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：模电实验

第 1 次实验

实验名称：模拟运算放大电路（一）

院（系）：电子科学与工程专业：电子科学与技术

姓名：王颖瀛学号：06A12502 实验室: 105 实验组别：

同组人员：实验时间：2014年 4 月日评定成绩：审阅教师：

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：

1、比例运算电路

反向比例运算器：放大系数为A u=-R F/R1 （如下图所示）

即U o=-（R F/R1）U i

式中负号表示输入电压与输出电压之间相位相反，实现了反相运算的功能。

2、电压传输特性曲线

双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y方式进行直接观察。

示波器X-Y方式直接观察法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以测量相关参数。

3、电压增益(电压放大倍数A u)

电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。实验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要注意表笔的正负。

交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器测量输入电压Vi (有效值)或Vim(峰值)或Vip-p（峰-峰值）与输出电压Vo(有效值)或Vom(峰值)或Vop-p （峰-峰值），再通过计算可得。

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

电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。输入直流信号 Vi分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同 Vi时的 Vo值，列表计算 Avf并和理论值相比较。其中 Vi通过电阻分压电路产生。

仿真结果

Ui=2V:

Ui=0.5V

Ui=-0.5V

Ui=-2V

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

电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ

（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

（3）仿真结果

U0=-2*V1+3*V2=-2*2+3*3

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，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。

实验结果分析：

在误差范围内，反向比例放大器实现其功能。

(II)Vi输入0.2V、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

b）交流反相放大电路实验测量数据

此输出不失真，对于交流信号，运放同样具有放大作用。

(III)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

当电源电压为±15v时，正负不失真电压应该比电源电压小1至2伏特，表中数据符

合实际情况。

(IV)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（请在图中标出斜率和转折点值）

b) 实验结果分析：

上图中拐点电压，即为区分放大器工作在线性区与非线性区的电压。在线性工作区，放大器的放大倍数与理论值相差很小，在非线性区则不然。

电源电压改为12V，重复(III)、(IV)，并对实验结果结果进行分析比较。

a）自拟表格记录数据

b) 实验结果分析：

2、24页内容3-(2)，其中方波信号从示波器的校准信号获取，模拟示波器V i1为1KHz、1V

的方波信号，数字示波器V i1为1KHz、5V的方波信号，实验中如波形不稳定，可微调V i2的频率。

a）双踪显示输入输出波形图

b) 实验结果分析：

3、选做实验：

按图5-1连接电路，电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，R F=100 kΩ，R L＝100 kΩ，R P＝10k//100kΩ。将输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值；如果不为0，按照预习思考题中的电路接入调零电路，调节电位器R W，使运放输出电压为零。分析如果不调零1—（I）的实验结果会增加多少误差，以及如果不调零对必做实验内容1—（II）的结果有没有影响。

a）自拟表格记录数据

b) 实验结果分析：

五：实验思考题

1、理想运放有哪些特点？

答：“虚短”“虚断”，开环增益无限大，开环带宽无限，失调及其漂移为0，共模抑制比无穷大。

2、运放用作模拟运算电路时，“虚短”“虚断”能永远满足吗？试问，在什么条件下“虚短”“虚断”将不再存在？

答：不能。

在深度负反馈条件下才能满足虚短虚端，如果不是深度负反馈，则虚短虚断不再存在。