模拟运算电路(三)
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求:
① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法,以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理:
预习思考:
1、 设计一个反相比例放大器,要求:|A V|=10,Ri>10KΩ,将设计过程记录在预习报告上; 电路图如P20页5-1所示,电源电压为±15V ,R 1=10kΩ,R F =100 kΩ,R L =100 kΩ
2、 设计一个同相比例放大器,要求:|A V|=11,Ri>100KΩ,将设计过程记录在预习报告上;
R F R L
Vo
电源电压为±15V ,R 1=10kΩ,R F =100 kΩ,R L =100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2
减法运算电路:11
2321311111
3
23
2)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=
3)
()(32131=++R R R R R R f ,
0,22211
==⇒=R R R R R f f
取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321
实验电路如
实验内容:
1、反相输入比例运算电路
(I ) 按图连接电路,其中电源电压为±15V ,R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩ
A
R1
R F Rp=R F //R1
第7章 模拟运算电路
2.
所谓调零,就是使运放在输入为零时输出也为零,以补偿Uos和Ios的影响
调零端调零
同相端调零
7 +15V
R1
R2
Ui
10k
10k
Uo
2
6 F007
3
5
1 10k
RB
4.95k
F007 +15V 50k
4 15V
100k
56
15V
反相端调零
15V
+15V
47k
10
R1 1k
同相加法电路
由于同相加法电路的共模特性 较差,且设计也较为麻烦,所 以一般采用反相加法电路
Ui3
R3
Rf
Ui2
R2
Rr
Rf
对于反相加法电路,根据运算 放大器的“虚开”和“虚短” 特性,可以得到
Ui1 Ui2 Ui3 U o R1 R2 R3 R f
Ui1
R1
Rp
Ui1
R1
Uo
Uo
Ui2
Uo
U+
2. 虚短,就是运算放大器两输入端的电压为 零,但输入电流也为零,也就是看起来像短 路,实际上又没有短路。
上图是理想运算放大器的符号,但由于实际运用中,运放并不是理想器件,
所以一般情况下,运算放大器并没有用理想器件符号表示,但是在分析时,
集成运算放大器基本应用(模拟运算电路)实训指导
集成运算放大器基本应用 (模拟运算电路)实训指导
(特别提醒:实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同,实验时应以实验电路板中的为准。另外,由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致,实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。有的元器件虽然已经坏了,但仅凭肉眼看不出来。因此,在每次实验前,应该先对元器件(尤其是电阻、电容、三极管)进行单个元件的测量(注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量)。并记下元器件的实际数值。否则,实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。)
一.实验目的
1.研究由集成运放组成的比例、加法、减法和积分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一些问题。
二.实验原理
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
基本运算电路。 1)反相比例运算电路
电路如图8—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
i F O U R R
U 1-=
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相端应接入平衡电阻R 2=R 1||R F 。
U O
O
U U
图8—1 图8—2
2)反相加法电路
电路如图8—2,输出电压与输入电压之间的关系为
)(2211i F i F O U R R
U R R U +-=
R 3= R 1‖R 2‖R F 3)同相比例运算电路
模电-模拟运算电路实验
实验五 模拟运算电路
一、实验目的
1、了解并掌握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原理与功能。
2、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
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,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
在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是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 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 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: (1)输出电压U O 与输入电压之间满足关系式
U O =A ud (U +-U -)
由于A ud =∞,而U O 为有限值,因此,U +-U -≈0。即U +≈U -,称为“虚短”。 (2)由于r i =∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB =0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。
基本运算电路 1) 反相比例运算电路
