基本运算电路设计实验报告3.pdf

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1、 基本运算电路设计实验报告 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验 指导老师：成绩：_ 实验名称：基本运算电路设计 实验类型：_ _同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。2.掌握基本运算电路的调试方法。3.学习集成运算放大器的实际应用。二、实验内容和原理（仿真和实验结果放在一起）专业：机械电子工程 姓名：许世飞 1、反相加法运算电路：1212121212=()foII

2、fffoIIIIIuuuRRRRRuuuRR 当 R1=R2 时，121()foIIRuuuR，输出电压与 Ui1，Ui2 之和成正比，其比例系数为1fRR，电阻 R=R1/R2/Rf。2、减法器（差分放大电路）11oIfuuuuRR 由于虚短特性有：2323321231123321111,()IffoIIffoIIfuuuRRRRRRuuuRRRRRRR RRuuuRRR因此解得：时，有可见，当时，输出电压等于出入电压值差。3、由积分电路将方波转化为三角波：电路中电阻 R2 的接入是为了抑制由 IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在 t2（2=R2C）的条件下，若 vS

3、为常数，则 vO 与 t 将近似成线性关系。因此，当 vS 为方波信号并满足 Tp2 时（Tp 为方波半个周期时间），则 vO 将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。4、同相比例计算电压运算特性：电压传输特性是表征输入与输出之间的关系曲线，即 vO=f(vS)。同相比例运算电路是由集成运放组成的同相放大电路，其输出与输入成比例关系，但输出信号的大小受集成运放的最大输出电压幅度的限制，因此输出与输入只在一定范围内是保持线性关系的。三、主要仪器设备：信号源、示波器、实验箱、电源。四、实验步骤与结果记录：1、反相加法运算电路：1)按设计的运算电路进行连接。2)

4、静态测试：将输入接地，测试直流输出电压。保证零输入时电路为零输出。3)调出 0.2V 峰值三角波和 0.5V 峰值方波，送示波器验证。4)vS1 输入 0.2V峰值三角波，vS2 输入 0.5V 峰值方波，用示波器双踪观察输入和输出波形，确认电路功能正确。记录示波器波形（坐标对齐，注明幅值）。仿真电路图：仿真结果：实验所得示波器波形：观察仿真图像，电压都为负值，最低点为-7V，在输入电压峰值为 0.2V 和 0.5V 时，反相放大了10 倍，符合理论推导结果。2、差分电路（减法器）：仿真结果：设输入电压为 1.5V 和 0.2V，输出电压为13V，放大倍数为 10 倍，实现了减法功能。3、积分

5、电路将方波转化为三角波：仿真：T=10 时，T=时，T=0.1t 时，实验结果：T=时，T=0.1t 时，4、相比例运算电压传输特性（电压跟随器）思考题：（1）什么是集成运算放大器的电压传输特性？输入方式的改变将如何影响电压传输特性？不同频率的输入信号经过放大器得到一定的输出,两者之间的关系式曲线就反映了该 放大器的电压传输特性。电压传输特性受电路影响。（2）集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电压将会无限增大，这话对吗？为什么？不对。输出时会存在饱和电压。（2）实验中信号的频率不一样是否对实验的结果有影响？有影响。信号频率不同不能生成稳定波形。（3）基本运算电路，没有输出信号，输出端电压

6、接近饱和，为什么？怎样处理？频率不在正常工作范围内。减小信号频率。（4）在积分运算电路中，当选择 Vs0.2V 时，若用示波器观察o（t）的变化轨迹，并假定扫速开关置于“1s/div”，Y 轴灵敏度开关置于“2V/div”，光点一开始位于屏幕左上角，当开关 S2 由闭合转为打开后，电容即被充电。试分析并画出 Vo 随时间变化的轨迹。若采用电解电容时，电解电容的正负极该如何接？（5）为防止出现自激振荡和饱和失真，应用什么仪器监视输出电压波形。用示波器监视输出电压波形。（6）在基本运算电路中，当输入信号为正弦波、方波或直流信号等不同形式时，应分别选择什么仪器来测量其幅度？正弦波：示波器看波形，毫伏表测幅度；方波：示波器看波形，直接用示波器测幅度；直流信号：万用表。（7）实验中，若测得运放静态输出电压为+14V（或不为 0），其根本原因是什么？应如何进一步调试？可能是没有构成负反馈，输入电阻与反馈电阻断开。此时应检查线路是否接错，元件是否出现问题，然后再测量静态输出，为零后再加入信号。