模电实验八集成运放基本应用之一--模拟运算电路实验报告

实验八 集成运放基本应用之一－－模拟运算电路

班级： 姓名： 学号： 2015.12.30

一、 实验目的

1、研究由集成运算放大电路组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2、了解运算放大电路在实际应用时应考虑的一些问题。

二、 实验仪器及器件

三、 实验原理

1、反相比例运算电路

电路如图8－1所示。

图8－1 反相比例运算电路

i 1

F

O V R R V -

= 2、反相加法电路

电路如图8－2所示。

图8－2 反相加法电路

)V R R

V R R (

V i22

F i11F O +-= R 3═R 1// R 2// R F 3、同相比例运算电路

电路如图8－3(a)所示。

图8－3(a) 同相比例运算电路 图8－3(b) 电压跟随器

i 1

F

O )V R R 1(V +

= R 2═R 1// R F 当R 1→∞时，V O ═V i 即得到如图8－3(b)所示的电压跟随器。 4、差分放大电路（减法电路）

电路如图8－4所示。

)V V (R R V i1i21

F

O -=

图8－4 减法运算电路5、积分运算电路

电路如图8－5所示。

图8－5 积分运算电路

v0(t)=−

1

R1C

∫v i dt+V C(0)

t

如果v i(t)是幅值为E的阶跃电压，并设v c(0) ═0，则

v0(t)=−

1

R1C

∫Edt=−

E

R1C

t

t

四、实验内容及实验步骤

实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。

1、反相比例运算电路

1）按图8－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

2）输入f = 100Hz，V i = 0.5V的正弦交流信号，测量相应的V o并用示波器观察v o和v i的相位关系，记入表8－1。

表8－1 f = 100Hz，V i = 0.5V

v i和

v o波形

2、同相比例运算电路

1）按图8－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表8－2。

2) 按图8－3(a)中的R1断开，得图8－3(b)电路重复内容1）。

表8－2 f = 100Hz，V= 0.5V

v i和v o波形

3、反相加法运算电路

1）按图8－2连接实验电路。调零和消振。

2）输入信号采用直流信号，图8－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压V i1、V i2及输出电压V o，记入表8－3。

图8－6 简易可调直流信号源

表8－3

4、减法运算电路

1）按图8－4连接实验电路。调零和消振。

2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表8－4。

表8－4

5、积分运算电路

实验电路如图8－5所示。

1）打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。

2）调零完成后，再打开K1，闭合K2，使v c(0)=0。

3）预先调好直流输入电压V i=0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电压表测量输出电压V o，每隔5秒读一次，记入表8－5，直到V o不继续明显增大为止。

表8－5

五、实验总结

1、整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。

波形如表8－1、表8－2所示。

2、将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。

（1）反相比例运算电路

（2）同相比例运算电路

（3）反相加法运算电路

（4）减法运算电路

（5）积分运算电路

误差分析：从表中数据对比可以看出，理论值和测量值有一定的偏差，但是在可以接受的范围内。

误差原因：1.由于实验设备使用时间的关系，实验电路板的电阻的实际阻值和标注的阻值存在误差，电路中的其他元件老化等对电路也有一定的误差；

2.由于我们测量时集成运放等元器件一直处于工作状态，长时间的工作也会对数据的测量产生一定的影响；

3.在用万用表测量实验数据时，首先万用表本身存在误差，其次在测量有些数据时。万用表显示的数值一直在跳动难以稳定，这也对数据的读出造成不能忽视的影响。