运算放大电路实验报告

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实验报告

课程名称:电子电路设计与仿真

实验名称:集成运算放大器的运用

班级:计算机18-4班

姓名:***

学号:**********

实验目的

1.通过实验,进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。

2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。

3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。

集成运算放大器放大电路概述

集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件,它以半导

体单晶硅为芯片,采用专门的制造工艺,把晶体管、场效应管、

二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路

制作在一起,使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各

种模拟信号的运算(如比例、求和、求差、积分、微分……)上,

故被称为运算放大电路,简称集成运放。集成运放广泛用于模拟

信号的处理和产生电路之中,因其高性价能地价位,在大多数情

况下,已经取代了分立元件放大电路。

反相比例放大电路

输入输出关系: i o V R R V 12-=i R o V R R V R R V 1

212)1(-+=

输入电阻:Ri=R1

反相比例运算电路

反相加法运算电路

反相比例放大电路仿真电路图

压输入输出波形图

同相比例放大电路

输入输出关系: i o V R R V )1(12+=R o V R R V R R V 1

2i 12)1(-+=

输入电阻:Ri=∞

输出电阻:Ro=0

同相比例放大电路仿真电路图电压输入输出波形图

差动放大电路电路图

差动放大电路仿真电路图

五:实验步骤:

1.反相比例运算电路

(1)设计一个反相放大器,Au=-5V,Rf=10KΩ,供电电压为±12V。

(2)输入f=1kHz、ui=100mV的正弦交流信号,测量相应的uo,并用示波器观察uo和ui的波形和相位关系,记录输入输出波形。测量放大器实际放大倍数。

(3)保持ui=30mV不变,测量放大的上截止频率,并在上截止频率,并在上截止频率点时在同一坐标系中记录输入输出信号的波形。

七:实验数据分析:

1.在反相比例运算电路中当输入f=1kHz、ui=100mV的正弦交

流信号时测得输入与输出反相,且放大倍数Au=-4.87,而

理论值为-5,产生了误差应该主要是因为电路板上的电阻

的标称值并不准确。

2.当ui等于30mV时测出上截止频率为219kHz,然而此时输

入和输出的相位差已经不是180,原因应该是芯片中的电

容元件在高频的情况下使得输出电压的相位产生了异于原

来的改变。

3.在反相加法器电路的实验中,产生的输出波形基本上符合

理论的预测,但是uo的直流分量稍小于ui1的两倍,这应

该也是因为电阻的标称值不准,而且主要还是因为分压电

路分出的电压并没有1V因为在分压电路上与1k 并联的

实验电路实际上让ui1小于1V

4.在积分电路试验中,一开始输出波形有着很大的直流分量,

到后来将Rf改为由1MΩ改到20kΩ解决了这个问题。分析

后发现应该是由于Rf的支路上存在一个很小的电压,但是

一旦Rf很大其两端就会产生一个很大的电位差,这就是

uc(0),也就是波形中的直流分量,因此减小Rf即可解决

问题

心得体会

在做实验的时候发现一个小现象,就是发现直流电源不通时会得到完全不同的输出波形,只有接通是得到正确波形。后来我仔细想了一下,应该是电路已经变了,这个时候就要换思路想了。

实际应用积分电路时,由于运算放大器的输入失调电压、输入偏置电流和失调电流的影响,会出现积分误差;此外,积分电容的漏电流也是产生积分误差的原因之一。

积分器输入方波信号,输出三角波信号的幅度大小受积分时间常数和输入信号的频率制约。通过这个实验,验证了已经学过的简单模电知识,而且锻炼了动手能力真正实验的时候也有很多问题,比如说线接错了,示波器用的不到位,示波器输出波形不理想等等,简单的理论放到实际操作中就会出现这样那样的问题。看来学习这东西,不仅需要理论,更需要实践,特别是对于我们这种工科