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实验七运算放大器及应用电路实验目的：1.认识运算放大器的基本特性，通过仿真和测试了解运放基本参数，学会根据实际需求选择运放；2.了解由运放构成的基本电路，并掌握分析方法；实验内容：一、实验预习1.运放的理想化条件；2.运放的各种基本电路结构；3.熟悉运放LM358P的性能参数及管脚布局，管脚布局如图1所示，并根据图2所示的内部原理图理解电路结构和工作原理。
图1. LM358P管脚LM358P为单片集成的双运放，采用DIP-8封装，1IN-为第一个运放的负端输入，1IN+为正端输入，1OUT为输出，第二个运放命名原则相同。
Vcc为正电源输入端，GND可以接地，也可以接负电压。
图2. LM358P内部原理图LM358P主要由输入差分对放大器，单端放大器，推挽输出级以及偏置电路构成。
二、仿真实验1.运放基本参数○1电压传输特性根据图3所示电路，采用正负电源供电，运放负端接地，正端接直流电压源V3，在-50μV~50μV 范围内扫描V3电压，步进1μV，得到运放输出电压（节点3）随输入电压V3的变化曲线，即运放电压传输特性，根据仿真结果给出LM358P线性工作区输入电压范围，根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A v d0。
图3. 电压传输特性仿真电路仿真设置：Simulate → Analyses →DC Sweep, 设置需要输出的电压。
思考：a. 当输入差模电压为0时，输出电压等于多少？若要求输出电压等于0，应如何施加输入信号？为什么？b. 观察运放输出电压的最高和最低电压，结合图2所示电路分析该仿真结果的合理性。
解：运放输出电压（节点3）随输入电压V3的变化曲线，即运放电压传输特性：根据上图仿真可得，直流电压增益Avd0=99.5993k为了寻找线性工作区，扩大扫描范围-500μV~500μV，可得运放电压传输特性：根据图线得出其线性工作区范围：--118.6557μV~168.0384μV思考:（1）当输入差模电压为0时，输出电压=-3.3536V；若要求输出电压等于0，应使输入信号V+=33.6709μV原因：在运放的线性工作区内，此题中可认为差模电压与输出电压成正相关，设输出电压为Y，输入电压（即输入差模电压）为X，线性比例系数K。
模电实验报告东南大学
《模电实验报告：东南大学》
模拟电子技术是电子工程中的重要分支，它涉及到模拟信号的处理和传输，是电子工程师必须掌握的重要知识之一。
为了帮助学生更好地理解和掌握模拟电子技术，东南大学开设了模拟电子技术实验课程，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解。
在这篇报告中，我们将介绍东南大学模拟电子技术实验的内容和实验结果。
东南大学模拟电子技术实验课程包括基本电路实验、放大电路实验、滤波电路实验等内容。
在基本电路实验中，学生将学习和掌握基本的电子元件的使用方法，包括电阻、电容、电感等元件的特性和应用。
在放大电路实验中，学生将学习和掌握放大电路的设计和调试方法，了解放大电路的工作原理和特性。
在滤波电路实验中，学生将学习和掌握滤波电路的设计和调试方法，了解滤波电路的工作原理和特性。
在实验过程中，学生将亲自动手搭建电路，调试电路，观察电路的工作状态，并记录实验结果。
通过实验操作，学生将更加深入地理解模拟电子技术的理论知识，提高实际操作能力和问题解决能力。
通过模拟电子技术实验，学生将获得以下几方面的收获：一是对模拟电子技术的理论知识有了更深入的理解；二是提高了实际操作能力和问题解决能力；三是培养了团队合作意识和沟通能力。
这些收获将对学生未来的学习和工作产生积极的影响。
总之，东南大学模拟电子技术实验课程为学生提供了一个良好的学习平台，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解，提高实际操作能力和问题解决
能力。
相信通过这门课程的学习，学生将更加深入地理解和掌握模拟电子技术，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
![[VIP专享]东南大学模拟电路实验报告(一)](https://img.taocdn.com/s1/m/2f5a186604a1b0717ed5dd4a.png)