电路如图5-1所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的
i
F O U R U -=
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R 2=R 1 // R F 。
图5-1 反相比例运算电路 图5-2 反相加法运算电路
(完整word版)模电实验 模拟运算电路
实 验 报 告
一、 实验目的
1.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。 2.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器
1、THM-3A 模拟电路实验箱
2、SS-7802A 双踪示波器
3、MVT-172D 交流数字毫伏表
4、数字万用电表
5、集成运算放大器μA741×1
6、电阻10K ×4;100K ×3;1M Ω×1
7、电容器10μ×1
三、原理摘要
本实验采用的集成运放型号为μA741(或F007),引脚排列如图8-1所示,它是八脚双列直插式组件,②脚和③脚为反相和同相输入端,⑥脚为输出端,⑦脚和④脚为正、负电源端,①脚和⑤脚为失调调零端,①⑤脚之间可接入一只几十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端。 ⑧脚为空脚。
图8-1 μA741管脚图
1.集成运放在使用时应考虑的一些问题
(1)输入信号选用交、直流量均可, 但在选取信号的频率和幅度时,应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。做线性运算电路实验时,要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。运放工作在线性区与输入电压有关;运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区;当运放工作在非线性区时,输出电压保持不变,其
值取决于电源电压,且略小于电源电压。μA741的输出最大值约在12-13V 左右。
(2)调零。调零时,将输入端接地,调零端接入电位器R W ,用直流电压表测量输出电压U 0,细心调节R W ,使U 0为零(即失调电压为零)。
(3)消振。一个集成运放自激时,表现为即使输入信号为零, 亦会有输出,使各种运算功能无法实现,严重
模拟运算电路(三)
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4次实验
实验五模拟运算电路(三)
一、实验目的
1、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(最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等)的基本概念。
2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法,以及输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频
特性、传输特性曲线的测量方法。
二、实验原理
三、预习思考
1、查阅741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。
2、根据教材24页实验内容4的指标要求(指标要求以本节实验部分修改的为准),设计电
路并确定元件参数,同时估算该电路的最大不失真输出电压范围,下限频率、上限频率,并和双电源供电的比例运算电路做一个简单的比较。
答:
设计电路:
1)最大不失真输出电压范围和运放的最大输出电压摆幅
OM
V 有关,查询数据手册可得,
当电源电压为±15V 时,10L R K >Ω时,12~14OM V V =;2L R K >Ω时,
10~13OM V V =,计算可得220~28OPP OM V V V ==
2)下限频率:由于该电路输入输出为直流耦合,因此Fl=0h
3)上限频率:查询数据手册可得741的单位增益带宽(增益带宽积)为0.7~1.6M,又知电路增益为5,计算可得fH 在140~320k 左右。
四、实验内容
1、 23页实验内容1,具体内容改为:
模电试题及答案
《模拟电子技术》复习题综合(第1、2章)
一.选择题
1、在本征半导体中掺入微量的 D 价元素,形成N 型半导体。A.二 B.三 C.四 D 五
2、在P 型半导体中,自由电子浓度 C 空穴浓度。A.大于 B.等于 C.小于
3、本征半导体温度升高以后, C 。
A.自由电子增多,空穴数基本不变
B.空穴数增多,自由电子数基本不变
C.自由电子数和空穴数都增多,且数目相同
D.自由电子数和空穴数都不变
4、空间电荷区是由 C 构成的。A.电子 B.空穴 C.离子 D.分子
5、PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A. 变窄
B. 基本不变
C. 变宽
D. 无法确定
6、稳压管的稳压区是其工作在 C 。A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿
7、当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A. 前者反偏、后者也反偏
B. 前者正偏、后者反偏
C. 前者正偏、后者也正偏
D. 前者反偏、后者正偏
8、当温度升高时,二极管的反向饱和电流将 A 。A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 都有可能
9、工作在放大区的某三极管,如果当I B 从12μA 增大到22μA 时,I C 从1mA 变为2mA ,那么它的β约为 C 。A. 83 B. 91 C. 100 D. 10
10、晶体管是 A 器件。A.电流控制电流 B.电流控制电压 C.电压控制电压 D.电压控制电流
11、在正常放大的电路中,测得晶体管三个电极的对地电位如图所示,试判断管子的类型和材料。图1为 D ;图2为 A 。[基极电位总是处于中间]
(模拟电子技术(专升本)2016下半年期末考试
(模拟电⼦技术(专升本)2016下半年期末考试(模拟电⼦技术(专升本)2016下半年期末考试
剩余时间: 119分: 56秒
1. ( 单选题) 当温度升⾼时,⼆极管反向饱和电流将( )(本题
2.0分)
A、增⼤
B、减⼩
C、不变
D、等于零
2. ( 单选题) 场效应管起放⼤作⽤时应⼯作在漏极特性的( )(本题2.0分)
A、⾮饱和区
