实验四 比例求和运算电路实验报告

实验四 比例求和运算电路

一、实验目的

1．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。 2．学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验仪器

1.数字万用表

2.信号发生器

3.双踪示波器

其中，模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。

三、实验原理

（一）、比例运算电路 1．工作原理

a ．反相比例运算,最小输入信号min i U 等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。

如下图所示。

10k Ω

输入电压i U 经电阻R 1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R 2

接地。输出电压O U 经R F 接回到反相输入端。通常有： R 2=R 1//R F 由于虚断，有 I +=0 ，则u +=-I +R 2=0。又因虚短，可得：u -=u +=0

由于I -=0，则有i 1=i f ，可得：

F

o

1i R u u R u u -=---

由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为： ⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧

==-==1i i if 1F i o uf R i u

R R R u u A

反相比例运算电路的输出电阻为：R of =0

输入电阻为：R if =R 1

b ．同相比例运算

10k Ω

输入电压i U 接至同相输入端，输出电压O U 通过电阻R F 仍接到反相输入端。R 2的阻值应为R 2=R 1//R F 。

根据虚短和虚断的特点，可知I -=I +=0,则有 o F

u R R R u ⋅+=

-11

且 u -=u +=u i ，可得：

i o F u u R R R =⋅+11

1

F i o uf R R 1u u A +==

同相比例运算电路输入电阻为： ∞==i

i

if i u R 输出电阻： R of =0

以上比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。输入信号如果是直流，则需加调零电路。如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。

（二）求和运算电路 1．反相求和

根据“虚短”、“虚断”的概念

1212i i o F

u u u

R R R +=- 1212()F F o i i R R u u u R R =-+

当R 1=R 2=R ，则 12()F o i i R u u u R

=-+

四、实验内容及步骤

1、.电压跟随电路

实验电路如图1所示。按表1内容进行实验测量并记录。

理论计算：得到电压放大倍数：

即：Ui=U+=U-=U

图1 电压跟随器

直流输入电压Vi（v）-2 -0.5 0 0.5 1

输出电压

Vo(v)

Rl=∽

Rl=5.1k

从实验结果看出基本满足输入等于输出。

2、反相比例电路

理论值：（Ui-U-）/10K=（U--UO）/100K且U+=U-=0故UO=-10Ui。

实验电路如图2所示：

图2：反向比例放大电路

（1）、按表2内容进行实验测量并记录.

表2:反相比例放大电路（1）

（2）、按表3进行实验测量并记录。

直流输入电压输入Vi（mv）30 100 300 1000 3000 输出电压

Vo(v)

理论值

实测值

误差

测试条件被测量理论估算值实测值

R

L

开路，直流输入信号V

i

由0变为800mV ΔV

ΔV

AB

ΔV

R2

ΔV

R1

V

i

=800mV ，R

L

由开路变为5.1K ΔV

0L

量值之差。

测量结果：从实验数据1得出输出与输入相差-10倍关系，基本符合理论，实验

数据（2）主要验证输入端的虚断与虚短。

3、同相比例放大电路

理论值：Ui/10K=（Ui-UO）/100K故UO=11Ui。

实验原理图如下：

图3：同相比例放大电路

（1）、按表4和表5内容进行实验测量并记录

表4:同相比例放大电路（1）

测试条件被测量理论估算值实测值

R

L

无穷，直流输入信号V

i

由0变为800mV ΔV

ΔV

AB

ΔV

R2

ΔV

R1

V

i

=800mV ，R

L

由开路变为5.1K ΔV

0L

4、反相求和放大电路

直流输入电压Ui（mV）30 100 300 1000 3000

输出电压

Uo（mV）

理论估算

（mV）

实测值

误差

理论计算：UO=-RF/R*（Ui1+Ui2）

实验原理图如下：

直流输入电压Vi1（V）0.3v -0.3

直流输入电压Vi2（V）0.2v 0.2

理论值(V)

输出电压V0（V）

5、双端输入求和放大电路

理论值：UO=（1+RF/R1）*R3/（R2+R3）*U2-RF/R1*U1

实验原理图如下：

直流输入电压Vi1（V）1v 2v 0.2v

直流输入电压Vi2（V）0.5v 1.8v -0.2v

理论值（V）

输出电压V0（V）

五、实验小结及感想

1．总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

电压跟随电路：所测得的输出电压基本上与输入电压相等，实验数据准确，误差很小。

反向比例放大器，所测数据与理论估算的误差较小，但当电压加到3V时，理论值与实际值不符，原因是运算放大器本身的构造。