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(整理)实验六比例求和运算及其微积分电路.

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实验六 比例求和运算及微积分电路
实验内容及步骤
1 ．搭接电压跟随器并验证其跟随特性。

U1
UA741CP
3

2
4

7651

VCC
12V

VEE
-12V

VCC
VEE
XFG1

XSC1

A
B
Ext Trig
+

+__+
_

R1
5.1kΩ

2

0
1

仿真图如上

输出输入波形重合,其跟随特性得以验证.
实测数据显示Uo=Ui,验证运放性能良好。
2 ．测量反相比例电路的比例系数。
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由图：为反相比例放大，输入电压为10mv，输出电压为100mv，且输出波形与输入波
形反相，放大倍数10。
理论值：Uo=-Rf/Ri*Ui=-10Ui，反相比例系数为-10.
实测数据如下：
Uo/mv 10 15 20
Ui/v 0.11 0.165 0.22

分析，Uo与Ui反相，反相比例电路的比例系数为-10.
3 ．测量同相比例放大器的比例系数及上限截止频率。
仿真图如下：
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输入输出波形如下
由图：Ui=10mv,Uo=100mv,且输入输出同相，放大系数约为10倍。
实测数据如下：
Ui/mv 10 20 30 40 50 60

Uo/v 0.11 0.22 0.33 0.43 0.545 0.66
Au 11 11 11 10.5 10.9 11
所以实际放大倍数约为11，与理论值接近。
测量截止频率：首先将函数发生器的输入电压幅值调为20mv，此时观察示波器输出约
为0.22v，然后调节函数发生器的调频旋钮，随着频率增大，当Uo=0.22*0.707=0.15554v时，
对应电压即为上限截止频率，fh=94.78khz.
4 ．测量反相求和电路的求和特性。
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分析：输入Ui1=20mv，Ui2=10mv，输出Uo=2.5v，且输出与输入反相。
理论值：Uo=-（R3/R2*Ui1+R3/R1*Ui2)=-(10*Ui1+10*Ui2)
实验测得：
Ui1/mv 10 20 40 80 160
Ui2/mv 5 10 20 40 80
Uo/v -0.14 -0.27 -0.58 -1.1
-2.4
理论值Uo/v
-0.15 -0.3 -0.6 -1.2 -2.4.

验证在误差允许的范围内，此电路具有反相求和特性。
5 ．验证双端输入求和电路的运算关系。
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输入输出波形：
输入电压Ui2为20mv，Ui1为10mv，输出Uo为100mv。
理论值：Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)=10(Ui2-Ui1)
实验测得：
Ui2/mv
10 20 50 100 200 300

Ui1/mv 5 10 25 50 100 150
Uo/v 0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.6
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理论值Uo/v
0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.5
∵实验值Uo与理论值Uo接近，∴双端输入求和电路的运算关系为Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)

6 ．积分电路
按照图7-8（a ）连接积分电路，检查无误后接通±12V 直流电源。
①取ui = -1V，用示波器观察波形uo ，并测量运放输出电压的正向饱和电压值。

④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。
仿真如下：①取ui = -1V，

U1
UA741CD

3

2
4

7651
R1

10kΩ
R2

10kΩ

R4
100kΩKey=A50%

C1
10uF

1
VCC
12V

VEE
-12V

VCC

2
VEE

XSC1
A
B
Ext Trig
+

+__+
_

XFG1
3

0

VDD
-1V
VDD
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由上图读出运放输出电压的正向饱和电压值为 5v，此时滑变为50k..
②取ui = 1V，测量运放的负向饱和电压值。

读出Ui=1v,Uo=-5V,
③将电路中的积分电容改为 0.1μF，ui 分别输入 1kHz幅值为 2V的方波和正弦信号观察
ui 和uo 的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。
当输入正弦信号时，输入输出波形如下：

可看出输入正弦波，经过积分后变成余弦波。
当ui 输入 1kHz幅值为 2V的方波如下，输出为三角波。
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输入方波为2v，输出三角波为0.5v，有效积分时间为1ms.
④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。
输入信号为方波
f/HZ 599 1600 2500 3500.0
Uo/v 1.0 0.4 0.32 0.2

