實驗四-比例求和運算電路實驗報告

1、實驗四比例求和運算電路一、實驗?zāi)康?掌握用集成運算放大器組成比例、求和電路的特點及性能。2學(xué)會上述電路的測試和分析方法。二、實驗儀器1. 數(shù)字萬用表2. 信號發(fā)生器3. 雙蹤示波器其中，模擬電子線路實驗箱用到直流穩(wěn)壓電源模塊，元器件模組以及“比例求和運算電路”模板。三、實驗原理（一）、比例運算電路1工作原理a反相比例運算, 最小輸入信號U i min 等條件來選擇運算放大器和確定外圍電路元件參數(shù)。如下圖所示。RFR1100k 10k AV iVoBAR210k 輸入電壓1 加到集成運放的反相輸入端，其同相輸入端經(jīng)電阻R2U i 經(jīng)電阻 R接地。輸出電壓U OF接回到反相輸入端。通常有：R 2=

2、R1/R F經(jīng) R由于虛斷，有 I =0，則 u =-IR=0。又因虛短，可得： u =u =0+ 2-+由于 I - =0，則有 i 1 =i f ，可得：u i uu u oR 1R Fu oR F由此可求得反相比例運算電路的電壓放大倍數(shù)為：A ufR1u iuiR1R ifi i反相比例運算電路的輸出電阻為：Rof =0輸入電阻為： Rif =R1b同相比例運算RFR1100k10kAV oBAV iR210k輸入電壓 U i 接至同相輸入端，輸出電壓U O 通過電阻 RF仍接到反相輸入端。R2 的阻值應(yīng)為 R2=R1/R F。-+則有uR1u根據(jù)虛短和虛斷的特點，可知 I=I =0,R

3、1RFoR1且 u - =u+=ui ，可得：uo uiR1RFA ufu o1R Fu iR 1同相比例運算電路輸入電阻為：R ifu ii i輸出電阻： Rof =0以上比例運算電路可以是交流運算， 也可以是直流運算。輸入信號如果是直流，則需加調(diào)零電路。如果是交流信號輸入，則輸入、輸出端要加隔直電容，而調(diào)零電路可省略。（二）求和運算電路1反相求和根據(jù)“虛短”、“虛斷”的概念ui1ui 2uouoRFui1RFu i 2 )R1R2RF(R 2R1當 R =R=R，則uoRF(ui 1ui 2 )12R四、實驗內(nèi)容及步驟1、. 電壓跟隨電路實驗電路如圖 1 所示。按表 1 內(nèi)容進行實驗測量并

4、記錄。理論 計 算：得到電壓放大倍數(shù)：即： Ui=U+=U-=U圖 1 電壓跟隨器表 1：電壓跟隨器直流輸入電壓 Vi （v）-2-0.500.51輸 出 電 壓Rl=Vo(v)Rl=5.1k從實驗結(jié)果看出基本滿足輸入等于輸出。2、反相比例電路理論值：（Ui-U- ） /10K=（U-UO） /100K 且 U+=U-=0故 UO=-10Ui。實驗電路如圖 2 所示：圖 2：反向比例放大電路（ 1）、按表 2 內(nèi)容進行實驗測量并記錄 . 表 2: 反相比例放大電路（ 1）直流輸入電壓輸入 Vi （mv）3010030010003000輸出電壓理論值Vo(v)實測值誤差（ 2）、按表 3 進行實

5、驗測量并記錄。表三：反相比例放大電路（2）測試條件被測量理論估算值實測值RL 開路，直流輸入信號Vi 由 0 變?yōu)?800mVV0VABVR2VR1V i =800mV ，RL 由開路變?yōu)?5.1KV0L其中 RL 接于 VO與地之間。表中各項測量值均為Ui=0 及 Ui=800mV時所得該項量值之差。測量結(jié)果：從實驗數(shù)據(jù) 1 得出輸出與輸入相差 -10 倍關(guān)系，基本符合理論，實驗數(shù)據(jù)（ 2） 主要驗證輸入端的虛斷與虛短。3、同相比例放大電路理論值： Ui/10K= （Ui-UO）/100K 故 UO=11Ui。實驗原理圖如下：圖 3：同相比例放大電路（ 1）、按表 4 和表 5 內(nèi)容進行實驗

6、測量并記錄表 4: 同相比例放大電路（ 1）直流輸入電壓 Ui （mV）3010030010003000理論估算輸出電壓（mV）Uo（mV）實測值誤差表 5：同相比例放大電路（ 2）測試條件被測量理論估算值實測值RL 無窮，直流輸入信號Vi 由 0 變?yōu)?800mVV0VABVR2VR1V i =800mV ，RL 由開路變?yōu)?5.1KV0L以上驗證電路的輸入端特性，即虛斷與虛短4、反相求和放大電路理論計算： UO=-RF/R*（Ui1+Ui2 ）實驗原理圖如下：實驗結(jié)果如下：直流輸入電壓 Vi1（ V）0.3v-0.3直流輸入電壓 Vi2（ V）0.2v0.2理論值 (V)輸出電壓 V0（V

7、）5、雙端輸入求和放大電路理論值： UO=（1+RF/R1） *R3/ （ R2+R3）*U2-RF/R1*U1實驗原理圖如下：實驗結(jié)果：直流輸入電壓 Vi1（ V）1v2v0.2v直流輸入電壓 Vi2（ V）0.5v1.8v-0.2v理論值（ V）輸出電壓 V0（V）五、實驗小結(jié)及感想1總結(jié)本實驗中5 種運算電路的特點及性能。電壓跟隨電路：所測得的輸出電壓基本上與輸入電壓相等，實驗數(shù)據(jù)準確，誤差很小。反向比例放大器，所測數(shù)據(jù)與理論估算的誤差較小，但當電壓加到3V 時，理論值與實際值不符，原因是運算放大器本身的構(gòu)造。同相比例放大運算器，所測數(shù)據(jù)與理論估算的誤差較小，但當電壓加到3V時，理論值與實際值不符，原因是運算放大器本身的構(gòu)造。2分析理論計算與實驗結(jié)果誤差的原因。在實驗誤差允許范圍內(nèi)， 試驗所測得的數(shù)據(jù)與理論估算的數(shù)據(jù)基本一致， 仍存在一定的誤差。誤差分析：1