模拟运算电路三.docx

模拟运算电路三.docx

《模拟运算电路三.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟运算电路三.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

模拟运算电路三

实验五模拟运算电路（三）

一、实验目的

1、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。

2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法。

二、实验原理

三、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。

参数名称

参数值

参数意义及设计时应该如何考虑

直流参数

输入

失调电压VIO

输入

偏置电流IIB

输入

失调电流IIO

失调电压温漂αVIO

共模抑制比KCMR

开环差模

电压增益AVD

输出

电压摆幅VOM

差模输入电阻RID

输出电阻RO

交流参数

增益带宽积G.BW

转换速率SR

极限参数

最大差模

输入电压VIOR

最大共模

输入电压VICR

最大输出电流IOS

最大电源电压VSR

2、根据教材24页实验内容4的指标要求（指标要求以本节实验部分修改的为准），设计电路并确定元件参数，同时估算该电路的最大不失真输出电压范围，下限频率、上限频率，并和双电源供电的比例运算电路做一个简单的比较。

答：

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，RF=100kΩ，RL＝220Ω，RP＝10k//100kΩ。

按图连接电路，测量最大不失真输出电压，并和实验一数据进行比较，分析数据不同的原因。

（提示：

考虑运算放大器的最大输出电流）

负载

RL=100KΩ

RL=220Ω（改为196）

无扩流

有扩流

正电源电压（V）

15

15

15

正最大不失真输出电压（V）

14.0

4.4

13.6

负电源电压（V）

-15

-15

-15

负最大不失真输出电压（V）

-13.0

-4.6

-12.2

RL=100KΩ,最大不失真电压对比：

RL=196Ω,最大不失真电压对比（无扩流）：

RL=196Ω,最大不失真电压对比（有扩流）：

实验结果分析：

（II）将电路改成下图所示，这样可以通过三极管实现扩流，将输出电流由运放的25mA增加到500mA，重复（I）的实验，并对实验数据进行比较和分析（本内容可以选做）

（III）保持Vi＝0.1V不变，改变输入信号的频率，在输出不失真的情况下，测出上限频率fH并记录此时的输入输出波形，测量两者的相位差，并做简单分析。

1）输入输出波形图

2）

上限频率fH

（KHz）

相位差

t（μs）

T（μs）

Φ=t/T×360o

88

7.6

11.6

滞后235.9

3）实验结果分析：

（IV）将输入正弦交流信号频率调到前面测得的fH，逐步增加输入信号幅度，观察输出波形，直到输出波形开始变形（看起来不象正弦波了），记录该点的输入、输出电压值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析，并和手册上的转换速率值进行比较。

1）输入输出波形图

2）

频率

输入信号ViPP

输出信号VOPP

dVO/dt

88

0.450

3.12

0.55

3）实验结果分析：

（V）输入信号改为占空比为50%的双极性方波信号，调整信号频率和幅度，直至输出波形正好变成三角波，记录该点输出电压和频率值，根据转换速率的定义对此进行计算和分析（这是较常用的测量转换速率的方法，此项内容选做）

1）输入输出波形图

二张图对比：

2）

频率

输入信号ViPP

输出信号VOPP

dVO/dt

13

5.36

27.6

0.717

3）实验结果分析：

（VI）RF改为10kΩ，自己计算RP的阻值，重复（III）（IV）。

列表比较前后两组数据的差别，从反相比例放大器增益计算、增益带宽积等角度对之进行分析。

并总结在高频应用中该如何综合考虑增益带宽积和转换速率对电路性能的影响。

重复（III）：

保持Vi＝0.1V不变，改变输入信号的频率，在输出不失真的情况下，测出上限频率fH并记录此时的输入输出波形，测量两者的相位差，并做简单分析。

1）输入输出波形图

2）此时Rp=，

上限频率fH

（KHz）

相位差

t（μs）

T（μs）

Φ=t/T×360o

650

1.06

1.54

滞后247

3）实验结果分析：

重复（IV）：

1）输入输出波形图

2）

频率

输入信号ViPP

输出信号VOPP

dVO/dt

650

1012

0.516

0.671

3）实验结果分析：

2、24页实验内容4，具体内容改为：

（I）设计一个单电源交流放大器，输入电压≤1V，Avf=5，fL≤10Hz，fH≥100kHz，输入电阻大于100kΩ，输出电阻小于100Ω。

（带宽设计时可参考单级放大器实验）

1）设计图

2）设计过程

（II）测量并记录V+、V-、Vo的值；

V+

V-

Vo

7.47

7.54

7.53

（III）在输入端加入0.1V、1kHz的正弦交流信号，观察并记录输入输出波形，测量Vo值，计算Avf；

1）输入输出波形图

2）

Vipp

Vopp

Avf

0.104

0.56

5.4

（IV）用示波器观察C3两端波形（示波器输入耦合方式置于“DC”档），分析直流分量；

1）C3之前波形

2）C3之后波形

3）实验结果分析

（V）自拟方案测量输入、输出电阻值、上限频率、下限频率。

下限频率

上限频率

带宽

3Hz

185KHz

五、思考题

1、单电源运放用来放大交流信号时，电路结构上应满足哪些要求？

若改用单一负电源供电，电路应做何改动？

答：