实验报告：算术运算电路

电气工程及其自动化网络专升本

实验报告

实验课程：电工电子综合实践

实验名称：算术运算电路

班级：05秋电气工程及其自动化姓名：

学号： VH1052U2003 日期： 2007-9-4

实验内容：

一、实验目的

1、了解集成运算放大器开环放大倍数Av和最大输出电压

Vomax的测试方法。

2、掌握比例运算、加法运算、减法运算、积分运算电路的调整，

微分电路的连接与测试。

3、了解集成运算放大器非线性应用的特点。

二、实验器材

1、实物实验器材

（1）、HY177-30S双路可跟踪直流稳压电源 1台

（2）、AFG310函数发生器 1台

（3）、FLUKE45数字万用表 1台

（4）TDS210数字式双踪示波器 1台

2、虚拟实验器材

（1）、操作系统为Windows95/98/ME的计算机 1台

（2）、Electronics Workbench Multisim 2001电子线路仿真软件 1套

三、实验原理

线性集成运算放大器在线性区工作时，是一种具有高放大倍数的放大器，加上负反馈网络，就可完成各种线性应用，其中运算放大器可以实现多种数学运算，其基本运算有比例、加法、减法、积分、微分等。

线性集成放大器在开环或引入正反馈的情况下，当其两个差动输入端之间存在着微小的失调电压时，放大器就处于正饱和或负饱和状态（即工作于非线性区），利用这种工作方式可以实现非线性应用，如信号比较器-采样保持电路等。

衡量线性集成放大器的性能指标很多，其中开环放大倍数Av反映了该器件在输出开路的条件下，输出电压对差模电压的放大能力。最大输出电压Vomax则反映输出电压与输入电压的线性应用范围，超过此界限则进入非线性区。

四、虚拟仿真实验内容及步骤

1、反相比例运算放大电路测试

按图连接电路，以直流电压源Vi作为输入信号，首先双击电压源，将电压源设定为0伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-1中。然后按表7-1依次改变直流电压源Vi的值，并将输出电压依次填入表7-1中。

2、同相比例运算放大电路测试

按图连接电路，以直流电压源Vi作为输入信号，首先双击电压源，将电压源设定为0伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-2中。然后按表7-2依次改变直流电压源Vi的值，并将输出电压依次填入表7-2中。

3、加法运算电路

按图连接电路，使用两个直流电压源分别作为输入信号Vi1和Vi2，依次首先双击电压源，将电压源设定为1伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-3中。然后按表7-3依次改变直流电压源Vi1和Vi2的值，并将输出电压依次填入表7-3中。

4、减法运算电路

按图连接电路，使用两个直流电压源分别作为输入信号Vi1和Vi2，依次首先双击电压源，将电压源设定为1伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-4中。然后按表7-4依次改变直流电压源Vi1和Vi2的值，并将输出电压依次填入表7-4中。

5、积分运算电路

按图连接电路，使函数发生器XFG1输出幅度为1V，2KHz的方波信号，使用示波器XSC1观察输入与输出的波形，将波形图画入表7-5中。

表7-5积分运算电路

6、微分运算电路

按图连接电路，使函数发生器XFG1输出幅度为1V，2KHz的方波信号，使用示波器XSC1观察输入与输出的波形，将波形图画入表7-6中。

表7-6微分运算电路

五、实物实验内容及步骤

1．实验电路板分为五部分。

2．线性集成放大器开环放大倍数Av和最大输出电压Vomax的测试。

(1)开环放大倍数Av的测试

按图7-8接线，在输入信号未接入前调节Wo，使Vo=0V（用数字万用表直流电压档测量）。然后，通过函数发生器接入正弦波信号Vs，其频率为f=80Hz，调整Vs的幅度使输出电压Vo=5V （用数字万用表交流电压档测量）再测量此时对应的输入电压Vi，将测量数据填入表7-7中。由下式可算得Av;

(2)最大输出电压Vomax的测试

按图7-9接线，输入正弦信号Vi，其频率f=80Hz，用示波器的CH2探头监测Vo，CH1（用作X轴信号）监测Vi，增大输入信号直到示波器上观察到放大器进入非线性区（图7-9所示曲线）为止，从示波器上读出正负Vomax值，并填入表7-7中。

表7-7 开环放大倍数Av和最大输出电压Vomax的测试

3．反相比例运算

按图7-10接线，用数字万用表直流电压档进行测量。先将输入端接地，调节Wo，使Vo=0V，然后，将输入端与RW1连接，调节RW1使用权Vi为表7-8所给出的值，同时测量对应的Vo值，并填入表中，理论计算Vo/Vi=R F3/R5

图7-10反相比例运算电路

4．加法运算

按图7-11接线，用数字万用表直流电压档进行测量，调节RW1和RW2，使Vi1和Vi2分别为表7-9所给出的值，同时测量对应的Vo值，并填入表中。

图7-11 加法运算测试电路

4．减法运算

按图7-12接线，用数字万用表直流电压档进行测量，调节RW1和RW2，使Vi1和Vi2分别为表7-10所给出的值，同时测量对应的Vo值，并填入表中。

图7-12 减法运算测试电路

5．积分运算

按图7-12（a）接线，用函数发生器输入方波信号Vi=3V，f=2KHz，用双踪示波器观察Vi和Vo并绘入图7-12（b）中。