实验二 比例和加减法运算电路

实验二比例和加减法运算电路一、实验目的1、理解运算放大器的基本性质和特点。2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系3、学习运算放大器的线性电路和非线性电路的应用。二、实验仪器及原件1.双踪示波器（SS-7804型）1台2.信号发生器（EE1641D型）1台3.数字万用表（DT890型）1只4.直流电源（0〜5VX2可调）1台5.实验板1块6.连接导线若干三、实验原理图2.1是与实验板相近的电路，图中DD为正负电源接错保护，加入DD后集成电路上的1212电压仅为11.4V左右。CC为去耦电容，滤除由电源引入的高次谐波。DD为集成电路输入端1234过电压保护，5000电阻R为集成电路输出保护，其均已连接好，放在实验板面背后。注意：后续实验，凡有集成电路的实验电路，均有以上元件，且已连接好。I反相比例、减法电為100kQ4RT250k°I反相比例、减法电為100kQ4RT250k°oi减法电路iR\IQkQ.；v.心一^3-1310kQ声1100kQRg50k0反相加法电路图2.1电压跟随、比例、加减运算电路原理图1.电压跟随电路电压跟随电路如图2.2所示。电路为电压串联深度负反馈，因此，具有输出电阻很低输入电阻很高的特点，一般用于信号隔离。输入与输出间的关系为：vO=vI。2.反相比例运算电路图2.3是反相比例电路的原理图。输出与输入间的关系vvRv=-RfvoRIP同相输入端与地之间的电阻称平衡电阻。其值应为：R=R//R。Pf13.同相比例运算运算电图2.3反相比例运算电路同相比例电路如图2.4所示。输入与输出间的关系：RI"R）:P平衡电阻R2应为：R2=R//R］，本实验可取10k。。4.减法（差分）运算电路减法电路如图2.5所示。输入与输出间的关系：Rv=R(v-v)oRI2I11平衡电阻：R=Rnp5.反相加法运算放器电路如图2.6所示，输出与输入间的关系：Rv=-Rf(v+v)oRI2I31平衡电阻：R=R//R//RPf23vi3oR^IOk^+-12VrtRrir^0kQ+12V*——cvo10kQR=R//R//R”p12i1TrN8|2V-I-CA+CKCC33vi+VO4-VT5CCr空脚调零正电源反相输入同相输入负电源输出端调零图2.6反相加法运算电路图2.7CA3140管脚排列四、实验内容及步骤本实验是在图2.3所示的实验板上进行。集成电路采用CA3140或OP081等，其管脚功能如图2.7所示。比例、加减、积分、微分电路实验板图-12V+12V'斗，「积分元件1?^50kQi微分、PID元件◎_IvI(0.1门>C210kQ0.1pF」,、比例、减法元舟—警：-V;150kQZ110kQ©—保护元件放在背后灼5备用卜3140Ph©保护元件已连

接，放在板背后十680kO：.01u©——IZZ^'500Q%□4T恥5(Q1OkQv1OkQv©IV©IIS3/；O-s^L41反相加法电i

减法［00k色訂50kQ1图2.3电压跟随、比例、加减运算电路试验板图电压跟随电路按图2.2(a)或(b)接线。由图2.1可看出，即把1’与2点连接，6点与输出端连接或输出端与2点短接，1与3点连接。将输入端接地，闭合电源开关，用示波器观察输出有无振荡波形。若有，应先消振或调零后，再进行实验。⑵加入直流信号电压V,调节电压值见表2.1,测量V的值，记入表2.1中。IO反相比例运算电路⑴按图2.3正确连接。即按图2.1把1点与1’和2点连接，6点与输出端v连接，3点与4o点连接，并调节R=R//R。闭合电源开关。Pf1输入直流电压信号，调节V电压见表2.2，测量V的值，记入表2.2中，计算增益A。IOv

分析实测值与理论值产生误差的原因。表2.1电压跟随电路测试表V(v)1V3V-5VV(v)计算A=VVVOi输入f=200Hz,V=0.8V的正弦信号，测量输出电压V，用示波器观察v、v的ImOmOI相位关系，测量结果记入表2.3中，计算增益A。v设计一个反相比例运算放大器电路，要求电压增益A=15，请确定R,R,R的值,V12f说明允许输入的最大信号V=?Im表2.2反相比例输入直流信号测量表测量7脚V=(,)V,,4脚-V=(,)V,Rpi=(),Rp2=()—CV/V(R=100kQ)C~——110.9~—C0.5F~——10P11V/V(R=50kQ)r^2:|0-0.5-0.9-1V/VO1If2V/VO2V/V理论值OV/V理论值A1A^21表2.3反相比例输入交流信号V/VV/VO'^v、v波形IBAf=200Hz,Rf=100kQV=0.8VImvi测量计算：vo::t:1t理论值相位:2.5同相比例输入交流信号3.2.5同相比例输入交流信号(1)按图2.4正确连接，即由图2.1，将1’与4(Rp置最大)点和2点连接，6点与2.4同相比例输入直流信号V/V(R=100kQ)Tf0.80.40-0.2-0.6V/VOmV/V理论值OmA.V/VImV/Vv、v波形I0Avif=200Hz,Rf=50kQV=0.8V彳Imvo::t''t理论值相位：■v输出端v连接；1与3点连接，便构成同相比例运算电路。闭合电源开关。O输入直流电压信号，调节V电压值见表2.4，测量Vo的值，记入表2.4中，计算增益A。分析实测值与理论值产生误差的原因。v输入f=200Hz,Vi=0.8V,测量Vo，用示波器观察vo、V］的相位关系。测量结果ImOmOI记入表2.5中，计算增益A。分析实测值与理论值产生误差的原因。V设计一个同相比例运算电路，要求电压增益AV=11，设Rf=100，请确定R「R2的值，说明允许输入的最大信号VI=?Im减法(差分)运算电路按图2.5正确连接。即在图2.1中，将1点与「、2点连接，6点与输出端v连o接；5点与3点连接(S3断开)，7点接地，便构成减法运算电路。输入直流信号，调节*电压值见表2.6，测量Vo的值，记入表2.6中，计算放大倍数A。分析实测值与理论值产生误差的原因。v2.6减法输入直流信号(Rf为lOOkQ)V,/V(接反相)0.80.40-0.2-0.6v”/V(接同相)0.4-0.2-0.20.70.1v/VOv“/V理论值(3)设计一个差动运算放大器电路，要求电压增益Av=7.5，请确定各电阻的值，说明输入信号的最大差值厶V［二？5．反相加法运算电路按图2.6正确连接。即在图2.1中，将5点与2点连接(S3合上)，6点与输出端v连接；3点与4点连接。o输入直流信号，调节Vi电压值见表2.7,测量O的值，记入表2.7中,计算增益A。IOv分析实测值与理论值产生误差的原因。4.7反相加法输入直流信号(巴=100辺)V/V0.70.40~f1-0.2-0.6V/V[3-0.2-0.2-0.20.80.1V/VOv/V理论值O(3)设计一个反相加法运算电路，要求电压增益Av=8,请确定各电阻的值，说明输入信号和的最大值工V［二？五、实验报告、预习要求及思考题1.实验报告整理实验数据、完成表格中要求的内容。对应画出各输出电压与输入电压的波形将测试值与估算值比较，若有误差，分析其原因。实验中若有不正常现象或故障，说明是如何