東南大學(xué)模電模擬運(yùn)算放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心學(xué)號(hào):姓名:第六次實(shí)驗(yàn)名稱：模擬運(yùn)算放大電路（二）提交報(bào)告時(shí)間：2011年05月 07日完成名次：成績(jī)：審批教師：2011年 月 日學(xué)習(xí)目標(biāo):1、掌握運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)積分和電流電壓轉(zhuǎn)換功能電路的基本設(shè)計(jì)和調(diào)試 方法2、掌握精密半波整流和精密全波整流電路的電路組成、電路原理、參數(shù)設(shè)計(jì)和 調(diào)試方法3、了解運(yùn)算放大器實(shí)際器件參數(shù)對(duì)積分電路、電流電壓轉(zhuǎn)化電路、精密整流電 路性能的影響預(yù)習(xí)思考：1、根據(jù)29頁(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的指標(biāo)要求設(shè)計(jì)電路并確定元件參數(shù)。(a)設(shè)計(jì)電路圖Vi(b)設(shè)計(jì)過(guò)程：見(jiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)取 R=10 kQ, Rf=100 kQ,Rp=R/Rf=10 k Q/

2、100 kQ,C=0.F2、在積分器實(shí)驗(yàn)中，若信號(hào)源提供不出平均值為零的方波，能否通過(guò)耦合電容 隔直流？若能的話，電容量怎樣?。看穑嚎梢?，電容應(yīng)該取得盡量大一些，使1/&方波信號(hào)頻率 3、對(duì)于29頁(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2試根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的相關(guān)參數(shù)計(jì)算a)當(dāng)R1=1 kQ Rl分別為1kQ和10kQ時(shí)最大允許輸出電流值為多少b)當(dāng)R1=100Q, Rl分別為100。和1kQ時(shí)最大允許輸出電流值為多少c)當(dāng)R1=1 kQ Rl為1 k Q輸入電壓Vi為0.5V、1V和3V時(shí)，計(jì)算負(fù)載 電阻Rl的取值范圍。答：根據(jù)電路計(jì)算可得人=匕，匕=/+用)三% 及根據(jù)運(yùn)放使用要求：人小推導(dǎo)可得士(手一、杳閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，知(

3、& +凡)VOMMasi mum 明冰 output voftage swingR_s 10 kll256c12141214R|_ 之 ia k2Full range1212Rl = 2 kii25 C10131013RL2k3Full range10w(a)& m 二 /. M = 7HM1L IKG+IKGff=iokn14VI()*Q + 1KQ=127機(jī)同% =1000，二 L -IW100C + 100G=10mA7?A-lkn, .If! 4yIKQ + iOOn-12.7口以歸)根據(jù)運(yùn)放使用要求，乜(凡+/)4%M 推導(dǎo)可得:&工殳如必A 計(jì)算可得：v. =0,5V 時(shí)，Rl 2

4、7 =IV 時(shí),Rl 13KQ;V； =3F 時(shí),R 0時(shí)，二極管D1導(dǎo)通、D2截止，故voi=vN=vi。運(yùn)放A2為差 分放大器由疊加原理知 Vo=(-2R/2R)Vi+(1+2R/2R)Vi=- Vi+2 vi= vi當(dāng)輸入vi 0v1 0傳輸特性曲線如下:VOM*必做實(shí)驗(yàn)：1、試用UA741設(shè)計(jì)一個(gè)滿足下列要求的基本積分電路：輸入為Vip-p=lv,f=l0kHz的方波(占空比為50%)。設(shè)計(jì)R,C值、測(cè)量積分輸出電壓波形：改變 f值 觀察波形變化，并找出當(dāng)f接近什么值得時(shí)候，電路近似一個(gè)反相比例運(yùn)算 電路。設(shè)計(jì)圖見(jiàn)預(yù)習(xí)思考題1(a)元件參數(shù)計(jì)算：fc=1/(2 RfC)=1/(2 *1

5、00*10 3*0.1)= 15.9Hz(b)波形驗(yàn)證：輸入f=10kHz的方波輸入f=20Hz的方波(c)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：當(dāng)輸入頻率接近20Hz時(shí)電路近似一個(gè)反相比例運(yùn)算電路。與計(jì)算值相符。2.用“A741組成一個(gè)同相型電壓電流轉(zhuǎn)換電路，并完成表中所列數(shù)據(jù)的測(cè)量。完成表6-1中的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析同時(shí)與預(yù)習(xí)思考題中計(jì)算的理論值 進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)電路圖如下：其中V=15V,表中要求測(cè)量I的值，考慮電流表的不便，改為測(cè) R的電 壓，用R上測(cè)得的電壓除以R就是I的值。（a）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄ViRliL/mA （測(cè)量 值）IL/mA （計(jì)算 值）RLmax （測(cè)量 值）RLmax （計(jì)算 值）0.

