基本运算电路设计实验报告.docx
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基本运算电路设计实验报告
基本运算电路设计实验报告
专业:
机械电子工程
姓名:
许世飞
学号:
日期:
桌号:
实验报告
课程名称:
电路与模拟电子技术实验指导老师:
成绩:
__________________
实验名称:
基本运算电路设计实验类型:
_______同组学生姓名:
__________
一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)
三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)
七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1.掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。
2.掌握基本运算电路的调试方法。
3.学习集成运算放大器的实际应用。
二、实验内容和原理(仿真和实验结果放在一起)
1、反相加法运算电路:
当R1=R2时,
,输出电压与Ui1,Ui2之和成正比,其比例系数为
,电阻R’=R1//R2//Rf。
2、减法器(差分放大电路)
由于虚短特性有:
3、由积分电路将方波转化为三角波:
电路中电阻R2的接入是为了抑制由IIO、VIO所造成的积分漂移,从而稳定运放的输出零点。
在t<<τ2(τ2=R2C)的条件下,若vS为常数,则vO与t将近似成线性关系。
因此,当vS为方波信号并满足Tp<<τ2时(Tp为方波半个周期时间),则vO将转变为三角波,且方波的周期越小,三角波的线性越好,但三角波的幅度将随之减小。
4、同相比例计算电压运算特性:
电压传输特性是表征输入与输出之间的关系曲线,即vO=f(vS)。
同相比例运算电路是由集成运放组成的同相放大电路,其输出与输入成比例关系,但输出信号的大小受集成运放的最大输出电压幅度的限制,因此输出与输入只在一定范围内是保持线性关系的。
三、主要仪器设备:
信号源、示波器、实验箱、电源。
四、实验步骤与结果记录:
1、反相加法运算电路:
1)按设计的运算电路进行连接。
2)静态测试:
将输入接地,测试直流输出电压。
保证零输入时电路为零输出。
3)调出0.2V峰值三角波和0.5V峰值方波,送示波器验证。
4)vS1输入0.2V峰值三角波,vS2输入0.5V峰值方波,用示波器双踪观察输入和输出波形,确认电路功能正确。
记录示波器波形(坐标对齐,注明幅值)。
仿真电路图:
仿真结果:
实验所得示波器波形:
观察仿真图像,电压都为负值,最低点为-7V,在输入电压峰值为0.2V和0.5V时,反相放大了10倍,符合理论推导结果。
2、差分电路(减法器):
仿真结果:
设输入电压为1.5V和0.2V,输出电压为13V,放大倍数为10倍,实现了减法功能。
3、积分电路将方波转化为三角波:
仿真:
T=10τ时,
T=τ时,
T=0.1t时,
实验结果:
T=τ时,
T=0.1t时,
4、相比例运算电压传输特性(电压跟随器)
思考题:
(1)什么是集成运算放大器的电压传输特性?
输入方式的改变将如何影响电压传输特性?
不同频率的输入信号经过放大器得到一定的输出,两者之间的关系式曲线就反映了该放大器的电压传输特性。
电压传输特性受电路影响。
(2)集成运算放大器的输入输出成线性关系,输出电压将会无限增大,这话对吗?
为什么?
不对。
输出时会存在饱和电压。
(2)实验中信号的频率不一样是否对实验的结果有影响?
有影响。
信号频率不同不能生成稳定波形。
(3)基本运算电路,没有输出信号,输出端电压接近饱和,为什么?
怎样处理?
频率不在正常工作范围内。
减小信号频率。
(4)在积分运算电路中,当选择Vs=0.2V时,若用示波器观察υo(t)的变化轨迹,并假定扫速开关置于“1s/div”,Y轴灵敏度开关置于“2V/div”,光点一开始位于屏幕左上角,当开关S2由闭合转为打开后,电容即被充电。
试分析并画出Vo随时间变化的轨迹。
若采用电解电容时,电解电容的正负极该如何接?
(5)为防止出现自激振荡和饱和失真,应用什么仪器监视输出电压波形。
用示波器监视输出电压波形。
(6)在基本运算电路中,当输入信号为正弦波、方波或直流信号等不同形式时,应分别选择什么仪器来测量其幅度?
正弦波:
示波器看波形,毫伏表测幅度;方波:
示波器看波形,直接用示波器测幅度;直流信号:
万用表。
(7)实验中,若测得运放静态输出电压为+14V(或不为0),其根本原因是什么?
应如何进一步调试?
可能是没有构成负反馈,输入电阻与反馈电阻断开。
此时应检查线路是否接错,元件是否出现问题,然后再测量静态输出,为零后再加入信号。