設計實驗--集成運算放大器的應用.doc

實 驗 報 告課程名稱 電子電路基礎實驗 實驗名稱 集成運算放大器的應用 實驗類型 設 計 型 學 時 6 學 時 系 別 電子與信息工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 年級班別 2010級3班 開出學期20112012上期 學生 姓名 學 號 實驗教師 成 績 2011 年 11 月 25 日設計性實驗 集成運算放大器的應用一、實驗目的1.了解運算放大器在信號放大和模擬運算方面的應用。2.掌握運算放大器的正確使用方法。3.掌握基本運算電路的設計方法。二、知識點及涉及內容本實驗的知識點為集成運放的線性應用；涉及電路參數的觀測方法。三、實驗儀器 示波器、信號源、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表。四、實驗原理 集成運算放大器是高增益的直流放大器。在它的輸入端和輸出端之間加上不同的反饋網絡，就可以實現各種不同的電路功能?？蓪崿F放大功能及加、減、微分、積分、對數、乘、除等模擬運算及其他非線性變換功能；將正、負兩種反饋網絡相結合，還可具有產生各種模擬信號的功能。 本實驗著重以輸入和輸出之間施加線性負反饋網絡后所具有的運算功能進行研究。理想運放在線性運用時具有以下重要特性： （1）理想運放的同相和反相輸入端電流近似為零，即錯誤！未找到引用源。 （2）理想運放在作線性放大時，兩輸入端電壓近似相等，即：錯誤！未找到引用源。 1.反相放大器 信號由反相端輸入，電路如圖3-1所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益錯誤！未找到引用源。 增益要求確定之后，錯誤！未找到引用源。與錯誤！未找到引用源。的比值即確定，在選擇其值時需注意：錯誤！未找到引用源。與錯誤！未找到引用源。不要過大，否則會引起較大的失調溫漂；但也不要過小，否則無法滿足輸入阻抗的要求。一般取錯誤！未找到引用源。為幾十千歐至幾百千歐。當錯誤！未找到引用源。時，放大器的輸出電壓等于其輸入電壓的負值。此時，它具有反相跟隨的作用，稱之為反相器。錯誤！未找到引用源。 2.同相放大器 信號由同相端輸入，電路如圖3-2所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益為錯誤！未找到引用源。圖3-1 反相放大器 圖3-2 同相放大器 當錯誤！未找到引用源。為有限值時，放大器增益錯誤！未找到引用源。恒大于1。當錯誤！未找到引用源。（或錯誤！未找到引用源。=0）時，同相放大器具有同相跟隨的作用，即錯誤！未找到引用源。，稱之為跟隨器。跟隨器有圖2-3所示的兩種電路形式，具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點，且有阻抗變換的作用，常用來做緩沖或隔離級。圖3-3電壓跟隨器3.加法器根據信號輸入端的不同有同相加法器和反向加法器兩種形式。原理電路如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4同相加法器 圖3-5反相加法器 圖3-5的反相加法器，運放的輸入端有一端接地，另一端由于理想運放的“虛地”特性，使得加在此輸入端的多路輸入電壓可以彼此獨立地通過自身輸入回路電阻轉換為電流，精確地進行代數相加運算，實現加法的功能。同相加法器的輸出電壓為式中，錯誤！未找到引用源。因此錯誤！未找到引用源。與每個回路電阻均有關，要滿足一定的比例關系，調節(jié)不便。反相加法器的輸出電壓為當錯誤！未找到引用源。時，錯誤！未找到引用源。)。4.減法器減法器實際上是反相放大器與同相放大器的組合，電路如圖3-6所示，在理想條件下，輸出電壓與各輸入電壓的關系為圖3-6減法器取電阻錯誤！未找到引用源。，錯誤！未找到引用源。，則 五、實驗內容 用運算放大器ua741完成下面的實驗內容，ua741的工作電壓為12 v。 1.設計加法電路設計一加法電路，滿足關系式錯誤！未找到引用源。（1） 輸入交流信號錯誤！未找到引用源。都是頻率為1khz的正弦信號，使其峰峰值在200mv和500mv之間，觀察輸出波形是否滿足設計要求。（2） 在滿足（1）的情況下，輸入交流信號錯誤！未找到引用源。，使其有效值在300mv到600mv之間，取值10組數據，并設計表格，驗證是否滿足設計要求。（3） 在滿足（1）的情況下，輸入直流電壓錯誤！未找到引用源。，使其電壓值在-1000mv到+1000mv之間，取值10組數據，并設計表格，驗證是否滿足設計要求。2.設計加法電路設計一減法電路，滿足關系式錯誤！未找到引用源。（3） 輸入交流信號錯誤！未找到引用源。都是頻率為1khz的正弦信號，使其峰峰值在400mv和200mv之間，觀察輸出波形是否滿足設計要求。（4） 在滿足（1）的情況下，輸入交流信號錯誤！未找到引用源。，使其有效值在200mv到800mv之間，取值10組數據，并設計表格，驗證是否滿足設計要求。（3） 在滿足（1）的情況下，輸入直流電壓錯誤！未找到引用源。，使其電壓值在-2000mv到+2000mv之間，取值10組數據，并設計表格，驗證是否滿足設計要求。六、實驗數據記錄及處理 1、加法電路（1）畫出所設計加法電路的電路圖，并標明各電阻阻值。（2）設計表格，將測量結果填入表格中，表格中須有計算值一欄。2、減法電路（1）畫出所設計減法電路的電路圖，并標明各電阻阻值。（2）設計表格，將測量結果填入表格中，表格中須有計算值一欄。表1：加法器輸入交流12345678910ui1/mv424466509552593636687721763848ui2/mv141155169183197212226240254282uo/v2.122.332.542.752.973.183.393.6063.8184.24uo計v2.012.342.442.853.073.223.443.513.944.30誤差百分比5.1%1.5 % 4.1% 3.5% 3.3%1.2% 1.4% 2.5% 2.4% 1.4%表2：減法器輸入直流12345678910ui1mv-1000-800-600-400-2002004006008001000ui2/mv-333.-266-199-133-6666133200216333uo/v5.014.0133.012.011.01-0.98-1.98-2.98-3.98-4.98uo計5.113.993.221.990.991-1.00-2.01-2.95-4.01-5.01誤差百分比1.95%0.40%7.00%1.09%2.17%1.49%0.65%0.03%0.33%0.54%輸入交流12345678910ui1mv-1000-800-600-400-2002004006008001000ui2/mv-333-266-199-133-666613320216333uo/v5.014.013.012.011.01-0.98-1.98-2.98-3.98-4.98uo計5.113.993.221.990.99-1.00-2.0-2.98-4.00-5.01誤差百分比1.95%0.40%7.00%1.09%2.17%1.49%0.65%0.03%0.33%0.54%輸入直流12345678910ui1/mv282.3645253162270787696110471131ui2/mv139.18122326530734943474516558uo/mv42955868781694410701331146115891718uo計/mv425553689820100010581326145516001730誤差百分比0.92%0.90%0.29%5.0%5.83%1.12%0.38%0.41%0.70%0.698%七、實驗總結。通過該實驗我了解了關于集成運放電路的基本應用，開始設計減法電路的時候只用了一個運放，但是由于太過簡單又設計了兩個功放。在做實驗時，連接電路要正確，盡量用短導線避免產生太大誤差。要細心，耐心，認真的對待實驗。9、 實驗電路的仿真圖1、加法器7、 2、減法放大器ui1和ui2輸入交流電壓ui1和ui2輸入直流電壓ui1/mvui2/mvuo/mv3(u