模拟电路实验报告实验一模拟运算放大电路（一）电气工程学院学号姓名地点104任课教师团雷鸣日期2013.10.23-2013.10.24得分_____________一、实验目的1. 了解运算放大器的基本工作原理，熟悉运放的使用。
2. 掌握反向比例运算器、同向比例运算器、加法和减法运算及单电流放大等电路的设计方法。
3. 学会运用仿真软件Multisim设计电路图并仿真运行。
4. 学会连接运算放大电路，正确接线与测量。
5. 复习各种仪器（数字示波器、万用表、函数发生器等）的使用。
二、实验原理。
1.集成运算放大器是一种电压放大倍数极高的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
2．基本运算电路几种典型的运算电路如下同相放大电路反相放大电路减法电路加法电路三、预习思考。
1、设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上；设计思路：由题意，要使|AV|=10，Ri>10KΩ，所以取RF/R1=10，R1、R2、R4、RF 均大于10 KΩ，R1=R2=20 KΩ，RF=200 KΩ，R4=100 KΩ2.设计一个同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；设计过程：由题意，要使|AV|=11，Ri>100KΩ，则R3=110 KΩ，R2=100 KΩ，RF=1.1MΩ，于是，1+R4/R3=11。
3.设计一个电路满足运算关系VO= -2Vi1+ 3Vi2利用差分放大电路U0=(1+R4/R1)(R3/(R2+R3))Ui2-(R4/R1)Ui1可得R4=2*R1;R2=0;R3=R1;如上图，取R1=R3=1 KΩ,RF=2KΩ,即可使VO= -2Vi1+ 3Vi2。
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第 1 次实验实验名称：运算放大器的基本应用院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班姓名：学号：610142实验室:实验组别：同组人员：实验时间：2016年4月10日评定成绩：审阅教师：一、实验目的1.熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法；2.熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法；3.了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（大差模输入电压、大共模输入电压、大输出电流、大电源电压等）的基本概念；4.熟练掌握运算放大电路的增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法；5.掌握搭接放大器的方法及使用示波器测量输出波形。
二、预习思考1.查阅LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参2.设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri>10KΩ，RF=100 kΩ，并用multisim 仿真。
其中分压电路由100kΩ的电位器提供，与之串联的510Ω电阻起限流的作用。
3.设计一个同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri>10KΩ，RF=100 kΩ，并用multisim 仿真。
三、实验内容1.基本要求内容一：反相输入比例运算电路各项参数测量实验（预习时，查阅LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义）。
图1.1 反相输入比例运算电路LM324 管脚图1)图1.1 中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。
按图连接电路，输入直流信号Ui 分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同Ui 时的Uo 值，列表计算Au 并和理论值相比较。
