2016东南大学模电实验1运算放大器的基本应用选编.docx

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第1次实验实验名称：运算放大器的基本应用院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班姓名：学号： 610142实验室:实验组别：同组人员：实验时间：2016年4月10日评定成绩：审阅教师：实验目的熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法；熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法；了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（大差模输入电压、大共模输入电压、大输出电流、大电源电压等）的基本概念；熟练掌握运算放大电路的增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法；掌握搭接放大器的方法及使用示波器测量输出波形。预习思考查阅 LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。LM324参数值单位含义直流参数输入失调电压(Vos) (Offset Voltage )3mV一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。输入偏置电流(Input bias current)-20nA输入偏置电流保证放大器工作在线性范围，为放大器提供直流工作点。输入失调电流(Input offset current)50nA在电流反馈运放中，输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。这两个偏置电流之差为输入失调电流。温度漂移(Offset Drift)7uV/°C由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。共模抑制比(CMRR)80dB放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比。开环差模电压增益\\指不带反馈网络时的状态下在输入功率相等的条件时，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。差模输入电阻\\差模输入电阻是指输入差模信号时，运放的输入电阻。为运放开环条件下，从两个差动输入端看进去的动态电阻。差模输出电阻\\负载开路时，从输入端向放大电路看进去的交流等效阻抗。交流参数增益带宽积(GBW)1.2MHz增益带宽积是用来简单衡量放大器的性能的一个参数。这个参数表示增益和带宽的乘积。转换速率(Slew Rate)0.5V/us运放接成闭环条件下，将一个大信号（含阶跃信号）输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。极限参数最大差模输入电压32V差模输入电压的最大值最大共模输入电压28V共模输入电压的最大值最大输出电流60mA输出电流的最大值最大电源电压30V电源电压的最大值设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri10K?，RF=100 k?，并用 multisim 仿真。其中分压电路由100k?的电位器提供，与之串联的510?电阻起限流的作用。设计一个同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri10K?，RF=100 k?，并用 multisim 仿真。实验内容基本要求内容一：反相输入比例运算电路各项参数测量实验（预习时，查阅 LM324 运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义）。图 1.1 反相输入比例运算电路 LM324 管脚图图 1.1 中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。按图连接电路，输入直流信号 Ui 分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同 Ui 时的 Uo 值，列表计算 Au 并和理论值相比较。其中 Ui 通过电阻分压电路产生。Ui/VUo/VAu测量值理论值-213.365-6.6825\-0.55.06-10.12-100.5-4.92-9.84-102-13.964-6.982\分析：根据数据表格可知，当Ui小于1.5V时，放大倍数与理论值10倍基本一致；当超过1.5V时，如表格中的2V，其放大后的理论值Uo应为-20V，但是由于电源电压为+15V和-15V，根据放大器的性质，不能提供比电源电压更高的电压，所以最大也只能在13-14V，比电源电压略小1-2V。Ui 输入 0.2V（有效值）、 1kHz 的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时不需要接电阻分压电路。可以看到，此时输入电压有效值为215mV，输出电压有效值为2.01V，放大倍数基本上与理论值10倍相符，而且可以看到，此时输出与输入波形相位相反，符合反向放大比