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实验四 比例求和运算电路
一、实验目的
1.掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。
2.学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验仪器
1.数字万用表
2.信号发生器
3.双踪示波器
其中,模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块,元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。
三、实验原理
(一)、比例运算电路
1.工作原理
a.反相比例运算,最小输入信号等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。
如下图所示。
输入电压经电阻R1加到集成运放的反相输入端,其同相输入端经电阻R2接地。输出电压经RF接回到反相输入端。通常有: R2=R1//RF
由于虚断,有 I+=0 ,则u+=-I+R2=0。又因虚短,可得:u-=u+=0
由于I-=0,则有i1=if,可得:
由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为:
反相比例运算电路的输出电阻为:Rof=0
输入电阻为:Rif=R1
b.同相比例运算
输入电压接至同相输入端,输出电压通过电阻RF仍接到反相输入端。R2的阻值应为R2=R1//RF。
根据虚短和虚断的特点,可知I-=I+=0,则有
且 u-=u+=ui,可得:
同相比例运算电路输入电阻为:
输出电阻: Rof=0
以上比例运算电路可以是交流运算,也可以是直流运算。输入信号如果是直流,则需加调零电路。如果是交流信号输入,则输入、输出端要加隔直电容,而调零电路可省略。
(二)求和运算电路
1.反相求和
根据“虚短”、“虚断”的概念
当R1=R2=R,则
四、实验内容及步骤
1、.电压跟随电路
实验电路如图1所示。按表1内容进行实验测量并记录。
理论计算: 得到电压放大倍数:
即:Ui=U+=U-=U
图1 电压跟随器
表1:电压跟随器
直流输入电压Vi(v) -2 -0.5 0 0.5 1 输出电压Vo(v) Rl=∽ Rl=5.1k 从实验结果看出基本满足输入等于输出。
2、反相比例电路
理论值:(Ui-U-)/10K=(U--UO)/100K且U+=U-=0故UO=-10Ui。
实验电路如图2所示:
图2:反向比例放大电路
(1)、按表2内容进行实验测量并记录.
直流输入电压输入 Vi(mv) 30 100 300 1000 3000 输出电压 Vo(v) 理论值 实测值 误差 表2:反相比例放大电路(1)
(2)、按表3进行实验测量并记录。
表三:反相比例放大电路(2)
测试条件 被测量 理论估算值 实测值 RL开路,直流输入信号Vi由0变为800mV ΔV0 ΔVAB ΔVR2 ΔVR1 Vi=800mV ,RL由开路变为5.1K ΔV0L 其中RL接于VO与地之间。表中各项测量值均为Ui=0及Ui=800mV时所得该项量值之差。
测量结果:从实验数据1得出输出与输入相差-10倍关系,基本符合理论,实验数据(2) 主要验证输入端的虚断与虚短。
3、同相比例放大电路
理论值:Ui/10K=(Ui-UO)/100K故UO=11Ui。
实验原理图如下:
图3:同相比例放大电路
(1)、按表4和表5内容进行实验测量并记录
直流输入电压Ui(mV) 30 100 300 1000 3000 输出电压Uo(mV) 理论估算(mV) 实测值 误差 表4:同相比例放大电路(1)
表5:同相比例放大电路(2)
测试条件 被测量 理论估算值 实测值 RL无穷,直流输入信号Vi由0变为800mV ΔV0 ΔVAB ΔVR2 ΔVR1 Vi=800mV ,RL由开路变为5.1K ΔV0L 以上验证电路的输入端特性,即虚断与虚短
4、反相求和放大电路
理论计算:UO=-RF/R*(Ui1+Ui2)
实验原理图如下:
实验结果如下:
直流输入电压Vi1(V) 0.3v -0.3 直流输入电压Vi2(V) 0.2v 0.2 理论值(V) 输出电压V0(V)
5、双端输入求和放大电路
理论值:UO=(1+RF/R1)*R3/(R2+R3)*U2-RF/R1*U1?
实验原理图如下:
实验结果:
直流输入电压Vi1(V) 1v 2v 0.2v 直流输入电压Vi2(V) 0.5v 1.8v -0.2v 理论值(V) 输出电压V0(V
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