运算放大电路实验报告

北京邮电大学实验报告课程名称：电子电路基础实验名称：集成运算放大器的运用通信工程系23班姓名：郭奥教师：魏学军成绩：2011年11月28日一：实验目的1．研究有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功能2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题3．提高独立设计和独立完成实验的能力二：实验器材实验器材型号用途编号函数信号发生器GFG-8219A产生输入信号加到电路中双踪示波器ss-7804监测输入输出波形，测量输入与输出波形的相位差实验箱CCA-Ⅱ提供实验中所需的电阻和电容晶体管毫伏表Y132173F测量输出电压的有效值万用表500测量各参数的直流分量直流稳压电源HT-1712F提供直流偏置三：预习思考题1.本实验哪些电路需要调零？若需要如何操作？所有需要放大含有直流分量的应用场合，都必须进行调零，即对运放本身（主要是差动输入级）的失调进行补偿，以保证运放闭环工作时，输入为零时输出也为零。操作时分两种情况：①有的运放已有引出的补偿端，只需按照器件手册的规定接入调零电路即可。②对于没有设调零端的运放，可将电路的输入端接地，用万用表直流电压档或示波器的DC耦合档接在电路的输出端，调节电位器，使输出为零。2.在反相加法器中，如ui1和ui2均采用直流信号，并选定ui2=-1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（V12）时，|ui1|的大小不应超过多少伏？答：2/)2(1uouiui故|ui1|max=6.5V3.在积分电路中，如FCkR7.4,1001，求时间常数。假设ui=0.5V,问要使输出电压uo达到5V，需要多长时间？答：47.0*1CR)0(1)(0ucuidtRCtuott=4.7s4.为了不损坏集成芯片，试验中要注意什么问题？答：切记正、负电源极性接反和输出端短路。四：实验电路图：反相比例运算电路反相加法运算电路积分运算电路五：实验步骤：1.反相比例运算电路（1）设计一个反相放大器，Au=-5V，Rf=10K，供电电压为12V。（2）输入f=1kHz、ui=100mV的正弦交流信号，测量相应的uo，并用示波器观察uo和ui的波形和相位关系，记录输入输出波形。测量放大器实际放大倍数。（3）保持ui=30mV不变，测量放大的上截止频率，并在上截止频率，并在上截止频率点时在同一坐标系中记录输入输出信号的波形。2.反相加法运算电路设计一个反相加法器，实现uo=-（2ui1+ui2）的运算，给定条件为Rf=20K，供电电压为12V，ui1为1V的直流电压（由电源经电阻分压而得，分压电路电流为1mA左右），ui2是频率1kHz、峰峰值为1V的正弦波信号。记录输入输出波形。3.积分运算电路设计反相积分器，其输入信号为f=1kHz，平均值为零、uipp=6V的方波，要求积分器的输出信号幅度uopp（2/3）Uipp，供电电压为12V，积分电容为0.1F.在同一坐标系中记录输入输出波形。六：注意事项：1.在测量前，应先将示波器的输入耦合开关置GND档，将光点移到荧光屏上的坐标原点，以便于读数2.测量时，示波器的两个输入耦合开关必须置DC档3.测试过程中注意观察输入、输出波形正常后，再用X-Y方式观测传输特性4.如果示波器两个通道的电压偏转灵敏度不一致，在进行读数时注意区分。七：实验数据分析：1.在反相比例运算电路中当输入f=1kHz、ui=100mV的正弦交流信号时测得输入与输出反相，且放大倍数Au=-4.87，而理论值为-5，产生了误差应该主要是因为电路板上的电阻的标称值并不准确。2.当ui等于30mV时测出上截止频率为219kHz，然而此时输入和输出的相位差已经不是180，原因应该是芯片中的电容元件在高频的情况下使得输出电压的相位产生了异于原来的改变。3.在反相加法器电路的实验中，产生的输出波形基本上符合理论的预测，但是uo的直流分量稍小于ui1的两倍，这应该也是因为电阻的标称值不准，而且主要还是因为分压电路分出的电压并没有1V因为在分压电路上与1k并联的实验电路实际上让ui1小于1V4.在积分电路试验中，一开始输出波形有着很大的直流分量，到后来将Rf改为由1M改到20k解决了这个问题。分析后发现应该是由于Rf的支路上存在一个很小的电压，但是一旦Rf很大其两端就会产生一个很大的电位差，这就是uc（0），也就是波形中的直流分量，因此减小Rf即可解决问题八：操作时遇到的问题：记错了方波的峰峰值的定义，记成了幅值，于是将峰峰值定在了12V，后来才发现。九：课后思考题：1、在积分器的实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容各支流？若能，电容值如何取？能，但是电容的值应该尽量取大一点。2、若设计一个Au=-20的放大器，用来放大f=150kHz的正弦信号，运放应用LM741的还是LM318？为什么？应该选用LM318，LM74的放大到了10KHZ就开始跌落的很严重，通频带为10K左右。而LM318的通频带15M。放大20倍，需要的通频带为：20*150K=3M。也就是需要的是通频带要在3M以上，LM318完全满足需求了。至于Au，由反馈电阻决定。十：心得体会：这次实验锻炼了动手能力，增加了我对运算放大电路的理解，提高了发现分析误差的能力。以前遇到问题大多还是只能和同学讨论或者求助老师才能解决问题，现在可以更多地自己分析并解决问题了。比如在遇到积分电路中出现了直流分量后对比公式，发现电容两端零时刻的电压对应直流部分，所以对与电容并联的电阻进行调解后去掉了直流分量。以后应该更加努力地提高动手实践能力，并在实验后多多总结交流，实验中尽量自己考虑问题所在，这样才能最大程度获得提升。