运算放大器实验报告
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运算放大电路实验报告运算放大电路实验报告引言运算放大电路是电子工程领域中一种常见的电路,它广泛应用于信号放大、滤波、积分、微分等功能。
本实验旨在通过搭建运算放大电路并进行实际测试,探究其工作原理和特性。
实验目的1. 了解运算放大电路的基本原理和组成结构;2. 熟悉运算放大电路的实际搭建和调试方法;3. 掌握运算放大电路的特性参数测量方法。
实验器材1. 运算放大器(OP-AMP);2. 电阻、电容等元件;3. 示波器、函数发生器等测试仪器。
实验步骤1. 搭建基本的非反馈运算放大电路。
将运算放大器的正、负输入端分别连接到电压源和接地,输出端接入负载电阻。
根据实验要求选择适当的电阻值,并使用示波器检测输出信号。
2. 测试运算放大器的放大倍数。
将输入信号接入运算放大器的正输入端,通过函数发生器输入不同频率和幅度的信号,并测量输出信号的幅度。
根据测量结果计算得到运算放大器的放大倍数。
3. 探究运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
使用电压源作为输入信号,通过改变输入电阻的值,测量输入电压和输出电压之间的关系。
同样地,通过改变负载电阻的值,测量输出电压和负载电阻之间的关系。
分析测量结果,得出运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
4. 实现运算放大器的反相放大功能。
在基本的非反馈运算放大电路的基础上,引入反馈电阻,并调整电阻的值,使得输出信号与输入信号呈反相关系。
通过示波器观察和测量输入信号和输出信号的波形,验证反相放大的功能。
实验结果与分析1. 在搭建基本的非反馈运算放大电路后,通过示波器观察到输出信号与输入信号具有相同的波形,且幅度有所放大。
这表明运算放大器实现了信号的放大功能。
2. 在测试运算放大器的放大倍数时,发现输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比。
根据测量数据计算得到的放大倍数与理论值相符合,说明运算放大器具有较好的放大性能。
3. 通过测量输入电压和输出电压之间的关系,得到运算放大器的输入阻抗约为几十兆欧姆,说明输入电阻较高,不会对输入信号产生较大的负载效应。
一、实验目的1. 了解集成运算放大器的基本特性和工作原理。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路的设计与调试方法。
3. 熟悉集成运算放大器在实际电路中的应用,提高电子电路设计能力。
二、实验原理集成运算放大器(Op-Amp)是一种高增益、低输入阻抗、高输入电阻、低输出阻抗的直接耦合放大器。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究集成运算放大器的基本应用电路,包括反相比例放大电路、同相比例放大电路、加法运算电路、减法运算电路等。
三、实验仪器与设备1. 集成运算放大器:TL0822. 直流稳压电源:±15V3. 数字万用表4. 示波器5. 面包板6. 连接线7. 电阻、电容等元件四、实验内容1. 反相比例放大电路(1)电路连接:将集成运算放大器TL082的输入端分别连接到输入电阻R1和地,输出端连接到负载电阻R2,反馈电阻Rf与R1并联后连接到反相输入端。
(2)电路调试:将输入电压信号输入到电路中,使用示波器观察输出电压波形,调整R1和Rf的值,使输出电压与输入电压成反相关系。
(3)实验结果:当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时,输出电压与输入电压成反相关系,放大倍数为-10。
2. 同相比例放大电路(1)电路连接:将集成运算放大器TL082的同相输入端连接到输入电阻R1,反相输入端连接到地,输出端连接到负载电阻R2,反馈电阻Rf与R1并联后连接到同相输入端。
(2)电路调试:将输入电压信号输入到电路中,使用示波器观察输出电压波形,调整R1和Rf的值,使输出电压与输入电压成正比关系。
(3)实验结果:当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时,输出电压与输入电压成正比关系,放大倍数为10。
