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文檔簡介
1、實驗報告課程名稱:_模擬電子技術(shù)實驗_指導老師:_ _成績:_ 實驗名稱: 實驗13 基本運算電路 實驗類型:_ 同組學生姓名:_ 一、實驗目的和要求(必填) 二、實驗內(nèi)容和原理(必填) 三、主要儀器設(shè)備(必填) 四、操作方法和實驗步驟 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實驗結(jié)果與分析(必填) 七、討論、心得一. 實驗目的和要求1、研究集成運放組成的比例、加法和積分等基本運算電路的功能。 2、掌握集成運算放大電路的三種輸入方式。3、了解集成運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。4、理解在放大電路中引入負反饋的方法和負反饋對放大電路各項性能指標的影響。 二. 實驗內(nèi)容和原理1. 實現(xiàn)兩個信號的反相加
2、法運算。 2. 實現(xiàn)同相比例運算。3. 用減法器實現(xiàn)兩信號的減法運算。 4. 實現(xiàn)積分運算。5. 用積分電路將方波轉(zhuǎn)換為三角波。運放a741介紹 :集成運算放大器(簡稱集成運放)是一種高增益的直流放大器,它有二個輸入端。根據(jù)輸入電路的不同,有同相輸入、反相輸入和差動輸入三種方式。集成運放在實際運用中,都必須用外接負反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)放大,用以實現(xiàn)各種模擬運算。a741引腳排列:三. 主要儀器設(shè)備示波器、信號發(fā)生器、晶體管毫伏表 運算電路實驗電路板a741、電阻電容等元件 四. 操作方法和實驗步驟1. 實現(xiàn)兩個信號的反相加法運算?rfrf v?v?vos1s2?r2 ?r1?通過該電路可實現(xiàn)兩個信
3、號的反相加法運算。為了消除運放輸入偏置電流及其漂移造成的運算誤差,需在運放同相端接入平衡電阻r3,其阻值應與運放反相端地外接等效電阻相等,即要求r3=r1/r2/rf。測量出輸入和輸出信號的幅值,并記錄示波器波形。注意事項:被加輸入信號可以為直流,也可以選用正弦、方波或三角波信號。但在選取信號的頻率和幅度時,應考慮運放的頻響和輸出幅度的限制。為防止出現(xiàn)自激振蕩和飽和失真,應該用示波器監(jiān)視輸出電壓波形。為保證電路正確,應對輸出直流電位進行測試,即保證零輸入時為零輸出。2. 實現(xiàn)同相比例運算電路特點是輸入電阻比較大,電阻r同樣是為了消除偏置電流的影響,故要求 r= rl/rf。?rf?v?o ?1
4、?r?vs1?實驗步驟:(1)測量輸入和輸出信號幅值,驗證電路功能。 (2)測出電壓傳輸特性,并記錄曲線。電壓傳輸特性是表征輸入輸出之間的關(guān)系曲線,即 vo= f (vs) 。同相比例運算電路的輸入輸出成比例關(guān)系。但輸出信號的大小受集成運放的最大輸出電壓幅度的限制,因此輸入輸出只在一定范圍內(nèi)是保持線性關(guān)系的。電壓傳輸特性曲線可用示波器來觀察。(3)測量出輸入和輸出信號的幅值,并記錄示波器波形。3. 用減法器實現(xiàn)兩信號的減法運算差分放大電路即減法器,為消除運放輸入偏執(zhí)電流的影響,要求r1=r2、rf=r3。v?rf?v?v?os2s1r1把實驗數(shù)據(jù)及波形填入表格。實驗注意事項同前。4. 實現(xiàn)積分
