模電實(shí)驗(yàn)基本運(yùn)算電路解讀

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告3. 用減法器實(shí)現(xiàn)兩信號的減法運(yùn)算4. 實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算課程名稱:_模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)老師 :_ _成績:實(shí) 驗(yàn)名稱: 實(shí)驗(yàn) 13 基本運(yùn)算電路 實(shí)驗(yàn)類型:同組學(xué)生姓名 :一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?（必填 二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn) 結(jié)果與分析 （必填 七、討論、心得一 . 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、研究集成運(yùn)放組成的比例、加法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、掌握集成運(yùn)算放大電路的三種輸入方式。3、了解集成運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題4、理解在放大電路中引入負(fù)反饋的方法和負(fù)反饋對放大電路各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。

2、 二 . 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1. 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號的反相加法運(yùn)算2. 實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算5. 用積分電路將方波轉(zhuǎn)換為三角波。運(yùn)放 A741介紹 :集成運(yùn)算放大器 （簡稱集成運(yùn)放是一種高增益的直流放大器 ,它有二個(gè)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(yùn)放在實(shí)際運(yùn)用中 ,都必須用外接負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)放大 ,用以實(shí)現(xiàn)各種 模擬運(yùn)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(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路板A741、電阻電容等元件 四 . 操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1. 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號的反相加法運(yùn)算通過該電路可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號的反相加法運(yùn)算。為了消除運(yùn)放輸入偏置電

3、流及其 漂移造成的運(yùn)算 誤差 ,需在運(yùn)放同相端接入平衡電阻 R3,其阻值應(yīng)與運(yùn)放反相端地 外接等效電阻相等 ,即要求 R 3=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(xiàng) : 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(shí),應(yīng)考慮運(yùn)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(yīng)該用示波器監(jiān)視輸出電壓波形。 為保證電路正確 ,應(yīng)對輸出直流電位進(jìn)行測試 ,即保證零輸入時(shí)為零輸出。2. 實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算電路特點(diǎn)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 &#

4、39;= R l/R f 。? ? +-=22f 11f S S O v R R v R Rv SO v R R v ? +=1f1實(shí)驗(yàn)步驟:(1測量輸入和輸出信號幅值 ,驗(yàn)證電路功能。 (2 測出電壓傳輸特性 ,并記錄曲電壓傳輸特性是表征輸入輸出之間的關(guān)系曲線 ,即 v o= f (v s同相比例運(yùn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)兩信號的減法運(yùn)算差分放大電路即減法器 ,為消除運(yùn)放輸入偏

5、執(zhí) 電流的影響 ,要求 R 1=R 2、 R f=R 3。把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入表格。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)同 前。4. 實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算積分電路如上圖所示 ,在進(jìn)行積分運(yùn)算之前 ,將圖中 K 1 閉合,通過電阻 R 2的負(fù) 反饋?zhàn)饔?, 進(jìn)行運(yùn)放零輸出檢查 ,在完成零輸出檢查后 ,須將 K 1 打開,以免因 R 2的 接入而造成積分誤差。K 2 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(shí)現(xiàn)積分電容初始電 壓 V C (0=0。 另一方面 ,可控制積分起始點(diǎn) ,即在加入信號 V s 后,只要 K 2一打開, 電容就將被恒流充電 ,電 路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。(121f S S O v v R R v

6、 -=C R t v dtO 1011實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn) 13 基本運(yùn)算電路 姓名: 學(xué)號:實(shí)驗(yàn)步驟:用示波器觀察輸出隨時(shí)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; (2 將示波器按鈕置于適當(dāng)位置 :?將光點(diǎn)移至屏幕左上角作為坐標(biāo)原點(diǎn) ; ? Y軸輸入耦合選用 “DC” ; 觸? 發(fā)方式 采用 “NOR”M ;(3 加入輸入信號 (直流 ,然后將 K 2 打開,即可看到光點(diǎn)隨時(shí)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 R 2的接入是為了抑 制由 I IO 、 V IO 所造成的積分 漂移,從而穩(wěn)定 運(yùn)放的輸出零