B、饱和区
C、截⽌区
D、击穿区
3. ( 单选题) 直接耦合放⼤电路存在零点漂移的主要原因是( )(本题2.0分)
A、电阻阻值存在误差
B、晶体管参数的分散性
C、晶体管参数受温度影响
D、受输⼊信号变化的影响
4. ( 单选题) 差动放⼤电路的特点( )(本题2.0分)
A、有效放⼤差模信号,⼜抑制共模信号。
B、既放⼤差模信号,⼜放⼤共模信号。
C、有效放⼤共模信号,有⼒抑制差模信号
D、既抑制差模信号,⼜抑制共模信号。
5. ( 单选题) 互补输出级采⽤射极输出⽅式是为了使( )(本题2.0分)
A、电压放⼤倍数⾼
B、输出电流⼩
C、输出电阻⼤
D、带负载能⼒强
6. ( 单选题) 集成运放电路采⽤直接耦合⽅式是因为( )(本题2.0分)
A、可获得较⾼增益
B、可使温漂变⼩
C、在集成⼯艺中难以制造⼤电容
D、可以增⼤输⼊电阻
7. ( 单选题) 放⼤电路在⾼频信号作⽤下放⼤倍数下降的原因是( )(本题2.0分)
A、耦合电容和旁路电容的影响
B、晶体管极间电容和分布电容的影响
C、晶体管的⾮线性特性
D、放⼤电路的静态⼯作点设置不合适
f H时,放⼤倍数的数值将
8. ( 单选题) 当信号频率等于放⼤电路的f
模拟运算电路
模拟电子技术
集成运算放大器的基本应用(Ⅰ)——模拟运算电路
实验报告容包含:实验目的、实验仪器、实验原理,实验容、实验步骤、实验数据整理与归纳(数据、图表、计算等)、实验结果分析、实验思考题、实验心得。
【实验目的】
1.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。
2.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
【实验仪器】
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片;
6、电阻器、电容器若干。
【实验原理】
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
1、理想运算放大器特性
在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是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=∞
输入阻抗=∞
输出阻抗=0
带宽=∞
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;
(1)输出电压与输入电压之间满足关系式:
=()
由于=∞,而为有限值,因此,≈0。即,称为“虚短”。(2)由于=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即=0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。2、基本运算电路
(1)反相比例运算电路
电路如图7-1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:
模电-模拟运算电路实验
实验五模拟运算电路
一、实验目的
1、了解并掌握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原理与功能。
2、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
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,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
在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是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A ud=∞
输入阻抗r i=∞
输出阻抗r o=0
带宽f BW=∞
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:
(1)输出电压U O与输入电压之间满足关系式
U O=A ud(U+-U-)
由于A ud=∞,而U O为有限值,因此,U+-U-≈0。即U+≈U-,称为“虚短”。
(2)由于r i=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB=0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。
基本运算电路
1) 反相比例运算电路
电路如图5-1所示。对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的
R
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R 2=R 1 // R F 。
图5-1 反相比例运算电路 图5-2 反相加法运算电路
2) 反相加法电路
电路如图5-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为
《模拟电子技术》复习题综合(第5章)
《模拟电子技术》复习题综合(第5章)
一、填空题
1.集成运算放大器工作在线性区时,两输入端的电位可以近似为U+U-。
2.理想运算放大器的“虚短”和“虚断”的概念,就是流进运放的电流为,两个输入端的电压为,为保证运放工作在线性状态,必须引入反馈。
3.为了工作在线性工作区,应使集成运放电路处于状态;为了工作在非线性区,应使集成运放电路处于状态。
4.输入电阻很大的运算电路是比例运算放大器,电路中引入的是负反馈。
5.电压比较器中的集成运放通常工作在区,电路工作在状态或引入反馈。
6.在模拟运算电路时,集成运算放大器工作在区,而在比较器电路中,集成运算放大器工作在区。
7.过零比较器可将正弦波变为波,积分器可将方波变为波。
二、选择题
1.为了工作在线性工作区,应使集成运放电路处于状态;为了工作在非线性区,应使集成运放电路处于状态。
A.正反馈
B.负反馈
C.正反馈或无反馈
D.负反馈或无反馈
2.关于理想集成运放的输入电阻和输出电阻论述正确的是。
A.输入电阻为∞,输出电阻为0
B.输入电阻为0,输出电阻为∞
C.输入电阻和输出电阻均为∞
D.输入电阻和输出电阻均为0
3.右图所示电路的反馈类型和极性是。
A.电压串联负反馈
B.电压串联正反馈
C.电压并联负反馈
D.电压并联正反馈
4.右图所示电路的电压放大倍数为。
A.
