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
1.电路课程设计目的。研究电压跟随器输入电压与输出电压的关系。2.设计电路原理与说明。运算放大器的独特特点也使得我们研究它有了独特的方法。因为输入电阻趋近于无穷,所以流入输入端的电流约等于0,故称两输入端为 虚断 实际应用中,对线性区工作而言,由于输出电压为有限值,而a趋近于无穷,所以,两输入端间电...