3. 加法运算电路(1)电路连接:将集成运算放大器TL082的反相输入端连接到地,同相输入端连接到两个输入电阻R1和R2,输出端连接到负载电阻R3,反馈电阻Rf与R1、R2并联后连接到同相输入端。
运算放大器实验报告运算放大器实验报告引言运算放大器(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是一种广泛应用于电子电路中的集成电路元件。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点,被广泛用于信号放大、滤波、积分、微分等各种电路中。
本实验旨在通过实际操作,深入了解运算放大器的基本原理和应用。
实验目的1. 了解运算放大器的基本原理和特性;2. 熟悉运算放大器的实际应用;3. 掌握运算放大器的参数测量方法。
实验装置和材料1. 运算放大器实验箱;2. 直流电源;3. 电阻、电容等基本元件;4. 示波器、信号发生器等测试仪器。
实验步骤1. 搭建基本的运算放大器电路,并接通电源;2. 测量运算放大器的输入和输出电压,并计算增益;3. 将运算放大器用于反相放大电路,并测量增益;4. 将运算放大器用于非反相放大电路,并测量增益;5. 将运算放大器用于比例积分放大器电路,并测量增益和相位延迟;6. 将运算放大器用于差分放大器电路,并测量增益和共模抑制比。
实验结果与分析1. 在基本的运算放大器电路中,输入电压为1V,输出电压为10V,计算得到增益为10。
这符合运算放大器的基本特性,即输出电压等于输入电压乘以增益。
2. 在反相放大电路中,输入电压为1V,输出电压为-10V,计算得到增益为-10。
反相放大电路可以将输入信号进行180度的相位翻转,并放大到一定倍数。
3. 在非反相放大电路中,输入电压为1V,输出电压为10V,计算得到增益为10。
非反相放大电路可以将输入信号放大到一定倍数,但不改变其相位。
4. 在比例积分放大器电路中,输入为正弦波信号,通过测量输出电压和输入电压的相位差,计算得到增益和相位延迟。
增益和相位延迟与输入信号频率呈正相关关系。
5. 在差分放大器电路中,输入为两个不同的信号,通过测量输出电压和输入电压的差值,计算得到增益和共模抑制比。
差分放大器电路可以将两个输入信号的差值放大到一定倍数,并抑制它们的共同模式信号。
运算放大器和受控源实验报告
实验名称:运算放大器
实验目的:通过实验了解运算放大器的工作原理、特性以及其在电路中的应用。
实验仪器:示波器、函数发生器、运算放大器、电阻、电容、万用表等仪器。
实验原理:运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、具有差分输入和单端输出功能的电子器件。
其主要特点是输出端可以输入无限大的电流,以及差分输入功能。
实验步骤:
1、接通仪器并预热。
2、将函数发生器接入运算放大器的非反相输入端口,并调节函数发生器输出为正弦波。
3、将电阻和电容分别接入运算放大器的反相输入端口和输出端口,形成一个RC积分器电路,并调节函数发生器的输出频率,记录不同频率下输出的电压幅值。
4、将电阻分别接入运算放大器的反相输入端口和非反相输入端口,形成一个差分放大器电路,并接入一个可变电阻,调节不同的电阻值,观察电路输出的变化。
实验结果:
在RC积分器电路中,随着输入频率的增加,输出电压幅值逐渐下降,表明电路对高频信号的滤波能力较强。
在差分放大器电路中,随着电阻值的变化,输出电压变化量也不同,且差分输入端口输入的两个信号相位相反时,输出电压为零。
实验总结:
本次实验通过实际操作,更好地理解了运算放大器的工作原理和特性。
运算放大器具有多种复杂电路的应用,因此需要深入了解其内部结构和工作原理,方能更好地应用于实际电路设计中。
运算放大器的应用实验报告运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种重要的电子元件,在电子电路中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验操作,加深对运算放大器的工作原理和应用特性的理解,同时掌握运算放大器在电路中的具体应用。
一、实验目的。
