实验九积分与微分电路

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实验九积分与微分电路

学院:信息科学与技术学院专业:电子信息工程

:刘晓旭

学号:2011117147

一.实验目的

1.掌握集成运算放大器的特点、性能及使用方法。

2.掌握比例求和电路、微积分电路的测试和分析方法。

3.掌握各电路的工作原理和理论计算方法。

二.实验仪器

1.数字万用表2.直流稳压电源3.双踪示波器4.信号发生器5.交流毫伏表。三.预习要求

1.分析图7-8 实验电路,若输入正弦波,u o 与u i 的相位差是多少?当输入信号为100Hz、有

效值为2V时,u o =?

2.图7-8 电路中,若输入方波,u o 与u i 的相位差?当输入信号为160Hz幅值为1V时,输出

u o =?

3.拟定实验步骤,做好记录表格。

四.实验原理

集成运放可以构成积分及微分运算电路,如下图所示:

微积分电路的运算关系为:

五.实验内容:

1.积分电路

按照上图连接积分电路,检查无误后接通+12,-12V直流电源。

(1)取U i=-1v,用示波器观察波形u0,并测量运放输出电压的正向饱和电压值。

(2)取U i=1V,测量运放的负向饱和电压值。

(3)将电路中的积分电容改为改为0.1uF,u i分别输入1KHz幅值为2v的方波和正弦信号,观察u i和u o的大小及相位关系,并记录波形,计算电路的有效积分时间。

(4)改变电路的输入信号的频率,观察u i和u o的相位,幅值关系。

2.微分电路

实验电路如上图所示。

(1)输入正弦波信号,f=500Hz,有效值为1v,用示波器观察u i和u o的波形并测量输出电压值。

(2)改变正弦波频率(20Hz-40Hz),观察u i和u o的相位,幅值变化情况并记录。

(3)输入方波,f=200Hz,U=5V,用示波器观察u0波形,并重复上述实验。

(4)输入三角波,f=200Hz,U=2V,用示波器观察u0波形,并重复上述实验

3.积分-微分电路

实验电路如图所示

(1)输入f=200Hz,u=6V的方波信号,用示波器观察u i和u o的波形并记录。

(2)将f改为500Hz,重复上述实验。

解答:

1.(1)取U i=-1v,用示波器观察波形u0,并测量运放输出电压的正向饱和电压值

电路仿真图如下图所示:

积分电路的运算关系:

可得运放输出电压的正向饱和电压值为11.108V。(2)ui= 1V,测量运放的负向饱和电压值。

可得运放输出电压的正向饱和电压值为11.108V。

(3)将电路中的积分电容改为改为0.1uF,u i分别输入1KHz幅值为2v的方波和正弦信号,观察u i和u o的大小及相位关系,并记录波形,计算电路的有效积分时间。

当为输入信号为方波时,输出为三角波,波形如下图:

当输入为正弦波时,有积分电路的关系可知,其电路输出也为正弦波,波形如下图所示:

由示波器观察可知,其输出波形的幅值比输入波形要小,相位落后π/4个周期。

有示波器可求得电路的有效积分时间为:0.025s,如下图所示:

测量上升或者下降的时间即可求出有效积分时间。

(4)改变电路的输入信号的频率,观察u i和u o的相位,幅值关系。

随着频率的增加,Vi与Vo的幅值减小,相位几乎不变。

2(1)输入正弦波信号,f=500Hz,有效值为1v,用示波器观察u i和u o的波形并测量输出电压值。

电路仿真原理图如下图所示:

输入正弦波信号,用示波器观察输出电压波形,如下图所示:

测得输出电压值为:2.22v

(2)改变正弦波频率(20Hz-40Hz),观察u i和u o的相位,幅值变化情况并记录。

随着频率的增加,Vi与Vo的幅值增大,相位差不变。

(3)输入方波,f=200Hz,U=5V,用示波器观察u0波形,并重复上述实验.

在电容前加一个电阻,可起到衰减信号的作用,之后测得的输出信号波形为:

测得的输出电压为14.156V。改变输入频率,可得:

随着输入频率增大,其输出幅值也在增大,相位差不变。

(4)输入三角波,f=200Hz,U=2V,用示波器观察u0波形,并重复上述实验。测得输出信号的波形为:

输出电压值为1.6v。改变输入频率,可得:

有图可知,随着输入频率的增加,输出波形的幅值也在随之增加,但相位差不变。3积分——微分电路

电路仿真图如下所示:

(1)输入f=200Hz,u=6V的方波信号,用示波器观察u i和u o的波形并记录。

测得输出波形如下图所示:

(2)将f改为500Hz时,输出波形为:

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由上图可知,该积分微分电路能大致恢复原始输入信号。. word

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