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比例求和积分微分电路

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比例求和积分微分电路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
报告
课程名称：模拟电路
实验名称：比例、求和、积分、微分电路
学院：信息工程学院
专业：班级： 3
组号：指导教师：吴迪
报告人：李子茜学号： 16
实验时间： 2015 年 10 月 9 日星期五
实验地点 N102
实验报告提交时间： 2015 年 10 月 21 日
一、实验目的
1、掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能；
2、掌握用运算放大器组成积分微分电路；
3、学会上述电路的测试和分析方法
二、实验仪器
1、数字万用表
2、双踪示波器
3、信号发生器
三、预习要求
（1）复习比例、求和、积分微分电路的基本工作原理；
（2）估算所有要填入表格的理论值；
（3）拟定实验步骤，做好记录表格。

对于理想运放，当其工作在线性状态时，若U+≈U-,则这一特性称为理想运放输入端的“虚短路”特性；若I+=I-≈0,则这一特性称为理想运放输入端的“虚开路”特性。

四、实验内容
1.熟悉电压跟随电路
运算放大器UA741上的引脚排列如图5-5所示。

1和5为偏置（调零端），2为反向输入端，3为正向输入端，4为-Vcc，6为输出端，7接+Vcc，8为空脚。

电压跟随实验电路如图5-6所示。

按表5-18内容实验并测量记录。

注意：集成运放实验板上的+12V、-12V和GND孔必须与实验箱上电源部分的+12V、-12V和GND 孔连接，以保证集成运放的正常供电。

图5-5 UA741引脚排列图
图5-6 电压跟随电路
2.熟悉反相比例放大器
反相比例放大电路的实验电路如图5-7，已知Uo=-RF*Ui/R1,按表5-19的实验内容测量并测量记录。

表5-7 反相比例放大电路
3.熟悉同相比例放大电路
同相比例放大电路的实验电路如图5-8所示。

U0=(1+R F/R1)U i,按表5-20的实验内容测量并记录。

图5-8 同相比例放大电路
表5-20 同相比例放大电路测试表
实验电路如图5-9所示。

已知Uo=-RF(Ui1/R1+Ui2/R2),按表5-21的实验内容进行测量。

图5-9 反相求和放大电路 表5-21 反相求和放大电路测试表
5.熟悉积分电路 实验电路图如图5-10所
示。

（1）Ui 输入频率为100HZ,
幅值为±1V （峰峰值为2V ）的方波信号，同时观察和比较Ui 与U0的幅值大小
及相位关系，并记录波形。

(2）改变信号频率
（50Hz ~400Hz ）,观察Ui 与U0的相位、幅值及波行的变化。

当改变信号频率时，输出信号的波形、相位不变，但幅值随着频率的上升而下降。

四、实验结果与讨论：-
通过这次实验，我掌握了利用集成运算放大器组成比例\求和电路的方法，了解了他们的特点和性能，并学会了集成运算放大电路的测试和分析方法。

在实验过程中，在同相和反相放大电路中测量数据的误差和别人有很多不同，这应该是实验器件的差别所造成的。

指导教师批阅意见：
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内；
3、教师可根据实验报告整体情况酌情扣分（10分）。

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集成运算放大器的基本运算电路

集成运算放大器的基本运算电路


ui2 u
u i3
u
0
R1
R2
R3
2.加减运算电路
ui1
R1
Rf
ui2
R2
N
－∞
ui3
R 3
P
＋
R
ui4
4
R'
当ui1、ui2短路时 当Ui1、Ui2、Ui3、Ui4共同作用时
若又满足Rf =R1=R2=R3=R4时则
利用叠加定理求uo与ui1、ui2、 ui3各ui4之间的关系
uo
当ui3、ui4短路时
(ui1 ui2 ui3 )
Uo (ui1 ui2 ui3 )
上式中比例系数为-1，实现了加法运算。
2）同相求和运算电路
R'
ui1 i1
R 1
ui2 i2
R2
ui3 i3
R 3
i f
Rf
N
－
u-
∞
P u+ ＋
R1//R2//R3=R′//Rf
根据 “虚断”概念
uo
i1+i2+i3=0
ui1 u
2.一般单限比较器
图4-22所示的电路是一般单限比较器. UREF为外加参考电压。 集成运放的反相输入端接信号ui，同相输入端接参考电压UREF。
由于Aod→∞,所以当U﹣<U+时，ui<UREF时，受电源电压的 限制，uo只能为正极限值UOM,即UOH=﹣UOM； 反之，当U﹣＞U+时，uo为负极限值，即UOL=﹣UOM。 其传输入特性如图4-22(b)实线所示。
I1
U i1 R1
因虚地, u﹢=u﹣=
,
I2
Ui2 R2
6.1基本运算电路

