基本运算电路设计实验报告

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

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：

1212

12121

2

=(

)

f

o I I f f f o I I I I I u u u R R R R R u u u R R ++=-=-+

当R1=R2时，

121

()

f o I I R u u u R =-

+，输出电压与Ui1，Ui2之和成正

比，其比例系数为1f

R R ，电阻R ’=R1//R2//Rf 。

2、减法器（差分放大电路）

专业：机械电子工程 姓名：许世飞

学号： 日期： 桌号：

11o

I f

u u

u u R R ----=

由于虚短特性有：2

3

23

321231

1233211

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I f

f o I I f

f o I I f u u u R R R R R R u u u R R R R R R R R R u u u R R R -+==

?+??

=+

- ?+??===-=因此解得：时，有可见，当时，输出电压等于出入电压值差。

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。

主要仪器设备：信号源、示波器、实验箱、电源。

实验步骤与结果记录：

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) 调出峰值三角波和峰值方波，送示波器验证。

4) vS1输入峰值三角波，vS2输入峰值方波，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，在输入电压峰值为和时，反相放大了10倍，符合理论推导结果。

差分电路（减法器）：

仿真结果：

设输入电压为和，输出电压为13V，放大倍数为10倍，实现了减法功能。

积分电路将方波转化为三角波：

仿真：

T=10τ时，

T=τ时，

T=时，

实验结果：

T=τ时，

T=时，

相比例运算电压传输特性（电压跟随器）

思考题：

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。

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。

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。

在积分运算电路中，当选择Vs＝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。