模拟运算电路.docxVIP

模拟运算电路 模拟运算电路 PAGEPAGE 8 模拟运算电路 模拟电子技术 集成运算放大器的基本应用（Ⅰ）——模拟运算电路 实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。 【实验目的】 1.?研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路 的功能。? 2.?了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 【实验仪器】 1、±12V直流电源；2、函数信号发生器；3、交流毫伏表；4、直流电压表； 5、集成运算放大器μA741×1片； 6、电阻器、电容器若干。 【实验原理】 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 1、理想运算放大器特性? 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益?AVd 输入阻抗 Ri 输出阻抗???Ro 带宽? fBW 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性; 输出电压与输入电压之间满足关系式： Uo=AVd（ 由于AVd=∞，而为有限值，因此，U+-U- 由于Ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 2、基本运算电路? (1)?反相比例运算电路? 电路如图7-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为： uo=- 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1uoRfR1ui1+RfR2ui2R3R1R2Rfuo(RfR1)uiR2R1RfR1uouiR2RfR u u u u A u u u u u A 反相加法运算电路? (1)?按图1（b）连接实验电路，接通±12V电源，输入端ui1、ui2 (2)?输入信号采用直流信号，图7-6所示电路为简易直流信号源,由实验者自行完成。实验时需选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压Uo，记入表 表7-3 Ui1 Ui2 Uo Uo -10 -8 -8 -2 -3 误差 22% 4% 20% 23% 30% 4. 减法运算电路? (1)?按图7-4连接实验电路并接通±12V电源，输入端ui1、u (2)采用直流输入信号，实验步骤同实验内容3，记入表7-4中。 表7-4 Ui1 Ui2 Uo Uo 0 -2 2 0 1 误差 1% 3% 4% 4% 4% 5. 积分运算电路?实验步骤：? 实验电路如图7-5所示。 打开K1，闭合K2，对运放输出uo 调零完成后，再打开K1，闭合K2，使uc（o 预先调好直流输入电压Ui＝，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电压表测量输出电压Uo，每隔5秒读一次Uo 【实验总结】 整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。? 答： 2、将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。 答： 反相比例运算电路 A 实测值 计算值 10 同相比例运算电路 A （1） 实测值 计算值 11 （2） 实测值 计算值 1 反相加法运算电路 Uo 实测值 计算值 10 -8 -8 -2 -3 减法运算电路 Uo 实测值 计算值 0 -2 2 0 1 误差分析：从表中数据对比可以看出，理论值和测量值存在一定的偏差，但是在可以接受的范围内。 产生误差的原因：（1）实验设备使用了一定的时间，实验电路板的电阻的实际阻值和标注的阻值存在误差，电路中的其他元件老化等对电路也有一定的误差；（2）测量时集成运放等元器件一直处于工作状态，长时间的工作也会对数据的测量产生一定的影响；（3）在用万用表测量实验数据时，首先万用表本身存在误差，其次在测量一些数据时，万用表显示的数值一直在跳动，难以稳定，这也对数据的读数造成一定的影响。? 2、分析讨论实验中出现的现象和问题。 答：现象：做第一个反相比例运算电路的实验时，示波器上显示的输出电压值为500mV，应约为5V。分析：没有注意到实验箱提供的100kΩ电阻有误，实验箱没有提供相应的100kΩ电阻，实验前没有足够认真检查，Rf误接了10kΩ，导致输出电压有误，耽误了时间，影响后面的实验进程 【思考题】 （1）复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。 答：①反相比例运算电路：uo=-RfR1ui=5V；②同相比例放大电路： ③反相加法运算电路：uo=-（R Ui1 U