R
R
A F
uf
-
= B.
R
R
A F
uf
= C.
R
R
A F
uf
+
=1 D.
R
R
A F
uf
-
=1
7.为了从信号中提取高频部分,应选用。
A.低通滤波器
B.带通滤波器
C.高通滤波器
D.带阻滤波器
8.为防止50Hz电网电压干扰混入信号之中,应选用。
20种模拟的电路(电气工程师必备)
一、桥式整流电路
1、二极管的单向导电性:
伏安特性曲线:
理想开关模型和恒压降模型:
2、桥式整流电流流向过程:
输入输出波形:
3、计算:Vo, Io,二极管反向电压。
二、电源滤波器
1、电源滤波的过程分析:
波形形成过程:
2、计算:滤波电容的容量和耐压值选择。
三、信号滤波器
1、信号滤波器的作用:
与电源滤波器的区别和相同点:
2、LC 串联和并联电路的阻抗计算,幅频关系和相频关系曲线。
3、画出通频带曲线。
计算谐振频率。
四、微分和积分电路
1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点。
2、微分和积分电路电压变化过程分析,画出电压变化波形图。
3、计算:时间常数,电压变化方程,电阻和电容参数的选择。
五、共射极放大电路
1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。
2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。
3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。
六、分压偏置式共射极放大电路
1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。
2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。
3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。
七、共集电极放大电路(射极跟随器)
1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。电路的输入和输出阻抗
特点。
2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。
3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。
八、电路反馈框图
1、反馈的概念,正负反馈及其判断方法、并联反馈和串联反馈及其判断方法、电流反馈和电压反馈及其判断方法。
模电(实验 模拟运算电路)10-11(2)
4
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
1、反相比例运算电路(图2) 、反相比例运算电路( ) RF 100k Ui R1 10k R 9.1k +12V + RW 100k 图2 2、反相加法电路(图3) 、反相加法电路( ) -12V Uo Ui2 Ui1 R2 10k RF 100k R1 10k R 6.2k 9.1k +12V + RW 100k 图3 -12V Uo
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
五、实验总结 1、整理实验数据。 、整理实验数据。 2、将理论计算结果和实测数据相比较,分析产 、将理论计算结果和实测数据相比较, 生误差的原因。 生误差的原因。 3、分析讨论实验中出现的现象和问题。 、分析讨论实验中出现的现象和问题。 六、预习要求 1、复习集成运放线性应用部分内容,并根据实 、复习集成运放线性应用部分内容, 验电路参数计算各电路输出电压的理论值。 验电路参数计算各电路输出电压的理论值。 2、在反相加法器中,如Ui1和Ui2均采用直流信号, 均采用直流信号, 、在反相加法器中, 并选定U - , 并选定 i2=-1V,当考虑到运算放大器的最大输出幅 的值不应超过多少伏? 度(±12V)时,Ui1的值不应超过多少伏? ) 3、为了不损坏集成块,实验中应注意什么问题? 、为了不损坏集成块 实验中应注意什么问题? 实验中应注意什么问题