5、運算1vo?r1cvt ?sr1c?vdtst電路原理:積分電路如上圖所示,在進行積分運算之前,將圖中k1閉合,通過電阻r2的負反饋作用,進行運放零輸出檢查,在完成零輸出檢查后,須將k1打開,以免因r2的接入而造成積分誤差。k2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路,將其閉合即可實現(xiàn)積分電容初始電壓vc(0)=0。另一方面,可控制積分起始點,即在加入信號vs后,只要k2一打開,電容就將被恒流充電,電路也就開始進行積分運算。p.4實驗名稱:_實驗13 基本運算電路 姓名: 學號:實驗步驟:用示波器觀察輸出隨時間變化的軌跡,記錄輸入信號參數(shù)和示波器觀察到的輸出波形。 (1) 先檢查零輸出,將電容c放電
6、; (2) 將示波器按鈕置于適當位置:? 將光點移至屏幕左上角作為坐標原點; ? 軸輸入耦合選用“dc”; ? 觸發(fā)方式采用“norm”;(3) 加入輸入信號(直流),然后將k2打開,即可看到光點隨時間的移動軌跡。5. 用積分電路將方波轉(zhuǎn)換為三角波電路如圖所示。圖中電阻r2的接入是為了抑制由iio、vio所造成的積分漂移,從而穩(wěn)定運放的輸出零點。 在t<<2(2=r2c)的條件下,若vs為常數(shù),則vo與t 將近似成線性關(guān)系。因此,當vs為方波信號并滿足tp<<2時(tp為方波半個周期時間),則vo將轉(zhuǎn)變?yōu)槿遣?,且方波的周期愈小,三角波的線性愈好,但三角波的幅度將隨之減
7、小。實驗步驟及數(shù)據(jù)記錄:接三種情況加入方波信號,用示波器觀察輸出和輸入波形,記錄線性情況和幅度的變化。 ? tp<<2 ? tp 2 ? tp>>2五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理、實驗結(jié)果與分析1、反相加法運算p.5實驗名稱:_實驗13 基本運算電路 姓名: 學號:由于?rf?rfvo?v?v?rs1rs2?= -(10vs1+10vs2)?1? 2理論上vo=11.2v,實際vo=9.90v,相對誤差11.6%。誤差分析:檢查零輸入時,vo=0.5v左右(即使仿真也有幾百微伏),并非完全為零,因此加上信號測量時會有 一定的誤差。測量vo過程中,毫伏表示數(shù)時有時無,通過按壓電路
8、板與接線處都會使毫伏表示數(shù)產(chǎn)生一定的波動,可見電路本身并不穩(wěn)定。本實驗讀數(shù)是毫伏表多次穩(wěn)定在該數(shù)值時讀取,但依然不可避免地由于電路元件實際值存在一定的誤差范圍、夾子連接及安放位置導致的讀數(shù)不穩(wěn)定、以及部分視差原因,導致誤差的存在。2、同比例運算20v?rf?v?由于 o ? ? ? v s=11vo,理論上vo=5.61v,相對誤差0.2%。誤差分析同前。 ? 1?r1?0v- 20v0vv(vo)v(vi)0.4v0.8v1. 2v1. 6v2. 0v輸出信號的大小受集成運放的最大輸出電壓幅度的限制,由仿真結(jié)果可見,輸入輸出在0-1.3v內(nèi)是保持線性關(guān)系的。篇二:比例求和運算電路實驗報告比例
9、求和運算電路實驗報告一、實驗目的掌握用集成運算放大器組成比例求和電路的特點和性能; 學會用集成運算放大電路的測試和分析方法。 二、實驗儀器數(shù)字萬用表;示波器;信號發(fā)生器。 三、實驗內(nèi)容.電壓跟隨器實驗電路如圖6-1所示: 理論值:ui=u+=u-=u圖6-1 電壓跟隨器按表6-1內(nèi)容實驗并記錄。表6-1.反相比例放大電路 實驗電路如圖6-2所示:理論值:(ui-u-)/10k=(u-uo)/100k且u+=u-=0故uo=-10ui圖6-2 反相比例放大器1)按表6-2內(nèi)容實驗并測量記錄:表6-2發(fā)現(xiàn)當ui=3000 mv時誤差較大。2)按表6-3要求實驗并測量記錄:表6-3其中rl接于vo與