1. 了解运算放大器的基本工作原理;2. 掌握运算放大器的基本参数测量方法;3. 学习运算放大器在电路中的应用,包括比较器、放大器、积分器和微分器等。
二、实验仪器与设备。
1. 示波器。
2. 直流稳压电源。
3. 示波器探头。
4. 运算放大器集成电路。
5. 电阻、电容等元件。
6. 实验电路板。
7. 万用表。
三、实验原理。
运算放大器是一种差动放大器,具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带宽等特点。
在实验中,我们将通过测量运算放大器的输入输出特性、电压增益、输入偏置电流等参数,来了解其基本特性。
运算放大器在电路中的应用非常广泛,比如在比较器电路中,当输入电压超过一定阈值时,输出电压会发生跳变;在放大器电路中,运算放大器可以放大微弱的信号;在积分器和微分器电路中,可以实现信号的积分和微分运算。
四、实验内容与步骤。
1. 搭建运算放大器的输入输出特性测量电路,通过改变输入电压,测量输出电压与输入电压的关系曲线;2. 测量运算放大器的电压增益,并分析其影响因素;3. 搭建运算放大器的比较器电路,观察输入电压与输出电压的关系;4. 搭建运算放大器的放大器电路,测量放大电路的电压增益;5. 搭建运算放大器的积分器和微分器电路,观察输入输出波形,并分析其特性。
五、实验数据与分析。
1. 输入输出特性曲线如图所示(图表略),通过测量得到的数据绘制曲线,可以看出运算放大器的输入输出特性呈线性关系;2. 测量得到的电压增益为100,经分析发现电阻值的选择对电压增益有一定影响,需要合理选择电阻值以满足设计要求;3. 比较器电路的实验结果表明,运算放大器在一定输入电压范围内输出电压保持稳定,一旦超过阈值,输出电压会发生跳变;4. 放大器电路的实验结果显示,运算放大器可以有效放大输入信号,且放大倍数与电阻值的选择有关;5. 积分器和微分器电路的实验结果表明,运算放大器可以实现信号的积分和微分运算,输出波形与输入波形呈现出相应的积分和微分关系。
电工电子实验报告实验46运算放大器的线性应用
实验目的:
1.了解运算放大器的基本原理和特性;
2.了解运算放大器在线性应用中的应用;
3.掌握运算放大器的性能参数的测试方法。
实验仪器和材料:
1.运算放大器集成电路;
2.函数发生器;
3.直流电源供电电路;
4.信号发生器;
5.锁相放大器;
6.示波器。
实验原理:
运算放大器是一种特殊的放大器,它的主要特点是输入电阻极大,输
出电阻极小,倍数稳定。
运算放大器一般由差动放大器、输入级、中间级、输出级和负反馈电路组成。
实验步骤:
1.将运算放大器集成电路插入插座中,接入电源电压;
2.使用函数发生器产生一个频率为1kHz的正弦信号,调整振幅为1V;
3.将信号源连接到运算放大器集成电路的非反相输入端,将运算放大器集成电路的输出端连接到示波器的通道1;
4.调整示波器的刻度,使正弦信号波形在示波器屏幕上显示完整;
5.调整函数发生器的频率,并观察示波器屏幕上信号波形的变化;
6.测量运算放大器的输入电阻、输出电阻。
实验结果:
通过实验可以观察到随着函数发生器频率的变化,示波器屏幕上信号波形的变化情况。
当频率较低时,波形显示完整;当频率逐渐增加时,波形开始变形,幅度逐渐减小。
实验总结:
通过本次实验,我们深入了解了运算放大器的基本原理和特性,学会了运算放大器在线性应用中的应用。
同时,我们还掌握了运算放大器的性能参数的测试方法,如输入电阻、输出电阻的测量方法。
运算放大器在电子电路中具有广泛的应用,对于电子工程专业的学生来说,掌握运算放大器的使用非常重要。
目录1实验目的2 2实验原理23实验设计33.1实验I基础型实验 (3)3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常 (3)3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性 (3)3.2实验II设计型实验 (4)3.2.1减法器的设计 (4)4实验预习仿真44.1电压跟随器——检测运放是否正常 (4)4.2反相比例运算放大器电压放大特性 (5)4.3减法器设计 (6)5数据处理7 6实验总结9 7思考题9 8实验讨论91实验目的•深刻理解集成放大器工作在线性工作区时,遵循的两条基本原则——虚短、虚断•熟悉集成运算放大器的线性应用。
