100Hz 峰峰值为 2V 的方波作为输入信号 Ui 打开直流开关 输出端接示波器 可观察到三角波波形输出并记录之 5 微分运算电路 I 关闭系统电源 按微分电路如上图所示正确连接 连接信号源输出和 Ui II 打开系统电源 调节信号源输出率约为 100Hz 峰峰值为 2V 的方波作为输入信号 Ui 打开直流开关 输出端接示波器 可观察到尖顶波波形输出并记录之 五 实验结果 五 实验结果 1 反相比例运算电路 F 100Hz Ui 0 5V 正弦交流信号 AV 电压放大倍数 Ui V Uo V 实测值计算值 0 525 21010 在波形图中 黄色波形表示的 Ui 而下面绿色波形表示的是 Uo 我们可以很清楚的看到 Uo 波形峰峰值比 Ui 波形峰峰值放大了大约 10 倍 而且两条波形相位相反 2 反相加法运算电路 2 2 1 1 i F i F O U R R U R R U R1 10K RF1 10K R2 1K RF2 100K F 100Hz Ui1 V Vpp 0 200 100 150 050 05 Ui2 V Vpp 0 050 040 030 020 01 实测值 4 903 903 102 001 05Uo V Vp p 计算值 5 204 103 152 051 05 分析上述表格 我们可以看的在放大的过程中存在一定的误差 这是不可避免的 但是当 我们将输入电压调低的时候 我们可以看到误差基本上没有 当放大倍数很大的时候 如 果输入电压同样很大的话就会造成失真 3 减法运算电路 1 120ii UU R RF U Ui1 V Vpp 0 200 150 100 250 40 Ui2 V Vpp 0 300 250 200 350 50 实测值 0 400 320 250 460 69Uo V Vp p 计算值 0 400 350 300 450 60 在本题中 给定的公式是上面的那个式子 可是根据实验结果很明显的并不是那样 存在 很大的误差 因此我们就换了一种验证的公式 1 1 i F O U R R U 2 2 1 i F O U R R U UoUoUO 根据此公式 误差会小很多 4 积分运算电路 5 微分运算电路 4 实验总结 实验总结 本次实验主要是集成运算放大器的基本应用 由于集成运算放大器我们之前有学过 做实验的时候也接触过 所以做起来并没有那么难