6、504V1 kQ0.5040.50427.46 k Q27 kQ10 kQ0.5040.50420 kQ0.5040.50427 kQ0.5040.50433 kQ0.4190.5041.000V470 kQ1.0001.00013 kQ13 kQ1 kQ1.0001.0003.3 kQ1.0001.0004.7 kQ1.0001.00010 kQ1.0001.00012 kQ1.0001.0003.007V470 kQ3.0073.0073.44 k Q3.7 kQ1 kQ3.0073.0073.3 kQ3.0073.0074 kQ2.8113.007（b）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由上面的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)

7、，當(dāng)RL較小時(shí)輸出電流和理論值十分接近， 但是 當(dāng)RL較大事輸出電流會(huì)明顯減小，偏離理論值。根據(jù)預(yù)習(xí)思考題，當(dāng)輸 入V =0,5 爐時(shí),RL27Ka；Vf=jy 時(shí)，Rl 13/CQ;V. =3V 時(shí)，& 3.7 KQ所以當(dāng)RL=33 kQ, 4 kQ時(shí)不滿足。測(cè)量得到的RLmax和計(jì)算得到的值誤 差較小，說(shuō)明計(jì)算正確。2、精密半波整流電路：(I)依照?qǐng)D10-1所示連接電路，元件參數(shù)：Ri=R2=10KQ,電源電壓土0V, 二極管為1N4148。10k+VCC10-1精密半波整流電路圖(II) Vi輸入一個(gè)頻率為100Hz的正弦交流信號(hào)，有效值分別為5V、1V、10mv, 用示波器觀察輸入輸出

8、信號(hào)波形，用毫伏表測(cè)量Vo值，對(duì)列表記錄測(cè)量， 并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析比較。(a)輸入輸出波形圖(1)輸入信號(hào)有效值為 5V(2)輸入信號(hào)有效值為1V(3)輸入信號(hào)有效值為 10mv(b)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄Vi5V1V10mvVo3.82 V0.42V4.38mv(III)用示波器的X-Y顯示方式測(cè)試該電路的電壓傳輸特性，調(diào)節(jié)Vi幅度，找出輸出的最大值 V omax3、精密全波整流電路：(I)圖102的精密全波整流電路和傳輸特性曲線修正為下圖。圖中 R=10KQ,電源電壓土0V,二極管為1N4148(II)搭接電路，重復(fù)半波整流電路(II )和(III )的內(nèi)容。(a)實(shí)驗(yàn)波形圖：(1)輸入信號(hào)有效值為5

9、V(2)輸入信號(hào)有效值為1V(3)輸入信號(hào)有效值為10 mv傳輸特性曲線(b)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄Vi5V1V10mvVo2.74 V0.525V4.96mv(c)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：在精密全波整流電路中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入信號(hào)有效值為5V時(shí)，輸出波形出現(xiàn)了 “毛刺”，是因?yàn)椤叭ㄕ鳌敝休斎脒^(guò)大而造成幅值變低。精密全波整流的電壓傳輸特性曲線是不對(duì)稱的，第四象限內(nèi)的電壓特性曲線并不與第一象限的曲線對(duì)稱。這是因?yàn)閷?duì)于全波整流電路而言，實(shí)際的運(yùn)放輸出電壓， 當(dāng) Vi0 時(shí)，| Vo| =Vom,Vo1=2V( | V | 0.5Vom)Vo=- Vi ( | V | 0.5Vom)思考題.在圖6-1所示基本積分電路中，

10、為了減小積分誤差，對(duì)運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益、輸入電阻、輸入偏置電流及輸入失調(diào)電流有什么要求？答:應(yīng)選用開(kāi)環(huán)增益大，輸入電阻大，輸入偏置電流小，輸入失調(diào)電流小的運(yùn) 放。.在圖6-9所示電壓電流轉(zhuǎn)換電路中，設(shè) Vom=6V,Vi=1VR1=1，試求滿足線性轉(zhuǎn) 換所允許的RLmax?答：根據(jù)公式匕計(jì)算得Rl=5 k Q若將圖 10-1 電路中的兩個(gè)二極管均反接， 試問(wèn)： 電路的工作波形及電壓傳輸特性將會(huì)如何變化？答： 電路的輸出波形將變化： 將輸入的正半周的波形反相同比例輸出， 負(fù)半軸輸出為零。電壓傳輸特性則與原來(lái)曲線相對(duì)縱軸對(duì)稱。.精密整流電路中的運(yùn)放工作在線性區(qū)還是非線性，為什么？答：線性區(qū)，因?yàn)檫\(yùn)用的虛