实验二 比例和减法运算电路.doc

实验二 比例和加减法运算电路 一、实验目的 1、理解运算放大器的基本性质和特点。 2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。 3、学习运算放大器的线性电路和非线性电路的应用。 二、实验仪器及原件 1. 双踪示波器（SS-7804型） 1台 2. 信号发生器（EE1641D型） 1台 3. 数字万用表（DT890型） 1只 4. 直流电源（0~5V×2可调） 1台 5. 实验板 1块 6. 连接导线 若干 三、实验原理 图2.1是与实验板相近的电路，图中D1D2为正负电源接错保护，加入D1D2后集成电路上的电压仅为11.4V左右。C1C2为去耦电容，滤除由电源引入的高次谐波。D3D4为集成电路输入端过电压保护，500Ω电阻R为集成电路输出保护，其均已连接好，放在实验板面背后。注意：后续实验，凡有集成电路的实验电路，均有以上元件，且已连接好。 图2.1 电压跟随、比例、加减运算电路原理图 ⒈ 电压跟随电路 电压跟随电路如图2.2所示。电路为电压串联深度负反馈，因此，具有输出电阻很低，输入电阻很高的特点，一般用于信号隔离。输入与输出间的关系为： vO=vI。 ⒉ 反相比例运算电路 图2.3是反相比例电路的原理图。输出与输入间的关系： 同相输入端与地之间的电阻称平衡电阻。其值应为： RP=Rf//R1 。 ⒊ 同相比例运算运算电 同相比例电路如图2.4所示。输入与输出间的关系： 图2.3 反相比例运算电路 平衡电阻R2应为： R2=Rf//R1，本实验可取10kΩ。 ⒋减法（差分）运算电路 减法电路如图2.5所示。输入与输出间的关系： 平衡电阻： Rn=Rp 5.反相加法运算放器 电路如图2.6所示，输出与输入间的关系： 平衡电阻： RP=Rf// R2// R3 图2.6 反相加法运算电路 图2.7 CA3140管脚排列 四、实验内容及步骤 本实验是在图2.3所示的实验板上进行。集成电路采用CA3140或OP081等，其管脚功能如图2.7所示。 图2.3 电压跟随、比例、加减运算电路试验板图 ⒈ 电压跟随电路 （1）按图2.2(a)或(b)接线。由图2.1可看出，即把1′与2点连接，6点与输出端连接或输出端与2点短接，1与3点连接。 将输入端接地，闭合电源开关，用示波器观察输出有无振荡波形。若有，应先消振或调零后，再进行实验。 ⑵加入直流信号电压VI，调节电压值见表2.1，测量VO的值，记入表2.1中。 ⒉ 反相比例运算电路 (1)按图2.3正确连接。即按图2.1把1点与1′和2点连接，6点与输出端vo连接，3点与4点连接，并调节RP=Rf//R1。闭合电源开关。 （2）输入直流电压信号, 调节VI电压见表2.2，测量VO的值，记入表2.2中，计算增益Av。分析实测值与理论值产生误差的原因。 表2.1 电压跟随电路测试表 Vi(v) 1V 3V -5V VO(v) 计算AV=VO ? Vi （3）输入f=200Hz，VIm =0.8V的正弦信号，测量输出电压VOm，用示波器观察 vO、vI 的相位关系, 测量结果记入表2.3中，计算增益Av。 （4）设计一个反相比例运算放大器电路，要求电压增益AV＝15，请确定R1 , R2, Rf的值，说明允许输入的最大信号VIm＝？ 表2.2 反相比例输入直流信号测量表 测量7脚VCC=( ) V, 4脚-VCC=( ) V，RP1=（ ），RP2=（ ） VI/V(Rf1=100kΩ) 1 0.9 0.5 0 VI/V(Rf2=50kΩ) 0 -0.5 -0.9 -1 VO1/V VO2/V VO/V理论值 VO/V理论值 Av1 Av2 表2.3 反相比例输入交流信号 VIm/V VOm/V vI、vO波形 Av f=200Hz, Rf=100kΩ