最新实验六比例求和运算及其微积分电路

实验六比例求和运算及其微积分电路

实验六 比例求和运算及微积分电路

实验内容及步骤

1 ．搭接电压跟随器并验证其跟随特性。

U1

UA741CP

3

2

4

76

5

112V VEE

-12V

VCC

VEE

XFG1

XSC1

A

B

Ext Trig

+

+

_

_

+_

R15.1kΩ2

1

仿真图如上

输出输入波形重合,其跟随特性得以验证. 实测数据显示Uo=Ui,验证运放性能良好。 2 ．测量反相比例电路的比例系数。

由图：为反相比例放大，输入电压为10mv，输出电压为100mv，且输出波形与输入波形反相，放大倍数10。

理论值：Uo=-Rf/Ri*Ui=-10Ui，反相比例系数为-10.

实测数据如下：

Uo/mv 10 15 20

Ui/v 0.11 0.165 0.22

分析，Uo与Ui反相，反相比例电路的比例系数为-10.

3 ．测量同相比例放大器的比例系数及上限截止频率。

仿真图如下：

输入输出波形如下

由图：Ui=10mv,Uo=100mv,且输入输出同相，放大系数约为10倍。实测数据如下：

Ui/mv 10 20 30 40 50 60

Uo/v 0.11 0.22 0.33 0.43 0.545 0.66

Au 11 11 11 10.5 10.9 11

所以实际放大倍数约为11，与理论值接近。

测量截止频率：首先将函数发生器的输入电压幅值调为20mv，此时观察示波器输出约为0.22v，然后调节函数发生器的调频旋钮，随着频率增大，当

Uo=0.22*0.707=0.15554v时，对应电压即为上限截止频率，fh=94.78khz.

4 ．测量反相求和电路的求和特性。

分析：输入Ui1=20mv，Ui2=10mv，输出Uo=2.5v，且输出与输入反相。理论值：Uo=-（R3/R2*Ui1+R3/R1*Ui2)=-(10*Ui1+10*Ui2)

实验测得：

Ui1/mv 10 20 40 80 160

Ui2/mv 5 10 20 40 80

Uo/v -0.14 -0.27 -0.58 -1.1 -2.4

-0.15 -0.3 -0.6 -1.2 -2.4.

理论值

Uo/v

验证在误差允许的范围内，此电路具有反相求和特性。

5 ．验证双端输入求和电路的运算关系。

输入输出波形：

输入电压Ui2为20mv，Ui1为10mv，输出Uo为100mv。

理论值：Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)=10(Ui2-Ui1)

实验测得：

Ui2/mv 10 20 50 100 200 300

Ui1/mv 5 10 25 50 100 150

Uo/v 0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.6

0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.5

理论值

Uo/v

∵实验值Uo与理论值Uo接近，∴双端输入求和电路的运算关系为

Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)

6 ．积分电路

按照图7-8（a ）连接积分电路，检查无误后接通±12V 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。

④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。

仿真如下：①取ui = -1V，

U1

UA741CD

3

2

4

7

65

1

R110kΩR210kΩ

100kΩKey=A

50%C110uF

1

VCC

12V VEE

-12V

VCC

2VEE

XSC1

A

B Ext T rig

+

+_

_

+

_

XFG1

3

0VDD

-1V

VDD

由上图读出运放输出电压的正向饱和电压值为 5v ，此时滑变为50k.. ②取ui = 1V ，测量运放的负向饱和电压值。

读出Ui=1v,Uo=-5V,

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。

当输入正弦信号时，输入输出波形如下：

可看出输入正弦波，经过积分后变成余弦波。

当ui 输入 1kHz幅值为 2V的方波如下，输出为三角波。

输入方波为2v，输出三角波为0.5v，有效积分时间为1ms.

④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。

f/HZ599 1600 2500 3500.0

Uo/v 1.0 0.4 0.32 0.2

7 ．微分电路

实验电路如图7-8（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。