模电实验报告集成运算放大器

实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法等基本运算电路的功能2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的有些问题二、实验仪器1、双踪示波器；2、数字万用表；3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。1）反相比例运算电路电路如图6-1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//。图6-1反相比例运算电路2）反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为：////图6-2反相加法运算电路R110kR29.1kU12374651RF100kUiUoR120kR26.2kU12374651RF100kUoR310kUi1Ui23）同相比例运算电路图6-3（a）是同相比例运算电路。（a）同乡比例运算（b）电压跟随器图6-3同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为：//当即得到如图6-3所示的电压跟随器。图中,用以减小漂移和起保护作用。一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。4）差动放大电路（减法器）对于图6-4所示的减法运算电路，当U12374651RF100kR110kR29.1kUoU12374651RF10kR210kUoUi图6-4减法运算电路5）积分运算电路图6-5积分运算电路反相积分电路如图6-5所示，在理想化条件下，输出电压等于式中是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。如果E的阶跃电压，并设=0，则U13247651RF100kR210kUoUi2R110kR3100kUi1U13247651RF1MR2100kUoR1100kUiC1100nF此时显然RC的数值越大，达到给定的值所需的时间就越长，改变R或C的值积分波形也不同。一般方波变换为三角波，正弦波移相。6）微分运算电路微分电路的输出电压正比与输入电压对时间的微分，一般表达式为：利用为自焚电路可实现对波形的变换，矩形波变换为尖脉冲。图6-6微分运算电路四、实验内容及实验数据实验时切忌将输出端短路，否则将会损坏集成块。输入信号时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端，另外做实验前先对运放调零，若失调电压对输出影响不大，可以不用调零，以后不再说明调零情况。1、方向比例运算电路1）按图6-1正确连线。2）输入f=100HZ，=0.5V（峰峰值）的正弦交流信号，打开直流开关，用毫伏表测量值，并用示波器观察的相位关系，记入表6-1。表6-1（峰峰值），f=100HZUi（V）Uo（V）Ui波形Uo波形Av0.514．92如图如图实测值计算值-9.61-103247651R110kR210kUoUiC1100nFUi波形Uo波形2、同相比例运算电路1）按图6-3（a）连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表6-2。2）将图6-3（a）改为6-3（b）电路重复内容1）。表6-2=0.5V，f=100HZUi（V）Uo（V）Ui波形Uo波形Av0.5165.48如图如图实测值计算值10.6211Ui波形Uo波形Ui（V）Uo（V）Ui波形Uo波形Av0.5160.516如图如图实测值计算值11Ui、Uo波形一样3、反相加法运算电路1）按图6-2正确连接实验电路2）输入信号采用直流信号源，图6-7所示电路为简易直流信号源：图6-7简易可调直流信号源用万用表测量输入电压（且要求均大于零小雨0.5V）及输出电压，计入下表表6-3Ui1（V）0.150.200.400.400.20Ui2（V）0.310.310.410.450.41Uo（V）-3.08-3.59-6.03-6.22-4.114、减法运算电路1）按图6-4正确连接实验电路2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，计入条6-4。表6-4Ui1（V）0.450.380.310.260.20Ui2（V）0.390.430.290.240.21Uo（V）-0.660.42-0.34-0.270.055、积分运算电路1）按积分电路如图6-5所示正确连接。2）取频率约为100HZ，峰峰值为0.5V的方波作为输入信号，打开直流开关，输出端接示波器，可观察到三角波波形输出并记录之。6、微分运算电路Ui1Ui21）按微分电路如图6-6所是正确连接。2）取频率约为100HZ，峰峰值为2V的方波作为输入信号，打开直流开关，输出端接示波器，可观察到尖顶波。五、实验小结对比实验内容1和2波形，会发现Uo方向正好相反，正是同相和反相的差别，我在做实验6时，发现直流电源不通时会得到完全不同的输出波形，只有接通是得到正确波形，因为在不通时，电路已经变了。