比例求和运算电路

实验八 比例求和运算电路

—、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、实验原理

1、比例运算放大电路包括反相比例，同相比例运算电路，是其他各种运算电路的基础，我们在此把它们的公式列出：

反相比例放大器 10R R V V A F

i f -== 1R r if =

同相比例放大器 1

01R R V V A F

i f +== ()id Od r F A r +=1

式中Od A 为开环电压放大倍数F

R R R F +=11

id r 为差模输入电阻

当0=F R 或∞=1R 时，0=f A 这种电路称为电压跟随器

2、求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果，用运算实现求和运算时，可以采用反相输入方式，也可以采用同相输入或双端输入的方式，下面列出他们的计算公式。

反相求和电路 22110i F

i F V R R V R R V •+•-=

若

21i i V V = ，则

()210i i F

V V R

R V +=

双端输入求和电路 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-'=∑∑21120i i F V R R V R R R R V

式中：

F R R R //1=∑ 32//R R R ='∑

三、实验仪器 l 、数字万用表 2、示波器 3、信号发生器

4、集成运算放大电路模块

四、预习要求

1、计算表8-l 中的V 0和A f

2、估算表8-3的理论值

3、估算表8-

4、表8-5中的理论值

4、计算表8-6中的V0值

5、计算表8-7中的V0值

五、实验内容

1、电压跟随器

实验电路如图8-l所示.

图8-l电压跟随器按表8-l内容实验并测量记录。

表8-1

V i（V）-20

V0（V）

R L=∞

R L= 5K14,96

2、反相比例放大器

实验电路如图8-2所示。

图8-2反相比例放大器

(l) 按表8-2内容实验并测量记录.

直流输入电压U i（mV）301003009803000

输出电压U0

理论估算

（mV）

实测值（mV）10800误差

(2) 按表8-3要求实验并测量记录.

表8-3

测试条件

理论估算值

实测值

ΔU 0 R L 开路，直流输入信号U i 由0变为800mV

ΔU AB ΔU R2 ΔU R1 ΔU OL U i =800mV R L 由开路变为5K1

(3) 测量图8-2电路的上限截止频率。

3、同相比例放大器 实验电路如图8-3所示。

(1) 按表8-4和8-5实验测量并记录。

图8-3 同相比例放大器

直流输入电压U i （mV ）

30

100

300

980 3000

输出电压U 0

理论估算

（mV ） 实测值（mV ）

10800

误差

测试条件

理论估算值 实测值

ΔU 0 R L 开路，直流输入信号U i 由0变为800mV

ΔU AB ΔU R2 ΔU R1 ΔU OL

U i =800mV R L 由开路变为5K1

(2) 测出电路的上限截止频率 4、反相求和放大电路. 实验电路如图8-4所示。

图反相求和放大电路

按表8-6内容进行实验测量，并与预习计算比较。

表8-6

V i1（V ） V i2（V ） V O （V ）

5、双端输入求和放大电路 实验电路为图8-5所示

图8-5双端输入求和电路按表要求实验并测量记录。

表8-7

V i1（V）12

V i2（V）1

V O（V）

六、实验报告

l、总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

2、分析理论计算与实验结果误差的原因。1.电压跟随器

特点及性能：

输出电压与输入电压幅值相等、相位相同，呈现“跟随”关系。

2.反相比例放大器

特点及性能：

（1）深度电压并联负反馈，存在“虚地”现象，共模输入电压小。

（2）输入电压与输出电压的幅值成正比，相位相反，比例系数的数值可以大于1、等于1、小于1.

（3）输入电阻不高，输出电阻很低。

3.同相比例放大器

特点及性能：

（4）深度电压串联负反馈，不存在“虚地”现象。

（5）输出电压与输入电压的幅值成正比，相位相同，比例系数恒大于1。

（3）输入电阻很高，输出电阻很低。

4.反向求和放大电路

特点及性能：

（6）存在“虚地”现象，共模电压很小。

（7）调节灵活方便，改变输出电压与该路输入电压之间的比例关系时，对其他电路没有影响。

（8）多个输入信号通过电流相加的方法实现电压的相加。

5.双端输入求和放大电路

特点及性能：

（1）实现了差分比例运算（减法运算）。

（2）不存在“虚地”现象，输入端存在较高的共模输入电压。

（3）对元件的对称性要求较高。

实验误差分析：

（1）温度对集成运算放大器、电路元件和示波器的影响。（2）读数与测量误差。

（3）对集成运放的各项技术指标的理想化并不实际。（4）输入失调电压、电流温漂不一定降至零。