模電實驗模擬運算電路

1、實 驗 報 告實驗單位電子系2015本（2）班姓 名成績教師簽名課程名稱模擬電子技術實驗學 號實驗項目模擬運算電路實驗日期2017年5月 16日一、 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、實驗儀器1、THM-3A模擬電路實驗箱2、SS-7802A雙蹤示波器 3、MVT-172D交流數(shù)字毫伏表4、數(shù)字萬用電表 5、集成運算放大器A741×1 6、電阻10K×4；100K×3；1M×17、電容器10×1三、原理摘要本實驗采用的集成運放型號為A741（或F00

2、7），引腳排列如圖81所示，它是八腳雙列直插式組件，腳和腳為反相和同相輸入端，腳為輸出端，腳和腳為正、負電源端，腳和腳為失調(diào)調(diào)零端，腳之間可接入一只幾十千歐的電位器并將滑動觸頭接到負電源端。 腳為空腳。圖81 A741管腳圖1集成運放在使用時應考慮的一些問題（1）輸入信號選用交、直流量均可， 但在選取信號的頻率和幅度時，應考慮運放的頻響特性和輸出幅度的限制。做線性運算電路實驗時，要注意輸入電壓的取值應保證運放工作在線性區(qū)。運放工作在線性區(qū)與輸入電壓有關；運放只有工作在深度負反饋時才工作在線性區(qū)；當運放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓保持不變，其值取決于電源電壓，且略小于電源電壓。A741的輸出最大值

3、約在12-13V左右。（2）調(diào)零。調(diào)零時，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器RW，用直流電壓表測量輸出電壓U0，細心調(diào)節(jié)RW，使U0為零（即失調(diào)電壓為零）。（3）消振。一個集成運放自激時，表現(xiàn)為即使輸入信號為零， 亦會有輸出，使各種運算功能無法實現(xiàn)，嚴重時還會損壞器件。在實驗中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。2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。3理想運放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系

4、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。4基本運算電路（1）反相比例運算電路電路如圖82所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻R2R1 / RF。圖82 反相比例運算電路 圖83（a）同相比例運算電路 （b）電壓跟隨器（2）同相比例運算電路圖83（a）是同相比例運算電路，它的輸出電

5、壓與輸入電壓之間的關系為 R2R1 / RF（3）反相加法電路電路如圖84所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 R3R1 / R2 / RF（4）差動放大電路（減法器）對于圖8-5所示的減法運算電路，當R1R2，R3RF時， 有如下關系式圖84 反相加法運算電路 圖85 減法運算電路圖四、實驗內(nèi)容與步驟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。1反相比例運算電路（1） 按圖82連接實驗電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進行調(diào)零。（2） 輸入=100Hz，=0.5V的正弦交流信號，用數(shù)字交流放毫伏表測量相應的，并用示波器觀察和的相位

6、關系，記入表8-1。2同相比例運算電路（1） 按圖83連接實驗電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進行調(diào)零。（2） 輸入=100Hz，=0.5V的正弦交流信號，用數(shù)字交流放毫伏表測量相應的，并用示波器觀察和的相位關系，記入表8-2。3反相加法運算電路（1）按圖84連接實驗電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進行調(diào)零。（2）輸入信號采用直流信號（實驗箱面板下端的直流可調(diào)信號源），實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。（3）用直流電壓表測量輸入電壓、及輸出電壓，記入表8-3。 4減法運算電路（1）按圖85連接實驗電路，接通±12V電源，

7、輸入端對地短路，進行調(diào)零。（2）輸入信號采用直流信號（實驗箱面板下端的直流可調(diào)信號源），實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。（3）用直流電壓表測量輸入電壓、及輸出電壓，記入表8-4。五、實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理表8-1 反相比例運算電路（V）（V）波形波形0.5015.03實測值計算值10.0410Av實測值=Uo/Ui=5.03/0.501=10.04Av計算值=Rf/R1=100K/10K=10表8-2 同相比例運算電路（V）（V）波形波形0.5045.61實測值計算值11.1311Av實測值=Uo/Ui=5.61/0.504=11.13Av計算值=1+Rf/R1=1+

8、100K/10K=11表8-3 反相加法運算電路（V）0.100.100.100.100.10（V）0.100.200.300.400.50（V）-1.882-2.77-3.76-4.78-5.79表8-4 減法運算電路（V）0.100.200.300.400.50（V）0.500.500.500.500.50（V）3.983.001.990.98-0.023六、思考題1整理實驗數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關系）。波形如表81、表82所示。2將理論計算結果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。（1）反相比例運算電路 Av實測值10.4計算值10（2）同相比例運算電路Av實測值11.13計算值11（3）反相加法運算電路Uo實測值-1.882-2.77-3.76-4.78-5.79理論值-2-3-4-5-6（4）減法運算電路Uo實測值3.983.001.990.98-0.023理論值43210誤差分析：從表中數(shù)據(jù)對比可以看出，理論值和測量值有一定的范圍內(nèi)近似相等。 誤差原因：1.由于實驗設備使用時間的