电工学(下册)电子技术复习题
11.OCL功率放大电路的低频响应(A)。
A.比OTL功率放大电路好B.比OTL功率放大电路差
C.与OTL功率放大电路一样好
12.在图示的运算放大器电路中,IL=(C)。
A. B. C.
13.在图示的运算放大器电路中,UO=(B)。
A.15VB.7.5VC.30V
14.反相比例运算电路属于(D)负反馈。
(5)求放大电路的输入电阻ri和输出电阻ro。
解(1)
(2)
(3)
(4)
(5) ,
2.放大电路如图2.1所示。已知 V, kΩ, kΩ, kΩ, kΩ, kΩ, ,UBE=0.6V。
(1)估算电路的静态工作点(IB、IC、UCE);
(2)画出电路的微变等效电路;
(3)求晶体管的输入电阻rbe;
(4)求电压放大倍数Au;
解:由图可得
9.写出图示逻辑电路的逻辑表达式,列出状态表,并分析逻辑功能。
11.试设计一逻辑电路供A、B、C三人表决用。每人有一电键,赞成者按电键,表示1;不赞成者不按电键,表示0。若多数赞成,则Y=1;否则Y=0。
解(1)列状态表
(2)写逻辑式并化简
(3)画逻辑图
10.在图(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)各触发器中,时钟脉冲C的波形如图。试分别画出输出端Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf的波形。设他们的初始状态均为0。
模拟运算电路实验
模拟运算电路实验1,同相比例运算电路Uo=5Ui
1)电路
2)仿真结果:Av=708.863/141.15=5
2.反相比例运算电路Uo=-10Ui
1)电路
2)仿真结果;Av=1418/(-140.389)=-10
3.反相加法运算电路Uo=-(Ui1+Ui2)
1)电路
2)仿真结果:Uo=-(Ui1+Ui2)=-(1+4)=-5V
模拟运算放大电路(一)
东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称:电子线路实践
第一次实验
实验名称:模拟运放大电路(一)
实验一模拟运算放大电路(一)
一、实验目的:
1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法,以及增益、传输特性曲线的测量方法。
3、了解运放调零和相位补偿的基本概念。
二、实验原理:
电路原理。
三、预习思考:
1、设计一个反相比例放大器,要求:|A V|=10,Ri>10KΩ,将设计过程记录在预习报告上;(1)原理图
(2)参数选择计算
R1=R5=10KΩR2=R3=R4=100 KΩ函数发生器0.2V 1kHz 正弦波形
(3)仿真结果
2、设计一个同相比例放大器,要求:|A V|=11,Ri>100KΩ,将设计过程记录在预习报告上;(1)原理图
(2)参数选择计算
R1=R4=10KΩR2=R3=R5=100 KΩ函数发生器0.2V 1kHz 正弦波形
(3)仿真结果
3、设计一个电路满足运算关系V O= -2V i1 + 3V i2
(1)原理图
(2)参数选择计算
R1=100k,R2=50k,R3=150k,R4=200k,XP01输入为1KHz,1V的方波信号,XP02输入为5KHz,0.1V的正弦波信号。
(3)仿真结果
四、实验内容:
1、 23页实验内容1,具体内容改为:
(I) 图5-1电路中电源电压±15V ,R 1=10kΩ,R F =100 kΩ,R L =100 kΩ,R P =10k//100kΩ。
按图连接电路,输入直流信号V i 分别为-2V 、-0.5V 、0.5V 、2V ,用万用表测量对应不同V i 时的V o 值,列表计算A vf 并和理论值相比较。其中V i 通过电阻分压电路产生。
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实验五模拟运算电路(三)
一、实验目的
1、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(最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等)的基本概念。
2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法,以及输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频
特性、传输特性曲线的测量方法。
二、实验原理
三、预习思考
1、查阅741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。
T:TIP
参数名称参数值参数意义及设计时应该如何考虑
直流参数
输入
失调电压V IO
1(T) <6mV
该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。理
想运放当输入电压为零时,其输出电压也为零,但实际运放当
输入电压为零时,其输出端仍有一个偏离零的直流电压,这是
由于运放电路参数不对称所引起的。
输入
偏置电流I IB
80(T)<500nA
该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
指运放输入级差分对管的基极电流
12
,
B B
