东南大学模电实验六模拟运算放大电路二.docx
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东南大学模电实验六模拟运算放大电路二
东南大学电工电子实验中心
实验报告
学号：
姓名：
第六次
实验名称：
模拟运算放大电路
（二）
提交报告时间：
2011年05月07日
完成名次：
成绩：
审批教师：
2011年月日
学习目标：
1、掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法
2、掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法
3、了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响
预习思考：
1、根据29页实验内容1的指标要求设计电路并确定元件参数。
（a）设计电路图
（b）设计过程：
见实验内容的设计基础
取R=10kΩ,Rf=100kΩ,Rp=R//Rf=10kΩ//100kΩ,C=0.1
2、在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？
若能的话，电容量怎样取？
答：
可以，电容应该取得尽量大一些，使1/2
<<方波信号频率
3、对于29页实验内容2试根据数据手册中的相关参数计算
a）当R1=1kΩ，RL分别为1kΩ和10kΩ时最大允许输出电流值为多少
b）当R1=100Ω，RL分别为100Ω和1kΩ时最大允许输出电流值为多少
c）当R1=1kΩ、RL为1kΩ，输入电压Vi为0.5V、1V和3V时，计算负载电阻RL的取值范围。
答
4、设运算放大器为双电源供电，最大输出电压为±VOM，试根据精密全波整流电路的原理，推导图10-2的传输特性曲线，写出推导过程并画出传输特性曲线。
答:
当输入vi>0时，二极管D1导通、D2截止，故vo1=vN=vi。
运放A2为差
分放大器由叠加原理知vo=（-2R/2R）vi+（1+2R/2R）vi=-vi+2vi=vi
当输入vi<0时，二极管D2导通D1截止，此时运放A1为同相比例放
大器，所以
Vo1=vi（1+R/R）=2vi，同样由叠加原理可得运放A2的输出为
vo=vo1（-2R/R）+vi（1+2R/R）=-4vi+3vi=-vi
故最后可将输出电压表示为
Vo=
传输特性曲线如下：
必做实验：
1、试用
设计一个满足下列要求的基本积分电路：
输入为Vip-p=1V,f=10kHz的方波（占空比为50%）。
设计R,C值、测量积分输出电压波形：
改变f值观察波形变化，并找出当f接近什么值得时候，电路近似一个反相比例运算电路。
设计图见预习思考题1
（a）元件参数计算：
fc=1/（2
RfC）=1/（2
*100*103*0.1）=15.9Hz
（b）波形验证：
输入f=10kHz的方波
输入f=20Hz的方波
（c）实验结果分析：
当输入频率接近20Hz时电路近似一个反相比例运算电路。
与计算值相符。
2.用
组成一个同相型电压电流转换电路，并完成表中所列数据的测量。
完成表6-1中的实验，并对的实验结果进行分析同时与预习思考题中计算的理论值进行比较。
实验电路图如下：
其中V=15V，表中要求测量I的值，考虑电流表的不便，改为测R的电压，用R上测得的电压除以R就是I的值。
（a）实验数据记录
Vi
RL
IL/mA（测量值）
IL/mA（计算值）
RLmax（测量值）
RLmax（计算值）
0.504V
1kΩ
0.504
0.504
27.46kΩ
27kΩ
10kΩ
0.504
0.504
20kΩ
0.504
0.504
27kΩ
0.504
0.504
33kΩ
0.419
0.504
1.000V
470kΩ
1.000
1.000
13kΩ
13kΩ
1kΩ
1.000
1.000
3.3kΩ
1.000
1.000
4.7kΩ
1.000
1.000
10kΩ
1.000
1.000
12kΩ
1.000
1.000
3.007V
470kΩ
3.007
3.007
3.44kΩ
3.7kΩ
1kΩ
3.007
3.007
3.3kΩ
3.007
3.007
4kΩ
2.811
3.007
（b）实验结果分析：
由上面的结果可以发现，当RL较小时输出电流和理论值十分接近，但是当RL较大事输出电流会明显减小，偏离理论值。
根据预习思考题，当输入
所以当RL=33kΩ，4kΩ时不满足。
测量得到的RLmax和计算得到的值误差较小，说明计算正确。
2、精密半波整流电路：
（I）依照图10-1所示连接电路，元件参数：
R1=R2=10KΩ，电源电压±10V，二极管为1N4148。
10-1精密半波整流电路图
（II）Vi输入一个频率为100Hz的正弦交流信号，有效值分别为5V、1V、10mv，用示波器观察输入输出信号波形，用毫伏表测量Vo值，对列表记录测量，并对结果进行分析比较。
（a）输入输出波形图
（1）输入信号有效值为5V
（2）输入信号有效值为1V
（3）输入信号有效值为10mv
（b）实验数据记录
Vi
5V
1V
10mv
Vo
3.82V
0.42V
4.38mv
（III）用示波器的X-Y显示方式测试该电路的电压传输特性，调节Vi幅度，找出输出的最大值Vomax。
3、精密全波整流电路：
（I）图10－2的精密全波整流电路和传输特性曲线修正为下图。
图中R=10KΩ，电源电压±10V，二极管为1N4148
（II）搭接电路，重复半波整流电路（II）和（III）的内容。
（a）实验波形图：
（1）输入信号有效值为5V
（2）输入信号有效值为1V
（3）输入信号有效值为10mv
传输特性曲线
（b）实验数据记录
Vi
5V
1V
10mv
Vo
2.74V
0.525V
4.96mv
（c）实验结果分析：
在精密全波整流电路中，发现当输入信号有效值为5V时，输出波形出现了“毛刺”，是因为“全波整流”中输入过大而造成幅值变低。
精密全波整流的电压传输特性曲线是不对称的，第四象限内的电压特性曲线并不与第一象限的曲线对称。
这是因为对于全波整流电路而言，实际的运放输出电压，
当Vi<0时,｜Vo｜<=Vom,Vo1=2Vi（｜Vi｜<0.5Vom）Vo1=-Vom（｜Vi｜>0.5Vom）所以
Vo=-Vi（｜Vi｜<0.5Vom）
Vo=2Vom+3Vi（｜Vi｜>0.5Vom）
思考题
1.在图6-1所示基本积分电路中，为了减小积分误差，对运放的开环增益、输入电阻、输入偏置电流及输入失调电流有什么要求？
答:
应选用开环增益大，输入电阻大，输入偏置电流小，输入失调电流小的运放。
2.在图6-9所示电压电流转换电路中，设Vom=6V,Vi=1VR1=1,试求满足线性转换所允许的RLmax?
答：
根据公式
计算得RL<=5kΩ
3若将图10-1电路中的两个二极管均反接，试问：
电路的工作波形及电压传输特性将会如何变化？
答：
电路的输出波形将变化：
将输入的正半周的波形反相同比例输出，负半轴输出为零。
电压传输特性则与原来曲线相对纵轴对称。
4.精密整流电路中的运放工作在线性区还是非线性，为什么？
答：
线性区，因为运用的虚短和虚短的概念。
注意事项：
1、在完成积分器实验时，输入方波不能含直流成分。
2、测量传输特性时示波器选择X—Y工作方式，Vi接X通道，Vo接Y通道，垂直耦合方式选择DC档，注意示波器坐标原点的位置，以准确读取各项参数
3、数字存储示波器在显示小信号时干扰比较大，可在采样菜单中选择“平均”以提高波形显示清晰度。
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