10、地之間。表中各項測量值均為ui=0及ui=800mv時所得該項測量值之差。.同相比例放大器電路如圖6-3所示。理論值:ui/10k=(ui-uo)/100k故uo=11ui圖6-3 同相比例放大電路1)按表6-4和6-5實驗測量并記錄。表6-5.反相求和放大電路實驗電路如圖6-4所示。理論值:uo=-rf/r*(ui1+ui2)圖6-4 反相求和放大器按表6-6內(nèi)容進行實驗測量,并與預習計算比較。表6-6.雙端輸入差放放大電路 實驗電路如圖6-5所示。理論值:uo=(1+rf/r1)*r3/(r2+r3)*u2-rf/r1*u1篇三:集成運放基本運算電路實驗報告實驗七 集成運放基本運算電路一、
11、實驗目的1、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時,可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應用方面,可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。理想運算放大器特性 在大多數(shù)情況下,將運放視為理想運放,就是將運放的各項技術(shù)指標理想化,滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益 aud= 輸入阻抗 ri= 輸出阻抗 ro=0 帶寬 fbw= 失調(diào)與漂移均為零等。理想運放
12、在線性應用時的兩個重要特性: (1)輸出電壓uo與輸入電壓之間滿足關(guān)系式uoaud(u+u)由于aud=,而uo為有限值,因此,u+u0。即u+u,稱為“虛短”。 (2)由于ri=,故流進運放兩個輸入端的電流可視為零,即iib0,稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則,可簡化運放電路的計算?;具\算電路1. 加法器是指輸出信號為幾個輸入信號之和的放大器。用數(shù)學式子表示為:y = x1+ x2+ ? + xni1+ i2+ i3 +? + in = if vi1vi2vv?i3?in= ifrrrr于是有v0 = ?rfr(vi1 +vi2 +
13、vi3 +?+vin)如果各電阻的阻值不同,則可作為比例加法器,則有rfrf?rf?v0?vi1?vi2?vin?r2rn?r1?2、減法器是指輸出信號為兩個輸入信號之差的放大器。用數(shù)學關(guān)系表示時,可寫為:y = x1 - x2下圖為減法器的基本結(jié)構(gòu)圖。 由于 va = vbrfv?vava?v0i2?i1?ifvb?vi2r1rfr1?rf(已知r3 = rf)r所以 v0?f?vi1?vi2?r13、積分器是指輸出信號為輸入信號積分后的結(jié)果,用數(shù)學關(guān)系表示為: y?xdtt右圖是最基本的積分器的結(jié)構(gòu)圖。這里反饋網(wǎng)絡(luò)的一個部分用電容來代替電阻,則有: ii?ic?上式表示了輸出信號是輸入信號
14、積分的結(jié)果。4、微分器。微分是積分的反運算,微分器是指輸出信號為輸入信號微分運dx算的結(jié)果。用數(shù)學式子表示為: y?dt下圖示出微分器的基本原理圖,利用“虛斷”和和“虛短”的概念,可以建立以下關(guān)系式:三、實驗設(shè)計要求要求根據(jù)實驗原理設(shè)計反相加法運算電路、減法運算電路、積分運算電路,并設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格。1、整理實驗數(shù)據(jù),畫出波形圖(注意波形間的相位關(guān)系)。 2、將理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較,分析產(chǎn)生誤差的原因。 3、分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實驗提示:實驗前要看清運放組件各管腳的位置;切忌正、負電源極性接反和輸出端短路,否則將會損壞集成塊。四、實驗參考方案1. 反相比例放大電路 2. 反