•掌握比例运算等电路、训练设计运放电路的能力。
2实验原理集成运算放大器是一种高电压放大倍数的多级直耦放大电路,在深度负反馈条件下,集成运放工作在线性工作区,它遵循两条基本原则:1.虚短:U i=U−−U+≈02.虚断:I N≈I p≈0(非线性区也成立)用途:广泛应用于各种信号的运算处理、测量以及信号的产生、变换等电路中。
图1:运算放大器符号3实验设计3.1实验I基础型实验3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性3.2实验II设计型实验3.2.1减法器的设计1.自行设计运放电路,要求实现u0=2u i2−u i12.将u i分别设置为以下两组信号,验证电路是否满足要求4实验预习仿真4.1电压跟随器——检测运放是否正常图2:Multisim接线图3:Multisim结果4.2反相比例运算放大器电压放大特性图4:Multisim 接线图5:Multisim 结果U i (V )理论值(V )实测值(V )U N U P U O U O U iU N U P U O U O U i-0.300310455.314µV 564.134µV 3.012V 10.040.3-310563.904µV489.999µV-2.987V9.964.3减法器设计设计如图所示:表3:验证结果波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V3.04V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V2.98V5数据处理表1U i(V)理论值(V)实测值(V)U N U P U O U OU iU N U P U O U OU i-0.3003100.1mV0.2mV 3.66V12.20.300-310-0.1mV0-3.65V12.16表2波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V 3.00V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V 3.24V1.完成表1,并绘制基础型实验的运放的电压传输特性;2.列出基础型实验中U i和U o理论关系式,并和仿真数据、实际数据比较;•电压跟随器u i=u o仿真数据中u i=u o,实验数据u i=1.00V,u o=1.04V,在误差允许范围内,所以等式也成立。
运算放大器的应用实验报告运算放大器的应用实验报告引言:运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种重要的电子元器件,具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
它在现代电子电路中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作和测量,探索运算放大器在不同电路中的应用,并验证其性能。
一、直流放大电路实验:1. 实验目的:通过搭建直流放大电路,观察运算放大器的放大效果,并测量其放大倍数。
2. 实验步骤:(1)搭建直流放大电路,将运算放大器的正、负输入端分别连接到输入信号源和地线。
(2)调节输入信号源的幅度,记录输出信号的幅度。
(3)改变输入信号的频率,观察输出信号的变化。
3. 实验结果和分析:通过实验数据的测量,我们得到了输入信号和输出信号的幅度数据,并计算了放大倍数。
结果显示,运算放大器能够将输入信号放大数倍,并且在一定频率范围内保持较好的线性放大特性。
二、反相放大电路实验:1. 实验目的:通过搭建反相放大电路,探索运算放大器的反相放大功能,并测量其放大倍数和频率响应。
2. 实验步骤:(1)搭建反相放大电路,将运算放大器的正输入端接地,负输入端连接到输入信号源。
(2)调节输入信号源的幅度,记录输出信号的幅度。
(3)改变输入信号的频率,观察输出信号的变化。
3. 实验结果和分析:实验数据显示,反相放大电路能够将输入信号进行反向放大,并且放大倍数与输入信号的幅度成反比。
此外,随着输入信号频率的增加,输出信号的幅度逐渐下降,表明运算放大器的频率响应存在一定的限制。