7 ．微分电路
实验电路如图7-8（b ）所示。
① 输入正弦波信号， f =500Hz ，有效值为 1V，用示波器观察ui 和uo 的波形并测
量输出电压值。
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输入正弦波为1v，输出电压值为3.2v。
② 改变正弦波频率（ 20Hz -- 40Hz），观察ui 和uo 的相位、幅值变化情况并记录。

f=25HZ时，Uo 的幅值为0.2v，Ui与Uo的相位差为90°。
改变正弦波频率，Uo幅值变小了，Ui与Uo的相位差也变小了。
③ 输入方波， f = 200Hz，U = ±5V，用示波器观察uo 波形。并重复上述实验。
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实验测的输出尖顶波波形幅值为10.2v，滑动变阻器为11KΩ。
改变频率，幅值会变大。
④输入三角波，f = 200Hz，U = ±2V，用示波器观察uo 波形。重复上述实验。

由图：输入三角波±2v，输出方波为1.8v。
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实验测得Uo为1.9v，滑动变阻器为130Ω。
改变频率，会使输出波形幅值变小。

8 ．积分 — 微分电路
①输入f = 200Hz，U = ±6V的方波信号，用示波器观察u i和u o的波形并记录。

分析：输入电压幅值为6v，输出电压幅值也约为6v。输入方波，经过积分—微分电路，
理论上输出波形应该是方波，可仿真结果并不是方波。
②将 f 改为 500Hz，重复上述实验。

分析：输出电压幅值变小了。
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求和运算电路

求和运算电路


Rf R1
uI1
Rf R2
uI2
若R1= R2 =Rf，则上式与差动比例运算电路的输出相同。 该电路的参数设计相对独立，可以通过Rf 、R1、R2方便的调 整增益。
第8章 运算放大器和模拟乘法器线性应用电路
2010.02
8.82..31.3反同相相输比入例比求例和运电算路电路
在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就 构成了同相输入求和电路，如图8.2.3所示。
R
R
uI1
A1
R1 iI1 if Rf
R'2
R2 iI2
u I2
A2 uO
ห้องสมุดไป่ตู้
R'
图8.3.2 用反相输入求和电路实现的减法运算电路
第8章 运算放大器和模拟乘法器线性应用电路
2010.02
8.2.1 反相输入比R 例运算电路
R
uI1
A1
R1 iI1 if Rf
R'2
R2 iI2
u I2
A2 uO
R'
uO
图8.3.1 反相求和运算电路
uo (ui1 ui2 )
第8章 运算放大器和模拟乘法器线性应用电路
2010.02
8.82..31.2 反用相反输相入输比入例比运例算求电和路电路实现减法运算
图8.2.4所示的差分比例运算电路实现减法运算时，参数 配置有一定困难，实际中常用图8.3.2所示的电路来完成减法 运算。
R
Rf
uI1
R1
uo
uI2
R2
R'
RL
如果求出同相输入 端的电压，则可运用同 相比例运算的结论。因 运放具有虚断的特性， 对运放同相输入端的电 压可用叠加原理求得。
实验七比例求和运算电路

实验七比例求和运算电路


03 实验步骤与操作
搭建比例运算电路
选择合适的运算放大器
搭建电路
根据实验需求，选择具有适当性能指 标的运算放大器，如低失真、低噪声 等。
按照设计好的电路图，在面包板上搭 建比例运算电路，注意元件布局和走 线。
设计比例运算电路
根据所需放大倍数，设计合适的比例 运算电路，包括电阻、电容等元件的 选型和取值。
搭建求和运算电路
设计求和运算电路
根据实验需求，设计能够实现两 个或多个输入信号求和的运算电
路。
选择合适的元件
根据设计需求，选择合适的电阻、 电容等元件，实现信号的加权和求 和。
搭建电路
在面包板上按照设计好的电路图搭 建求和运算电路，确保连接正确且 紧固。
组合比例求和运算电路
连接比例运算电路和求和运算电路
实验意义及价值
拓展电子技术应用领域
比例求和运算电路作为一种基本的模拟电路，在电子技术应 用领域具有广泛的应用前景，如信号处理、自动控制等。
促进电子技术教学发展
通过本次实验，可以帮助学生深入理解和掌握模拟电路的基 本原理和设计方法，提高其实践能力和创新意识。
对未来研究的建议
深入研究高性能比例求和运算电路
实验七比例求和运算电路
目 录
• 引言 • 比例求和运算电路基本原理 • 实验步骤与操作 • 实验数据分析与讨论 • 实验结论与总结
01 引言
实验目的
掌握比例求和运算电 路的基本原理和实现 方法。
通过实验验证理论分 析和电路设计的正确 性。
学会使用运算放大器 构建比例求和电路。
实验背景
比例求和运算电路是模拟电子技术中的一种基本电路，广泛应用于信号处理、自动 控制等领域。
实验六-集成运放的基本运算放大电路

