实验一模拟运算放大电路(一)

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：电子线路实验

第一次实验

实验名称：模拟运算放大电路（一）

同组人员：实验时间：10 年 4 月7 日

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：

反相比例运算电路：

减法运算电路：

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

由题意，要使|A V |=10，Ri>10K Ω，即1/10F R R =,1R >10 K Ω, 取1R =15 K Ω，则F R =150 K Ω, 1//13.6F R R R =≈ K Ω

（3） 仿真结果

2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V |=11，Ri>100K Ω，将设计过程记录在预习报告上； （1）原理图

（2）参数选择计算

由题意，要使|A V |=11，Ri>100K Ω，

111/11,/10F F R R R R ∴+==

2121210

//10011

i F R R R R R R R R k =+=+=

+>Ω 取1R =110 K Ω，2R =100 K Ω，F R =1.1M Ω，R=110

11R =100 K Ω

（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

上图为差分运算电路，输出

30211231

31123

2(1)2,(1)3,0

F F i i F F R R R V V V R R R R R R R R R R R R =+

-+=+=+∴=

现要使V O = -2V i1 + 3V i2

即使

31123

2,(1)3,F F R R R

R R R R =+=+ 20R ∴=

取1R =10 K Ω ， F R =20 K Ω ， 3R =51 K Ω （3）仿真结果

1i V 2i V 1i V ，2i V 双踪显示：

输出：

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。

Vi/V V O/V Avf

测量值

理论值 -2 14.29 -7.175 -10 -0.5 5.087 -10.174 -10 0.5 -5.203 -10.406 -10 2

-13.26

-6.63

-10

实验结果分析：

在输入i V 较小时，从表中数据可看出，运放的闭环电压放大倍数Avf 的测量值和理论值比较接近，误差在5%以内，而当增加i V 时，Avf 的测量值和理论值相差较大，达到了40%。

这是因为当()V V +--较大时，Avf ()V V +-->OPP U =CC V =15V,故运放不再工作在理想线性区，此时放大倍数不再满足线性关系。

(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

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 0.2 -1.78

1KHZ

-8.9

-10

实验结果分析：

实验时，算得输出最大电压为2V （有效值），故输出不失真，用光标法测得输出电压即可。 计算发现实验值和理论值有一定误差，主要是波线本身比较粗，加上测量精度不高，因此产生少许误差。

(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

出电压值。 正电源电压（V ）

负电源电压（V ）

正最大不失真输出电压（V ）

负最大不失真输出电压（V ）

15

-15

14.8

-13.2

实验结果分析：

理论上，最大不失真输出电压值比电源电压小1~2V 左右，从表中测得数据可看出，符合。

(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：

由公式知，电路输入信号最大不失真范围是( 1.5~1.5)||

op p ip p vf V V V A --=

≈-

和横坐标符合，转折点的纵坐标值也满足最大不失真的条件。 斜率即放大倍数，算得K ≈9.82,和理论值10很接近。

(V) 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

正电源电压（V ）

负电源电压（V ）

正最大不失真输出电压（V ）

负最大不失真输出电压（V ）