三、非反相放大电路实验:1. 实验目的:通过搭建非反相放大电路,研究运算放大器的非反相放大功能,并测量其放大倍数和频率响应。
2. 实验步骤:(1)搭建非反相放大电路,将运算放大器的正输入端连接到输入信号源,负输入端接地。
(2)调节输入信号源的幅度,记录输出信号的幅度。
(3)改变输入信号的频率,观察输出信号的变化。
3. 实验结果和分析:实验数据显示,非反相放大电路能够将输入信号进行非反向放大,并且放大倍数与输入信号的幅度成正比。
运放的实验报告运放的实验报告引言:运放(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种非常重要的电子元件,广泛应用于各种电路中。
本次实验旨在通过实际操作,深入了解运放的基本原理、特性以及应用。
实验一:运放的基本原理在本实验中,我们使用了一款常见的运放芯片LM741。
该芯片具有8个引脚,分别是正电源(Vcc+)、负电源(Vcc-)、非反馈输入端(-IN)、反馈输入端(+IN)、输出端(OUT)、空载补偿电容(NC1)、空载补偿电容(NC2)和空载补偿电阻(NC3)。
我们首先将运放芯片与其他电路元件连接,然后将信号输入到运放的非反馈输入端,观察输出端的电压变化。
实验二:运放的特性在这个实验中,我们研究了运放的特性,包括增益、输入电阻和输出电阻。
我们通过改变输入信号的幅度和频率,观察输出信号的变化,并记录下相应的数据。
实验结果表明,运放具有很高的增益,能够放大输入信号,同时具有很高的输入电阻和很低的输出电阻,能够有效地与其他电路元件进行连接。
实验三:运放的应用在这个实验中,我们探索了运放在不同电路中的应用。
首先,我们使用运放实现了一个简单的反相放大电路,将输入信号进行反相放大。
然后,我们使用运放实现了一个非反相放大电路,将输入信号进行非反相放大。
此外,我们还使用运放实现了一个比较器电路,通过比较输入信号与参考电压的大小,输出高电平或低电平。
这些实验结果表明,运放在电子电路中具有非常广泛的应用,能够满足不同的设计需求。
实验四:运放的限制在这个实验中,我们研究了运放的一些限制。
首先,我们发现运放具有一定的输入偏置电流和输入偏置电压,这会对输出信号产生一定的影响。
其次,我们发现运放在输出端具有一定的饱和电压,当输出信号超过这个饱和电压时,运放无法继续放大信号。
此外,运放还具有一定的带宽限制,当输入信号的频率超过运放的带宽时,输出信号将出现失真。
这些限制需要在实际设计中予以考虑,以确保电路的正常工作。
集成运算放大器实验报告总结
本次实验通过对集成运算放大器的原理和特性进行研究,掌握了集成运算放大器的基本工作原理、性能特点、应用范围和电路设计方法等方面的知识。
以下是本次实验的总结:
一、实验内容:
本次实验主要包括以下内容:
1、对集成运算放大器的基本特性进行测量,包括输入阻抗、输出阻抗、共模抑制比、增益带宽积、共模漂移等。
2、利用集成运算放大器设计反相放大电路、非反相放大电路、电压跟随器电路,实现对输入信号的放大和处理。
3、利用集成运算放大器设计直流平移电路、带通/陷波滤波电路,实现对输入信号的滤波和分析。
4、利用集成运算放大器设计电路输出交流信号的直流偏置,实现输出直流电平的稳定。
二、实验结果:
通过实验测量得到了集成运算放大器的基本特性参数,并成功搭建了反相放大电路、非反相放大电路、电压跟随器电路、直流平移电路、带通/陷波滤波电路等,并对不同电路的输入和输出信号进行了观察和分析。
三、实验体会:
通过本次实验,我对集成运算放大器的工作原理、特性及其应用有了更深入的了解,同时加强了实验能力和动手能力。
同时,在实验过程中我也深刻体会到了理论知识与实践操作的重要性,只有把理论与实验相结合,才能更好地理解和掌握这门学科的知识。
竭诚为您提供优质文档/双击可除运算放大器实验报告篇一:5集成运放电路实验报告实验报告姓名:学号:日期:成绩:一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数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。
理想运算放大器特性在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fbw=∞失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性:(1)输出电压uo与输入电压之间满足关系式uo=Aud(u+-u-)由于Aud=∞,而uo为有限值,因此,u+-u-≈0。
