厦门大学电子技术实验八集成运算放大器的运用——运算器

实验报告实 验 名 称：实验八 集成运算放大器的运用运算器系别： 班号： 实验组别： 实 验 者 姓 名： 学 号： 实 验 日 期：实验报告完成日期： 指导教师意见：目录二、实验原理3三、实验仪器6四、实验内容及数据61. 反相放大器62. 同相放大器83. 加法器104. 减法器115. 积分器13五、 实验总结14一、实验目的1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。本实验采用TL082型集成运算放大器，其管脚如图1所示。注意：在使用过程中，正、负电源不能接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。1、反相放大器：在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：由上式可知：闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值RF/R1。电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。当取RF = R1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即：。此时反相放大器起反向跟随器的作用。2、同相放大器：在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为： 3、电压跟随器：电路如图4所示，它是在同相放大器的基础上，当R1时，Avf1，同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分之百电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。图4中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象，为了避免发生这种现象，通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。并令R2=R1|Rf=9.1K。 3、反相加法器：在理想条件下，输出电压为：，当R1=R2时，上式简化为：。4、减法器：在理想条件下，若R1=R2，RF=R3时，输出电压为：若RF=R1,，则VO=VI2-VI1，故此电路又称模拟减法器。5、积分器：输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容两端的初始电压为零，则输出电压为：当Vi(t)是幅值为Ei的阶跃电压时，此时，输出电压VO(t)随时间线性下降。当Vi(t)时峰值振幅为ViP的矩形波时，VO(t)的波形为三角波。如图8(b)所示，根据上式，输出电压的峰峰值为：在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF，其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。但是RF的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF不宜取太小，一般取100K为宜。三、实验仪器1. 示波器一台2. 函数发生器一台3. 数字万用表一台4. 电子学实验箱一台5. 交流毫伏表一台四、实验内容及数据1. 反相放大器：（1）按图2搭接电路，先测量RF=101.60K，R1=9.87K，计算得AVF= -10.29（2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表1，并计算电压放大倍数AVF（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上画出输入输出波形。在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF表一 反相放大器测量表直流（V）交流（V）波形ViVoAvVip-pVop-pAV反相放大器0.783-8.098-10.341.5716.510.5反相，图9、图10放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：图9 实验中观察到的波形2. 同相放大器：（1）按图3搭接电路，测量RF=101.60K，R1=9.87K，计算AVF=11.29（2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表中，并计算电压放大倍数AVF（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上划出输入输出波形。输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF 直流（V）交流（V）波形ViVoAvVip-pVop-pAV同相放大器0.7838.88511.341.5418.111.75同相，图11、图12表二 同相放大器测量表放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：图11 实验中观察到的波形3. 加法器：（1）根据图6电路，求出R3=4.76K。并测量得R1=9.747 K，R2=9.921 K，R3=4.602 K。（2）搭接电路；VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压Vi2p-p=400mV(f=1kHz)（3）用数字表DCV、ACV分别测量VO，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。表三 反相加法器测量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV反相加法器0.20.4-2.004V1.469V反相，图13、14图13 反相加法器实验波形4. 减法器：（1）根据上面的图，R1=9.952K，R2=9.953K，R3=102.23K（2）按图搭接电路；VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压VI2P-P=400mV（f=1kHz）（3）用数字表DCV、ACV分别测量VO，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。表四 减法器测量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV减法器0.20.4-1.981V1.498V同相，图15、16图15 减法器实验波形5. 积分器：（1）按图8搭接实验电路；（2）从信号发生器输出方波信号作Vi，频率f=1kHz，用双线示波器同时观察Vi和VO的波形。要求Vip-p=1V，占空比1/2。在同一时间坐标上画出输入、输出波形，并定量记下Vi、VO和周期T，并与理论计算Vop-p进行比较。图15 实验波形图Vip-p =1.030V，VOp-p = 2.61V，T=999.0s5、 实验总结1、 在测量过程中要注意观察输出