模拟运放电路实验任务书.doc

实验六 模拟运放电路一、实验目的（1）掌握集成运算放大器的基本使用方法。（2）熟悉掌握运用集成运算放大器组成反相比例运算放大器、反相加法器、减法器和积分电路。（3）测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。（4）测量反相比例运算放大器输出电压与输入电压波形之间的相位差。（5）熟悉反相加法器电路的工作原理。（6）分析直流输入加法器。（7）熟悉掌握减法器电路的工作原理。（8）分析交直流输入减法器。 二、实验器材虚拟实验设备u 操作系统为Windows XP的计算机 1台u Electronics Workbench Multisim 8.x9.x电子线路仿真软件 1套u 示波器 Oscilloscope1台u 直流稳压源1个u 数字万用表1个u 函数信号发生器1台u 电阻（10K，1/4W）2个u 电阻（100K，1/4W）2个u 集成运算放大器UA741CD1个实际工程实验设备u 模拟实验箱1台u 函数信号发生器 DF16471台u 双踪示波器 DF43201台u 数字万用表 DT98061个u 晶体管毫伏表 DF2173B1台u 电阻（10K，1/4W）2个u 电阻（100K，1/4W）2个u 集成运算放大器UA741CD1个u三、实验原理及实验电路 集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大器，在众多的模拟集成电路中，它是最基本、用途最广泛的一种放大器件。按照性能的不同，分为通用型和专用型。本次实验选用的是通用型集成运算放大器CF741（国外型号为UA741），它是一种具有内部频率补偿，有短路保护等特点的高性能集成运算放大器。其管脚排列如图6-1（a）所示，图6-1（b）为其调零电路。本次实验为集成运算放大器的线性应用。图6-2为反相比例运算放大器电路。根据示波器测量的输出电压峰值Uop和输入电压峰值Uip，可求出反相比例运算放大器的闭环电压增益为。（a） 管脚排列 （b） 调零电路图6-1 UA 741型集成运算放大器对于图6-2所示的电路，闭环增益还可通过元器件值求出，即，式中Rf为反馈电阻，R1为运放的反相输入端电阻。反相比例运算放大器的传输特性可以用逐点测试法（静态测试）求得，也可以利用示波器作X-Y显示来直接观察。当把反相比例运算放大器的输出电压uo送到示波器的Y轴，输入电压ui送到示波器的X轴，则屏幕上光点移动的轨迹就是uof（ui）的特性曲线，如图6-3示波器屏幕所示。图6-4所示为直流电压输入加法器电路。图中令A点电压为,则I1,I2, I1I2从而，U0当R1R2=Ri时，U0。图6-5所示为交流电压输入减法器电路，同理有当R1R2=Ri时，U0。图6-2 反相比例运算放大器实验原理图图6-3 观察反相比例运算放大器传输特性的原理接线图四、实验步骤 1、反相比例运算放大器直流传输特性的测量。建立如图6-2所示电路，输入信号为直流电压（各点取值如表6-1所示）。单击仿真开关，用万用表测量输出电压，并将测量结果记录于表6-1中。表6-1 反相比例运算放大器电路测量数据表格Ui（V）1.00.80.300.30.81.0U0（V）Af 2、反相比例运算放大器交流传输特性的测量。建立如图6-2所示电路，输入信号为幅度0.5V、频率1KHz、直流偏电压为0V的正弦波信号，用示波器观察并记录电路的输入输出波形。 3、反相加法器电路的测量。建立如图6-4所示电路，两路输入信号均为直流电压（各点取值如表6-2所示）。单击仿真开关，用万用表测量输出电压，并将测量结果记录于表6-2中。表6-2 反相加法器电路测量数据表格Ui1（V）1.50.80.3Ui2（V）2.11.70.8U0（V）图6-4 反相加法器实验原理图图6-5 减法器电路实验原理图 4、减法器电路的测量。建立如图6-5所示电路，在ui1端输入直流信号（ui11V），在ui2端输入幅度为2V、频率为1KHz、直流偏置电压为0V的正弦波信号，用示波器观察并记录电路的输入输出波形。 5、反相积分电路的测量。建立如图6-6所示电路，在ui端输入一幅值为2V，频率为1KHz的方波信号，用示波器观察并记录电路的输入输出波形。改变ui的频率为500Hz，观察电路的输出波形有何变化。图6-6 积分电路实验原理图五、思考题 （1）将反相比例运算放大器的电压增益的计算值与测量值比较，情况如何？ （2）反相比例运算放大器的输出电压与输入电压波形之间存在什么样的相位关系？ （3）反馈电阻Rf的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ （4）反相加法器的输出电压U0的测量值与计算值比较，情况如何？ （5）根据表6-1的数据，在坐标纸上做出反相比例运算放大器的静态电压传输特性，并指出其线性动态范围。 （6）在