模电实验九 积分与微分电路.docx

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模电实验九积分与微分电路

实验九积分与微分电路

一、实验目的

1.掌握微积分电路的工作原理及其计算方法。

2.掌握微积分电路的测试分析方法。

3.进一步加强电路的调整测试及其实验报告写作能力。

二、实验仪器

1.数字万用表

2.信号发生器

3.示波器

4.交流毫伏表

5.直流稳压电源

三、预习要求

1.分析微积分的实验电路图，若输入正弦波，输出与输入的相位差是多少？

当输入信号为100HZ,有效值为2V时，输出Uo=？

2.在微积分电路中，若输入是方波时，输出与输入的相位差是多少？

当输入信号为160HZ幅值为1V时，输出Uo=？

四、实验原理

集成运放可以构成积分及微分运算电路，如图5-9-1所示。

（a）积分电路（b）微分电路

图5-9-1微积分电路

微分电路的运算关系：

uo=-RC（dui/dt）

积分电路的运算关系：

uo=-1/RC（∫uidt）

五、实验内容

1、积分电路

按照图5-9-1（A）连接积分电路，检查无误后接通+12V和V直流电源。

（1）取Ui=-1V，用示波器观察波形Uo，并测量运放输出电压的正向饱和电压值。

由上面的实验电路图，可得运放输出电压的正向饱和电压值为11.108V。

（2）取Ui=1V，测量运放的负向饱和电压值。

实验电路图的截图如下所示：

由上图可得，运放的负向饱和电压值为-11.108V

（3）将电路中的积分电容改为0.1μF,Ui分别输入1kHz幅值为2V的方波和正弦信号,观察Ui和Uo的大小及相位关系,并记录波形,计算电路的有效积分时间.

（3）改变电路的输入信号的频率,观察Ui和Uo的相位,幅值关系。

实验电路图如下所示：

相位关系为：

1.输入方波时，相位如图所示，上升沿过后电容开始放电，下降沿过后电容开始充电。

2.输入正弦波时，输出是与输入相位相差π/2，与理论值一致。

由上表可知：

随着输入信号频率的升高，输出信号的幅值逐渐增大。

由截图分析可得相位始终与输入相差π/2。

2、微分电路

实验电路如图5-9-1（b）所示。

（1）输入正弦波信号，f=500Hz，有效值为1V，用示波器观察Ui和Uo的波形并测量输出电压值。

（2）改变正弦波频率（20Hz--40Hz），观察Ui和Uo的相位、幅值变化情况并记录。

F（Hz）

20

25

30

35

40

Ui（mV）

706.887

706.887

706.902

706.91

706.897

Uo（mV）

88.832

111.072

133.287

155.501

177.716

（3）输入方波，f=200Hz，U=±5V，用示波器观察Uo波形。

并重复上述实验。

下图为输入信号为+5V时的电路图：

下图为输入信号为-5V时的电路图：

（4）输入三角波，f=200Hz，U=±2V，用示波器观察Uo波形。

重复上述实验。

下图为输入信号为+2V时的电路图：

下图为输入信号为-2V时的电路图：

3、积分—微分电路

实验电路如图5-9-2所示。

图5-9-2积—微分电路

（1）输入f=200Hz，U=+-6V的方波信号，用示波器观察Ui和Uo的波形并记录。

（2）将f改为500Hz，重复上述实验。

六、实验报告

1、整理实验中的数据及波形，总结积分、微分电路特点。

微分电路可以将方波变换为尖脉冲，可用来去窄脉冲；

积分电路可以将方波变为三角波，将矩形波变换为锯齿波，可以用来取宽脉冲。

2、分析实验结果与理论计算的误差原因。

由于波形发生器不可能产生理想的波形，所以实验有误差。