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电路与电子线路实验Ⅱ第一次实验实验名称：运算放大器的基本应用院（系）：吴健雄学院专业：工科试验班姓名：学号：实验室: 电工电子中心103实验组别：同组人员：实验时间：2019年4月11 日评定成绩：审阅教师：了解运放的基本特性，以运放构成的同相比例放大电路为例，研究运算放大器的转换速率和增益带宽积性能。
二、 实验原理1. 实验一 同相比例放大电路根据运算放大器基本原理及性质，可得00u u i i +-+-====11o F i u R u R =+ 2. 实验二 减法电路的设计3211231(1)F F o R R Ru u u R R R R =+-+ 3. 实验三 波形转换电路的设计1O i u u dt RC=-⎰1.实验内容（补充实验）：（1）设计一个同相输入比例运算电路，放大倍数为11，且 RF=100 kΩ。
输入信号保持Ui＝0.1Vpp不变，改变输入信号的频率，在输出不失真的情况下，并记录此时的输入输出波形，测量两者的相位差，并做简单测出上限频率fH分析。
/°图像14.032.042.647.9（b ）（c ）实验结果分析： 由上表可得，当*0.1*110.778O U AuU V === 时，输出波形已经失真，此时fH=78.86kHz ，φ=47.9°,可以看出相位差与理论值45°存在较小差距，基本吻合。
（2）输入信号为占空比为50%的双极性方波信号，调整信号频率和幅度，直至输出波形正好变成三角波，记录该点输出电压和频率值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析（这是较常用的测量转换速率的方法）。
（a ）双踪显示输入输出波形图（c ） 实验结果分析：7.84/0.501/1/(32*2)dV SR V s V s dt μμ===由SR 的计算公式可得SR ≈0.5V/μs ，与理论值近似（3）将输入正弦交流信号频率调到前面测得的fH，逐步增加输入信号幅度，观察输出波形，直到输出波形开始变形（看起来不像正弦波了），记录该点的输入、输出电压值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析，并和手册上的转换速率值进行比较。
实验二晶体三极管特性分析和静态工作点设置
04015415 于子川
一、仿真实验
1.仿真双极型晶体管2N3904的输入特性曲线
仿真电路图如下
2-6图输入特性曲线
2.采用电路一，设定正确的仿真参数，仿真双极型晶体管2N3904的输出特性曲线。
2-7图输出特性仿真曲线
3.依然采取电路一，仿真双极型晶体管β与VBE关系
2-9图β与VBE关系
4.采取电路二，仿真双极型晶体管β与温度关
2-12图β与温度关系仿真
5.采取电路一，设V1=0.7V，仿真双极型晶体管fT
2-14图fT仿真
6、7、8、静态工作点仿真采取电路三
（1）
（2）
（3）
小结：当RB2=2KΩ，20KΩ，80KΩ，三极管分别处于截止区、放大区和饱和区。
通过改变阻值可以控制发射结和集电结的偏置状态从而使三极管处于不同的工作状态。
三、硬件实验
1、采取电路三，搭建电路。
进行节点电压测量，填入表中。
晶体三极管2N3904静态工作点(RB2=20KΩ)
2、依然采取电路三但是将NPN 2N3904改为PNP 2N3906（β≈230 Vbe（on）=0.7），重复上述步骤。
晶体三极管2N3906静态工作点(RB2=20KΩ)。
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电路与电子线路实验Ⅱ第二次实验实验名称：光线强弱测量显示电路的设计院（系）：专业：姓名：学号：实验室: 电工电子中心103实验组别：同组人员：实验时间：2019年4月18 日评定成绩：审阅教师：光线强弱测量显示电路的设计一、实验目的1.进一步熟悉Multisim软件仿真功能；2.初步了解和熟悉传感器的检测技术应用；3.掌握利用运算放大器构成单门限比较器、迟滞比较器和窗口比较器电路各元件参数的计算方法；4.掌握V/F转换电路的工作原理和基本电路结构；5.掌握数字信号的计数锁存与显示的方法；6.掌握数字信号与模拟信号的级联、切换的方法。
二、实验内容1. 基本要求（1）研究光敏电阻性能，设计一个放大电路，要求输出电压能随光线的强弱变化而变化。
