模拟电子技术实验范例.doc

计算机与信息工程系 《模 拟 电 子 技 术》 实验报告 专 业： 通信工程 班 级： 学 号： 指导老师： 秦玉洁 完成日期： 2013/12/9 实验名称 模拟运算电路 成绩 一、实验目的 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。 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器 具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路； 可以灵活地实现各种特定的函数关系； 可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 理想运放：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　Aud=∞ 输入阻抗　　　ri=∞ 输出阻抗　　　ro=0 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 “虚短” 输出电压UO与输入电压之间满足关系式： UO＝Aud（U+－U-） 由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U-≈0。即U+≈U-，称为“虚短”。 “虚断” 由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 基本运算电路 反相比例运算电路 电路如图1（a）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： 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＝R1 // RF。 当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图2(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 差动放大电路（减法器） 对于图3（a）所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式： 图 减法与积分运算电路 三、实验设备与器件 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电阻器、电容器若干。 四、实验内容 注意：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。 实验步骤： 按图1（a）连接实验电路； 接通±12V电源； 输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号； 按图连接实验电路； 调零和消振； 采用直流输入信号； 输入信号采用直流信号； 选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区； 用示波器或直流电压表测输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表4。 仿真波形： 实验数据： Ui1(V) 2 2 2 2 Ui2(V) 1 2 3 5 UO(V) -9.987 0.012 10.012 11.118 五、实验总结 电路中的实验误差很小，反相加减法的误差会大一些，其原因主要在于信号发生器直流信号电压的调节上，当时仪器有点小问题，精度只能达到0.2V，而且用万用表和信号发生器显示的数据相差有0.2V。 另外，最大的问题在于积分运算中输出电压的记录，开始不知道怎样才能每0.5s记录一次数据，并且充电波形跳变很快，后来找到以下方法： 连接输出的示波器信道“VOLTS/DIV”为“1V”，“SEC/DIV”为“500ms”； 开始时开关闭合，然后断开开关； 充电至波形满屏时，“RUN/STOP”； 按格数读数。 实验名称 方波一三角波发生器设计与研究（设计性实验） 图1 方波-三角波发生器