基本运算电路设计实验报告

基本运算电路设计实验报告

专业：机械电

沪巧-丿、竽实验报告子工程—

姓名：许世飞

3.学习集成运算放大器的实际应用。

1、实验内容和原理（仿真和实验结果放在一起）

1、反相加法运算电路:

电压与Ui1，Ui2之和成正比， 电阻 R 'R1//R2//Rf 。

2、减法器（差分放大电路）

R*= RI//R2//RF

12 =I f

u

i 2

R 2 R (- I i U 1

1

R i U

o

IQlIK +】刊

R f

R f

U |1 U |2) R i R 2

当R 仁R2时，

R f

U

。 W

(U |1 U |2)

，输出

R f U ii u u u 。

R

i

R

f

HXiK +I5>r

O

R F R F

” R 2 c R] d

由于虚短特性有:

其比例系数为 R i

因此解得:

& R3, R f R3时，有u o （U| 2 U|i）

R i

可见，当R f尺时，输出电压等于出入电压值差。

3、由积分电路将方波转化为三角波:

电路中电阻R2的接入是为了抑制由110、VIO 所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在t<< T 2 （T 2=R2C）的条件下，若vS为常数，则vO与t将近似成线性关系。因此，当vS为方波信号并满足

Tp<< T 2时（Tp为方波半个周期时间），则vO将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。

4、同相比例计算电压运算特性:

R F 100K

U| 2

R2 R3

U o

R3R f

R2 R3

可U|2

R f

W U|1

%v

电压传输特性是表征输入与输出之间的关系曲 线，即vO= f(vS)。同相比例运算电路是由集成 运放组成的同相放大电路，其输出与输入成比例 关系，但输出信号的大小受集成运放的最大输出 电压幅度的限制，因此输出与输入只在一定范围 内是保持线性关系的。 三、 主要仪器设备：信号源、示波器、实验箱、 电源。

四、 实验步骤与结果记录： 1、反相加法运算电路：

1) 按设计的运算电路进行连接。

2) 静态测试：将输入接地，测试直流输出 电压。保证零输入时电路为零输出。

3) 调出0.2V 峰值三角波和0.5V 峰值方波， 送示波器验证。

4) vS1输入0.2V 峰值三角波，vS2输入0.5V 峰值方波，用示波器双踪观察输入和输出波形，

确

认电路功能正确。记录示波器波形（坐标对齐, 注明幅值）。

仿真电路图：

仿真结果:

实验所得示波器波形:

观察仿真图像，电压都为负值，最低点为-7V , 在输入电压峰值为0.2V 和0.5V 时，反相放大了 10倍，符合理论推导结果。

2、差分电路（减法器）： 仿真结果:

设输入电压为1.5V 和0.2V ，输出电压为 13V ，放大倍数为10

倍，实现了减法功能。

3、积分电路将方波转化为三角波:

仿真:

T=0.1t

时，

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4、 思考题:

(1) 什么是集成运算放大器的电压传输特 性？输入方式的改变将如何影响电压传输特 性?

不同频率的输入信号经过放大器得到一定 的输出,两者之间的关系式曲线就反映了该 放大器的电压传输特

:

Z

相比例运算电压传输特性(电压跟随器)

性。电压传输特性受电路影响。

(2)集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电压将会无限增大，这话对吗？为什么？

不对。输出时会存在饱和电压。

(2)实验中信号的频率不一样是否对实验的结果

有影响？

有影响。信号频率不同不能生成稳定波形。

(3)基本运算电路，没有输出信号，输出端电压

接近饱和，为什么？怎样处理？

频率不在正常工作范围内。减小信号频率。

(4)在积分运算电路中，当选择Vs= 0.2V时, 若用示波器观察u 0 (t)的变化轨迹，并假定扫速开关置于“ 1s/div”，Y轴灵敏度开关置于

“ 2V/div ”，光点一开始位于屏幕左上角，当开关S2由闭合转为打开后，电容即被充电。试分析并画出Vo随时间变化的轨迹。若采用电解电容时，电解电容的正负极该如何接？

(5)为防止出现自激振荡和饱和失真，应用什么仪器监视输出电压波形。

用示波器监视输出电压波形。

(6)在基本运算电路中，当输入信号为正弦波、

方波或直流信号等不同形式时，应分别选择什么仪器

来测量其幅度？

正弦波：示波器看波形，毫伏表测幅度；方波：示波器看波形，直接用示波器测幅度；直流信号：万用表。

（7）实验中，若测得运放静态输出电压为+14V （或不为0）,其根本原因是什么？应如何进一步调试？

可能是没有构成负反馈，输入电阻与反馈电阻断开。此时应检查线路是否接错，元件是否出现问题，然后再测量静态输出，为零后再加入信号。