基本运算电路设计实验报告.docx

专业：机械电子工程 姓名：许世飞 学号： 日期： 桌号： 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩： __________________ 实验名称： 基本运算电路设计 实验类型：______ _同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验目的和要求 1. 掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2. 掌握基本运算电路的调试方法。 3. 学习集成运算放大器的实际应用。 二、实验内容和原理（仿真和实验结果放在一起） 1、反相加法运算电路： 当R1=R2时，，输出电压与Ui1，Ui2之和成正比，其比例系数为，电阻R’=R1//R2//Rf。 2、减法器（差分放大电路） 由于虚短特性有： 3、由积分电路将方波转化为三角波： 电路中电阻R2的接入是为了抑制由IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在tτ2（τ2=R2C）的条件下，若vS为常数，则vO与t 将近似成线性关系。因此，当vS为方波信号并满足Tpτ2时（Tp为方波半个周期时间），则vO将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。 4 、同相比例计算电压运算特性： 电压传输特性是表征输入与输出之间的关系曲线，即vO= f(vS) 。同相比例运算电路是由集成运放组成的同相放大电路，其输出与输入成比例关系，但输出信号的大小受集成运放的最大输出电压幅度的限制，因此输出与输入只在一定范围内是保持线性关系的。 主要仪器设备：信号源、示波器、实验箱、电源。 实验步骤与结果记录： 反相加法运算电路： 1) 按设计的运算电路进行连接。 2) 静态测试：将输入接地，测试直流输出电压。保证零输入时电路为零输出。 3) 调出0.2V峰值三角波和0.5V峰值方波，送示波器验证。 4) vS1输入0.2V峰值三角波，vS2输入0.5V峰值方波，用示波器双踪观察输入和输出波形，确认电路功能正确。记录示波器波形（坐标对齐，注明幅值）。 仿真电路图： 仿真结果： 实验所得示波器波形： 观察仿真图像，电压都为负值，最低点为-7V，在输入电压峰值为0.2V和0.5V时，反相放大了10倍，符合理论推导结果。 差分电路（减法器）： 仿真结果： 设输入电压为1.5V和0.2V，输出电压为13V，放大倍数为10倍，实现了减法功能。 积分电路将方波转化为三角波： 仿真： T=10τ时， T=τ时， T=0.1t时， 实验结果： T=τ时， T=0.1t时， 相比例运算电压传输特性（电压跟随器） 思考题： 什么是集成运算放大器的电压传输特性？输入方式的改变将如何影响电压传输特性？ 不同频率的输入信号经过放大器得到一定的输出,两者之间的关系式曲线就反映了该放大器的电压传输特性。电压传输特性受电路影响。 （2）集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电压将会无限增大，这话对吗？为什么？ 不对。输出时会存在饱和电压。 实验中信号的频率不一样是否对实验的结果有影响？ 有影响。信号频率不同不能生成稳定波形。 基本运算电路，没有输出信号，输出端电压接近饱和，为什么？怎样处理？ 频率不在正常工作范围内。减小信号频率。 在积分运算电路中，当选择Vs＝0.2V时，若用示??器观察υo（t）的变化轨迹，并假定扫速开关置于“1s/div”，Y轴灵敏度开关置于“2V/div”，光点一开始位于屏幕左上角，当开关S2由闭合转为打开后，电容即被充电。试分析并画出Vo随时间变化的轨迹。若采用电解电容时，电解电容的正负极该如何接？ （5）为防止出现自激振荡和饱和失真，应用什么仪器监视输出电压波形。 用示波器监视输出电压波形。 （6）在基本运算电路中，当输入信号为正弦波、方波或直流信号等不同形式时，应分别选择什么仪器来测量其幅度？ ?正弦波：示波器看波形，毫伏表测幅度； 方波：示波器看波形，直接用示波器测幅度； 直流信号：万用表。 （7）实验中，若测得运放静态输出电压为+14V（或不为0），其根本原因是什么？应如何进一步调试？ 可能是没有构成负反馈，输入电阻与反馈电阻断开。此时应检查线路是否接错，元件是否出现问题， 然后再测量静态输出，为零后再加入信号。