厦门大学电子技术实验八集成运算放大器的运用运算器.docx
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厦门大学电子技术实验八集成运算放大器的运用运算器
实
验
报
告
实验名称：
实验八集成运算放大器的运用——运算器
系别：
班号：
实验组别：
实验者姓名：
学号：
实验日期：
实验报告完成日期：
指导教师意见：
一、实验目的
1.熟悉集成运算放大器的性能和使用方法
2.掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路
二、实验原理
集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。
若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。
例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。
本实验采用TL082型集成运算放大器，其管脚如图1所示。
注意：
在使用过程中，正、负电源不能接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。
1、反相放大器：
在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：
由上式可知：
闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值RF/R1。
电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。
当取RF=R1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即：
。
此时反相放大器起反向跟随器的作用。
2、同相放大器：
在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为：
3、电压跟随器：
电路如图4所示，它是在同相放大器的基础上，当R1→∞时，Avf→1，同相放大器就转变为电压跟随器。
它是百分之百电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。
图4中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象，为了避免发生这种现象，通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。
并令R2=R1||Rf=9.1KΩ。
3、反相加法器：
在理想条件下，输出电压为：
，当R1=R2时，上式简化为：
。
4、减法器：
在理想条件下，若R1=R2，RF=R3时，输出电压为：
若RF=R1,，则VO=VI2-VI1，故此电路又称模拟减法器。
5、积分器：
输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容两端的初始电压为零，则输出电压为：
当Vi（t）是幅值为Ei的阶跃电压时，
此时，输出电压VO（t）随时间线性下降。
当Vi（t）时峰值振幅为ViP的矩形波时，VO（t）的波形为三角波。
如图8（b）所示，根据上式，输出电压的峰峰值为：
在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF，其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。
但是RF的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF不宜取太小，一般取100KΩ为宜。
三、实验仪器
1.示波器一台
2.函数发生器一台
3.数字万用表一台
4.电子学实验箱一台
5.交流毫伏表一台
四、实验内容及数据
1.反相放大器：
（1）按图2搭接电路，先测量RF=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算得AVF=-10.29
（2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表1，并计算电压放大倍数AVF
（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上画出输入输出波形。
在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF
表一反相放大器测量表
直流（V）
交流（V）
波形
Vi
Vo
Av
Vip-p
Vop-p
AV
反相放大器
0.783
-8.098
-10.34
1.57
16.5
10.5
反相，图9、图10
放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：
图9实验中观察到的波形
2.同相放大器：
（1）按图3搭接电路，测量RF=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算AVF=11.29
（2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表中，并计算电压放大倍数AVF
（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当Vip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察VI和VO，在同一时间坐标上划出输入输出波形。
输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF
直流（V）
交流（V）
波形
Vi
Vo
Av
Vip-p
Vop-p
AV
同相放大器
0.783
8.885
11.34
1.54
18.1
11.75
同相，图11、图12
表二同相放大器测量表
放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：
图11实验中观察到的波形
3.加法器：
（1）根据图6电路，求出R3=4.76KΩ。
并测量得R1=9.747KΩ，R2=9.921KΩ，R3=4.602KΩ。
（2）搭接电路；VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压Vi2p-p=400mV（f=1kHz）
（3）用数字表DCV、ACV分别测量VO，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。
表三反相加法器测量表
Vi1
Vi2p-p
Vo
波形
DCV
ACV
反相加法器
0.2
0.4
-2.004V
1.469V
反相，图13、14
图13反相加法器实验波形
4.减法器：
（1）根据上面的图，R1=9.952KΩ，R2=9.953KΩ，R3=102.23KΩ
（2）按图搭接电路；VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压VI2P-P=400mV（f=1kHz）
（3）用数字表DCV、ACV分别测量VO，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。
表四减法器测量表
Vi1
Vi2p-p
Vo
波形
DCV
ACV
减法器
0.2
0.4
-1.981V
1.498V
同相，图15、16
图15减法器实验波形
5.积分器：
（1）按图8搭接实验电路；
（2）从信号发生器输出方波信号作Vi，频率f=1kHz，用双线示波器同时观察Vi和VO的波形。
要求Vip-p=1V，占空比1/2。
在同一时间坐标上画出输入、输出波形，并定量记下Vi、VO和周期T，并与理论计算Vop-p进行比较。
图15实验波形图
Vip-p=1.030V，VOp-p=2.61V，T=999.0μs
5、实验总结
1、在测量过程中要注意观察输出端波形，不应有削波失真或自己干扰现象。
2、计算时注意测量所得的值为峰峰值还是有效值。
3、接运算放大器时要注意不要使其管脚短路。
4、本实验中的误差来源：
运算放大器不是理想运放，实验中所用到的万用表、示波器的系统误差，桌面的振动等因素对示波器的干扰等。
5、
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