即u+≈u-,称为“虚短”。
(2)由于ri=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即IIb=0,称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。
基本运算电路1)反相比例运算电路电路如图6-1所示。
对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为uo??RFuiR1为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF。
图6-1反相比例运算电路图6-2反相加法运算电路2)反相加法电路电路如图6-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为uo??(RFRui1?Fui2)R3=R1//R2//RFR1R23)同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为uo?(1?RF)uiR2=R1//RFR1当R1→∞时,uo=ui,即得到如图6-3(b)所示的电压跟随器。
图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性。
(a)同相比例运算电路(b)电压跟随器图6-3同相比例运算电路4)差动放大电路(减法器)对于图6-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式uo?RFi2?ui1)R1图6-4减法运算电路图图6-5积分运算电路三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表4、直流电压表5、集成运算放大器μA741×1电阻器、电容器若干。
四、实验内容实验前要看清运放组件各管脚的位置;切忌正、负电源极性接反和输出端短路,否则将会损坏集成块。
1、反相比例运算电路1)按图6-1连接实验电路,接通±12V电源,输入端对地短路,进行调零和消振。
2)输入f=100hz,ui=0.5V的正弦交流信号,测量相应的uo,并用示波器观察uo和ui的相位关系,记入表6-1。
表6-1ui=0.5V,f=100hz2、同相比例运算电路1)按图6-3(a)连接实验电路。
实验步骤同内容1,将结果记入表6-2。
2)将图6-3(a)中的R1断开,得图6-3(b)电路重复内容1)。
表6-2[6-3(a)]ui=0.5Vf=100hz表6-2[6-3(b)]3、反相加法运算电路1)按图6-2连接实验电路。
调零和消振。
2)输入信号采用直流信号,图6-6所示电路为简易直流信号源,由实验者自行完成。
实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压ui1、ui2及输出电压uo,记入表6-3。
图6-6简易可调直流信号源表6-34、减法运算电路1)按图6-4连接实验电路。
调零和消振。
2)采用直流输入信号,实验步骤同内容3,记入表6-4。
表6-4五、实验总结1、将理论计算结果和实测数据相比较,分析产生误差的原因。
从计算结果可知,实验测得结果与理论值相比都偏大一点,原因是在分析模拟运算电路的输出与输入之间的关系时,为简单计算,一般都将运放视为理想运放,但是,实际运放与理想运放的性能参数是有差异的,实际运放并不是理想的,存在是调温度飘移误差,以及闭环增益误差在分析因此产生的运算误差时,一般只考虑主要影响因素,则运算参数的非理想性引起运算误差.再者就是测量时在操作过程中也会出现人为的测量不精确以及系统误差,这些都会造成是测量值与理论之间的误差的结果.2、分析讨论实验中出现的现象和问题。
在实验中进行调零时电压太大很难调,操作过程中会出现失调的现象.篇二:集成运算放大器实验报告集成运算放大器实验报告2.4.1比例、加减运算电路设计与实验由运放构成的比例、求和电路,实际是利用运放在线性应用时具有“虚短”、“虚断”的特点,通过调节电路的负反馈深度,实现特定的电路功能。
