設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)--集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用.doc

實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱 電子電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)類型 設(shè) 計(jì) 型 學(xué) 時(shí) 6 學(xué) 時(shí) 系 別 電子與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 年級班別 2010級3班 開出學(xué)期20112012上期 學(xué)生 姓名 學(xué) 號 實(shí)驗(yàn)教師 成 績 2011 年 11 月 25 日設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解運(yùn)算放大器在信號放大和模擬運(yùn)算方面的應(yīng)用。2.掌握運(yùn)算放大器的正確使用方法。3.掌握基本運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)方法。二、知識點(diǎn)及涉及內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)的知識點(diǎn)為集成運(yùn)放的線性應(yīng)用；涉及電路參數(shù)的觀測方法。三、實(shí)驗(yàn)儀器 示波器、信號源、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表。四、實(shí)驗(yàn)原理 集成運(yùn)算放大器是高增益的直流放大器。在它的輸入端和輸出端之間加上不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，就可以實(shí)現(xiàn)各種不同的電路功能?？蓪?shí)現(xiàn)放大功能及加、減、微分、積分、對數(shù)、乘、除等模擬運(yùn)算及其他非線性變換功能；將正、負(fù)兩種反饋網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，還可具有產(chǎn)生各種模擬信號的功能。 本實(shí)驗(yàn)著重以輸入和輸出之間施加線性負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)后所具有的運(yùn)算功能進(jìn)行研究。理想運(yùn)放在線性運(yùn)用時(shí)具有以下重要特性： （1）理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零，即錯(cuò)誤！未找到引用源。 （2）理想運(yùn)放在作線性放大時(shí)，兩輸入端電壓近似相等，即：錯(cuò)誤！未找到引用源。 1.反相放大器 信號由反相端輸入，電路如圖3-1所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益錯(cuò)誤！未找到引用源。 增益要求確定之后，錯(cuò)誤！未找到引用源。與錯(cuò)誤！未找到引用源。的比值即確定，在選擇其值時(shí)需注意：錯(cuò)誤！未找到引用源。與錯(cuò)誤！未找到引用源。不要過大，否則會引起較大的失調(diào)溫漂；但也不要過小，否則無法滿足輸入阻抗的要求。一般取錯(cuò)誤！未找到引用源。為幾十千歐至幾百千歐。當(dāng)錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)，放大器的輸出電壓等于其輸入電壓的負(fù)值。此時(shí)，它具有反相跟隨的作用，稱之為反相器。錯(cuò)誤！未找到引用源。 2.同相放大器 信號由同相端輸入，電路如圖3-2所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益為錯(cuò)誤！未找到引用源。圖3-1 反相放大器 圖3-2 同相放大器 當(dāng)錯(cuò)誤！未找到引用源。為有限值時(shí)，放大器增益錯(cuò)誤！未找到引用源。恒大于1。當(dāng)錯(cuò)誤！未找到引用源。（或錯(cuò)誤！未找到引用源。=0）時(shí)，同相放大器具有同相跟隨的作用，即錯(cuò)誤！未找到引用源。，稱之為跟隨器。跟隨器有圖2-3所示的兩種電路形式，具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點(diǎn)，且有阻抗變換的作用，常用來做緩沖或隔離級。圖3-3電壓跟隨器3.加法器根據(jù)信號輸入端的不同有同相加法器和反向加法器兩種形式。原理電路如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4同相加法器 圖3-5反相加法器 圖3-5的反相加法器，運(yùn)放的輸入端有一端接地，另一端由于理想運(yùn)放的“虛地”特性，使得加在此輸入端的多路輸入電壓可以彼此獨(dú)立地通過自身輸入回路電阻轉(zhuǎn)換為電流，精確地進(jìn)行代數(shù)相加運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)加法的功能。同相加法器的輸出電壓為式中，錯(cuò)誤！未找到引用源。因此錯(cuò)誤！未找到引用源。與每個(gè)回路電阻均有關(guān)，要滿足一定的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)不便。反相加法器的輸出電壓為當(dāng)錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)，錯(cuò)誤！未找到引用源。)。4.