运算放大电路实验报告

实 验 报 告 课程名称 电子电路设计与仿真 实验名称 集成运算放大器的运用 班级 计算机 18 4 班 姓名 祁金文 学号 5011214406 实验目的实验目的 1 通过实验 进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点 2 掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法 3 了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法 集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将 管 和 路 紧密结合的器件 它以半导 体单晶硅为芯片 采用专门的制造工艺 把晶体管 场效应管 二极管 电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路 制作在一起 使之具有特定的功能 集成放大电路最初多用于各 种模拟信号的运算 如比例 求和 求差 积分 微分 上 故被称为运算放大电路 简称集成运放 集成运放广泛用于模拟 信号的处理和产生电路之中 因其高性价能地价位 在大多数情 况下 已经取代了分立元件放大电路 反相比例放大电路反相比例放大电路 输入输出关系 i o V R R V 1 2 iRo V R R V R R V 1 2 1 2 1 输入电阻 Ri R1 反相比例运算电路 反相加法运算电路 反相比例放大电路仿真电路图 压输入输出波形图压输入输出波形图 同相比例放大电路同相比例放大电路 输入输出关系 io V R R V 1 1 2 Ro V R R V R R V 1 2 i 1 2 1 输入电阻 Ri 输出电阻 Ro 0 同相比例放大电路仿真电路图同相比例放大电路仿真电路图 电压输入输出波形图电压输入输出波形图 差动放大电路电路图 差动放大电路仿真电路图差动放大电路仿真电路图 五 实验步骤 1 反相比例运算电路 1 设计一个反相放大器 Au 5V Rf 10K 供电电压 为 12V 2 输入 f 1kHz ui 100mV 的正弦交流信号 测量相应的 uo 并用示波器观察 uo 和 ui 的波形和相位关系 记录输入输 出波形 测量放大器实际放大倍数 3 保持 ui 30mV 不变 测量放大的上截止频率 并在上截止 频率 并在上截止频率点时在同一坐标系中记录输入输出信号 的波形 七 实验数据分析 1 在反相比例运算电路中当输入 f 1kHz ui 100mV 的正弦 交流信号时测得输入与输出反相 且放大倍数 Au 4 87 而理论值为 5 产生了误差应该主要是因为电路板 上的电阻的标称值并不准确 2 当 ui 等于 30mV 时测出上截止频率为 219kHz 然而此时 输入和输出的相位差已经不是 180 原因应该是芯片中的 电容元件在高频的情况下使得输出电压的相位产生了异于 原来的改变 3 在反相加法器电路的实验中 产生的输出波形基本上符合 理论的预测 但是 uo 的直流分量稍小于 ui1 的两倍 这 应该也是因为电阻的标称值不准 而且主要还是因为分压 电路分出的电压并没有 1V 因为在分压电路上与 1k并联 的实验电路实际上让 ui1 小于 1V 4 在积分电路试验中 一开始输出波形有着很大的直流分量 到后来将 Rf 改为由 1M改到 20k解决了这个问题 分 析后发现应该是由于 Rf 的支路上存在一个很小的电压 但是一旦 Rf 很大其两端就会产生一个很大的电位差 这 就是 uc 0 也就是波形中的直流分量 因此减小 Rf 即 可解决问题 心得体会 在做实验的时候发现一个小现象 就是发现直流电源不通时会得 到完全不同的输出波形 只有接通是得到正确波形 后来我仔细想 了一下 应该是电路已经变了 这个时候就要换思路想了 实际应用积分电路时 由于运算放大器的输入失调电压 输入偏 置电流和失调电流的影响 会出现积分误差 此外 积分电容的漏 电流也是产生积分误差的原因之一 积分器输入方波信号 输出三角波信号的幅度大小受积分时间 常数和输入信号的频率制约 通过这个实验 验证了已经学过的简 单模电知识 而且锻炼了动手能力真正实验的时候也有很多问题 比