根据给定的光强变化范围，用万用表显示输出电压值。
要求：参照表1，光照度从260lux到8000lux,对应的输出电压为1V到4V，列表给出显示的电压值与光照度的对应关系；（2）设计一个输入光强分档显示电路，当光照度从260lux到8000lux变化范围内，分4档（参考表1的分档：2、3、4、5），用发光二极管显示对应光照度的范围并列表表示他们的关系。
2. 提高要求（1）设计一个矩形波发生器，要求其输出波形的高电平脉冲宽度随控制电压的变化而变化，控制电压就是在基本部分已经设计完成的随输入光强变化的输出电压值（1V~4V）；（2）利用固定时钟信号，对上述可变的输出矩形波的高电平脉冲宽度进行计数，并用数码管显示所计数值。
列表给出显示的数值和光强的对应关系。
3. 发挥要求（1）利用数字系统综合设计中FPGA构建AD采集模块，实现光强的测量并显示。
三、电路设计（预习要求）(1) 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数，并利用Multisim软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）基础要求光敏电阻测量电路的设计思路1）光敏电阻在不同光照条件下阻值会发生较大的变化，直接利用分压电路测其所占分压；2）将光敏电阻分压后的电压利用同相比例放大电路进行适当放大，方便后期分档显示；光强分档显示电路的设计思路1）利用四个运放构成的窗口比较器来分档；2）设置几个合理的比较器参考电压值；3）通过比较器输出的高低电压使对应的发光二极管点亮或熄灭提高要求可变脉宽矩形波发生器的设计思路1）根据555定时器矩形波产生电路的设计原理，实现根据输出电压的矩形波高电平脉冲宽度的调节计数显示电路的设计思路1）利用74HC161完成对矩形波高电平脉冲宽度的计数和锁存电路原理图I 光敏电阻分压电路1) 直接分压法测量光敏电阻两端分压我们知道，当光照度从260lux 到8000lux 变化时,对应的输出电压为1V 到4V ，设置 根据分压定理*4500*14k RU V R RU V R ⎧=⎪⎪+Ω⎨⎪=⎪⎩+Ω，计算可得=733，=7R U V Ω 故根据实验室所给元器件参数选择电压为7V ，电阻为700Ω 仿真结果仿真分析：由上表可以看出，当光照度从260lux 到8000lux 变化时，光敏电阻的阻值也会随之改变，而仿真电路中光敏电阻所占的分压也基本在1-4V 内变化。
东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称: 模拟电路实验第 一 次实验实验名称: 模拟运算放大电路(一) 院 (系): 专 业: 姓 名:学 号:实 验 室: 实验组别: 同组人员: 实验时间: 评定成绩: 审阅教师:实验一 模拟运算放大电路(一)一、实验目的:1、 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
2、 熟练掌握运算放大电路的故障检查与排除方法,以及增益、传输特性曲线的测量方法。
3、 了解运放调零与相位补偿的基本概念。
二、实验原理:1、反向比例放大器反馈电阻R F 值一般为几十千欧至几百千欧,太大容易产生较大的噪声及漂移。
R 的取值则应远大于信号源v i 的内阻。
若R F = R ,则为倒相器,可作为信号的极性转换电路。
2、电压传输特性曲线F V R A =-R双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。
电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。
一种就是手工逐点测量法,另一种就是采用示波器X-Y方式进行直接观察。
示波器X-Y方式直接观察法:就是把一个电压随时间变化的信号(如:正弦波、三角波、锯齿波)在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道,电路的输出信号加到示波器的Y通道,利用示波器X-Y图示仪的功能,在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线,同时还可以测量相关参数。