減法器減法器實(shí)際上是反相放大器與同相放大器的組合，電路如圖3-6所示，在理想條件下，輸出電壓與各輸入電壓的關(guān)系為圖3-6減法器取電阻錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，則 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用運(yùn)算放大器ua741完成下面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，ua741的工作電壓為12 v。 1.設(shè)計(jì)加法電路設(shè)計(jì)一加法電路，滿足關(guān)系式錯(cuò)誤！未找到引用源。（1） 輸入交流信號錯(cuò)誤！未找到引用源。都是頻率為1khz的正弦信號，使其峰峰值在200mv和500mv之間，觀察輸出波形是否滿足設(shè)計(jì)要求。（2） 在滿足（1）的情況下，輸入交流信號錯(cuò)誤！未找到引用源。，使其有效值在300mv到600mv之間，取值10組數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)表格，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。（3） 在滿足（1）的情況下，輸入直流電壓錯(cuò)誤！未找到引用源。，使其電壓值在-1000mv到+1000mv之間，取值10組數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)表格，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。2.設(shè)計(jì)加法電路設(shè)計(jì)一減法電路，滿足關(guān)系式錯(cuò)誤！未找到引用源。（3） 輸入交流信號錯(cuò)誤！未找到引用源。都是頻率為1khz的正弦信號，使其峰峰值在400mv和200mv之間，觀察輸出波形是否滿足設(shè)計(jì)要求。（4） 在滿足（1）的情況下，輸入交流信號錯(cuò)誤！未找到引用源。，使其有效值在200mv到800mv之間，取值10組數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)表格，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。（3） 在滿足（1）的情況下，輸入直流電壓錯(cuò)誤！未找到引用源。，使其電壓值在-2000mv到+2000mv之間，取值10組數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)表格，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理 1、加法電路（1）畫出所設(shè)計(jì)加法電路的電路圖，并標(biāo)明各電阻阻值。（2）設(shè)計(jì)表格，將測量結(jié)果填入表格中，表格中須有計(jì)算值一欄。2、減法電路（1）畫出所設(shè)計(jì)減法電路的電路圖，并標(biāo)明各電阻阻值。（2）設(shè)計(jì)表格，將測量結(jié)果填入表格中，表格中須有計(jì)算值一欄。表1：加法器輸入交流12345678910ui1/mv424466509552593636687721763848ui2/mv141155169183197212226240254282uo/v2.122.332.542.752.973.183.393.6063.8184.24uo計(jì)v2.012.342.442.853.073.223.443.513.944.30誤差百分比5.1%1.5 % 4.1% 3.5% 3.3%1.2% 1.4% 2.5% 2.4% 1.4%表2：減法器輸入直流12345678910ui1mv-1000-800-600-400-2002004006008001000ui2/mv-333.-266-199-133-6666133200216333uo/v5.014.0133.012.011.01-0.98-1.98-2.98-3.98-4.98uo計(jì)5.113.993.221.990.991-1.00-2.01-2.95-4.01-5.01誤差百分比1.95%0.40%7.00%1.09%2.17%1.49%0.65%0.03%0.33%0.54%輸入交流12345678910ui1mv-1000-800-600-400-2002004006008001000ui2/mv-333-266-199-133-666613320216333uo/v5.014.013.012.011.01-0.98-1.98-2.98-3.98-4.98uo計(jì)5.113.993.221.990.99-1.00-2.0-2.98-4.00-5.01誤差百分比1.95%0.40%7.00%1.09%2.17%1.49%0.65%0.03%0.33%0.54%輸入直流12345678910ui1/mv282.3645253162270787696110471131ui2/mv139.18122326530734943474516558uo/mv42955868781694410701331146115891718uo計(jì)/mv425553689820100010581326145516001730誤差百分比0.92%0.90%0.29%5.0%5.83%1.12%0.38%0.41%0.70%0.698%七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)。通過該實(shí)驗(yàn)我了解了關(guān)于集成運(yùn)放電路的基本應(yīng)用，開始設(shè)計(jì)減法電路的時(shí)候只用了一個(gè)運(yùn)放，但是由于太過簡單又設(shè)計(jì)了兩個(gè)功放。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接電路要正確，盡量用短導(dǎo)線避免產(chǎn)生太大誤差。要細(xì)心，耐心，認(rèn)真的對待實(shí)驗(yàn)。9、 實(shí)驗(yàn)電路的仿真圖1、加法器7、 2、減法放大器ui1和ui2輸入交流電壓ui1和ui2輸入直流電壓ui1/mvui2/mvuo/mv3(u