15、相加法運算電路 1) 按下圖連接實驗電路。2) 調(diào)節(jié)信號源的輸出。用交流毫伏表或示波器測量輸入電壓vi及a、b點電壓va和vb,及輸出電壓vo,數(shù)據(jù)記入表52。3. 減法運算電路六、思考題為了不損壞集成塊,實驗中應注意什么問題?答;實驗前要看清運放組件各管腳的位置;切忌正、負電源極性接反和輸出端短路,否則將會損壞集成塊。誤差分析1. 在測定時,我們只測量了一次,沒有多次測量取平均值??赡軙o實驗帶來一定的誤差。2. 由于實驗器材的限制,手動調(diào)節(jié),存在較大誤差, 3. 本次試驗使用了示波器,實驗儀器自身會產(chǎn)生誤差; 4. 實驗電路板使用次數(shù)較多,電阻值、電容值會有誤差;篇四:實驗六 比例求和運算
16、電路實驗報告模擬電子技術(shù) 實驗報告 篇五:實驗四 比例求和運算電路實驗報告實驗四 比例求和運算電路一、實驗目的1掌握用集成運算放大器組成比例、求和電路的特點及性能。 2學會上述電路的測試和分析方法。二、實驗儀器1. 數(shù)字萬用表 2.信號發(fā)生器 3.雙蹤示波器其中,模擬電子線路實驗箱用到直流穩(wěn)壓電源模塊,元器件模組以及“比例求和運算電路”模板。三、實驗原理(一)、比例運算電路 1工作原理a反相比例運算,最小輸入信號uimin等條件來選擇運算放大器和確定外圍電路元件參數(shù)。如下圖所示。10k輸入電壓ui經(jīng)電阻r1加到集成運放的反相輸入端,其同相輸入端經(jīng)電阻r2接地。輸出電壓uo經(jīng)rf接回到反相輸入端
17、。通常有: r2=r1/rf 由于虛斷,有 i+=0 ,則u+=-i+r2=0。又因虛短,可得:u-=u+=0 由于i-=0,則有i1=if,可得:ui?u?u?uo? r1rfuorf?a?ufur1 i由此可求得反相比例運算電路的電壓放大倍數(shù)為: ?u?rif?i?r1?ii?反相比例運算電路的輸出電阻為:rof=0輸入電阻為:rif=r1b同相比例運算10k輸入電壓ui接至同相輸入端,輸出電壓uo通過電阻rf仍接到反相輸入端。r2的阻值應為r2=r1/rf。根據(jù)虛短和虛斷的特點,可知i-=i+=0,則有 u?且 u-=u+=ui,可得:r1?uo?uir1?rfauf?r1?uor1?r
18、fuor?1?f uir1同相比例運算電路輸入電阻為: rif?輸出電阻: rof=0ui? ii以上比例運算電路可以是交流運算,也可以是直流運算。輸入信號如果是直流,則需加調(diào)零電路。如果是交流信號輸入,則輸入、輸出端要加隔直電容,而調(diào)零電路可省略。(二)求和運算電路 1反相求和根據(jù)“虛短”、“虛斷”的概念rrui1ui2u?o uo?(fui1?fui2)r1r2r1r2rf當r1=r2=r,則 uo?rf(ui1?ui2)r四、實驗內(nèi)容及步驟1、.電壓跟隨電路實驗電路如圖1所示。按表1內(nèi)容進行實驗測量并記錄。理論計算: 得到電壓放大倍數(shù):即:ui=u+=u-=u圖1 電壓跟隨器從實驗結(jié)果看出基本滿足輸入等于輸出。2、反相比例電路理論值:(ui-u-)/10k=(u-uo)/100k且u+=u-=0故uo=-10ui。 實驗電路如圖2所示:圖2:反向比例放大電路(1)、按表2內(nèi)容進行實驗測量并記錄. 表2:反相比例放大電路(1)(2)、按表3進行實驗測量并記錄。量值之差。測量結(jié)果:從實驗數(shù)據(jù)1得出輸出與輸入相差-10倍關(guān)系,基本符合理論,實驗數(shù)據(jù)(2) 主要驗證輸入端的虛斷與虛短。3、同相比例放大電路理論值:ui/10k=(ui-uo)
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