实验六-集成运放的基本运算放大电路


表6- 4 t(秒 t(秒) -Vo Vo理论值 5.使图6 中积分电容改为0.1μ，断开K 分别输入： 5.使图6-4中积分电容改为0.1μ，断开K，VI分别输入：频 使图 0.1μ 率为500 1KHz，幅值为0.5v的方波和有效值为0.5v 500～ 0.5v的方波和有效值为0.5v的正弦 率为500～1KHz，幅值为0.5v的方波和有效值为0.5v的正弦 波信号，用示波器分别观测输入和输出电压波形， 波信号，用示波器分别观测输入和输出电压波形， 注意V 的大小及相位关系，并记录波形。 注意Vi和V0的大小及相位关系，并记录波形。 0 5 10 15 20 25 30 35
(2)．反相加法运算： (2)．反相加法运算： 对照实验电路图6 按参数要求连接线路， 1. 对照实验电路图6-2，按参数要求连接线路，经检查 无误后，打开电源进行实验。 无误后，打开电源进行实验。 先用数字式万用表测量输入电压V 的值， 2. 先用数字式万用表测量输入电压Vi1、Vi2的值，然后 用短导线将V 连接到电路中， 用短导线将Vi1、Vi2连接到电路中，再用数字式万用表 测量输出电压V 把以上数据对应填入表6 测量输出电压V0值，把以上数据对应填入表6-2。 注意：实验中必须使|V 1v，（ ，（V 3. 注意：实验中必须使|Vi1+Vi2| < 1v，（Vi1、Vi2可 为不同的数值，不同的极性）则该电路运算关系为： 为不同的数值，不同的极性）则该电路运算关系为：
R Rf Vi1 + f Vi2 Vo = − R2 1 R
若取R =R，则有: 若取R1=R2=R3=R，则有:
Vo = −
Rf R 1
(Vi1 +Vi 2 )
图6-2 反相加法运算原理图
实验五 比例求和运算电路

实验五 比例求和运算电路

表3.5.4
Ui1/V Ui2/V U0/V
反相加法测试数据
0.3 0.2 -0.3 0.2
4.减法器电路 实验电路如图3.4.5所示，按表3.4.4要求测量并记录数据。 表3.5.5 减法器测试数据
Ui1/V Ui2/V U0/V 1 0.5 2 1.8 0.2 －0.2
五 、实验报告要求 1. 总结本实验中五种运算电路的特点及性能。 2. 分析理论值与实验结果误差的原因。
实验五
比例求和运算电路
一、实验目的 1. 掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点与性 能。 2. 学会上述电路的测试和分析方法。 二、实验原理 集成运算放大器是高增益的直接耦合放大器。在它的输 入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现不同的 电路功能。如可实现放大功能及加、减、微分、积分、等模 拟运算功能及其它非线性变换功能。 理想运放在线性运用时具有以下重要特性： (1)理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即I+≈I- ≈0 (2)理想运放线性放大时，两输入端电压近似相等，U+≈U-。
(注意:带负载电路调整Ui；随时换量程。)
100K 10K 15 10K RP 100K -12V
反相比例电路接线图
+12V
V
表 3.5.1 反相比例测试数据
直流输入电压Ui / V 输出 电压 U0 /V 理论值/V 测量值/V 误差 0.1 0.2 0.3 0.4
2. 同相比例放大电路 电路如图3.5.2所示。按表3.5.2进行测量，并记录实验数据。
Ui/R1 =－U0/Rf
图3.4.5 减法器
三.实验设备
1. 现代电子技术实验台 1套 2. 数字万用表 1块
8 7 6 5 2 － － μ A741 3 1 1 2 3 4 ＋ 7