具体测量步骤如下:(1) 选择合理的输入信号电压,一般与电路实际的输入动态范围相同,太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件;太小不能完全反应电路的传输特性。
(2) 选择合理的输入信号频率,频率太高会引起电路的各种高频效应,太低则使显示的波形闪烁,都会影响观察与读数。
一般取50～500Hz 即可。
(3) 选择示波器输入耦合方式,一般要将输入耦合方式设定为DC,比较容易忽视的就是在X-Y 方式下,X 通道的耦合方式就是通过触发耦合按钮来设定的,同样也要设成DC。
(4) 选择示波器显示方式,示波器设成X-Y 方式,对于模拟示波器,将扫描速率旋钮逆时针旋到底就就是X-Y 方式;对于数字示波器,按下“Display”按钮,在菜单项中选择X-Y。
.东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称：电子电路实践
第二次实验
实验名称：
院（系）：专业：
姓名：学号：
实验室：实验组别：无
同组人员: 实验时间：
评定成绩：审阅老师：团雷鸣
实验报告
实验目的：
1、了解运放在信号积分和电流、电压转换方面的应用电路及参数的影响。
2、掌握积分电路和电流、电压转换电路的设计、调试方法。
3、了解精密半波整流电路及精密全波整流电路的电路组成、工作原理及参数估
算
4、学会设计、调试精密全波整流电路，观测输出、输入电压波形及电压传输特
性。
实验原理：
1、积分电路：运用下图所示电路，可构成运放积分电路，R2为分流电阻，用于稳定直流增益，以避免直流失调电压在积分周期内的积累导致运放饱和，一般取R2=10R1.输出电压与输入电压呈积分关系。
2、同相型电压/电流转换电路：利用如下图所示电路，可以构成电压/电流转换电路。
由“虚短”“虚断”原理知，I L=Vi/R1，该电路属于电流串联负反馈电路，电路的输入电阻极高，其闭环跨导增益1/R1即为电路的转换系数。
电路可实现线性的电压/电流转换。
3、精密整流电路：利用二极管的单向导电性，可以组成半波及全波整流电路。
但由于二极管存在正向导通压降、死去压降、非线性伏安特性及其温度漂移，故当用于对弱信号进行整流时，必将引起明显的误差，甚至无法正常整流。
如果将二极管与运放结合起来，将二极管至于运放的负反馈回路中，则可将上述二极管的非线性及其温漂等影响降低至可以忽略的程度，从而实现对弱小信号的精密整流或线性整流。
实验内容：
1、积分电路
用741设计一个满足下列要求的基本积分电路：输入V ip-p=1V、f=10kHz的方波。
设计R、C值，测量积分输出电压波形；改变f值观察v0波形变化，并找出当f接近什么值的时候，电路近似一个反响比例运算电路。
2、同相输入比例运算电路
用741组成一个同向型电压/电流转换电路，并完成表中所列数据的测量。
3精密半波整流电路：
（1）、依照10-1连接电路，原件参数：R1=R2=10KΩ，同时在电位器和±15V 电源之间接入510Ω限流电阻。
（2）、Vi输入一个频率为100Hz的正弦交流信号，有效值分别为5V、1V、10mV，用示波器观察输入输出信号波形，对结果进行分析比较。
（3）、用示波器的X-Y显示方式测试该电路的电压传输特新，调节Vi幅度，找出输出的最大值V omax。
4、精密全波整流电路
（1）、图10-2的精密全波整流电路如下图。
R=10KΩ，电源电压±10V，二极管为1N4148。
（2）、搭接电路，重复半波整流电路（2）（3）的内容。
1、积分电路设计实验
实验设计的电路图如图所示：
输出信号所得波形如图所示：
有图中可知，当输入信号为10KHz时，输出波形与输入波形之间呈积分关系。
R取值为2kΩ、R f=20kΩ、C=0.1ųF，则f c=1/2πR f C≈79.58Hz。
当频率取接近于f c=1/2πR f C≈79.58Hz的100Hz时，波形如图所示：
由于函数发生器的原因输入波形不为完全的方波形式，输出波形不为积分形式，也不为输入波形经过反向比例运算电路后的形式。
当亲率取远小于f c=1/2πR f C≈79.58Hz的10Hz时，波形如图所示：
由于函数发生器的原因输入波形不为方波形式，但输出波形可知基本与输入信号经过反向比例放大电路后的形式相同。
因为当输出频率过低时，经观察知函数发生器无法产生方波形式的信号，所以将输入信号改为正弦信号，得到的结果如下图所示：
由图中知，输出信号的形式为输入信号经过反向比例放大电路后的信号形式，且放大倍数为-10.