I I,通常由于晶体管参
数的分散性,12B B I I ≠。输入偏置电流的大小,在电路外接电阻确定之后,主要取决于运放差分输入级的性能,当他的β值太小时,将引起偏置电流增加。从使用角度看,偏置电流愈小,由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小。
输入 失调电流I IO
20(T)<200nA
该参数是指流入两个输入端的电流之差。输出电压为零时,两
输入端静态电流的差值,即12io B B I I I =-。其典型值为几十至
几百Na .由于信号源内阻的存在,io I 会引起一输入电压,破坏放大器的平衡,使放大器输出电压不为零。io I 越小越好,他反映了输入级有效差分对管的不对称程度。
失调电压温漂
αV IO 20/uV C ±︒
该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化,通常以
/uV C ︒ 为单位表示.指在规定范围内io V 的温度系数。
共模抑制比K CMR
70(T)<90dB
差模电压增益VD A 与共模电压增益VC A 之比
开环差模 电压增益A VD
6
10
集成运放工作在线性区,接入规定的负载,无负反馈情况下的
直流差模电压增益。VD A 与输出电压0V 的大小有关。通常是在规定的输出电压幅度(如010V V =±)测得的值。VD A 又是频率的函数,频率高于某一数值后,VD A 的数值开始下降。
输出 电压摆幅V OM +/-10 ~14 正负输出电压的摆动幅度极限 差模输入电阻R ID 0.3~2M Ω 输出电阻R O
75 Ω
交流参数
增益带宽积G.BW 0.7~1.6MHZ
增益带宽积A OL * ƒ 是一个常量,定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。运放的增益是随信号的频率而变化的,输出电压随信号频率增大而使其下降到最大值的0.707倍的频率范围,称为带宽。
转换速率S R
0.25~0.5V/us (RL>2K)
该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR 通常以V/μs 为单位表示,
有时也分别表示成正向变化和负向变化。当运放在闭环情
况下,其输入端加上大信号(通常为阶跃信号时)
,其输出电压
波形将呈现一定的延时,其主要原因是运放内部电率中的电容
充放电需要一定的时间。SR 表示运放在闭环状态下,每1us 时间内输出电压变化的最大值。
极限参数
最大差模 输入电压V IOR 30V ±
反相和同相输入端所能承受的最大电压值。超过这个电压值,
运放输入级某一侧的BJT 将出现发射结的反向击穿,而使运放的性能显著恶化,甚至可能造成永久性损坏。
最大共模
13V ±
运放所能承受的最大共模输入电压。超过IC R V 值,它的共模抑
输入电压V ICR 制比将显著下降。一般指运放在做电压跟随器时,使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值。
最大输出电流I OS +/-25~40m A
运放最大正向或负向的峰值电流,通常给出输出端短路的电流
最大电源电压V SR 22V ±
2、 根据教材24页实验内容4的指标要求(指标要求以本节实验部分修改的为准),设计电
路并确定元件参数,同时估算该电路的最大不失真输出电压范围,下限频率、上限频率,
并和双电源供电的比例运算电路做一个简单的比较。 答:
设计过程见实验内容2具体。
1)最大不失真输出电压范围和运放的最大输出电压摆幅
O M
V 有关,查询数据手册可得,
当电源电压为±15V 时,10L R K >Ω时,12~14OM V V =;2L R K >Ω时,
10~13OM V V =,计算可得220~28O PP O M V V V ==
2)下限频率:由于该电路输入输出为直流耦合,因此Fl=0h
3)上限频率:查询数据手册可得741的单位增益带宽(增益带宽积)为0.7~1.6M,又知电路增益为5,计算可得fH 在140~320k 左右。
四、实验内容
1、 23页实验内容1,具体内容改为: 9.09K
(I) 图5-1电路中电源电压±15V ,R 1=10kΩ,R F =100 kΩ,R L =220Ω,R P =10k//100kΩ=10K 。
按图连接电路,测量最大不失真输出电压,并和实验一数据进行比较,分析数据不
同的原因。(提示:考虑运算放大器的最大输出电流)
负载 R L =100KΩ R L =220Ω 改为200 无扩流 有扩流 正电源电压(V ) +15 15 15 正最大不失真输出电压(V )
14.4 4.4 13.2 负电源电压(V ) -15 15 15 负最大不失真输出电压(V )
-13.0
-6.8
-13.4
实验结果分析:
1)电源电压为+/-15V 时,741的最大输出摆幅范围为+/-13~14V
2)R L =100K Ω时,最大不失真输出电压在运算放大器的最大输出摆幅范围内。
R L =200Ω,最大不失真输出电压远小于运算放大器理论的最大输出摆幅,这是因为当负载比较小的时候,输出电压受运算放大器的最大输出电流影响。查手册知741运算放大器的最大输出电流为+/-25 mA,因此当负载为200Ω时,负载上最大可能电压值是+/-0.025*200=+/-5V,实测结果和这个分析基本相符。