一、实验目的1.掌握常用集成运放组成的比例放大电路的基本设计方法;2.掌握各种求和电路的设计方法;3.熟悉比例放大电路、求和电路的调试及测量方法。
二、实验仪器及备用元器件(1)实验仪器(2)实验备用器件三、电路原理集成运算放大器,配备很小的几个外接电阻,可以构成各种比例运算电路和求和电路。
图2.4.3(a)示出了典型的反相比例运算电路。
依据负反馈理论和理想运放的“虚短”、“虚断”的概念,不难求出输出输入电压之间的关系为?o?A??i??RfR1?i2.4.1式中的“-”号说明电路具有倒相的功能,即输出输入的相位相反。
当Rf?R1时,?oi,电路成为反相器。
合理选择Rf、R1的比值,可以获得不同比例的放大功能。
反相比例运算电路的共模输入电压很小,带负载能力很强,不足之处是它的输入电阻为Ri?R1,其值不够高。
为了保证电路的运算精度,除了设计时要选择高精度运放外,还要选择稳定性好的电阻器,而且电阻的取值既不能太大、也不能太小,一般在几十千欧到几百千欧。
为了使电路的结构对称,运放的反相等效输入电阻应等于同相等效输入电阻,(a)中,应为Rp?R1//Rf,R??R?,图2.4.3电阻称之为平衡电阻。
(a)反相比例运算电路(b)同相比例运算电路图2.4.3典型的比例运算电路图2.4.3(b)示出了典型的同相比例运算电路。
其输出输入电压之间的关系为?o?A??i?(1?RfR1)?i2.4.2由该式知,当Rf?0时,?o??i,电路构成了同相电压跟随器。
同相比例运算电路的最大特点是输入电阻很大、输出电阻很小,常被作为系统电路的缓冲级或隔离级。
同样,为了保证电路的运算精度,要选择高精度运放和稳定性好的电阻器,而且电阻的取值一般在几十千欧到几百千欧。
为了使电路的结构对称,同样应满足Rp?R1//Rf。
图2.4.4(a)为典型的反相求和电路,利用叠加原理和线性运放电路“虚短”、“虚断”的概念可以求得?o??(RfR1?i1?RfR2?i2)2.4.3当满足R1?R2?R时,输出电压为?o??RfR(?i1??i2)2.4.4实现比例求和功能。
当满足Rf?R1?R2时,,输出电压为?o??(?i1??i2)2.4.5实现了两个信号的相加运算。
电路同样要求Rp?R1//R2//Rf。
该电路的性能特点与反相运算电路相同。
(a)反相求和运算电路(b)同相求和运算电路图2.4.4典型的求和运算电路同理,对于图2.4.4(b)所示的同相求和电路,当电路满足R1//R2?R//Rf的条件下,可以得到输出电压为?o?RfR1?i1?RfR2?i22.4.6当R1?R2?Rf时?o??i1??i22.4.7同相求和电路的特点、设计思路与同相比例运算电路类(:运算放大器实验报告)似。
图2.4.5(a)为单运放减法电路,利用叠加原理和线性运放电路“虚短”、“虚断”的概念,且R1//Rf?R//R2时,可以求得?o??RfR1?i1?RfR2?i22.4.8(a)单运放减法运算电路(b)双运放减法运算电路图2.4.5典型的减法运算电路当R1?R2?Rf时?o??i2??i12.4.9实现了两个信号的减法运算。
图2.4.5(b)为双运放减法电路。
大家可以自行分析,电路应该满足什么条件,才能够实现?o??i1??i2的功能。
四、设计任务【v1、v2参考输入信号】1、设计一个反相比例放大电路,要求放大倍数为-10倍;2、设计一个放大倍数为11的同相比例放大电路;3、设计一个反相求和电路,实现?o??10(?1??2)功能;4、设计一个求和电路,完成?o?10(?1??2);5、设计一个求和电路,要求?o?4?1??2;6、设计能够实现?o?0.5?i的电路。
五、实验要求1、实验前的准备(1)电路设计V2根据理论和上述任务要求,自行设计实现电路,计算出电路中各个元件的参数。
(2)用multisim仿真软件进行仿真。
选择一组输入电压。
用虚拟仪器测量:输入电压、输出电压的幅值,填入自行设计的表格内。
验证上述理论设计的正确性,并与理论计算结果进行比较。
(3)测试方案的设计自拟实验步骤、方法。
2、实验任务(1)检查实验仪器;检测器件和导线;(2)根据自行设计的电路图选择实验器件;(3)根据自行设计的电路图插接电路;(4)根据自行设计的测试方案;选择仿真时的一组输入电压值。
在输入端加输入信号,测量输入、输出信号的幅值并记录,并与仿真结果、估算结果比较;。