基本运算电路设计实验分析报告

基本运算电路设计实验报告

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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

一、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：

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12

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12

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I I

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f f

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R R R

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u u u

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当R1=R2时，

12

1

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f

o I I

R

u u u

R

=-+

，输出电压与Ui1，Ui2之

和成正比，其比例系数为1

f

R

R

，电阻R’=R1//R2//Rf。

2、减法器（差分放大电路）

专业：机械电

子工程

姓名：许世飞

11o

I f

u u u u R R ----=

由于虚短特性有：2

3

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321231

1233211

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I f

f o I I f

f o I I f u u u R R R R R R u u u R R R R R R R R R u u u R R R -+==

⨯+⎛⎫

=+

- ⎪+⎝⎭===-=因此解得：时，有可见，当时，输出电压等于出入电压值差。

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t<<τ2（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Tp<<τ2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。

三、主要仪器设备：信号源、示波器、实验箱、电源。

四、实验步骤与结果记录：

1、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。

2、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。

3、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，

4、相比例运算电压传输特性（电压跟随器）

思考题：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）在积分运算电路中，当选择Vs＝0.2V时，若用示波器观察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。