7、點(diǎn)。 在t<<2(2=R2的C條 件下, 若 v S 為常數(shù), 則 v O 與 t 將近似成線性關(guān)系。因此 ,當(dāng) v S 為方波信號并滿足 T p<< 2時(shí)(T p 為方波半 個(gè) 周期時(shí)間,則 v O 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 的幅度將隨之減小。實(shí)驗(yàn)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。 ?T p<<2 ? T p 2 ? T p>> 2五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、反相加法運(yùn)算P.4實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn) 13 基本運(yùn)算電路 姓名:

8、 學(xué)號:由于= -(10v s 1+10v s 2理論上 vo=11.2V,實(shí)際 vo=9.90V,相對誤差 11.6%誤差分析:檢查零輸入時(shí) , 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(shí)會有 一定的誤差測量 vo 過程中 ,毫伏表示數(shù)時(shí)有時(shí)無 ,通過按壓電路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(shí)驗(yàn)讀數(shù)是毫伏表多次穩(wěn)定在該 數(shù)值時(shí)讀取 , 但依然不可避免地由于電路元件實(shí)際值存在一定的誤差范圍、 夾子連 接及安放位置導(dǎo)致的讀數(shù)不穩(wěn)定、以及部分視差原因 ,導(dǎo)致誤差的存在。2、同比例運(yùn)算由于 =11vo,理論上 vo=5.6

9、1V,相對誤差 0.2%。誤差分析同前V(vi0V0.4V0.8V1.2V1.6V2.0VV(vo-20V0V20V輸出信號的大小受集成運(yùn)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。P.5? ? +-=22f11f S S O v R R v R R v S O v R R v ? ? +=1f 1P.6 實(shí)驗(yàn)名稱： 實(shí)驗(yàn) 13 基本運(yùn)算電路 3、減法器(差分放大電路) 輸入信號 vs1 (V 有效值 波 形 有效值 輸入信號 vs2 (V 波 形 有效值 輸出電壓 vo (V 波形 正弦波 12.38 姓名： 學(xué)號： 正弦波 1.56 0

10、.30 正弦波 由于 vO = Rf (vS 2 - vS1 =10(vs2-vs1，理論上 vo=12.6V，相對誤差 1.75%，誤差分析同前。 R1 4、實(shí)現(xiàn)積 分運(yùn)算 理論上 vO = - vs t 1 t0 v S dt = - R-110Cv s=t R1C 實(shí)測時(shí)，加上直流電壓后，觀察到光點(diǎn)隨時(shí)間向右下方移動，軌跡為一條直線。 5. 用積分電路將方波轉(zhuǎn) 換為三角波 vs 周期(s) vs 幅度值 (V) vO 線性情況 非常好 0.0001 0.60 0.85 vO 幅度值（ V） 良好 0.001 0.78 0.92 不好 0.01 0.81 5.8 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，方波的

11、 周期越小，三角波的線性越好，且三角波的幅度隨之減小。P.7 實(shí)驗(yàn)名稱： 實(shí)驗(yàn) 13 基本運(yùn)算電路 姓名： 學(xué)號： 六、思考與討論 1、實(shí)驗(yàn)中如何確定輸入信號 （正弦波、方波還是直流信號）？如何選擇信號的幅度？ 答：實(shí)驗(yàn) 5 選擇方波，實(shí)驗(yàn) 4 選擇直流信號，實(shí)驗(yàn) 1-3 都可以。 信號幅度，實(shí)驗(yàn) 1 和 3 使 v1 與 v2 的差與和在 1V 左右，此時(shí)波形完整且誤差較小，其他 按實(shí)驗(yàn)要 求。 2、實(shí)驗(yàn)中，若測得靜態(tài)輸出電壓為 +12V ，其根本原因是什么？應(yīng)如何處 理？ 答：可能是沒有構(gòu)成負(fù)反饋，輸入電阻與反饋電阻斷開。此時(shí)應(yīng)檢查線路是 否借錯(cuò)，元件是否 出現(xiàn)問題，然后再測量靜態(tài)輸出，為零后再加入信號。 3、在運(yùn) 算電路中為什么要接平衡電阻？其阻值如何確定？ 答：為了消除運(yùn)放輸入偏置電 流及其漂移造成的運(yùn)算誤差，需在運(yùn)放同相端接入平衡電阻，其 阻值應(yīng)與運(yùn)放反 相端地外接等效電阻相等。 七、體會與收獲 體會與收獲 通過這次實(shí)驗(yàn)，我更加直 觀地了解了運(yùn)算放大器的作用，以及加入平衡電