所以知电路设计符合要求，当输入信号频率远大于f c=1/2πR f C时，输出信号与输入信号呈积分关系；当输入信号频率远小于f c=1/2πR f C时，输出信号与输入信号之间关系呈反向放大关系。
2、同相型电压/电流转换电路。
3、电路设计如实验参考电路。
oM L L1
与计算值相符，当R L大于Vcc/I L-R1时，测量值小于计算值。
由上两表中的数据知，对于一定的Vcc值、一定的输入信号值Vi，R L值小于一定值时，计算值与测量值相符合，当超过该值时，输出信号值的测量值小于计算值。
当其他条件一定时，Vcc值越小，测量值开始小于计算值的R L越小；其他条件一定时，Vi越大，测量值开始小于计算值的R L越小；其他条件一定时，当R L值超过一定值后R L值越大，输出电流值越小。
由运算放大器的特性知，当R1固定时，R L值越大，运算放大器允许输出的电流值越小，当允许输出的电流值小于，Vi/R1时，测量值就会小于计算值。
3、精密半波整流电路：
电路图设计如图所示：
电路输出信号如图所示：
由图中知，当输入信号分别为5V、1V、10mV时，输出信号幅度依次减小，但输出信号与输入信号的峰值幅度相同。
调节Vi幅度使输出信号具有不同的值时，检测输出信号的截止幅度。
当输入信号为Vi=7V时，输出波形如图所示：
当输入信号为Vi=7.1V时，输出波形如图所示：
知，当输入信号有效值为7V时，无截止现象，当输入信号为7.1V出现截止信号。
所以知，输出最大值为V omax约为7V。
4、精密全波整流电路：
电路图设计如图所示：
电路输出信号如图所示：
由图中知，当输入信号分别为5V、1V、10mV时，输出信号幅度依次减小，但输出信号与输入信号的峰值幅度大致相同。
当输入信号为5V时，输出信号如图所示：可以知信号出现失真。
调节Vi幅度使输出信号具有不同的值时，检测输出信号的截止幅度。
当输入信号为Vi=2.8V时，输出波形如图所示：
当输入信号为Vi=2.9V时，输出波形如图所示：
知，当输入信号有效值为2.8V时，无截止现象，当输入信号为2.9V出现截止信号。
所以知，输出最大值为V omax约为2.8V。
思考题：
1、在基本积分电路中，为了减小积分误差，对运放的开环增益、输入电阻、输入偏置电流及输入失调电流有什么要求？
答：要保证运算放大器不偏离“虚短”“虚断”，所以开环增益要尽量大，以至于无穷大。
输入电阻无限大、输出电阻无限大、输入偏置电流为零，输入失调电流应尽量大。
2、根据什么判断图6-1电路属于积分电路还是反响比例运算电路？
答：当输入信号频率远大于f c=1/2πR f C时，为积分放大电路；当输入信号频率远小于f c=1/2πR f C时，为反响比例运算电路。
3、在图6-9所示电压/电流转换电路中，设V oM≈Vcc=6V，且Vi=1V、R1=1kΩ，试求满足线性转换所允许的R Lmax小于等于多少？
答：由于要求R L<=Vcc/I L-R1，所以R Lmax= Vcc/I L-R1=6V/（1V/1kΩ）-1 kΩ=5 kΩ，所以允许的R Lmax小于等于5 kΩ。
4、若将图10-1电路中的两个二极管均反接，试问：电路的工作波形及电压传输特性将会如何变化
答：工作波形变为将输入波形负向部分滤去，将正向部分反向后输出。
电压传输特性曲线变为第四象限中斜率为-1的直线，第一、二、三象限中没有曲线。
5、精密整流电路中运放工作在线性区还是非线性区？为什么？
答：工作在线性区，因为要保证运放的“虚短”“虚断”条件存在，则应使运放工作在线性区。
6、图10-2所示电路为什么具有很高的输入电阻？
答：防止输入信号到输出信号中的信号幅值衰减。
东南大学实验报告用纸
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