东南大学模电实验报告-实验一-运算放大器的基本应用

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

第一次实验

实验名称：运算放大器的基本应用

院（系）：自动化学院专业：自动化

姓名：某某学号：*****

实验室: 101实验组别：

同组人员：无实验时间：2017年3月29日评定成绩：审阅教师：

实验一运算放大器的基本应用

一、实验目的：

1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法；

2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法；

3、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；

4、熟练掌握运算放大电路的增益、幅频特性传输曲线测量方法。

二、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。

参数转换速率S R TYP0.5V/μS

该参数指输出电压的变化量与发

生这个变化所需的时间之比

极限参数

最大差模

输入电压U IOR

±30V

反向和同相输入端能承受的最大电压

值。超过这个电压值运放的功能会受到

影响。

最大共模

输入电压U ICR

TYP±13V

NIN±12V

同相端与反相输入端承受的最大共模

信号电压值。超过这个值运放的共模抑

制比会显著下降，放大功能会受到影

响。

最大输出电流I OS

TYP±30mA;

MAX±40 mA

运放所能输出的电流峰值。

最大电源电压U SR±22V 运放最大电源电压。

2、设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，R L=100 KΩ，并用Multisim仿

真；

（1）仿真原理图

（2）参数选择计算

因为要求|A v|=10，即|V0/V i|= |-R F/R1|=10,故取R F=10R1,输入电阻尽量大些，取：R1=15kΩ，R F=150 kΩ, R L=100 kΩ

（3）仿真结果

当输入电压为427.083mV时，输出电压为4.263V，放大倍数为9.982，与理论值10接近。

3、设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>10KΩ，R L=100 KΩ，并用Multisim仿

真。

（1）仿真原理图

（2）参数选择计算

因为要求|A v|=11，即|V0/V i|=1+|-R F/R1|=11,故取R F=10R1,输入电阻尽量大些，取：R1=15kΩ，R F=150 kΩ, R L=100 kΩ；

（3）仿真结果

当输入电压为30.640mV时，输出电压为341.094mV，放大倍数为11.132，与理论值11接近。

三、实验内容：

1、内容一：反相输入比例运算电路各项参数测量数据

（1）下图图1.1中电源电压±15V，R1=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U i分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同U i时的U o值，列表计算A u并和理论值相比较。其中U i通过电阻分压电路产生。

Ui/V U O/V

A u

测量值理论值

-1.995 14.04 -7.038 -10 -0.504 4.997 -9.875 -10

0.505 -4.967 -9.836 -10

1.992 -1

2.67 -6.354 -10

实验结果分析：

由运放的基本性质可知，当输出电压Uo>Uom时，输出电压为Uom，由数据手册，V CC=±15V时，输出电压摆幅U OM≈±12V~±14V。故当|Ui|>1.5V时，|Uo|=12~14V; |Ui|<1.5V 时，|Uo|=10|Ui|，实验结果与理论相符。

观察数据发现，在输入电压的绝对值一定时，运放输出的正电压高于负电压，在输出电压接近电源电压时尤为明显，由于放大器及电路本身结构具有不对称性，可推断这样的结果是合理的。

（2）Ui输入0.2V（有效值）、1kHz的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时不需要接电阻分压电路。

（a）双踪显示输入输出波形图

CH1输入信号数据显示：

CH2输出信号数据显示：

（b）交流反相放大电路实验测量数据

输入信号有效值

（V）输出信号有效值

（V）

信号频率

电压增益

测量值理论值

0.14 1.33 1kHz 9.50 -10

交流反相放大电路实验测量数据

实验结果分析：

由于本人的失误，将输入的0.2V有效值看成峰值，是的真正的输入有效值为0.14V,通过对有效值为0.14V的输入的输入输出波形的分析不难发现，放大倍数9.5在10倍左右，而输入输出的波形相位差为180°，构成一个反向比例放大器，与理论结果符合；

（3）输入信号频率为1kHz的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输出电压值。

实验过程以及波形记录：

不断增大输入电压值，直到输出信号出现失真，此时，输入电压峰峰值为2.6V，输入输出波形如下：

实验结果分析：

通过查阅数据手册可知，当电源电压为±15V时，运放的最大输出摆幅范围为±12V 到±14V。实验结果表明，RL=100KΩ时，最大不失真输出电压峰值为12.20V位于12V~14V 之间符合理论值。

（4）用示波器X-Y方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性的斜率和转折点值。

（a）传输特性曲线图