实验四比例求和运算电路实验报告

发布 2019-06-25 09:28:17 阅读 2884

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。

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。

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)

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。

表4:同相比例放大电路(1)

表5:同相比例放大电路(2)

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:

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:五、实验小结及感想。

1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

电压跟随电路:所测得的输出电压基本上与输入电压相等,实验数据准确,误差很小。

反向比例放大器,所测数据与理论估算的误差较小,但当电压加到3v时,理论值与实际值不符,原因是运算放大器本身的构造。

同相比例放大运算器,所测数据与理论估算的误差较小,但当电压加到3v时,理论值与实际值不符,原因是运算放大器本身的构造。

2.分析理论计算与实验结果误差的原因。

在实验误差允许范围内,试验所测得的数据与理论估算的数据基本一致,仍存在一定的误差。

误差分析:1、可能是电压调节的过程中存在着一些人为的误差因素。

2、可能是所给的电压表本身带有一定的误差。

3、实验中的导线存在一定的电阻。

4、当电压加大到某一个值时,任凭输入电压怎么增大,输出电压不会再改变了,这就是运算放大器本身的构造问题了。

实验报告三运算放大器电路辅助分析

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