6.1基本运算电路


1
t
(U
0.1m s
I
)dt
uO
(0.1ms)
5
(
t
0.1ms)
5
uo
(0.3
ms)
[
5 0.1ms
(0.3ms
0.1ms)ຫໍສະໝຸດ 5]V5V
正峰值未达运放的正饱和电压10V，所以仍正常线性积分．
例6.1.3 积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为10V， t =0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
用压控电流源代 替了差分放大电 路中的恒流源。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
当 uY >> uBE3 时，iC3≈uY/RE
V1、V2管的跨导
gm
I E1 UT
iC3 2U T
uY
2REU T
uO
β
RC rbe
uX
gm RCuX
KuX uY
K RC
当rbIeC1、rbI'uCe Y2较有小限/时制g，m：必须为正且应较2R大EU。T
6.1.2 加减运算电路
一、求和运算电路
1. 反相求和运算电路
平衡电阻
R3 =R1 // R2 // RF
电路特点： 输入信号均加至运放反相端
分析：
根据“虚短”“虚断”，可得
un up 0
if i1 + i2
故得
uo ui1 ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
优点：调节方便。
特点：1. 信号加至反相端，反相放大或缩小电压信号。
2. un up 0，运放输入端虚地。 uic 0 ，故对 KCMR 的要求低。这两点也是所有反相运算电路的特点。
比例、求和、积分、微分电路.

比例、求和、积分、微分电路.

深圳大学实验报告课程名称:实验项目名称:学院:计算机与软件学院班级:实验时间:实验报告提交时间:一、实验目的1、掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能;2、掌握用运算放大器组成积分微分电路;3、学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验仪器1、数字万用表2、双踪示波器3、信号发生器三、实验内容1. 电压跟随电路实验电路图 4-1如下,按表 4-1内容实验并测量记录。

2. 反相比例放大器实验电路如图 4-2所示, U0=-RF*Ui/R1,按表 4-2内容实验并测量记录。

3. 同相比例放大电路实验电路如图 4-3所示, U0=(1+RF/R1Ui,按表 4-3实验测量并记录。

4. 反相求和放大电路实验电路如图 4-4所示, U0=-RF(Ui1/R1+Ui2/R2,按表 4-4内容进行实验测量。

四、数据分析1. 电压跟随电路R L =∞:(误差如下-2V :(2.005-2 /2*100%=0.25% -0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4% 0 V: 0% -2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2% -2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%RL=5K1:(误差如下-2V :(2.003-2 /2*100%=0.15%-0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4%0 V: 0%-2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2%-2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%2. 反相比例放大器误差分析:30.05mV :17.3/0.3005/1000*100%=5.757%100mV : 21.1/1/1000*100%=2.11%300mV : 30.0/3/1000*100%=1%1000mV : 84/10/1000*100%=0.84%3000mV : 20030/30/1000*100%=66.767% 这个误差之所以这么大, 是因为电源是 12V ,所以输出电压不可能达到 30V ,最多是 12V 。

实验四比例求和、微积分电路,RC正弦振荡器

实验四比例求和、微积分电路,RC正弦振荡器

二、实验原理
1.比例求和、微积分电路
线性集成电路（简称线性组件）实际上就是一个具有高放大倍数的直流放大器，在它外部接上深度电压负反馈电路之后，便构成了运算放大器，运算放大器可对电信号进行比例、加法、积分、微分等数学运算。
图1是反相比例放大器，输出电压与输入电压为比例运算关系。即：
图2是同相输入比例放大器，输出电压与输入电压，也构成比例关系。即：
根据振荡幅值平衡条件，要使电路维持正常振荡，必须使放大器的放大倍数 ，在振荡的条件下，反馈电路的反馈系数恰好为 。如果放大倍数刚好A=3，会使工作不稳定。当由于任何原因引起放大倍数下降，将造成停振。若A>3，则因振荡幅值的增大，将使管子的动态范围延伸到特性曲线的饱和区和截止区，输出波形将产生严重的非线性失真。要改善这一点，在放大器中引进负反馈，也就是在放大器中加接由电阻 构成的负反馈支路，通过调节 ，改变反馈量的大小，使放大倍数稍大于3。采用负反馈可以进一步提高放大器的输入电阻，并提高振荡器稳定性和改善输出波形的非线性失真。
（2）分别设置Vi = -2V、-0.5V、0V、0.5V、1V，使用电压探针检测输出端电压Vo。
（3）在输出端接入RL，并将其另一端接地，重复步骤（2）。
仿真截图：
（a）Vi= -2V (b) Vi= -0.5V
(c) Vi= 0V (d) Vi= 0.5V
(e) Vi=2V
图10电压跟随器（仿真，未接入RL）
相位移为 ，构成正反馈。第二部分是由RC串并联组成的一个具有选频特性的正反馈网络，其反馈系数为：
通常取 ; ，则上式可写成：
（1）
当在某一个 时满足：
则 （2）
则此时相移 。
这个反馈网络直接把放大器的输出和输入端沟通起来，从而保证在某一特定频率上电路满足自激振荡条件，产生单一频率的正弦波。因此，选频网络就决定了振荡器的频率。