厦门大学电子技术实验八集成运算放大器的运用运算器.doc

实 验 报 告 实 验 名 称：实验八 集成运算放大器的运用——运算器 系别： 班号： 实验组别： 实 验 者 姓 名： 学 号： 实 验 日 期： 实验报告完成日期： 指导教师意见： 目录 二、实验原理 3 三、实验仪器 6 四、实验内容及数据 6 1. 反相放大器 6 2. 同相放大器 8 3. 加法器 10 4. 减法器 11 5. 积分器 13 五、 实验总结 14 一、实验目的 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路 二、实验原理 集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。本实验采用TL082型集成运算放大器，其管脚如图1所示。注意：在使用过程中，正、负电源不能接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。 1、反相放大器： 在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为： 由上式可知：闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值RF/R1。电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。 当取RF = R1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即：。此时反相放大器起反向跟随器的作用。 2、同相放大器： 在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为： 3、电压跟随器：? ??电路如图4所示，它是在同相放大器的基础上，当R1→∞时，Avf→1，同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分之百电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。 图4中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象，为了避免发生这种现象，通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。并令R2=R1||Rf=9.1KΩ。? 3、反相加法器： 在理想条件下，输出电压为：，当R1=R2时，上式简化为：。 4、减法器： 在理想条件下，若R1=R2，RF=R3时，输出电压为： 若RF=R1,，则VO=VI2-VI1，故此电路又称模拟减法器。 5、积分器： 输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容两端的初始电压为零，则输出电压为： 当Vi(t)是幅值为Ei的阶跃电压时， 此时，输出电压VO(t)随时间线性下降。 当Vi(t)时峰值振幅为ViP的矩形波时，VO(t)的波形为三角波。如图8(b)所示，根据上式，输出电压的峰峰值为： 在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF，其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。但是RF的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF不宜取太小，一般取100KΩ为宜。 三、实验仪器 1. 示波器一台 2. 函数发生器一台 3. 数字万用表一台 4. 电子学实验箱一台 5. 交流毫伏表一台 四、实验内容及数据 1. 反相放大器： （1）按图2搭接电路，先测量RF=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算得AVF= -10.29 （2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表1，并计算电压放大倍数AVF （3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上画出输入输出波形。在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF 表一 反相放大器测量表 直流（V） 交流（V） 波形 Vi Vo Av Vip-p Vop-p AV 反相放大器 0.783 -8.098 -10.34 1.57 16.5 10.5 反相，图9、图10 放大倍数测量值与理论值之间的相对误差： 图9 实验中观察到的波形 2. 同相放大器： （1）按图3搭接电路，测量RF=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算AVF=11.29 （2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表中，并计算电压放大倍数AVF （3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上划出输入输出波形。输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF 直流（V） 交流（V） 波形 Vi Vo Av Vip-p Vop-p AV 同相放大器 0.783 8.885 11.34 1.54 18.1 11.75 同相，图11、图12 表